CN104010959A - 用于确定电梯绳索摆动的方法、计算机系统和计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

一种方法，确定在电梯系统运行过程中电梯绳索(17)的摆动(150)。该方法包括：获取在电梯系统运行过程中所述电梯绳索的运动(130)的至少一个测量值；并且在所述运动的测量值的基础上基于所述电梯绳索的边界(111,112)之间的插值来确定与电梯轿厢(12)和滑轮相连的所述电梯绳索的所述摆动(150)。

Description

用于确定电梯绳索摆动的方法、计算机系统和计算机程序产品

技术领域

本发明主要涉及一种电梯系统，并且更具体地涉及电梯系统的电梯绳索的横向摆动的测量。

背景技术

典型的电梯系统包括轿厢和对重装置，该对重装置被限制为在竖直延伸的电梯井中沿导轨运行。轿厢和对重装置通过曳引钢丝绳相连。曳引钢丝绳围绕位于机房中在电梯井的顶部(或底部)处的滑轮进行缠绕。在传统的电梯系统中，滑轮由电动马达提供动力。在其他的电梯系统中，滑轮未被供以动力，并且驱动装置是安装在对重装置上的直线马达。

绳索摆动是指曳引钢丝绳和/或补偿绳在电梯井中的振荡。这种振荡可能是带有绳索的电梯系统中的显著问题。这种振荡可以例如通过以下情况而引发：通过由风引起的建筑物偏转而产生的振动和/或在电梯系统运行期间产生的绳索振动。如果振动频率接近或者进入绳索的自然谐波，则振动位移可以增加远大于位移。在这种情况下，绳索可能与电梯井中的其他设备缠结，或者当电梯运行时从滑轮的凹槽中跑出。如果电梯系统使用多条绳索，并且绳索彼此是不同相位地振荡，则这些绳索可能会彼此缠结并且可能会破坏电梯系统。

一些传统的解决方案利用与绳索相连的机械装置来估算绳索的位移。例如，一种解决方案利用附接在电梯系统中的补偿绳滑轮组件上的装置来检测超出一定量的绳索摆动。然而，附接至补偿绳的机械装置难以进行安装和维修。

另一种方法利用建筑物的位移和固有频率来估算和计算绳索摆动量。这种方法是常见的，可能不会提供对绳索摆动的精确估算。

此外，需要对适于实时估算绳索摆动的绳索摆动估算进行改进。

发明内容

本发明的一种实施方式公开了一种用于确定在电梯系统运行过程中的电梯绳索摆动的方法。这种方法包括：获取在电梯系统运行过程中的电梯绳索的至少一个运动测量值；在运动测量值的基础上基于电梯绳索边界之间的插值来确定与电梯轿厢和滑轮相连的电梯绳索的摆动。

本发明的另一种实施方式公开了一种用于确定与电梯系统中的电梯轿厢和滑轮相连的电梯绳索的摆动的计算机程序产品，其中该计算机程序产品对处理器进行修改。该计算机程序产品包括计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括实施所用的计算机可用程序代码，其中由处理器来执行的该程序代码基于在某一位置处的电梯绳索的运动测量值和选自包括电梯系统模型和电梯绳索的边界之间的插值的信息组的辅助信息来确定电梯绳索的摆动。

本发明的又另一实施方式公开了一种用于确定在电梯系统运行过程中电梯绳索的摆动的计算机系统，其包括处理器，该处理器被构造用于：确定电梯绳索在第一边界位置处和第二边界位置处的运动的边界测量值；确定在摆动位置处的电梯绳索的运动的摆动测量值；在第一时刻，通过基于边界测量的插值和摆动测量值来确定电梯绳索的摆动；在第二时刻，通过基于边界测量值、摆动测量值和电梯系统模型的粗略估算来确定电梯绳索的摆动。

