CN102317194A - 电梯的门控制装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯的门控制装置，磁通观测部(117)利用一次电压指令值V_d ^*、V_q ^*和基于门电动机(5)的数学模型的运算式，估计门电动机(5)的二次磁通。磁通控制部(112)和速度控制部(119)分别使用由磁通观测部(117)计算出的门电动机(5)的二次磁通，生成电流指令。

Description

电梯的门控制装置

技术领域

本发明涉及电梯的门控制装置，用于控制电梯的门装置的动作。

背景技术

在现有的电梯的门控制装置中，在进行门电动机的驱动控制时，假设关于门电动机的电动机常数参数的设定值与实际值一致，来计算电动机的目标转矩。但是，关于电梯的门装置，有在不论户内/户外的环境下使用的情况，并且利用率在拥挤时和除此之外的情况下也存在差异。因此，门电动机根据设置环境和/或使用状况而产生比较大的温度变化。与转矩特性直接相关的电动机转子的电阻值随着这种温度变化而变化，由此变得容易产生设定误差。因此，在门电动机的转矩特性随着这种温度变化而变动时，存在门板的实际的开闭移动速度(以下称为实际开闭移动速度)对开闭移动速度指令(移动速度模式)的跟随性下降的问题。

针对以上问题，例如，专利文献1所述的现有的电梯的门控制装置对由于温度变动等外在原因而变化的开闭时间进行测定，从事先存储的多个旋转速度模式中选择最佳的模式使电动机进行驱动，以便消除与目标时间之间的差异。

并且，例如专利文献2所述的现有的电梯的门控制装置，根据开闭移动速度指令与事先按照开闭移动速度指令预测的门板的移动距离的表，输出与门板的移动距离对应的开闭移动速度指令。由此，该电梯的门控制装置针对因周围温度变化的影响而造成的电动机常数的变动，提高了门板的移动距离的精度(准确性)。

另外，例如在专利文献3所述的现有的电梯的门控制装置中，在与通常开闭不同的模式下，根据电流/电压值对电动机常数进行校正，利用校正后的电动机常数估计门电动机的旋转速度，由此不需使用速度检测器即可进行比较高精度的速度控制。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平8-25709号公报

专利文献2：日本特开2002-302367号公报

专利文献3：日本特开2007-84189号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，为了缩短电梯门的开闭时间、提高电梯的运行效率，可以考虑将门板的开闭移动速度设为比较高的速度、即进行高速开闭。在进行该高速开闭时，如果开闭移动速度指令与门板的实际开闭移动速度不一致，则门板的实际开闭移动速度的最高速度有可能超过开闭移动速度指令。其结果，在以超过开闭移动速度指令的实际开闭移动速度进行开闭移动的门板与某一物体撞击时，将对被撞击物带来超过预期的撞击能。因此，为了抑制该撞击能，需要降低门板的实际开闭移动速度的最高速度，预先充分降低开闭移动速度指令的最高速度。其结果，使得高速开闭导致的电梯门开闭时间的短缩化受到限制。

并且，上述专利文献1～3所述的现有的电梯的门控制装置都没有充分考虑随着温度变化而形成的电动机的转子的转矩特性的变化。因此，这些门控制装置在门电动机的转矩特性由于温度变化等外在原因而产生变化的情况下，估计转矩与实际转矩之间的误差增大，不能提高门板的实际开闭移动速度对开闭移动速度指令的跟随性。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电梯的门控制装置，即使是在门电动机的转矩特性由于温度变化等外在原因而产生变化的情况下，也能够抑制估计转矩与实际转矩之间的误差增大，提高门板的实际开闭移动速度对开闭移动速度指令的跟随性。

用于解决问题的手段

本发明的电梯的门控制装置对电梯的门装置的动作进行控制，该电梯的门装置具有：门板，用于开闭电梯出入口；交流式门电动机，其对所述门板提供驱动力；电流检测单元，其生成与所述门电动机的一次电流对应的信号；以及速度检测单元，其生成与所述门电动机的旋转速度对应的信号，所述电梯的门控制装置具有：速度设定部，其发出与所述门板的开闭移动速度对应的、有关所述门电动机的旋转速度指令和磁通指令；驱动控制部，其根据来自所述速度设定部的速度指令和磁通指令、以及来自所述速度检测单元及所述电流检测单元的所述门电动机的旋转速度及一次电流，确定施加给所述门电动机的功率的大小，而控制所述门电动机的驱动；以及反馈处理部，其能够预先存储表示有关所述门电动机的物理特性的电动机常数参数，使用来自所述速度检测单元的所述门电动机的所述旋转速度、提供给所述门电动机的一次电压、和所述电动机常数参数，估计所述门电动机的二次磁通，所述驱动控制部使用由所述反馈处理部估计出的所述二次磁通，调节根据所述旋转速度指令、所述磁通指令、所述旋转速度和所述一次电流而确定的、施加给所述门电动机的功率的大小。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的电梯的门装置的结构图。

图2是表示图1所示的门控制装置的框图。

图3是简要表示图2所示的门控制装置的一部分的框图。

图4是用于说明基于图1所示的门控制装置的运算方式的门电动机的转矩特性的曲线图。

图5是简要表示本发明的实施方式2的电梯的门控制装置的一部分的框图。

图6是用于说明门电动机的实际旋转速度对旋转速度指令的跟随性的曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图说明用于实施本发明的方式。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的轿厢门装置的一部分的结构图。

