CN102963784B - 电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯曳引机驱动、控制一体化系统及其工作方法，该系统包括三相交流电源、整流模块、电路电容、逆变模块、第一保护电路模块、第二保护电路模块、曳引机模块、DSP+CPLD控制模块和标准通信接口。该系统以DSP为主控制芯片，负责对曳引机的控制以及对整个系统的决策、控制；CPLD作为辅助控制芯片，负责对大量的逻辑信号进行预处理，减少DSP的压力，提高了系统的可靠性与稳定性。在永磁同步曳引机矢量控制的基础上，电流环控制器的控制算法采用多模态控制算法，速度环控制器的控制算法采用基于扰动观测器的控制算法。本发明提高了电梯控制系统的安全性，且具有结构紧凑、体积小、便于维护等特点。

Description

电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法

一、技术领域

本发明涉及电梯驱动与控制领域，特别是一种电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法。

二、背景技术

随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，电梯的使用越来越普遍。据中国电梯协会统计数据显示，截至2011年我国电梯保有量已达165万台，电梯的生产量和消费量均为世界第一。由于电梯生产安装、运行维护和监督管理存在诸多问题，全国电梯事故频发，电梯运行已成为城市公共安全的新隐患，如何提高电梯的安全性和可靠性，并对电梯信号进行实时监控，关系到整个电梯行业的发展。

目前，相当一部分电梯制造商采用单片数字信号处理器DSP或者更低级的单片机作为驱动器的控制芯片，若控制芯片出现故障，电梯曳引机很容易处于失控状态，如果没有一定可靠的硬件自动保护措施，很可能造成电梯事故，如若维护人员不能及时到达，势必对乘客身心健康造成影响。此外，电梯在运行过程中，用于曳引机控制的机电参数、摩擦系数、转动惯量等会不断地变化，电梯维护人员往往不能及时获取和更新控制柜所需要的各项参数，使得曳引机的控制性能往往不处于最佳状态，电梯的舒适性也就很难获得保障。

采用无齿轮永磁同步电机曳引系统是电梯驱动技术的巨大飞跃，它完全可以取代现在用于电梯驱动系统的所有曳引技术。在永磁同步电机的矢量控制中，通常采用两种方法：电压前馈解耦控制法和电流反馈解耦控制法。电压前馈解耦控制是一种线性化的解耦控制方案，能够实现电机横轴电流iq和纵轴电流id的完全解耦。电压前馈解耦控制需要实时获取电机转速大小和横轴电流导数，对控制器和传感器提出了很高的要求，不易于微处理器实现。电流反馈解耦控制是一种近似的解耦控制，解耦性能随着电机转速的升高而下降。虽然电流反馈解耦控制得到的是近似的解耦模型，但电流反馈控制结构简单，便于微处理器实现。

随着无机房与小机房技术的发展，对驱动器、控制系统等提出小型化、集成化、模块化和低功耗要求，因此电机驱动、控制和通信等集成化、一体化是发展趋势，也是电梯控制技术的一个重点。

三、发明内容

本发明的目的在于提出一种增加电梯安全性和舒适性的电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法。

实现本发明的技术解决方案为：

一种电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，包括以下步骤：

第一步，DSP主控制电路初始化的同时，并对CPLD从控制电路进行初始化；

第二步，在系统运行过程中，DSP主控制电路和CPLD从控制电路同时工作，工作过程分别如下：

(1)DSP主控制电路的控制流程：

11)DSP主控制电路中的DSP芯片采集编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号，并计算得出电梯实际的运行速度以及直流母线电压值、直流母线电流值；

12)判断当前得到的直流母线电压值是否超过设定的最大电压、直流母线电流值是否超过设定的最大电流值，若超过，则认为系统故障，应立即终止系统运行，若未超过，则转入第13)步；