附图说明

图1是本发明的实施方式操作的示例性的电梯系统的示意图。

图2是根据本发明的实施方式的电梯系统的模型的示意图。

图3是根据本发明的实施方式的用于确定至少一个摆动传感器的位置的方法的框图。

图4A是根据本发明的实施方式的用于确定一组摆动传感器的数量和位置的方法的框图。

图4B是电梯井内的传感器的水平布置的示意图。

图4C是电梯井内的传感器的水平布置方法的框图。

图5是作为绳索长度的函数的电梯绳索的横向振动的曲线图。

图6是作为绳索长度的函数的电梯绳索的横向振动的曲线图。

图7是根据本发明的一些实施方式，用于在电梯系统运行过程中来确定电梯绳索的摆动的方法的框图。

图8是根据本发明的一种实施方式，用于确定电梯绳索的实际摆动的方法和系统的框图。

图9是根据本发明的另一种实施方式，用于确定电梯绳索的实际摆动的方法的框图。

图10是根据本发明的一些实施方式，执行图9的粗略估算方法的流程图。

图11是根据本发明的一些实施方式，执行图9的粗略估算方法的流程图。

图12是确定在电梯绳索的不同位置处的运动的框图。

图13是根据本发明的一些实施方式，摆动传感器的不同的布置中的一种布置的示意图。

图14根据本发明的一些实施方式，摆动传感器的不同的布置中的一种布置的示意图。

图15根据本发明的一些实施方式，摆动传感器的不同的布置中的一种布置的示意图。

图16根据本发明的一些实施方式，摆动传感器的不同的布置中的一种布置的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的示例性电梯系统100的示例。该电梯系统包括电梯轿厢12，该电梯轿厢通过至少一根电梯绳索与电梯系统的不同部件相连。例如，电梯轿厢和对重装置14通过主绳索16-17和补偿绳索18彼此附接。如本领域已知的，电梯轿厢12可以包括上梁30和安全钳下楔33。滑轮20用于使电梯轿厢12和对重装置14通过电梯井22进行移动，该滑轮可以被定位在电梯井22顶部(或底部)处的机房(未示出)中。电梯系统还可以包括补偿滑轮23。电梯井22包括前壁29、后壁31和一对侧壁32。

电梯轿厢和对重装置可以具有重心，该重心被限定为一个点，在该点处，围绕该点的x、y和z方向上的力矩总和等于0。也就是说，该轿厢12或者对重装置14可以在理论上在重心点(x，y，z)处被支撑并且平衡，这是因为所有围绕该点的力矩都被抵消了。主绳索16-17通常被附接在轿厢12的上梁30上的一个点处，轿厢的重心的坐标被投影在该点处。主绳索16-17类似地被附接到对重装置14的顶部上的一点处，对重装置14的重心的坐标被投影在该点处。

在电梯系统运行过程中，电梯系统的不同部件承受内部和外部干扰，例如风力，导致这些部件的横向运动。这些部件的这种横向运动可以导致电梯绳索的摆动，这种摆动需要被测量。相应地，一组传感器被布置在电梯系统中以确定电梯绳索的横向摆动。

所述一组传感器可以包括边界传感器111和112以及至少一个摆动传感器120。例如，第一边界传感器111被构造用于测量电梯轿厢的横向运动的第一边界位置，第二边界传感器112被构造用于测量滑轮的横向运动的第二边界位置，并且摆动传感器120被构造用于感测电梯绳索在相对于摆动传感器的位置的摆动位置处的横向摆动。

例如，第一边界传感器的位置与第一边界位置一致，第二边界传感器的位置与第二边界位置一致，摆动边界传感器的位置与摆动位置一致。然而，在不同的实施方式中，传感器可以被布置在不同的位置中，使得第一位置、第二位置和摆动位置适当地被感测和/或被测量。传感器的实际位置可以取决于所使用的传感器类型。例如，边界传感器可以是直线位置传感器，摆动传感器可以是任何运动传感器，例如光束传感器。

在电梯系统的运行过程中，第一边界位置、第二边界位置和摆动位置被确定并且被传输130给摆动测量单元140。该摆动测量单元通过例如对第一位置、第二位置和摆动位置进行插值来确定电梯绳索的摆动150。不同的实施方式使用不同的插值技术，例如曲线拟合插值或B样条插值。

在一种实施方式中，边界传感器被去除，并且只有摆动传感器被用于确定绳索相对于绳索的中间位置的摆动，该中间位置对应于初始的绳索构造(即，没有绳索摆动)。

确定摆动传感器的位置

本发明的实施方式的目的在于实现，可以利用电梯系统模型来模拟电梯系统的运行，以便确定由于运行所引发的电梯绳索的实际摆动的模拟。这些实施方式通过实现下列事实而得以实现，即用于感应摆动的传感器的位置可以通过下列步骤来检测：利用被构造成通过传感器进行感应的电梯井中的点的位置之间的插值来确定电梯绳索的估算的摆动；并且将电梯绳索的估算出的摆动与电梯绳索的实际摆动的模拟进行比较。这些点对估算的绳索摆动和具有横向摆动的实际的绳索摆动之间的误差进行优化，这些点可以被用于在电梯系统中定位传感器。

图2示出了电梯系统100的模型200的示例。模型200在电梯系统参数的基础上被确定。本领域已知的各种系统可以被用于模拟电梯系统的运行，其中电梯系统的模型用于产生由于运行所引起的电梯绳索的实际摆动230。

对电梯系统的运行进行模拟还可以产生第一边界位置211和第二边界位置212，这是因为电梯系统的部件(例如电梯轿厢和滑轮)的横向运动可以在干扰条件的基础上来确定。然而，需要确定用于感测运动的摆动传感器在摆动位置220中的最佳安置。