在图1中，轿厢门装置1对轿厢的出入口(未图示)进行开闭。并且，轿厢门装置1具有门吊架板(横梁)2、门导轨架3、一对卷绕轮4A、4B、门电动机5、传动条体(绳索)6、多个门吊架轮7A～7D、一对门吊架(门钩)8A、8B、一对轿厢门板9A、9B、以及一对连接部件10A、10B。

门吊架板2设于轿厢的轿厢出入口的上部。门导轨架3沿着门吊架板2的长度方向水平地安装在门吊架板2上。一对卷绕轮4A、4B分别设于门吊架板2的长度方向的一端部和另一端部。门电动机5设于门吊架板2的长度方向的一端部，并且与卷绕轮4A同轴配置。即，卷绕轮4A借助门电动机5的驱动力而旋转。另外，门电动机5是感应电动机(交流式电动机)。

传动条体6卷绕在一对卷绕轮4A、4B的外周面上。并且，传动条体6架设在一对卷绕轮4A、4B双方之间，并且是无端循环状。多个门吊架轮7A～7D以能够滚动的方式设置在门导轨架3的上表面。并且，门吊架轮7A、7B安装在门吊架8A上。另外，门吊架轮7C、7D安装在门吊架8B上。

一对轿厢门板9A、9B分别与一对门吊架8A、8B的下端部连接。即，一对轿厢门板9A、9B借助一对门吊架8A、8B和多个门吊架轮7A～7D从门导轨架3悬挂下来。并且，一对轿厢门板9A、9B能够借助门吊架轮7A～7D的转动而沿着门导轨架3水平移动。

连接部件10A将门吊架8A和传动条体6的下侧连接。连接部件10B将门吊架8B和传动条体6的上侧连接。因此，门电动机5的驱动力经由传动条体6、一对连接部件10A、10B和一对门吊架8A、8B，传递给一对轿厢门板9A、9B。并且，一对轿厢门板9A、9B借助门电动机5的驱动力沿彼此相反的方向进行开闭移动(水平移动)。

并且，轿厢门装置1还具有轿厢门卡合机构(未图示)。轿厢门卡合机构能够与层站门装置(未图示)的层站门卡合机构进行卡合。通过轿厢门卡合机构与层站门卡合机构的相互卡合，轿厢门装置1的门电动机5的驱动力传递给层站门装置，借助该门电动机5的驱动力，层站门装置的层站门板(未图示)也进行开闭移动。即，轿厢门装置1和层站门装置相互联动地进行电梯出入口(轿厢出入口和层站出入口)的开闭动作。其中，门电动机5的驱动由门控制装置100控制。

下面，图2是表示图1所示的门控制装置100的框图。另外，下面将门电动机5的定子侧表述为一次，将门电动机5的转子侧表述为二次，符号*表示指令值，符号#表示估计值，如此进行说明。在图2中，门控制装置100(图2中的单点划线)与旋转检测器(编码器)11电连接，该旋转检测器被安装在门电动机5上，用于生成与门电动机5的二次旋转角速度(电动机实际旋转速度)ω_re对应的电信号。并且，门控制装置100与电流检测器12电连接，该电流检测器12生成与门电动机5的一次电流i_u、i_v对应的电信号。

另外，门控制装置100具有速度指令部111、磁通控制部112、输入坐标变换部113、电流控制部114、输出坐标变换部115、PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)逆变器116、磁通观测部(磁通观测器)117、速度运算部118、速度控制部119、以及楼层数据存储部(磁通指令部)120。

速度指令部111和楼层数据存储部120构成速度设定部100a。速度设定部100a根据由控制轿厢运转的运转控制装置(未图示)控制的轿厢的运转状况，设定门板的开闭移动速度(开闭移动速度指令)，并发出针对门电动机5的旋转速度指令和磁通指令。

输入坐标变换部113、磁通观测部117和速度运算部118构成对来自门电动机5的反馈信号进行运算处理的反馈处理部100b。磁通控制部112、电流控制部114、输出坐标变换部115和速度控制部119构成驱动控制部100c。驱动控制部100c使用来自速度设定部100a的旋转速度指令和磁通指令、以及来自反馈处理部100b的信息，控制门电动机5的驱动。

速度指令部111根据门电动机5的二次旋转角速度ω_re和预先登记的卷绕轮4A、4B的半径，估计(计算)一对轿厢门板9A、9B的位置。并且，速度指令部111根据由运转控制装置控制的轿厢的运转状况，设定轿厢门板9A、9B的开闭移动速度，并确定与该设定的开闭移动速度对应的有关门电动机5的旋转角速度指令值ω^*。

该旋转角速度指令值ω^*成为与自门板9A、9B开始开闭移动时起的经过时间、或者一对轿厢门板9A、9B的位置对应的大小。并且，旋转角速度指令值ω^*是与门电动机5的二次旋转角度对应的值，被预先存储在速度指令部111中。

磁通控制部112接受预先存储在楼层数据存储部120中的每个层站楼层的磁通指令φ_d ^*和来自磁通观测部117的估计二次磁通φ_dr ^#。并且，磁通控制部112根据磁通指令φ_d ^*和估计二次磁通φ_dr ^#，计算用于校正磁通指令φ_d ^*与估计二次磁通φ_dr ^#之间的误差的励磁指令i_d ^*。