13)判断当前电梯实际的运行速度是否在设定的速度范围内，如果超出设定的速度范围，则认为系统故障，应立即终止系统运行，如果没有超出设定的速度范围，则转入第三步；

(2)CPLD从控制电路的控制流程：

21)CPLD从控制电路获取系统内部逻辑信号，包括故障信号、运行状态信号；

22)判断系统是否出现故障，若出现故障信号，则CPLD从控制电路通过IO端口将故障信号反馈给DSP主控制电路，DSP主控制电路收到来自CPLD从控制电路的故障信号，应立即终止系统运行，并将故障原因通过标准通信端口反馈给外部监控设备；若CPLD从控制电路没有收到故障信号，则转入第23)步；

23)CPLD从控制电路继续接收外部逻辑信号，即电梯模拟控制台的指令信号，并将外部逻辑信号进行分析处理，得出外部控制指令，通过IO端口将所得外部控制指令反馈给DSP主控制电路，然后转入第三步；

第三步，DSP主控制电路中的DSP芯片将采集得到的编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号以及CPLD从控制电路反馈来的外部控制指令进行综合处理、分析，若判定系统出现故障，则立即终止系统运行；若判定系统没有出现故障，转入第四步；

第四步，DSP主控制电路采用速度外环与电流内环的双闭环矢量控制策略，根据双闭环矢量控制策略得出6路PWM控制信号以及电压、电流、转速的控制信号；将6路PWM控制信号输出给逆变模块，进而控制曳引机模块，同时将电压、电流、转速的控制信号通过标准通用端口反馈给外部监控设备。

本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，第四步中所述的速度外环采用比例反馈加扰动观测器复合控制器，速度外环控制算法的实现方式如下：

第一步，计算速度外环的给定转速w^*和实际转速w的偏差：给定转速w^*由电梯控制器给定，实际转速w由DSP芯片采集编码器信号根据M/T法测速求得，偏差为给定转速w^*和实际转速w的差值；

第二步，计算比例环节的控制量输出表达式如下：

其中k_p为比例环节参数，k表示第k次采样；

第三步，计算扰动观测器的补偿量的表达式如下：

$\hat{d}\left(k\right)=1/\mathrm{\τ}\{(\mathrm{\τ}-T)\hat{d}(k-1)+1/b_0[w\left(k\right)-w(k-1)]-{\mathrm{Ti}}_q^{*}(k-1)\},$ 其中b₀为参考模型参数，τ为低通滤波器的滤波时间常数，T为采样周期，为电流内环设定值；

第四步，计算最终所需要的电流值u(k)为速度外环控制器的输出量。

本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，第四步中所述的电流内环采用PID控制器，电流内环模糊PID控制算法的实现方式如下：

第一步，计算电流内环的给定电流值和PMSM在d-q坐标系下的交轴电流值的电流偏差e，并求得电流偏差e的导数de；电流内环的给定电流值为速度外环控制器的输出量u(k)，交轴电流值由曳引机U、V、W相的电流值经CLARK变换和PARK变换求得；

第二步，已知电流偏差e及其导数de，根据模糊控制规则表，得出比例参数的调整量ΔK_p、积分参数的调整量ΔK_i、微分参数的调整量ΔK_d；

ΔK_p模糊控制规则表如表1.1所示，ΔK_i模糊控制规则表如表1.2所示，ΔK_d模糊控制规则表如表1.3所示：

表1.1ΔK_p模糊控制规则表

表1.2ΔK_i模糊控制规则表

表1.3ΔK_d模糊控制规则表

表中e表示电流偏差，de表示电流偏差e的导数，NB表示“负大”，NM表示“负中”，NS表示“负小”，ZO表示“零”，PS表示“正小”，PM表示“正中”，PB表示“正大”；

