CN104276526B - 减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统 - Google Patents

减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104276526B
CN104276526B CN201410311113.3A CN201410311113A CN104276526B CN 104276526 B CN104276526 B CN 104276526B CN 201410311113 A CN201410311113 A CN 201410311113A CN 104276526 B CN104276526 B CN 104276526B
Authority
CN
China
Prior art keywords
elevator
rope
elevator car
sway
car
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410311113.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104276526A (zh
Inventor
M·本诺斯曼
福井大树
渡边诚治
中泽大辅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN104276526A publication Critical patent/CN104276526A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104276526B publication Critical patent/CN104276526B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F7/00—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts
    • B66F7/06—Lifting frames, e.g. for lifting vehicles; Platform lifts with platforms supported by levers for vertical movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/06—Arrangements of ropes or cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/02—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators responsive to abnormal operating conditions

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Lift-Guide Devices, And Elevator Ropes And Cables (AREA)
  • Maintenance And Inspection Apparatuses For Elevators (AREA)

Abstract

减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统。一种方法使用电梯绳轮减小将电梯轿厢支承于电梯系统内的电梯绳索的摇摆。所述方法使用所述电梯绳轮的移动，根据所述电梯绳索在第一点和第二点之间的张力的控制定律来控制所述电梯绳索的张力。所述第一点与所述电梯绳索和所述电梯绳轮的接触关联。所述第二点与所述电梯绳索和所述电梯轿厢或所述电梯轿厢的对重装置的接触关联。所述控制定律是所述第一点和所述第二点之间的相对位置、相对速度和相对加速度中的一个或组合的函数。

Description

减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统
技术领域