输入坐标变换部113接受来自电流检测器12的与门电动机5的一次电流i_u、i_v对应的电信号、和由速度运算部118计算的基于一次旋转角速度ω的一次旋转角度θ。并且，输入坐标变换部113根据门电动机5的一次电流i_u、i_v和一次旋转角度θ，进行从静止坐标系向旋转坐标系转换的一般的三相二相变换。并且，输入坐标变换部113通过三相二相变换来计算旋转坐标系的电动机电流i_d、i_q。

电流控制部114接受来自输入坐标变换部113的电动机电流i_d、i_q、来自磁通控制部112的励磁指令i_d ^*、由速度控制部119计算的转矩指令i_q ^*。并且，电流控制部114以使电动机电流i_d与励磁指令i_d ^*一致且电动机电流i_q与转矩指令i_q ^*一致的方式，计算一次电压V_d ^*、V_q ^*。另外，电流控制部114向输出坐标变换部115和磁通观测部117发送该计算出的一次电压V_d ^*、V_q ^*。

输出坐标变换部115接受来自电流控制部114的一次电压V_d ^*、V_q ^*、以及由速度运算部118计算出的基于一次旋转角速度ω的一次旋转角度θ。并且，输出坐标变换部115使用一次电压V_d ^*、V_q ^*和一次旋转角度θ，进行从旋转坐标系向静止坐标系的坐标变换。并且，输出坐标变换部115通过坐标变换来计算静止坐标系的一次电压V_u ^*、V_v ^*、V_w ^*。

另外，输出坐标变换部115向PWM逆变器116发送输出指令，使从PWM逆变器116向门电动机5输出所计算的一次电压V_u ^*、V_v ^*、V_w ^*。即，输出坐标变换部115通过PWM逆变器116使门电动机5产生用于使门板9A、9B开闭移动的驱动力。

磁通观测部117接受来自电流控制部114的一次电压指令值V_d ^*、V_q ^*、来自输入坐标变换部113的电动机电流i_d、i_q、以及由速度运算部118计算出的一次旋转角速度ω。并且，磁通观测部117预先存储下面的式(1)和式(2)所示的基于门电动机5的数学模型的运算式(观测器)。

[数式1]

$\frac{d}{\mathrm{dt}}\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ds}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qs}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{a}_{11}& \mathrm{\ω}& a_{12}\\ -\mathrm{\ω}& a_{11}& 0\\ a_{21}& 0& a_{22}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ds}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qs}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}\end{array}\right)+\left(\begin{array}{c}{V}_d^{*}\\ V_q^{*}\\ 0\end{array}\right)-\left(\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\\ h_{31}& h_{32}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{i}_d^{\#}-i_d\\ i_q^{\#}-i_q\end{array}\right)\·\·\·\left(1\right)$

$\left(\begin{array}{c}{i}_d^{\#}\\ i_q^{\#}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{c}_1& 0& c_2\\ 0& c_1& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ds}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qs}}^{\#}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}\end{array}\right)\·\·\·\left(2\right)$

其中，在式(1)和式(2)的运算处理中使用的多个电动机常数参数、即互感M、一次自感L_s、二次自感L_r、一次电阻R_s和二次电阻R_r，作为特性常数被预先存储在磁通观测部117中。并且，式(1)和式(2)的矩阵要素为下面的式(3)～式(8)所示，且被预先存储在磁通观测部117中。

[数式2]

a₁₁＝-ζ^-1L_rR_s  …(3)

a₁₂＝ζ^-1MR_s    …(4)

a₂₁＝ζ^-1MR_r    …(5)

a₂₂＝-ζ^-1L_sR_r  …(6)

c₁＝ζ^-1L_r      …(7)

c₂＝-ζ^-1M      …(8)

其中，ζ＝L_sL_r-M²。

另外，在式(2)的运算处理中使用的任意的观测器反馈增益H如下面的式(9)所示。该观测器反馈增益H被预先存储在磁通观测部117中。

[数式3]

$H=\left(\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\\ h_{31}& h_{32}\\ h_{41}& h_{42}\end{array}\right)\·\·\·\left(9\right)$

因此，磁通观测部117通过执行利用式(1)的运算式的运算处理，估计一次d轴磁通φ_ds ^#、一次q轴磁通φ_qs ^#、以及二次d轴磁通φ_dr ^#(下面称为估计二次磁通φ_dr ^#)。并且，磁通观测部117执行利用式(2)的运算式的运算处理，并根据估计磁通φ_ds ^#、φ_qs ^#、φ_dr ^#来估计一次d轴电流i_d和一次q轴电流i_q。

速度运算部118接受门电动机5的二次旋转角速度ω_re、由磁通观测部117计算出的估计二次磁通φ_dr ^#和估计一次电流i_d ^#、i_q ^#、来自输入坐标变换部113的电动机电流i_d、i_q。并且，速度运算部118预先存储考虑了门电动机5的一次侧和二次侧之间的滑动(slip)的下面的式(10)。另外，速度运算部118与磁通观测部117同样地预先存储多个电动机常数参数和观测器反馈增益H。

[数式4]