第三步，计算PID控制参数，计算公式如下：

K_p(i)＝K_p(i-1)+ΔK_p(i)，K_i(i)＝K_i(i-1)+ΔK_i(i)，K_d(i)＝K_d(i-1)+ΔK_d(i)；

K_p(i-1)为当前的比例参数值、K_i(i-1)为当前的积分参数值、K_d(i-1)为当前的微分参数值，K_p(i)为调整后的比例参数值、K_i(i)为调整后的积分参数值、K_d(i)为调整后的微分参数值，i表示第i次采样；

第四步，调用数字PID控制算法计算所需要的电压值U(i)；

数字PID控制算法表达式为：

$U\left(i\right)=K_p\left(i\right)e\left(i\right)+K_i\left(i\right){\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{i}e\left(m\right)+K_d\left(i\right)(e\left(i\right)-e(i-1))$

其中，e(m)表示第m次采样后的电流偏差，e(i)表示第i次采样后的电流偏差，e(i-1)表示第i-1次采样后的电流偏差。

本发明与现有技术相比，其显著优点：1)本发明集曳引机驱动、控制于一体，一方面使用DSP+CPLD架构，CPLD对大量逻辑信号进行预处理，提高了电梯控制系统的安全性，降低了主控制芯片DSP的工作量，防止因控制器故障造成的电梯安全事故的发生。2)该一体化系统采用永磁同步无齿轮曳引机，且控制功能集中由DSP+CPLD控制模块实现，减小了电梯所需要的空间，能够方便的实现无机房的布置。3)实现了电梯驱动一体化、小型化、集成化。

四附图说明

图1是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的曳引机驱动、控制和节能一体化系统的结构示意图。

图2是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的DSP+CPLD控制模块内部连接关系图。

图3是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的DSP+CPLD控制流程图。

图4是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的双闭环矢量控制策略的速度外环的算法流程图。

图5是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的双闭环矢量控制策略的电流内环的算法流程图。

图6是本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的信息采集与预处理电路的结构示意图。

五具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

1、基于DSP+CPLD的新型电梯曳引机驱动、控制一体化系统

如图1所示，本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统包括三相交流电源1、整流模块3、电路电容4、逆变模块5、第一保护电路模块2、第二保护电路模块6、曳引机模块7、DSP+CPLD控制模块8和标准通信接口9；所述曳引机模块7由永磁同步曳引机和与永磁同步曳引机同轴的编码器构成。

所述DSP+CPLD控制模块8分别与逆变模块5、曳引机模块7、第一保护电路模块2、第二保护电路模块6、标准通信端口9相连；电路电容4串接于直流母线两侧；整流模块3通过第一保护电路模块2与三相交流电源1相连；逆变模块5通过第二保护电路模块6与曳引机模块7相连；DSP主控制电路中的DSP芯片与CPLD从控制电路中的CPLD芯片通过IO端口相连。

本设计采用交-直-交的控制方式，整流模块3将三相交流电源1转换为直流母线电压供逆变模块5使用，并在直流母线之间串接电容电路4增加直流母线电压的稳定性；逆变模块5收到故障信号后向控制器输出报警信号，能够及时停止系统，并将故障信号反馈给DSP+CPLD控制模块8；DSP+CPLD控制模块8的DSP主控制电路负责处理来自信号采集与预处理电路的母线电流采样信号、母线电压采样信号以及曳引机模块7的编码器信号，并输出控制逆变模块5的6路输出报警信号，CPLD从控制电路对来自系统内部和外部的逻辑信号及故障信号进行预处理，并将信息以通信的方式通过IO端口反馈给DSP主控制电路；DSP+CPLD控制模块8通过标准通信端口9与外部控制单元及监控单元进行通信。

整流模块3分为可控整流模块和不可控整流模块，可以根据实际需要灵活配置：若需要调节直流母线电压，或是将来需要将制动能量反馈回电网，则采用可控整流模块；若不需要对直流母线电压进行调节，或是不需要将制动能量反馈回电网则采用不可控整流模块，以降低成本。本次设计采用不可控整流模块，但在硬件设计上与可控整流相兼容，为系统设计留下余量。