一种实施方式在牛顿第二定律的基础上进行建模。例如，电梯绳索被建模为弦(string)，并且电梯轿厢和对重装置被分别建模为刚性体230和250。电梯系统的模型根据下列偏微分方程来确定：

$\mathrm{\ρ}(\frac{{\∂}^2}{{\∂t}^2}+v^2\left(t\right)\frac{{\∂}^2}{{\∂y}^2}+2v\left(t\right)\frac{\∂}{\∂y\∂t}+a\frac{\∂}{\∂y})u(y,t)-\frac{\∂}{\∂y}T\left(y\right)\frac{\∂u(y,t)}{\∂y}+c\left(y\right)(\frac{\∂}{\∂t}+v\left(t\right)\frac{\∂}{\∂y})u(y,t)=0,---\left(1\right)$

其中是函数s(.)相对于其变量V的i阶导数，t是时间，y是纵坐标，例如在惯性坐标系中，u是绳索沿x轴的横向位移，ρ是每单位长度的绳索的质量，T是根据电梯绳索类型而改变的电梯绳索(即主绳索、补偿绳索)的张力，c是每单位长度的电梯绳索的阻尼系数,v是电梯/绳索速度，a是电梯/绳索加速度。

在两种边界条件下：

u(0,t)＝f₁(t)

u(l(t),t)＝f₂(t)，并且

f₁(t)是通过第一边界传感器111测定的第一边界位置，f₂(t)是通过第二边界传感器112测定的第二边界位置，l(t)是电梯绳索17在第一边界传感器和第二边界传感器之间的长度。

例如，可以根据下式来确定电梯绳索的张力

T＝(m_e+ρ(L(t)-y))(g+a(t))+0.5m_csg

其中m_e,m_cs分别是电梯轿厢的质量和滑轮240的质量，并且g是重力加速度，即g＝9.8m/s²。

在一种实施方式中，根据以下等式对偏微分方程(1)进行离散，以获取基于常微分方程(ODE)的模型：

$M\stackrel{\·\·}{q}+(C+G)\stackrel{\·}{q}+(K+H)q=F\left(t\right),---\left(2\right)$

其中q＝[q1,...,qN]是拉格朗日坐标向量，是拉格朗日坐标向量相对于时间的一阶导数和二阶导数。N是振动模式数量。通过以下公式，拉格朗日变量向量q限定横向位移u(y,t)：

$\begin{array}{c}u(y,t)={\mathrm{\Σ}}_{j=1}^{j=N}{q}_j\left(t\right){\mathrm{\ψ}}_j(y,t)+\frac{l-y}{l}{f}_1\left(t\right)+\frac{y}{l}{f}_2\left(t\right)\\ {\mathrm{\ψ}}_j(y,t)=\frac{{\mathrm{\φ}}_j\left(\mathrm{\ξ}\right)}{\sqrt{l\left(t\right)}}\end{array}$

其中φ_j(ξ)是无量纲变量ξ＝y/l的j^th摆动函数。

在方程(2)中，M是惯性矩阵，(C+G)通过组合离心矩阵和科里奥利矩阵而构成,(K+H)是刚度矩阵，并且F(t)是外力的向量。这些矩阵和向量的元素通过下式给出：

其中是函数s相对于其变量的一阶导数，符号s⁽²⁾(.)是函数s相对于其变量的二阶导数，并且函数s相对于其变量v在区间[v0,vf]上的积分。克罗内克delta(Kronecker delta)是两个变量的函数，如果变量相等或者是0，则克罗内克delta是1。

通过等式(1)和等式(2)给出的系统模型是该系统模型的两个示例。本发明的实施方式可以使用基于不同理论的其他模型，例如用梁理论来代替弦理论。

图3示出了用于确定至少一个摆动传感器的位置的方法的框图，该摆动传感器用于感测电梯绳索在摆动位置处的横向运动，以便促进根据本发明实施方式的电梯绳索的横向摆动的测量。该方法利用如本领域已知的处理器，例如处理器300来执行。

利用电梯系统的模型对电梯系统的运行进行的模拟310产生在电梯系统运行过程中所引起的电梯绳索的实际摆动315。而且该模拟产生边界位置320，即第一边界位置和第二边界位置。摆动位置330被初步确定，并且通过边界位置和摆动位置的插值来确定估算摆动345。如果电梯绳索的实际摆动315和电梯绳索的估算摆动345之间的误差350不是最佳的355，则重复对摆动位置进行确定，直到该误差为最小360。在一种实施方式中，当误差小于阈值365时，该误差最小。