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}+\frac{{\mathrm{MR}}_r}{L_r}\frac{i_q^{\#}}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}-\frac{h_{41}(i_d^{\#}-i_d)+h_{42}(i_q^{\#}-i_q)}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}\·\·\·\left(10\right)$

速度运算部118通过执行利用式(10)的运算式的运算处理，计算一次旋转角速度ω。该一次旋转角速度ω被发送给磁通观测部117，同时由积分单元进行时间积分，而作为一次旋转角度θ。一次旋转角度θ被发送给输入坐标变换部113和输出坐标变换部115。

下面，对磁通观测部117和速度运算部118的运算处理的定时进行说明。包括磁通观测部117和速度运算部118在内的门控制装置100的各个功能111～115、117～120，分别以预定的时间间隔T[sec]周期进行处理。并且，在磁通观测部117和速度运算部118的相互关系中，磁通观测部117比速度运算部118先进行一系列的运算处理，然后速度运算部118进行一系列的运算处理。

另外，磁通观测部117在进行利用前面的式(1)、式(2)的运算式的运算处理时，使用在前一个周期(时间间隔T[sec]之前)由速度运算部118计算出的一次旋转角速度ω、和在前一个周期自己计算的估计一次电流i_d ^#、i_q ^#。与此相同，速度运算部118在进行利用前面的式(10)的运算式的运算处理时，也使用在前一个周期由磁通观测部117计算出的估计二次磁通φ_dr ^#和估计一次电流i_d ^#、i_q ^#。

其中，虽然优选时间间隔T[sec]是尽可能短的时间间隔，但是越短时，每时间单位的计算量越大。因此，基于减轻运算处理所需负荷的目的，能够将门控制装置100的各个功能111～115、117～120的各自的时间间隔设定为不同的值。

例如，对于期望以最短的时间间隔进行计算处理的电流控制部114，在将时间间隔设为T1[sec]的情况下，将磁通观测部117的时间间隔设为T2[sec]。其中，T2≥T1，T2例如是最小时间间隔T1的整数倍。在这种情况下，磁通观测部117使用在时间间隔T2[sec]之前的周期计算出的一次旋转角速度ω和估计一次电流i_d ^#、i_q ^#进行计算处理。

下面，对速度控制部119和楼层数据存储部120进行具体说明。图3是简要表示图2所示的门控制装置100的一部分的框图。另外，在图3中省略示出图2中的磁通控制部112、输入坐标变换部113和输出坐标变换部115。

在图3中，速度控制部119接受由磁通观测部117计算出的估计二次磁通φ_dr ^#、旋转角速度指令值ω^*与二次旋转角速度ω_re的偏差。并且，速度控制部119通常是利用下面的式(11)所示的传递函数C_b(s)表示的反馈控制器，用于校正二次旋转角速度ω_re相对于旋转角速度指令值ω^*的误差。

C_b(s)＝K_sp+K_si/s    ····(11)

其中，比例增益K_sp成为下面的式(12)所示的关系。

K_sp＝J×ω_C/K_T      ····(12)

其中，J表示每个层站楼层的门重量(轿厢门板及层站门板的重量的电动机轴换算下的惯性值，以后相同)。ω_c表示用于指定相对于目标值的、输出的误差校正性能的控制交叉频率。K_T表示门电动机5的转矩特性。

并且，积分增益K_si成为下面的式(13)所示的关系。

K_si≤K_sp×ω_C/5   ····(13)

另外，电动机的转矩特性K_T成为下面的式(14)所示的关系。

其中，p表示作为电动机的常数参数的极对数。M表示互感。L_r表示二次自感。φ_dr ^#表示磁通观测部117的估计二次磁通。另外，在估计二次磁通φ_dr ^#与磁通指令φ_d ^*一致的情况下，也可以使用磁通指令φ_d ^*代替估计二次磁通φ_dr ^#。

在此，门控制装置100在轿厢门装置1和层站门装置是全闭状态/全开状态时，对轿厢门装置1和层站门装置施加基于门电动机5的转矩τ的按压力F。该按压力F能够利用由门电动机5产生的转矩τ以及卷绕轮4A(或者卷绕轮4B)的半径r，表示为下面的式(15)所示的关系。

F＝τ/r    ......(15)

并且，门电动机5的转矩τ能够利用由磁通观测部117估计出的二次磁通φ_dr ^#和来自输入坐标变换部113的电动机电流i_q，按照下面的式(16)所示进行导出。

τ＝p×M/L_r×φ_dr ^#×i_q  ......(16)

另外，式(16)中的输入坐标变换部113的电动机电流i_q可以是由速度控制部119计算出的转矩指令电流i_q ^*，也可以将估计二次磁通φ_dr ^#置换为磁通指令φ_dr ^*。此时，直接提供转矩指令i_q ^*以满足按压力F，由此不需使用反馈处理部100b的运算结果，即可对全闭状态或者全开状态的轿厢门装置1和层站门装置施加按压力F。

然后，楼层数据存储部120预先将每个层站楼层的磁通指令φ_d ^*和每个层站楼层的门重量J与层站楼层的信息相对应地进行存储。该门重量J是指轿厢门装置1和层站门装置的门重量J的总和、或者轿厢门装置1和层站门装置单体的门重量J。并且，楼层数据存储部120根据来自控制轿厢的运转的运转控制装置的运转信息，向速度控制部119发送与轿厢的停靠楼层对应的门重量J，同时向磁通控制部112发送与轿厢的停靠楼层对应的磁通指令φ_d ^*。