逆变模块5以IPM为核心：IPM内部集成了7个IGBT(1个IGBT做控制用，6个IGBT做驱动用)、驱动回路、制动电路和保护电路，其保护电路又包括过流保护、短路保护、过热保护和欠压保护。当出现故障时，IPM通过向控制器输出报警信号ALM，能够及时停止系统，并将故障信号反馈给DSP+CPLD控制模块8。信号隔离电路主要作用是隔离系统强电回路和弱电回路，保护控制电路，提高系统的抗干扰性能。IPM可采用三菱公司或东芝公司的产品，IPM功率与曳引机功率相匹配。

2、DSP+CPLD控制模块8

如图2所示DSP+CPLD控制模块8由DSP主控制电路、CPLD从控制电路、信号采集与预处理电路和电源管理模块构成。其中DSP主控制电路负责处理来自信号采集与预处理电路的母线电流采样信号、母线电压采样信号以及曳引机模块7的编码器信号，并输出控制逆变模块5的6路PWM，CPLD从控制电路对来自系统内部和外部的逻辑信号及故障信号进行预处理，并将信息以通信的方式通过IO端口反馈给DSP主控制电路；DSP+CPLD控制模块8通过标准通信端口9与外部控制单元及监控单元进行通信，其中通信方式包括普通IO通信、串口通信、CAN总线通信等。

在DSP+CPLD控制模块8的硬件电路中，还包含如下功能：(1)对编码器信号、直流母线电压信号和曳引机三相电流信号进行采样与预处理的电路，使之可以被主控制芯片DSP处理。电流信号的采样使用霍尔电流传感器，电压信号的采样使用霍尔电压传感器。编码器采用能够进行速度检测与转角检测的高性能编码器，例如海德汉ERN1387系列光电编码器；(2)用于隔离外部强电与弱电控制模块的光耦隔离模块，保护内部芯片控制不受外部干扰；(3)用于与外部设备通信的驱动电路，例如串口电平转换电路、CAN总线驱动电路等；(4)电源管理模块，为整个DSP+CPLD控制模块8提供相应的电平。

DSP主控制电路由DSP芯片TMS320F28335、无源晶振、E2PROM芯片、FLASH芯片、SRAM芯片、通信驱动芯片和隔离芯片组成。主DSP控制电路的作用如下：(1)对调理后的母线电压、电流、曳引机编码器信号进行分析；(2)输出控制逆变模块5的6路PWM信号；(3)曳引机控制算法实现，对于永磁同步曳引机控制，可以采用直接转矩控制、矢量控制等控制方法；(4)对整个电梯系统控制算法的实现；(5)与从控制芯片CPLD的通信；(6)与上位机监控或电梯控制器的通信。无源晶振主要为DSP提供一个可调的高速总线频率；EEPROM用于一些常用指令及数据的存储；FLASH芯片和SRAM芯片用于扩展DSP的存储空间，以适应更大更复杂的算法；隔离芯片用于隔离系统强弱电回路，保护内部控制电路；通信驱动芯片为相关的串口通信、CAN总线通信提供相应的电平转换。

CPLD从控制电路由可编程逻辑阵列CPLD芯片、无源晶振、隔离芯片组成。CPLD从控制电路的作用如下：(1)对保护电路故障信号、IPM故障信号进行处理；(2)对外部楼层逻辑信号进行处理；(3)对逻辑信号的预处理、分析；(4)与主控制芯片DSP进行通信：对大量的逻辑信号进行预处理，并将处理后的信息反馈给DSP芯片，降低DSP的工作量，提高了系统的稳定性。无源晶振主要为CPLD提供一个可调的高速总线频率；隔离芯片用于隔离系统强弱电回路，保护内部控制电路。