在确定了至少一个使误差优化的摆动位置之后，摆动传感器的位置370被确定，使得摆动传感器感测电梯绳索在摆动位置处的横向运动。

一种实施方式以迭代方式来确定一组摆动位置，直到电梯绳索的实际摆动和电梯绳索的估算摆动之间的误差小于阈值为止。这种实施方式通过第一位置、第二位置和摆动位置组中的位置的插值来确定电梯绳索的估算摆动。绳索的相对摆动也可以通过仅对摆动位置组进行插值来确定。

例如，这种实施方式的一种变型确定一个摆动位置，该摆动位置使误差优化，即摆动位置组有一个位置。如果在进行优化之后，误差大于阈值，则增加扫过的位置组的大小，例如增加一个，并且利用更新的摆动位置组(例如两个摆动位置)来确定误差。优化过程以迭代方式重复进行，直到摆动位置组包括最大数量的位置，或者直到误差小于阈值为止。

图4A示出了根据本发明的另一种实施方式来确定一组摆动传感器的数量和位置的方法400的框图。该方法的输入信息是一组干扰条件411、摆动位置412的初始数量N(0)和初始设置P(0)。

例如，干扰条件组包括两个干扰函数f₁(t)和f₂(t)。例如，摆动传感器的初始数量为1，并且摆动传感器的初始安置例如为L/2，其中L是电梯绳索230的长度235。

这种方法随时间T来模拟电梯系统的ODE模型420。模型的模拟产生电梯绳索随时间的实际摆动430的模拟，即绳索摆动u(y,t)。

插值法425对边界传感器sb₁,sb₂的测量值413和摆动传感器的测量值415进行差值，以便产生绳索摆动的估算的(“^”)摆动435。该插值法可以是B-样条插值法。这种插值还可以在没有边界传感器测量413的情况下来完成，以估算相对绳索摆动。

模拟的实际摆动u(y,t)和估算的摆动被用于评价440由下式所限定的误差成本函数，

$E={\∫}_0^T\underset{0}{\overset{l\left(t\right)}{\∫}}{(u(y,t)-\stackrel{\mathrm{\Λ}}{u}(y,t))}^2\mathrm{dydt}---\left(3\right)$

其中T是模拟的时间周期。

一些实施方式在约束条件下基于误差的非线性优化来确定摆动位置。例如，一种实施方式选择电梯绳索的实际摆动的初始摆动位置组，并且针对初始位置组中的每个位置，单独地为初始位置组中的每个位置确定电梯绳索的实际摆动和电梯绳索的估算摆动之间的误差。与最小误差对应的位置被选为摆动位置。

另一种实施方式，利用约束条件下的非线性优化算法来减小通过等式(3)给出的估算误差。该实施方式制定了模拟的时间成本函数450、第一边界传感器和第二边界传感器之间的电梯绳索的长度和干扰条件的函数，并且确定摆动位置，使得成本函数的结果最小。例如，成本函数为

${\mathrm{Min}}_{(y_1,...,y_N)}{\∫}_0^T\underset{0}{\overset{l\left(t\right)}{\∫}}{(u(y,t)-\stackrel{\mathrm{\Λ}}{u}(y,t))}^2\mathrm{dydt}---\left(4\right)$

约束条件为

$y_i\∈[0,l\left(t\right)],\∀i\∈\{1,...,N\}$

其中Min_(v1,…vn)C(v₁,…,v_N)表示相对于变量(v₁,…,v_N)的向量的成本函数C的最小值。

优化450产生优化误差E和摆动传感器的相关的摆动位置和安置P460。将该误差E与阈值Ths进行比较480。如果该误差小于阈值，则与摆动位置相关的摆动传感器的摆动位置和安置P460被选定490。如果该误差大于阈值，则该方法增加470一个摆动位置到摆动位置组中，重设初始位置并且以迭代的方式来重复该方法，直到摆动位置组包括最大数量的位置，或者直到误差小于阈值为止。

确定摆动传感器的位置的水平分量

在一些实施方式中，摆动传感器被构造用于感测绳索在平面内的运动。因此，只有摆动传感器的一个位置坐标，例如纵坐标被确定。在该实施方式的一种变型中，用于感测直线运动的离散传感器的阵列被用于模拟在平面内的感测。然而，一些其他实施方式限制离散传感器的数量。所以，在那些实施方式中，摆动传感器的第二位置坐标，例如横坐标被确定。

图4B至4C示出了用于确定摆动传感器的横坐标的实施方式的示例，其中通过方法400确定了纵坐标。这种实施方式基于以下事实：即，多个摆动传感器可以被限制为那些离散传感器，它们只在至少部分绳索由于绳索摆动而进入危险区域492时感测运动。危险区域的一个示例是靠近电梯井的壁475的区域，其可以由距壁的距离来限定。