另外，由楼层数据存储部120发出的磁通指令φ_d ^*的值在从门板9A、9B的开闭移动开始时到门板9A、9B的开闭移动结束时始终恒定，或者也可以根据轿厢位置、轿厢门重量/层站门重量或者门总重量而变化。

在此，说明使楼层数据存储部120发出的磁通指令φ_d ^*的值变化时的一例。电梯门在从全闭状态进行开门的情况下，在轿厢门装置1的卡合机构与层站门装置的卡合机构进行卡合(把持)之前的区间，门电动机5只驱动轿厢门装置1。

因此，在磁通指令φ_d ^*是与门总重量对应的值的情况下，在只驱动轿厢门装置1的门板9A、9B的区间中，使用轿厢门装置1的门板9A、9B的重量相对于门总重量的比率n，将来自楼层数据存储部120的磁通指令设为n×φ_d ^*。并且，在轿厢门装置1和层站门装置双方的卡合机构进行卡合之后的区间中，将来自楼层数据存储部120的磁通指令切换为φ_d ^*。该磁通指令的切换对于轿厢门装置1和层站门装置从全开状态下进行关门时也相同。

因此，驱动控制部100c使用估计二次磁通φ_dr ^#和门重量J，对根据旋转角速度指令值ω^*、二次旋转角速度ω_re、电动机电流i_d、i_q而确定的施加给门电动机5的一次电压V_u ^*、V_v ^*、V_w ^*的大小(功率的大小)进行调节。

在此，门控制装置100能够利用具有运算处理部(CPU)、存储部(ROM、RAM及硬盘等)、信号输入输出部的计算机(未图示)构成。在门控制装置100的计算机的存储部中存储有用于实现图2～4所示的各个功能111～115、117～122(或者100a～100c)的程序。

下面，简单说明实施方式1的磁通观测部117和速度运算部118采用现有的运算方式、即采用不利用前面的式(1)、(2)、(10)的运算方式时的示例。采用现有的运算方式的磁通观测部117使用来自输入坐标变换部113的一次d轴电流i_d，执行基于下面的式(17)的运算处理，由此估计二次d轴磁通φ_dr ^#。

[数式5]

${\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}=\frac{M}{1+\frac{L_r}{R_r}S}{i}_d\·\·\·\left(17\right)$

其中，将电动机常数参数设为互感M、二次自感L_r和二次电阻R_r。

并且，现有的速度运算部118接受由磁通观测部117估计出的估计二次磁通φ_dr ^#、来自输入坐标变换部113的一次q轴电流i_q，并执行基于下面的式(18)的运算处理，由此计算一次旋转角速度ω。该一次旋转角速度ω通过由积分单元进行时间积分，而成为一次旋转角度θ。

[数式6]

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}+\frac{{\mathrm{MR}}_r}{L_r}\frac{i_q}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}\·\·\·\left(18\right)$

在此，在采用这种现有的运算方式的情况下，在二次电阻R_r的实际值由于门电动机5的温度变化而变动时，估计二次磁通φ_dr ^#产生误差。因此，在以估计二次磁通φ_dr ^#为输入的速度运算部118中产生误差，同样也在输入坐标变换部113中产生误差。其结果，如图4(涂黑的三角形、四边形)所示，在估计转矩与实际转矩之间产生误差，产生转矩特性变动的问题。

与此相对，在实施方式1的控制方式中，磁通观测部117利用一次电压指令值V_d ^*、V_q ^*、和基于门电动机5(感应电动机)的数学模型的式(1)和式(2)所示的观测器，估计门电动机5的估计二次磁通φ_dr ^#。并且，速度运算部118通过基于式(10)的运算处理来计算一次旋转角速度ω。由此，如图4(涂黑的三角形、四边形)所示，与现有的运算方式相比，实施方式1的电梯的门控制装置能够计算高精度的估计转矩，即使是门电动机5的常数参数产生误差时，也能够执行比较高精度的磁通估计。其结果，在实施方式1的电梯的门控制装置中，即使在门电动机5的转矩特性由于温度变化等外在原因而产生变化的情况下，也能够抑制估计转矩与实际转矩之间的误差的扩大，能够提高门电动机5的实际旋转速度对旋转速度指令的跟随性，即提高门板9A、9B的实际开闭移动速度对开闭移动速度指令的跟随性。

并且，楼层数据存储部120将轿厢的每个层站楼层的门重量J发送给速度控制部119，速度控制部119使用门重量J来调节转矩指令i_q ^*，因而即使门重量J因每个层站楼层而不同时，也能够保持比较高的门板9A、9B的实际开闭移动速度对开闭移动速度指令的跟随性。

另外，楼层数据存储部120根据门重量J和门板9A、9B的位置来改变磁通指令φ_d ^*的值，因而通过提供与每个层站楼层所需要的驱动力对应的磁通指令，能够降低门电动机5的门驱动所需要的消耗功率。