信息采集与预处理电路包括母线电流、电压采样调理滤波电路和编码器解码调理滤波电路。结合图6，电流电压采样调理滤波电路具体实现方法为：将霍尔电流传感器、霍尔电压传感器的输出电压经电压跟随电路和幅值调整电路，将该输出电压放大或缩小至DSP芯片AD端口能够允许的输入电压范围，并进行滤波，保证信号的精度。编码器解码调理滤波电路要求能够对编码器的输出信号进行准确的解码，具体实现方法为：将编码器输出的几路差分信号经差分放大电路和比较电路，解码成DSP芯片可以处理的方波信号，并进行滤波。编码器采用海德汉ERN系列编码器。

3、基于本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法

系统工作时，由DSP主控制电路负责控制整个系统，CPLD从控制电路主要负责完成对逻辑信号的预处理，并将处理后的信息即电机运行状况、故障原因、外部控制指令等反馈给DSP，以便DSP进一步分析决策，从而降低DSP所使用的资源，提高DSP的效率与可靠性。结合图3，系统的具体工作流程如下所述：

第一步，DSP主控制电路初始化的同时，并对CPLD从控制电路进行初始化；

第二步，在系统运行过程中，DSP主控制电路和CPLD从控制电路同时工作，工作过程分别如下：

(1)DSP主控制电路的控制流程：

11)DSP主控制电路中的DSP芯片采集编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号，并计算得出电梯实际的运行速度以及直流母线电压值、直流母线电流值；

12)判断当前得到的直流母线电压值是否超过设定的最大电压、直流母线电流值是否超过设定的最大电流值，若超过，则认为系统故障，应立即终止系统运行，若未超过，则转入第13)步；

13)判断当前电梯实际的运行速度是否在设定的速度范围内，如果超出设定的速度范围，则认为系统故障，应立即终止系统运行，如果没有超出设定的速度范围，则转入第三步；

(2)CPLD从控制电路的控制流程：

21)CPLD从控制电路获取系统内部逻辑信号，包括故障信号、运行状态信号；

22)判断系统是否出现故障，若出现故障信号，则CPLD从控制电路通过IO端口将故障信号反馈给DSP主控制电路，DSP主控制电路收到来自CPLD从控制电路的故障信号，应立即终止系统运行，并将故障原因通过标准通信端口9反馈给外部监控设备；若CPLD从控制电路没有收到故障信号，则转入第23)步；

23)CPLD从控制电路继续接收外部逻辑信号，即电梯模拟控制台的指令信号，并将外部逻辑信号进行分析处理，得出外部控制指令，通过IO端口将所得外部控制指令反馈给DSP主控制电路，然后转入第三步；

第三步，DSP主控制电路中的DSP芯片将采集得到的编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号以及CPLD从控制电路反馈来的外部控制指令进行综合处理、分析，若判定系统出现故障，则立即终止系统运行；若判定系统没有出现故障，转入第四步；

第四步，DSP主控制电路采用速度外环与电流内环的双闭环矢量控制策略，根据双闭环矢量控制策略得出6路PWM控制信号以及电压、电流、转速的控制信号；将6路PWM控制信号输出给逆变模块5，进而控制曳引机模块7，同时将电压、电流、转速的控制信号通过标准通用端口9反馈给外部监控设备。

基于多模态控制技术的电流(电压)快速跟踪算法由DSP芯片实现。多模态控制技术能根据误差及其导数的不同模态，采用连续、变参数PID控制，能够实现电流和电压的快速、高精度、平稳跟踪。对永磁同步曳引机的控制多采用矢量控制策略，控制结构上分为速度外环控制器和电流内环控制器。速度外环控制器通过转速偏差及干扰观测器求得所需要的电流控制量，电流内环根据所需要的电流控制量与实际电流值的偏差及其导数求得所需要的电压控制量，实现对电流值的跟踪控制。综上所述，永磁同步曳引机的双闭环矢量控制为多模态及干扰观测器控制技术的应用提供了前提，其实现方式简述为：首先，DSP芯片通过QEP电路对输入的编码器脉冲信号进行解码，获取电机转速和方向，通过将电机实际转速与给定转速求差值，得到比例控制的控制量，扰动观测器把实际转速与参考模型输出的转速差异作为一个等效的扰动加到控制输入端，在控制量中引入相应的补偿，从而得到最终所需要的电流控制量；其次，DSP芯片根据所需要的电流控制量和实际的电流量的误差及其导数，判断内环PID控制器的参数选取范围，以计算出所需要的电压控制量。