本发明总体上涉及电梯系统，更具体地，涉及使用电梯轿厢的移动减小电梯系统中的电梯绳索摇摆。
背景技术
典型的电梯系统包括沿着垂直电梯井道中的导轨移动的轿厢和对重装置。轿厢和对重装置通过曳引绳索彼此连接。曳引绳索卷绕位于电梯井道顶部或底部的机房中的绳轮。绳轮可在电动机的作用下移动，或者对重装置可由线性电动机提供动力。
绳索摇摆是指曳引绳索和/或补偿绳索在电梯井道中的振荡。该振荡可以是绳传动电梯系统中的重大问题。该振荡可例如是因由于风引起的建筑物偏移和/或电梯系统运行期间绳索的振动造成的。如果振动频率接近或达到绳索的固有谐波，则振荡可大于位移。在这种情形下，绳索可缠结电梯井道中的其它设备，或者脱离绳轮的凹槽。如果电梯系统使用多根绳索并且绳索相互异相地振荡，则绳索可变成彼此缠结并且电梯系统会受损。
各种方法通过向电梯绳索施加张力来控制绳索的摇摆。然而，传统方法使用恒定的控制动作来减小绳索摇摆。例如，美国专利5,861,084中描述的方法通过在检测到电梯补偿绳索水平振动之后在绳索上施加恒定张力将绳索的振动降至最小。然而，向绳索施加恒定张力不是最理想的，因为恒定张力可造成绳索的不必要应力。
美国专利公开2009/0229922A1中描述的另一种方法是基于伺服致动器，伺服致动器移动绳轮以改变补偿绳索的固有频率，从而避免补偿绳索与建筑物的固有频率产生谐振。伺服致动器受使用绳索末端的绳索振动速度的反馈的控制。然而，该方法只解决了补偿绳索振动摇摆衰减的问题。此外，该方法必需测量绳索末端的绳索摇摆速度，在实际应用中这是困难的。
美国专利7,793,763中描述的方法使用安装在轿厢顶部的无源阻尼器将电梯系统的主绳索的振动降至最小。阻尼器连接到轿厢和绳索。使用距离和阻尼器的阻尼系数的值来减小绳索摇摆。然而，在该方法中，阻尼器的数量与受到控制的绳索的数量成正比。此外，各阻尼器是无源的并且连续接合绳索，这样可引起绳索上不必要的额外应力。
参见例如美国专利4,460,065和美国专利5,509,503，其它方法使用纯机械方案通过物理地限制绳索的横向运动来限制摇摆幅度。这些类型的解决方案的安装和维修成本高。
因此，需要一种更佳的方法来减小电梯绳索的摇摆。
发明内容
本发明的一些实施方式的目的是提供一种通过使用电梯轿厢的移动改变张力来减小电梯系统中连接到电梯轿厢的电梯绳索的摇摆的系统和方法。
本发明的一些实施方式是基于可基于绳索的两个末端点的相对运动来改变电梯绳索张力的一般认识。另外地或另选地，本发明的一些实施方式是基于电梯轿厢的垂直移动引起绳索中的额外张力的认识。可使用这个张力来控制绳索的摇摆。如果正确控制了轿厢垂直运动，则可使用电梯轿厢的移动来减小摇摆。
例如，在一些实施方式中，通过致使电梯系统的主绳轮改变电梯轿厢的电梯绳索的长度或支承电梯轿厢的对重装置的绳索的长度来控制电梯轿厢的移动。因此，可用最少数量的致动器或者甚至在不使用任何致动器的情况下，减小电梯绳索的摇摆。此外，电梯轿厢的移动可同时控制大量电梯绳索的张力，而不需要在电梯系统中增加任何额外的装置。
所述控制可以是周期性反馈控制，直到(例如)摇摆的最大幅度低于阈值为止。本发明的一些实施方式使用控制定律来控制电梯轿厢的移动，所述控制定律包括摇摆状态的函数和电梯轿厢状态的函数的组合。使用具有这两个组成的控制定律允许将用于减小摇摆的轿厢移动和用于将电梯轿厢稳定在初始位置附近的电梯轿厢的移动分离(decouple)。将轿厢稳定在初始位置附近可将摇摆对电梯轿厢作用降至最小并且可形成电梯轿厢在初始位置附近的上下的振荡移动，这样确保了电梯系统的安全。
例如，在一些实施方式中，电梯轿厢状态的函数与电梯轿厢的状态相比初始位置的改变成比例。电梯轿厢与初始位置相距越远，电梯轿厢状态的函数在控制定律中的作用越大。
本发明的一些实施方式将根据摇摆状态的函数进行控制而导致的对电梯轿厢移动的作用和根据电梯轿厢状态的函数进行控制而导致的作用分离。例如，一个实施方式确定摇摆状态的函数，使得摇摆状态的函数的频率与摇摆的频率成比例。另一方面，实施方式确定电梯轿厢状态的函数，使得电梯轿厢状态的函数的频率不同于摇摆状态的函数的频率。这种分离允许调整函数，以优化函数对摇摆的减小和电梯轿厢的稳定性二者的作用。