在此，在现有的电梯的门控制装置中，存在门板9A、9B的开闭移动速度随着控制精度的下降而不规则变化的情况。在利用者确认到这种不规则变化的情况下，有可能使该利用者联想到电梯的故障。其结果，存在导致利用者对该电梯的信赖程度的下降，利用者在轿厢内的舒适性下降的问题。与此相对，在实施方式1的电梯控制装置中，通过抑制由于温度变化等外在原因而造成的转矩特性的变动，能够避免控制精度的下降，因而能够抑制利用者对该电梯的信赖程度的下降、以及利用者在轿厢内的舒适性的下降。

另外，在实施方式1中，在对全闭/全开状态的轿厢门装置1及层站门装置施加一定的按压力时，也可以在楼层数据存储部120中设定与该按压力对应的磁通指令。在这种情况下，通过使门电动机5发出的按压力小于开闭驱动力，能够降低门电动机5的消耗功率。

并且，在实施方式1中，利用式(1)和式(2)来表述磁通观测部117的基于门电动机5的数学模型的观测器。但是，门电动机5(感应电动机)的数学模型的表述方法不一定是一个方法，也可以变更表述方式。另外，也可以采用与式(1)和式(2)不同的观测器。所说“采用不同的观测器”是指，变更包括观测器反馈增益在内的修正反馈项的内容。

下面，对除式(1)和式(2)之外的运算式的示例进行说明。例如，在将一次电流i_s(＝[i_d、i_q]^T)和二次磁通φ_r(＝[φ_dr、φ_qr]^T)设为状态量，将一次电压指令值V_s ^*(＝[V_d ^*、V_q ^*])作为输入的情况下，基于门电动机5的数学模型的观测器也可以采用利用下面的式(19)、式(20)表述的观测器。

[数式7]

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_s^{\#}=({\mathrm{\α}}_{11}-\mathrm{\ωJ})i_s+{\mathrm{\α}}_{12}{\mathrm{\φ}}_r^{\#}+{\mathrm{\β}}_1{V}_s^{*}\·\·\·\left(19\right)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{\mathrm{\φ}}_r^{\#}={\mathrm{\α}}_{21}{i}_s+({\mathrm{\α}}_{22}-(\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}})J){\mathrm{\φ}}_r^{\#}-L(\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_s^{\#}-\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_s)\·\·\·\left(20\right)$

$i_s=\left(\begin{array}{c}{i}_d\\ i_q\end{array}\right),$ ${\mathrm{\φ}}_r=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}\\ {\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qr}}\end{array}\right),$ $V_s=\left(\begin{array}{c}{V}_d\\ V_q\end{array}\right)$

${\mathrm{\α}}_{11}=-\frac{R_S{L}_r^2+M^2{R}_r}{\mathrm{\σ}{L}_S{L}_r^2}I,$ ${\mathrm{\α}}_{12}=\frac{{\mathrm{MR}}_r}{\mathrm{\σ}{L}_S{L}_r^2}I-\frac{{\mathrm{\ω}}_{r}M}{\mathrm{\σ}{L}_S{L}_r}J$

${\mathrm{\α}}_{21}=\frac{M{R}_r}{L_r}I,$ ${\mathrm{\α}}_{22}=-\frac{R_r}{L_r}I,$ $B_1=\frac{1}{\mathrm{\σ}{L}_S}I$

其中， $r=1-\frac{M^2}{L_s{L}_r},$ $I=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right),$ $J=\left(\begin{array}{cc}0& -1\\ 1& 0\end{array}\right)$

磁通观测部117执行利用了式(20)的运算式的运算处理，由此估计二次磁通φ_r即二次d轴磁通φ_dr ^#和二次q轴磁通φ_qr ^#。并且，磁通观测部117执行利用式(19)的运算式的运算处理，根据估计二次磁通φ_r ^#来估计一次电流i_s即一次d轴电流i_d ^#和一次q轴电流i_q ^#。

任意的观测器反馈增益L如下面的式(21)所示。该观测器反馈增益L被预先存储在磁通观测部117中。

[数式8]

$L=\left(\begin{array}{cc}{L}_{11}& L_{12}\\ L_{21}& L_{22}\end{array}\right)\·\·\·\left(21\right)$

另外，速度运算部118通常以使二次q轴磁通及其时间变化率为0即满足下面的式(22)的方式进行运算。因此，当在磁通观测部117中存储有式(19)和式(20)时，速度运算部118也可以存储下面的式(23)。

[数式9]

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qr}}={\mathrm{\φ}}_{\mathrm{qr}}=0\·\·\·\left(22\right)$

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}+\frac{{\mathrm{MR}}_r}{L_r}\frac{i_{\mathrm{qs}}^{\#}}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}+\frac{L_{21}(\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\mathrm{ds}}^{\#}-\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\mathrm{ds}})+L_{22}(\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\mathrm{qs}}^{\#}-\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_{\mathrm{qs}})}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}\·\·\·\left(23\right)$

并且，通过将式(19)代入式(20)，得到下面的式(24)。因此，作为式(20)的替代品，也可以在磁通观测部117中存储式(24)。在这种情况下，也可以利用一次电流i_s和一次电压指令值V_s ^*来估计二次磁通φ_r ^#，将该二次磁通φ_r ^#作为磁通观测部117的输出。

[数式10]