例如，电梯绳索的摆动利用系统200的模型进行模拟310，以便确定绳索在模拟时间期间的摆动幅值493。如果幅值493指示494出绳索进入危险区域492，则用于感测直线的离散摆动传感器的位置被确定496，从而通过该方法400来提供纵坐标495，并且横坐标491对应于纵坐标处的摆动494。在该实施方式的一种变型中，与绳索在危险区域492中的运动的不同感测497相对应的摆动区域498利用方法499被确定，并且离散摆动传感器被均匀地放置在摆动区域中。

图5示出了电梯绳索的摆动曲线图，其中横向振荡作为缆绳长度的函数。在模拟过程中，电梯缆绳510的实际摆动被确定。估算摆动520和530针对不同摆动位置被确定。如可从曲线图中看出的，实际摆动和估算摆动520之间的误差比实际摆动和估算摆动530之间的误差更小，即更优化。因此，由估算摆动520得到的摆动位置被用于确定摆动传感器的位置。

因此，本发明的一些实施方式使得能够优化一个或多个摆动传感器的位置。此外，一些实施方式使得能够减少在电梯系统运行过程中确定电梯绳索的摆动所需的摆动传感器的数量。

摆动估算

摆动传感器被放置在电梯系统(诸如系统100)的电梯井中，以感测电梯绳索在摆动位置处的横向摆动。电梯绳索的横向摆动的感测被用于确定在电梯系统运行过程中电梯绳索的摆动。在一种实施方式中，摆动传感器被安置以对通过本发明的上述实施方式所确定的摆动位置进行感测。在另一实施方式中，摆动位置是任意的。作为附加或替代，在一种实施方式中，放置一组摆动传感器来感测一组摆动位置，这些摆动位置例如沿电梯绳索的长度竖直布置或者例如垂直于电梯井而水平布置。

图7示出了根据本发明的一些实施方式，用于确定在电梯系统的运行过程中电梯绳索的摆动的方法。电梯系统可以包括放置在电梯井中的至少一个摆动传感器和分别放置在例如滑轮处和电梯轿厢处的第一边界传感器和第二边界传感器。这种电梯系统的示例在图1中被示出。

两个边界传感器可以实时测量滑轮的横向运动的位移f₁(t)和轿厢的横向运动的位移f₂(t)。摆动传感器可以测量电梯绳索在摆动位置处的在不同时间的运动。

第二边界传感器是可选的，并且在另选的实施方式中被去除。在那些实施方式中，只在绳索的顶部附近，例如在滑轮处设置了一个边界传感器，并且该边界传感器被用于测量边界信号f₁(t)。在另一边界处的位移f₂(t)通过测量值f₁(t)来确定。例如，位移f₂(t)可以根据下式确定

$f_2\left(t\right)=f_1\left(t\right)\sin \left(\frac{\mathrm{\π}(H-y)}{2\mathrm{\π}}\right),y\∈[1,H],$

其中H是电梯井的深度，并且y是第二边界测量值被确定所处的位置。该位置y可以基于电梯轿厢在电梯井处的位置来确定。

当摆动传感器感测710摆动位置处的运动时，电梯绳索的摆动740通过插值720，基于从边界传感器750所接收的边界测量值750和从摆动传感器所接收的摆动测量值760来确定。然而，当摆动传感器不感测横向运动时，电梯绳索的摆动740通过基于边界测量值750和摆动传感器760的之前的摆动测量值的粗略估算值730来确定。在一些实施方式中，在电梯系统运行时，电梯绳索的摆动确定是连续的。

由此，本发明的一些实施方式使得甚至能够在摆动传感器不感测横向运动时来确定电梯绳索的摆动。因此，实施方式允许减少或优化电梯系统中所使用的摆动传感器的数量。

图8示出了根据一个实施方式的用于确定电梯绳索的实际摆动的方法和系统的框图。该系统和方法利用本领域已知的处理器来执行。在该实施方式中，边界传感器感测在电梯系统运行的所有时刻，例如在第一时刻t810和在第二时刻t+Δt815时，在边界位置处的横向运动。然而，摆动传感器感测在第一时刻t在摆动位置处的横向运动，但是不感测在第二时刻t+Δt的横向运动。

在第一时刻t，摆动绳索845的摆动通过边界传感器820和摆动传感器825的测量值的插值840来确定。在第二时刻t+Δt，摆动传感器的摆动测量值是粗略估算值835。粗略估算值835利用之前的在时刻t的摆动传感器的摆动测量值825t。在不同的实施方式中，粗略估算值835还利用之前的在第一时刻t的边界传感器的测量值、边界传感器在第二时刻t+Δt的测量值以及电梯系统的模型850中的一者或它们的组合来获取。在粗略估算摆动传感器的摆动测量值之后，摆动绳索的实际摆动如上所述通过插值法来确定。