本发明的一些实施方式是基于可使用施加到电梯绳索的张力来稳定电梯系统的认识。因此，可使用电梯系统的模型基于电梯系统的稳定性来分析张力。实施方式将各种类型的稳定性用于描述代表电梯系统的动力系统的微分方程的解。例如，一个实施方式确定控制定律，使得遵循受控制定律控制的电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数的导数是负定的。
因此，一个实施方式公开了一种用于使用电梯绳轮减小在电梯系统内支承电梯轿厢的电梯绳索的摇摆的方法。所述方法包括使用所述电梯绳轮的移动根据所述电梯绳索在第一点和第二点之间的张力的控制定律来控制所述电梯绳索的张力的步骤，其中，所述第一点与所述电梯绳索和电梯绳轮的接触关联，所述第二点与所述电梯绳索和所述电梯轿厢或所述电梯轿厢的对重装置的接触关联，其中，所述控制定律是所述第一点和所述第二点之间的相对位置、相对速度和相对加速度中的一个或组合的函数。所述方法中的步骤由处理器来执行。
另一个实施方式公开了一种电梯系统，所述电梯系统包括：电梯轿厢，其被电梯绳索支承于所述电梯系统的电梯井道中；绳轮，其用于改变所述电梯绳索的长度，从而控制所述电梯轿厢的移动；摇摆单元，其用于确定所述电梯绳索的摇摆状态；系统单元，其用于确定所述电梯轿厢的状态；控制单元，其用于控制所述绳轮基于所述电梯绳索的摇摆状态和所述电梯轿厢的状态致使所述电梯轿厢移动，以使用所述电梯轿厢的移动来稳定所述电梯系统的状态。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的电梯系统的示意图；
图2A、图2B、图2C和图2D是根据本发明的各种实施方式的电梯系统模型的示意图；
图3A、图3B和图3C是根据本发明的各种实施方式的用于控制电梯系统运行的方法的框图；
图4A是根据本发明的实施方式的用于计算张力控制并且控制电梯系统运行的方法的框图；
图4B是根据本发明的实施方式的用于计算张力控制并且控制电梯系统运行的方法的框图；
图4C是根据本发明的实施方式的用于计算张力控制并且控制电梯系统运行的方法的框图；
图4D是根据本发明的实施方式的用于计算张力控制并且控制电梯系统运行的方法的框图。
具体实施方式
本发明的各种实施方式是基于可使用施加到电梯绳索的张力来减小电梯系统中的绳索摇摆的认识。此外，这个张力可通过控制电梯轿厢的移动(例如，电梯井道内的垂直移动)来得到，而不需要在电梯系统中有任何额外的致动器。例如，各种实施方式以在电梯绳索上引起足够张力并进而减小绳索摇摆这样的方式控制主绳轮，将电梯轿厢在指定的最大轿厢垂直运动幅度(例如，+3m至–3m)内在初始静止位置附近上下移动。
图1示出根据本发明的一个实施方式的电梯系统100的示意图。电梯系统包括通过至少一根电梯绳索连接到电梯系统的其它组件的电梯轿厢12。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相互连接。电梯轿厢12可包括上横梁30和安全钳下楔33。用于使电梯轿厢12和对重装置14移动通过电梯井道22的滑轮20可位于电梯井道22的顶部(或底部)的机房(未示出)中。电梯系统还可包括补偿滑轮23。电梯井道22包括前壁29、后壁1和一对侧壁32。
电梯轿厢和对重装置的重心处于在x、y和z方向上的力矩之和为零的点。换句话讲，因为重心点周围的所有力矩被抵消，所以理论上，轿厢12或对重装置14可被支承且平衡于重心(x，y，z)。主绳索16-17典型地连接到电梯轿厢12的上横梁30，轿厢重心的坐标被投影到上横梁30。主绳索16-17连接到对重装置14的顶部，对重装置14的重心的坐标被投影到对重装置14的顶部。
在电梯系统的运行期间，系统的不同组件经受内部和外部干扰，例如，由于风导致的摇摆，从而造成组件横向运动。组件的这种横向运动可造成电梯绳索摇摆，需要测量该摇摆。因此，可在电梯系统中布置一个或一组摇摆传感器120来确定电梯绳索的横向摇摆。
这组传感器可包括至少一个摇摆传感器120。例如，摇摆传感器120被构造成感测与摇摆传感器的位置关联的摇摆位置处的电梯绳索的横向摇摆。
然而，在各种实施方式中，传感器可布置在不同位置，使得摇摆位置被正确地感测和/或测量。传感器的实际位置可取决于所使用的传感器的类型。例如，摇摆传感器可以是任何运动传感器，例如，光束传感器。