电流(电压)快速跟踪算法由DSP芯片实现，永磁同步曳引机的矢量控制策略为该算法的实现提供了前提。永磁同步曳引机的双闭环矢量控制中，速度外环采用比例反馈加扰动观测器复合控制器，如图4所示，速度外环控制算法的实现方式如下：

第一步，计算速度外环的给定转速w^*和实际转速w的偏差：给定转速w^*由电梯控制器给定，实际转速w由DSP芯片采集编码器信号根据M/T法测速求得，偏差为给定转速w^*和实际转速w的差值；

第二步，计算比例环节的控制量输出表达式如下：

其中k_p为比例环节参数，k表示第k次采样；

第三步，计算扰动观测器的补偿量的表达式如下：

$\hat{d}\left(k\right)=1/\mathrm{\τ}\{(\mathrm{\τ}-T)\hat{d}(k-1)+1/b_0[w\left(k\right)-w(k-1)]-{\mathrm{Ti}}_q^{*}(k-1)\},$ 其中b₀为参考模型参数，τ为低通滤波器的滤波时间常数，T为采样周期，为电流内环设定值；

第四步，计算最终所需要的电流值u(k)为速度外环控制器的输出量。

永磁同步曳引机矢量控制的电流内环多采用PID控制器，主要用于电流反馈解耦控制。但是比例参数、积分参数和微分参数对系统的响应速度、超调量和稳态精度的影响各不相同，模糊PID控制的实质就是找出这三个参数与误差及其导数之间的关系，在系统运行过程中动态地调节三个参数，从而使得被控对象有较好的动态性能和静态性能。采用模糊PID控制时，在启动阶段误差较大，模糊PID控制器输出较大的比例参数，从而提高系统的动态响应速度，减小调节时间；当系统误差及导数适中时，适当的减小比例参数、增大微分参数可以减小系统的超调；当误差较小时，通过增大积分参数又可以减小系统的稳态误差。

永磁同步曳引机的双闭环矢量控制中，电流内环采用模糊PID控制器，如图5所示，电流内环模糊PID控制算法的实现方式如下：

第一步，计算电流内环的给定电流值和PMSM在d-q坐标系下的交轴电流值的电流偏差e，并求得电流偏差e的导数de；电流内环的给定电流值为速度外环控制器的输出量u(k)，交轴电流值由曳引机U、V、W相的电流值通过CLARK变换和PARK变换求得；

第二步，已知电流偏差e及其导数de，根据模糊控制规则表，得出比例参数的调整量ΔK_p、积分参数的调整量ΔK_i、微分参数的调整量ΔK_d；

ΔK_p模糊控制规则表如表1.1所示，ΔK_i模糊控制规则表如表1.2所示，ΔK_d模糊控制规则表如表1.3所示：

表1.1ΔK_p模糊控制规则表

表1.2ΔK_i模糊控制规则表

表1.3ΔK_d模糊控制规则表

表中e表示电流偏差，de表示电流偏差e的导数，NB表示“负大”，NM表示“负中”，NS表示“负小”，ZO表示“零”，PS表示“正小”，PM表示“正中”，PB表示“正大”；

第三步，计算PID控制参数，计算公式如下：

K_p(i)＝K_p(i-1)+ΔK_p(i)，K_i(i)＝K_i(i-1)+ΔK_i(i)，K_d(i)＝K_d(i-1)+ΔK_d(i)；

K_p(i-1)为当前的比例参数值、K_i(i-1)为当前的积分参数值、K_d(i-1)为当前的微分参数值，K_p(i)为调整后的比例参数值、K_i(i)为调整后的积分参数值、K_d(i)为调整后的微分参数值，i表示第i次采样；