$\frac{d}{\mathrm{dt}}({\mathrm{\φ}}_r^{\#}-{\mathrm{Li}}_s)=({\mathrm{\α}}_{21}-{\mathrm{L\α}}_{11}+\mathrm{L\ωJ})i_s+({\mathrm{\α}}_{22}-L{\mathrm{\α}}_{12}-(\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}})J){\mathrm{\φ}}_r^{\#}-{\mathrm{\β}}_1{V}_s^{*}L\·\·\·\left(24\right)$

下面，对与式(19)～式(21)、式(23)、式(24)不同的观测器的示例进行说明。根据将一次电流i_s(＝[i_d，i_q]^T)和二次磁通φ_r(＝[φ_dr，φ_qr]^T)作为状态量、将一次电压指令值V_s ^*(＝[V_d ^*，V_q ^*])作为输入的门电动机5的数学模型，磁通观测部117的观测器也可以采用利用下面的式(25)、式(26)表示的观测器的结构。

[数式11]

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{i}_s^{\#}=({\mathrm{\α}}_{11}-\mathrm{\ωJ})i_s+{\mathrm{\α}}_{12}{\mathrm{\φ}}_r^{\#}+{\mathrm{\β}}_{1}V+\mathrm{Kasgn}[i_s^{\#}-i_s]\·\·\·\left(25\right)$

$\frac{d}{\mathrm{dt}}{\mathrm{\φ}}_r^{\#}={\mathrm{\α}}_{21}{i}_s+({\mathrm{\α}}_{22}-(\mathrm{\ω}-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}})J){\mathrm{\φ}}_r^{\#}+\mathrm{Kbsgn}[i_s^{\#}-i_s]\·\·\·\left(26\right)$

磁通观测部117执行利用式(26)的运算式的运算处理，由此估计二次磁通φ_r即二次d轴磁通φ_dr ^#和二次q轴磁通φ_qr ^#。并且，磁通观测部117执行利用式(25)的运算式的运算处理，并根据估计二次磁通φ_r ^#来估计一次电流i_s即一次d轴电流i_d ^#和一次q轴电流i_q ^#。

任意的观测器反馈增益Ka、Kb如下面的式(27)所示。该观测器反馈增益Ka、Kb被预先存储在磁通观测部117中。

[数式12]

$\mathrm{Ka}=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Ka}}_{11}& {\mathrm{Ka}}_{12}\\ {\mathrm{Ka}}_{21}& {\mathrm{Ka}}_{22}\end{array}\right),\mathrm{Kb}=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{Kb}}_{11}& {\mathrm{Kb}}_{12}\\ {\mathrm{Kb}}_{21}& {\mathrm{Kb}}_{22}\end{array}\right)\·\·\·\left(27\right)$

当在磁通观测部117中存储有式(25)和式(26)时，速度运算部118也可以存储使二次q轴磁通及其时间变化率为0的下面的式(28)。

[数式13]

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{re}}+\frac{{\mathrm{MR}}_r}{L_r}\frac{i_{\mathrm{qs}}^{\#}}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}+\frac{{\mathrm{Kb}}_{21}\mathrm{sgn}[i_{\mathrm{ds}}^{\#}-i_{\mathrm{ds}}]+{\mathrm{Kb}}_{22}\mathrm{sgn}[i_{\mathrm{qs}}^{\#}-i_{\mathrm{qs}}]}{{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{dr}}^{\#}}\·\·\·\left(28\right)$

如上所述，磁通观测部117的观测器能够采用各种结构。从根本上而言，是根据门电动机5的数学模型，使用任意的观测器反馈增益来构成观测器，由此至少进行二次d轴磁通φ_dr ^#估计。

实施方式2

在实施方式1中，楼层数据存储部120存储了预先测定的门重量J。与此相对，在实施方式2中，楼层数据存储部120存储由门重量辨识部122根据现有的开门关门的控制历史数据而逐次进行辨识(identify)的门重量J。即，实施方式2的门重量J，存储在门重量辨识部122中的门重量J被门重量辨识部122逐次更新。

图5是简要表示本发明的实施方式2的电梯的门控制装置的一部分的框图。另外，图5是与实施方式1的图3对应的图，并省略图示实施方式1中的磁通控制部112、输入坐标变换部113和输出坐标变换部115。

在图5中，门控制装置100还具有转矩估计部121和门重量辨识部122。转矩估计部121接受来自磁通观测部117的估计二次磁通φ_dr ^#和来自电流检测器12的电流值i_q。转矩估计部121使用电流值i_q、估计二次磁通φ_dr ^#、作为门电动机5的常数参数的极对数p、互感M、二次自感L_r，执行下面的式(29)所示的运算处理，由此计算在通常开门关门时由门电动机5产生的转矩的估计值即估计转矩τ。

τ＝p×M/L_r×φ_dr ^#×i_q  ......(29)

门重量辨识部122接受来自旋转检测器11的二次旋转角速度ω_re和由转矩估计部121计算出的估计转矩τ。于是，门重量辨识部122根据二次旋转角速度ω_re和估计转矩τ计算门重量J，并将该计算出的门重量J发送给楼层数据存储部120。

在此，在轿厢门装置1设有关门机构(未图示)，该关门机构产生用于在轿厢行进过程中保持全闭状态的关门力。该关门机构产生的关门力是已知的外力。该已知的外力被换算为门电动机5的旋转轴的转矩相当值，作为与门板9A、9B的位置(门位置)或者门板9A、9B的开闭移动速度对应的转矩τ₀。