相应地，本发明的各种实施方式基于以下信息来确定在电梯系统操作过程中的电梯绳索的摆动：即电梯绳索在至少一个位置，例如摆动位置或边界位置处的运动测量值；选自包括系统的模型、在边界位置处感测到的运动和在摆动位置处感测到的运动的组的辅助信息。

在图9所示的另一实施方式中，电梯系统的状态910被认为是在时刻t(i)，已经接收920到摆动传感器的测量值，并且如果至少一个摆动传感器检测921电梯绳索的运动，则在插值的基础上来估算绳索的摆动。插值920可以只利用感测到的摆动位置的运动来粗略估算针对不感应运动的传感器的其他摆动位置。例如，电梯绳索在时刻t(i)的摆动根据下式确定

u(y,t(i)),针对所有y∈[0,l(t(i))],

其中y是在惯性坐标系统中的纵坐标，u是绳索沿x轴的横向位移，l是电梯绳索在两个边界位置之间的长度。

如果没有摆动传感器来检测922电梯绳索的运动，则在电梯系统910的模型的基础上来粗略估算获取930电梯绳索的摆动。摆动传感器的最新的可用测量值被模型用作初始条件。在电梯系统的正常工作过程中重复进行940相同的运行。本发明的不同的实施方式利用不同的电梯系统的模型和不同的粗略估算方法。

图10示出了根据本发明一个实施方式的实施粗略估算方法的流程图。电梯系统的状态在两个时刻t(i)和t(i+1)之间进行分析，其中至少一个摆动传感器检测运动。对于在两个时刻t(i)和t(i+1)之间的时间t的所有时刻来说，没有摆动传感器来检测运动。在1010，在时间间隔[t(i),t(i+1)]期间，利用电梯系统的N个假定的模式组规定了ODE模型。ODE模型的示例由等式(2)给出。在步骤1020，电梯绳索的运动的最新的可用测量值在时刻t(i)被用于确定沿着电梯绳索的长度在N个不同点y(j),j＝1,…,N处的摆动运动的N个不同值。

在一种实施方式中，这N个点可以通过在之前的电梯绳索的摆动的基础上，例如通过利用N个对应于N个点y(j),j＝1,…,N的摆动值u(y(j),l(t(i)))1201来确定，这些点例如均匀分布在绳索长度1202上，如图12中所示。在另一实施方式中，N个点y(j),j＝1,…,N可以沿电梯绳索的长度随机选取。

在1030，N个不同的数值与边界传感器在时刻t(i)的测量值一起被用于求解下式的线性代数系统，

$Q={\mathrm{\ψ}}^{-1}(U-V),{\mathrm{\ψ}}_{\mathrm{\α},\mathrm{\β}}=\sqrt{2}\sin (\mathrm{\π\βy}\left(\mathrm{\α}\right)/l\left(t\left(i\right)\right))/l\left(t\left(i\right)\right)$

U＝[u(y(1),l(t(i))),...,u(y(N),l(t(i)))]^T

$V={[\frac{l\left(t\left(i\right)\right)-y\left(1\right)}{l\left(t\left(i\right)\right)}{f}_1\left(t\left(i\right)\right)+\frac{y\left(1\right)}{l\left(t\left(i\right)\right)}{f}_2\left(t\left(i\right)\right),...,\frac{l\left(t\left(i\right)\right)-y\left(N\right)}{l\left(t\left(i\right)\right)}{f}_1\left(t\left(i\right)\right)+\frac{y\left(N\right)}{l\left(t\left(i\right)\right)}{f}_2\left(t\left(i\right)\right)]}^T$

Q＝[q₁(t(i)),...,q_N(t(i))]^T，

                                               (5)

其中所有变量在等式(2)中被限定。

线性代数系统的答案是在时刻t(i)的拉格朗日坐标的向量Q＝[q₁(t(i)),...,q_N(t(i))]^T。在步骤1040中，在时刻t(i)的拉格朗日坐标的向量被用作初始条件来求解电梯系统的ODE模型。等式(2)的ODE模型通过初始条件Q利用边界传感器的测量值f₁(t)，f₂(t)来求解。电梯系统的ODE模型的答案产生了在间隔[t(i),t(ix+1)]中的所有时刻t时的电梯绳索的摆动u(y,t)的粗略估算值1050。

图11示出了本发明的另一种实施方式。电梯系统的状态在两个时刻t(i)和t(i+1)之间进行分析，其中至少一个摆动传感器检测运动。对于在两个时刻t(i)和t(i+1)之间的时间t的所有时刻，没有摆动传感器检测运动。在步骤1110，在时间间隔[t(i),t(i+1)]期间，电梯系统的偏微分方程(PDE)模型形成。PDE模型的示例通过等式(1)给出。