第四步，调用数字PID控制算法计算所需要的电压值U(i)；

数字PID控制算法表达式为：

$U\left(i\right)=K_p\left(i\right)e\left(i\right)+K_i\left(i\right){\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{i}e\left(m\right)+K_d\left(i\right)(e\left(i\right)-e(i-1))$

其中，e(m)表示第m次采样后的电流偏差，e(i)表示第i次采样后的电流偏差，e(i-1)表示第i-1次采样后的电流偏差。

本发明电梯曳引机驱动、控制一体化系统对强电部分采用的继电保护的保护电路，并采用光耦隔离模块将强电与弱电控制模块隔离开来，提高了电梯控制系统的安全性，防止因控制器故障造成的电梯安全事故的发生；此外，一体化结构具有结构紧凑、体积小、便于维护等特点，减小了电梯所需空间，能够方便的实现无机房的布置。

Claims (3)

1.一种电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，其特征在于，该系统包括三相交流电源(1)、整流模块(3)、电路电容(4)、逆变模块(5)、第一保护电路模块(2)、第二保护电路模块(6)、曳引机模块(7)、DSP+CPLD控制模块(8)和标准通信接口(9)；所述曳引机模块(7)由永磁同步曳引机和与永磁同步曳引机同轴的编码器构成；所述DSP+CPLD控制模块(8)由DSP主控制电路、CPLD从控制电路、信号采集与预处理电路和电源管理模块构成；所述DSP+CPLD控制模块(8)分别与逆变模块(5)、曳引机模块(7)、第一保护电路模块(2)、第二保护电路模块(6)、标准通信端口(9)相连；电路电容(4)串接于直流母线两侧；整流模块(3)通过第一保护电路模块(2)与三相交流电源(1)相连；逆变模块(5)通过第二保护电路模块(6)与曳引机模块(7)相连；DSP主控制电路中的DSP芯片与CPLD从控制电路中的CPLD芯片通过IO端口相连，具体步骤如下：

第一步，DSP主控制电路初始化的同时，并对CPLD从控制电路进行初始化；

第二步，在系统运行过程中，DSP主控制电路和CPLD从控制电路同时工作，工作过程分别如下：

(1)DSP主控制电路的控制流程：

11)DSP主控制电路中的DSP芯片采集编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号，并计算得出电梯实际的运行速度以及直流母线电压值、直流母线电流值；

12)判断当前得到的直流母线电压值是否超过设定的最大电压、直流母线电流值是否超过设定的最大电流值，若超过，则认为系统故障，应立即终止系统运行，若未超过，则转入第13)步；

13)判断当前电梯实际的运行速度是否在设定的速度范围内，如果超出设定的速度范围，则认为系统故障，应立即终止系统运行，如果没有超出设定的速度范围，则转入第三步；

(2)CPLD从控制电路的控制流程：

21)CPLD从控制电路获取系统内部逻辑信号，包括故障信号、运行状态信号；

22)判断系统是否出现故障，若出现故障信号，则CPLD从控制电路通过IO端口将故障信号反馈给DSP主控制电路，DSP主控制电路收到来自CPLD从控制电路的故障信号，应立即终止系统运行，并将故障原因通过标准通信端口(9)反馈给外部监控设备；若CPLD从控制电路没有收到故障信号，则转入第23)步；

23)CPLD从控制电路继续接收外部逻辑信号，即电梯模拟控制台的指令信号，并将外部逻辑信号进行分析处理，得出外部控制指令，通过IO端口将所得外部控制指令反馈给DSP主控制电路，然后转入第三步；