另外，门重量辨识部122使用估计转矩τ、转矩τ₀、通过对二次旋转角速度ω_re进行时间微分而得到的二次旋转角加速度A、和在通常的开门关门时产生于门板的一定的行进阻力损耗b，执行例如下面的式(30)所示的运算处理，由此计算门重量J。

J＝(τ-τ₀-b)/A  ......(30)

在此，实施方式2的楼层数据存储部120存储由门重量辨识部122进行辨识而得到的门重量J，并按照轿厢的每个停靠楼层逐次进行更新。并且，楼层数据存储部120将更新后的门重量J发送给速度控制部119。其它结构与实施方式1相同。

在此，图6是用于说明门电动机5的实际旋转速度对旋转速度指令的跟随性的曲线图。图6(a)表示由实施方式2的门控制装置对驱动进行控制后的门电动机5的实际旋转速度。图6(b)表示由现有的门控制装置对驱动进行控制后的门电动机5的实际旋转速度。另外，此处所说的现有的门控制装置是指不采用利用了实施方式1中的前面的式(1)、(2)、(10)的运算方式、和图5所示的门重量辨识部122的门重量辨识处理的门控制装置。

根据图6(a)、图6(b)可知，在实施方式2的门控制装置的驱动控制中，门电动机5的实际旋转速度对旋转速度指令的跟随性相比现有的门控制装置的驱动控制的跟随性得到提高。并且，在实施方式2的门控制装置的驱动控制中，可知门电动机5的实际旋转速度的峰值相比在现有的门控制装置的驱动控制下的门电动机5的实际旋转速度的峰值得到抑制，超过旋转速度指令的峰值的量减少。因此，实施方式2的门控制装置相比现有的门控制装置，能够提高门电动机5的实际旋转速度对速度指令部111的旋转指令速度的跟随性、以及门电动机5的旋转误差的校正精度。

并且，实施方式2的楼层数据存储部120存储由门重量辨识部122使用比较高精度的估计转矩进行辨识后的门重量J。并且，在每个层站楼层的开门关门时，针对每个层站楼层按照该存储的门重量J来调节速度控制部119的控制增益。因此，能够进一步提高门板9A、9B的实际开闭移动速度对速度指令部111的开闭移动速度指令的跟随性。

另外，在实施方式1、2中说明了门驱动装置的门电动机5采用感应电动机的示例。但是，在门驱动装置的门电动机5采用永磁铁同步电动机的情况下，通过设定基于永磁铁同步电动机的数学模型的观测器，也能够实现与实施方式1、2相同的控制。

Claims (4)

1.一种电梯的门控制装置，其对电梯的门装置的动作进行控制，该电梯的门装置具有：

门板，其用于开闭电梯出入口；

交流式门电动机，其对所述门板提供驱动力；

电流检测单元，其生成与所述门电动机的一次电流对应的信号；以及

速度检测单元，其生成与所述门电动机的旋转速度对应的信号，

所述电梯的门控制装置具有：

速度设定部，其发出与所述门板的开闭移动速度对应的、针对所述门电动机的旋转速度指令和磁通指令；

驱动控制部，其根据来自所述速度设定部的速度指令和磁通指令、以及来自所述速度检测单元和所述电流检测单元的所述门电动机的旋转速度及一次电流，确定施加给所述门电动机的功率的大小，控制所述门电动机的驱动；以及

反馈处理部，其能够预先存储表示有关所述门电动机的物理特性的电动机常数参数，使用来自所述速度检测单元的所述门电动机的所述旋转速度、提供给所述门电动机的一次电压以及所述电动机常数参数，估计所述门电动机的二次磁通，

所述驱动控制部使用由所述反馈处理部估计出的所述二次磁通，调节根据所述旋转速度指令、所述磁通指令、所述旋转速度和所述一次电流而确定的、施加给所述门电动机的功率的大小。

2.根据权利要求1所述的电梯的门控制装置，其中，

所述速度设定部能够按照每个层站楼层来存储多个所述层站楼层各自的门重量，

所述驱动控制部使用由所述反馈处理部估计出的所述二次磁通和从所述速度设定部接受的所述轿厢的停靠楼层的所述门重量，来调节根据所述旋转速度指令、所述磁通指令、所述旋转速度和所述一次电流而确定的、施加给所述门电动机的功率的大小。

3.根据权利要求2所述的电梯的门控制装置，其中，

所述电梯的门控制装置还具有门重量辨识部，其根据来自所述反馈处理部的所述二次磁通或者来自所述速度设定部的所述磁通指令、来自所述速度检测单元的所述旋转速度、来自所述电流检测单元的所述一次电流或者由所述驱动控制部计算出的用于驱动所述门电动机的电流指令值，按照每个所述层站楼层对所述门重量进行辨识，

所述速度设定部按照每个所述层站楼层来存储由所述门重量辨识部所辨识的所述门重量，并将该存储的每个所述层站楼层的所述门重量发送给所述驱动控制部。

4.根据权利要求2所述的电梯的门控制装置，其中，

所述速度设定部根据多个所述层站楼层各自的所述门重量和正在监视的所述门板的位置中的至少任意一方，逐次调节发送给所述速度设定部的所述磁通指令。

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