在步骤1120，电梯绳索在时刻t(i)的运动的当前测量值被用于根据下式来确定PDE模型的初始条件：

$u(y,t\left(i\right)),\stackrel{\·}{u}(y,t\left(i\right)).---\left(6\right)$

在步骤1130，实时的边界传感器的测量值根据下式被用作PDE模型的边界条件：

u(0,t)＝f₁(t)

u(l(t),t)＝f₂(t),t∈[t(i),t(i+1)]          (7)

在步骤1140，PDE模型利用初始条件和边界条件来求解，以产生电梯绳索在间隔[t(i),t(i+1)]中的所有时刻t的摆动u(y,t)u(y,t)的粗略估算值1150。

图13至16示出了根据本发明的摆动传感器的不同放置。在一种实施方式中，一组摆动传感器1302被竖直放置，以便沿电梯井的长度来感测一组独立的摆动位置，如图13中所示，电梯井示意性地通过轴线Y1310来示出。这种实施方式还可以包括用于确定边界测量值的边界传感器1301。

在另一种实施方式中，摆动传感器在电梯井1410中被水平放置在不同的相关位置中1402中，如图14所示。第一和第二边界传感器被分别放置在例如滑轮和电梯轿厢处1401。在该实施方式中，当其中一个摆动传感器检测电梯绳索的运动时，电梯绳索的摆动通过对在每个时刻的摆动传感器测量值和边界传感器测量值进行插值来估算。在这种实施方式中，绳索摆动只基于摆动传感器和边界传感器测量值来估算，而未使用模型。

在图15的另一种实施方式中，第一和第二边界传感器1501被分别放置在例如滑轮和电梯轿厢230处，并且电梯绳索1502的摆动在电梯系统模型1503的基础上利用边界传感器1501的测量值来确定。在这种实施方式中，绳索摆动只在边界传感器测量值和系统模型的基础上被估算，未使用摆动传感器。

在图16的另一实施方式中，摆动传感器在电梯井1606中被水平放置在不同的相关位置中1604。在这种实施方式中，当其中一个摆动传感器检测电梯绳索的运动时，电梯绳索的摆动通过对在每个时刻的摆动传感器测量值进行插值来估算。在这种实施方式中，绳索摆动只基于摆动传感器测量值来估算，没有边界传感器，例如边界传感器的测量值被确定为0，并且未使用模型。以这种实施方式估算的绳索摆动是绳索相对于中线1605的相对摆动。

本发明的上述实施方式可以以多种形式中的任何一种来实现。例如，这些实施方式可以利用硬件、软件或它们的组合来实现。当以软件来实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或集合处理器上执行，不论设置在单一的电脑中还是分布在多个电脑中。这样的处理器可以被实施为集成电路，在集成电路部件中具有一个或多个处理器。但处理器可以利用任何合适形式的电路来实现。

此外，应该理解的是，电脑可以以任意多种形式来实施，诸如机架式电脑、台式电脑、笔记本电脑、小型计算机或平板电脑。此外，电脑可以具有一个或多个输入和输出装置。除了别的之外，这些装置可以用于提供用户界面。可被用于提供用户界面的输出装置的示例包括用于输出的视觉呈现的打印机或显示屏以及用于输出的听觉呈现的扬声器或其他声音生成装置。可被用于用户界面的输入装置的示例包括键盘和点击装置，诸如鼠标、触摸板和数字化平板电脑。作为另一示例，电脑可以通过语音识别或其他可听形式来接收输入信息。

这些电脑可以以合适的形式通过一个或多个网络(包括如局域网络或广域网络，诸如企业网络或互联网)来互连。这些网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议来运行，可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

此外，本文所列出的各种方法或过程可以被编码成软件，该软件可以在一个或多个处理器上执行，该处理器利用多个操作系统或平台中的任何一个。此外，这种软件可以利用任何数量的合适的编程语言和/或编程或脚本工具来编写，并且还可以被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或者中间代码。例如，本发明的一些实施方式利用MATLAB-SIMULINK。

在这方面，本发明可以被实施为一个计算机可读存储介质或者多个计算机可读介质，例如计算机内存、激光磁盘(CD)、光盘、数字视频光盘(DVD)、磁带和闪存。作为补充或替代，本发明可以被实施为区别于计算机可读存储介质的计算机可读介质，诸如传播信号。

术语“程序”或“软件”在本文中在一般意义上用于指代任何类型的计算机代码或一组计算机可执行指令，其可以被用于为计算机或其他处理器编程以执行本发明的上面所讨论的不同方面。

计算机可执行指令可以有许多形式，诸如程序模块，由一个或多个计算机或其他装置来执行。通常，程序模块包括例行程序、程序、对象、组件和数据结构，其用于执行特殊任务或者实现特殊的抽象数据类型。通常程序模块的功能可以根据需要进行组合或者分散为不同的实施方式。