第三步，DSP主控制电路中的DSP芯片将采集得到的编码器信号、直流母线电压信号、直流母线电流信号以及CPLD从控制电路反馈来的外部控制指令进行综合处理、分析，若判定系统出现故障，则立即终止系统运行；若判定系统没有出现故障，转入第四步；

第四步，DSP主控制电路采用速度外环与电流内环的双闭环矢量控制策略，根据双闭环矢量控制策略得出6路PWM控制信号以及电压、电流、转速的控制信号；将6路PWM控制信号输出给逆变模块(5)，进而控制曳引机模块(7)，同时将电压、电流、转速的控制信号通过标准通用端口(9)反馈给外部监控设备。

2.根据权利要求1所述的电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，其特征在于：第四步中所述的速度外环采用比例反馈加扰动观测器复合控制器，速度外环控制算法的实现方式如下：

第一步，计算速度外环的给定转速w^*和实际转速w的偏差：给定转速w^*由电梯控制器给定，实际转速w由DSP芯片采集编码器信号根据M/T法测速求得，偏差为给定转速w^*和实际转速w的差值；

第二步，计算比例环节的控制量输出表达式如下：

其中k_p为比例环节参数，k表示第k次采样；

第三步，计算扰动观测器的补偿量的表达式如下：

$\hat{d}\left(k\right)=1/\mathrm{\τ}\{(\mathrm{\τ}-T)\hat{d}(k-1)+1/b_0[w\left(k\right)-w(k-1)]-{\mathrm{Ti}}_q^{*}(k-1)\},$ 其中b₀为参考模型参数，τ为低通滤波器的滤波时间常数，T为采样周期，为电流内环设定值；

第四步，计算最终所需要的电流值u(k)为速度外环控制器的输出量。

3.根据权利要求1所述的电梯曳引机驱动、控制一体化系统的工作方法，其特征在于：第四步中所述的电流内环采用PID控制器，电流内环模糊PID控制算法的实现方式如下：

第一步，计算电流内环的给定电流值和PMSM在d-q坐标系下的交轴电流值的电流偏差e，并求得电流偏差e的导数de；电流内环的给定电流值为速度外环控制器的输出量u(k)，交轴电流值由曳引机U、V、W相的电流值通过CLARK变换和PARK变换求得；

第二步，已知电流偏差e及其导数de，根据模糊控制规则表，得出比例参数的调整量ΔK_p、积分参数的调整量ΔK_i、微分参数的调整量ΔK_d；

ΔK_p模糊控制规则表如表1.1所示，ΔK_i模糊控制规则表如表1.2所示，ΔK_d模糊控制规则表如表1.3所示：

表1.1ΔK_p模糊控制规则表

表1.2ΔK_i模糊控制规则表

表中e表示电流偏差，de表示电流偏差e的导数，NB表示“负大”，NM表示“负中”，NS表示“负小”，ZO表示“零”，PS表示“正小”，PM表示“正中”，PB表示“正大”；

第三步，计算PID控制参数，计算公式如下：

K_p(i)＝K_p(i-1)+ΔK_p(i)，K_i(i)＝K_i(i-1)+ΔK_i(i)，K_d(i)＝K_d(i-1)+ΔK_d(i)；

K_p(i-1)为当前的比例参数值、K_i(i-1)为当前的积分参数值、K_d(i-1)为当前的微分参数值，K_p(i)为调整后的比例参数值、K_i(i)为调整后的积分参数值、K_d(i)为调整后的微分参数值，i表示第i次采样；

第四步，调用数字PID控制算法计算所需要的电压值U(i)；

数字PID控制算法表达式为：

$U\left(i\right)=K_p\left(i\right)e\left(i\right)+K_i\left(i\right){\mathrm{\Σ}}_{m=0}^{i}e\left(m\right)+K_d\left(i\right)(e\left(i\right)-e(i-1))$

其中，e(m)表示第m次采样后的电流偏差，e(i)表示第i次采样后的电流偏差，e(i-1)表示第i-1次采样后的电流偏差。