此外，本发明的实施方式可以被实施为一种方法，该方法的示例已经被提供。作为本方法的一部分的行动可以以适合的方式来安排。因此，实施方式可以被构成为，其中这些动作以区别于所示出顺序的顺序来执行，可以包括同时执行一些动作，尽管在说明性的实施方式中作为依次执行的动作被示出。

在权利要求中使用诸如“第一”、“第二”的序数术语来修饰权利要求元素本身并不意味着任何优先级、优先位置或一个权利要求元素优于另一个的顺序或者方法的动作执行的时间顺序，而只是用作标记，以对具有特定名称的权利要求元素与另一个具有相同名称的元素(但针对序数术语的使用)进行区分，从而区分权利要求要素。

Claims (20)

1.一种用于确定在电梯系统运行过程中电梯绳索的摆动的方法，该方法包括：

获取在所述电梯系统运行过程中所述电梯绳索的运动的至少一个测量值；并且

基于所述运动的测量值，使用所述电梯绳索的边界之间的插值来确定连接电梯轿厢和滑轮的所述电梯绳索的所述摆动。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

基于所述运动的所述测量值和所述电梯系统的模型，粗略估算所述电梯绳索的所述摆动。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量值是所述电梯绳索在摆动位置处的运动的摆动测量值，并且其中所述确定包括：

在边界测量值和所述摆动测量值的基础上利用插值来确定所述摆动。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述边界测量值包括第一边界测量值和第二边界测量值，所述方法还包括：

从第一边界传感器接收第一边界测量值；和

在所述第一边界测量值的基础上确定第二边界测量值。

5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

基于在一位置处对所述运动的感测来确定在该位置处的所述运动的测量值。

6.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

基于在另一位置处对所述运动的感测来确定在一位置处的所述运动的测量值。

7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：

在之前的测量值的基础上粗略估算所述测量值。

8.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括：

在边界测量值、之前的边界测量值和所述电梯系统的模型这三者中的至少一者以及之前的测量值的基础上，粗略估算所述测量值。

9.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

通过基于边界测量值和摆动测量值的粗略估算对所述电梯绳索的所述摆动进行插值。

10.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在所述电梯系统的模型的基础上对所述电梯绳索的所述摆动进行插值。

11.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在通过多个摆动传感器来感测所述运动的基础上确定在一位置处的所述运动的所述测量值，这些摆动传感器相对于电梯井水平地放置。

12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：

在所述电梯系统的模型的基础上利用所述测量值作为初始条件来粗略估算所述电梯绳索的所述摆动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述模型通过常微分方程(ODE)来限定，该方法还包括：

从所述初始条件开始求解所述常微分方程。

14.根据权利要求13所述的方法，该方法还包括：

根据下式来确定所述常微分方程

$M\stackrel{\·\·}{q}+(C+G)\stackrel{\·}{q}+(K+H)q=F\left(t\right)$

其中q＝[q₁,...,q_N]是拉格朗日坐标向量,是拉格朗日坐标向量相对于时间的一阶导数和二阶导数，N是振动模式的数量，M是惯性矩阵，C是离心矩阵，G是科里奥利矩阵，(K+H)是刚度矩阵，并且F(t)是外力的向量。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述模型由偏微分方程(PDE)限定，该方法还包括：

从所述初始条件开始求解所述偏微分方程。

16.一种计算机程序产品，该计算机程序产品用于确定在电梯系统中与电梯轿厢和滑轮相连的电梯绳索的摆动，其中该计算机程序产品修改处理器并且包括：

计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质包括录入其中的计算机可用程序代码，其中由所述处理器执行的所述程序代码基于所述电梯绳索在一位置处的运动的测量值和选自由所述电梯系统的模型和所述电梯绳索的边界之间的插值组成的组中的辅助信息来确定所述电梯绳索的所述摆动。

17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中，所述程序代码在所述电梯系统的所述模型的基础上确定所述电梯绳索的所述摆动。

18.一种用于确定在电梯系统运行过程中的电梯绳索的摆动的计算机系统，该计算机系统包括处理器，该处理器被构造用于：

确定所述电梯绳索在第一边界位置和第二边界位置处的运动的边界测量值；

确定所述电梯绳索在摆动位置处的运动的摆动测量值；

在第一时刻，基于所述边界测量值和所述摆动测量值通过插值来确定所述电梯绳索的所述摆动；并且

在第二时刻，基于所述电梯系统的模型通过粗略估算来确定所述电梯绳索的所述摆动。

19.根据权利要求18所述的计算机系统，其中，所述模型由常微分方程所限定。

20.根据权利要求18所述的计算机系统，其中，所述模型由偏微分方程所限定。