在电梯系统运行期间，确定摇摆的位置并且将位置发送122到摇摆测量和估计单元140。摇摆单元140通过(例如)使用摇摆测量和系统的逆模型来确定电梯绳索摇摆的状态145。各种实施方式使用不同的逆模型，例如，包括绳索、滑轮和轿厢的电梯系统的逆模型，另外各种实施方式使用不同的估计方法根据测量值来估计绳索摇摆。
单元140确定的摇摆状态可包括摇摆幅度、摇摆速度和摇摆加速度中的一个或组合的函数。函数的示例包括(但不限于)时间微分函数或时间积分函数。
系统100还包括用于确定电梯轿厢的状态155的系统单元150。在一些实施方式中，电梯轿厢的状态包括电梯轿厢的位置、电梯轿厢的速度、电梯轿厢的加速度、电梯轿厢的对重装置的位置、对重装置的速度和对重装置的加速度中的一个或组合的函数。
系统单元150还可使用在电梯系统运行期间发送124的测量值。例如，系统单元150可操作地连接到电梯系统中布置的各种位置、速度和/或加速度传感器。
在系统100中，由主绳轮112控制绳索摇摆。主绳轮受控制单元160控制，将电梯轿厢上下移动，在电梯绳索中引起额外张力并进而减小绳索摇摆。控制单元还基于得自摇摆单元140的绳索摇摆测量值来确定有张力的时间和没有张力的时间。
例如，主绳轮受控制单元控制，改变电梯绳索的长度，从而控制电梯轿厢的移动。控制单元基于摇摆单元140确定的电梯绳索的摇摆状态和系统单元150确定的电梯轿厢的状态来控制主绳轮。控制绳索张力的电梯系统的其它变形形式是可能的并且在本发明的范围内。可使用(例如)如下所述的处理器来实现摇摆单元140、系统单元150和控制单元160。
基于模型的控制设计
图2A示出电梯系统的模型200的示例。模型200是基于电梯系统100的参数。可使用各种方法来根据电梯系统的模型来模拟电梯系统的运行，例如，模拟因电梯系统运行而造成的电梯绳索的实际摇摆220。可类似地推导其它电梯系统的模型。
各种实施方式可采用电梯系统的不同模型来设计控制定律。例如，一个实施方式基于牛顿第二定律执行建模。例如，电梯绳索被建模为弦并且电梯轿厢和对重装置被分别建模为刚体230和250。
在一个实施方式中，通过根据下式的偏微分方程确定电梯系统的模型：
其中，是函数s(.)关于其变量V的阶数i的导数，t是时间，y是垂直坐标(例如，惯性系中的)，u是绳索沿着x轴的横向位移，ρ是绳索每单位长度的质量，T是根据电梯绳索的类型(即，主绳索、补偿绳索)而改变的电梯绳索中的张力，c是电梯绳索每单位长度的阻尼系数，v是电梯/绳索的速度，a是电梯/绳索的加速度。
u(0,t)＝f1(t)
在两个边界条件u(l(t),t)＝f2(t)下，f1(t)是代表由于外部干扰(例如，风状况)而导致的顶部建筑物摇摆的第一边界条件，f2(t)是代表由于外部干扰(例如，风状况)而导致的轿厢摇摆的第二边界条件，l(t)235是电梯绳索17在主绳轮112和电梯轿厢12之间的长度。
本发明的一些实施方式是基于可基于电梯绳索的两个末端点的相对运动来修正电梯绳索张力的一般认识。具体地，一些实施方式使用电梯绳轮的移动，根据电梯绳索在第一点和第二点之间的张力的控制定律来控制电梯绳索的张力，其中，第一点与电梯绳索和电梯绳轮的接触关联并且第二点与电梯绳索和电梯轿厢或电梯轿厢的对重装置的接触关联。控制定律是第一点和第二点之间的相对位置、相对速度和相对加速度中的一个或组合的函数。
图2B示出一个实施方式的示意图，其中，电梯绳轮是主绳轮，电梯绳索是将电梯轿厢或对重装置与主绳轮连接的主电梯绳索，第一点是主电梯绳索与主绳轮接触的点，第二点是主电梯绳索与电梯轿厢或对重装置接触的点。
例如，在这个实施方式中，主绳轮240旋转，以控制主电梯绳索和主绳轮的接触点262或260与主电梯绳索和电梯轿厢230或对重装置250间的接触点263或261之间的相对运动。
图2C示出另一个实施方式的示意图，其中，电梯绳轮是补偿绳轮，电梯绳索是将电梯轿厢或对重装置与补偿绳轮连接的补偿绳索。第一点是补偿绳索与补偿绳轮接触的点，第二点是补偿绳索与电梯轿厢或对重装置接触的点。
在这个实施方式中，主绳轮240旋转，以控制补偿绳索和补偿绳轮270的接触点271或273与补偿绳索和电梯轿厢230或对重装置250间的接触点272或274之间的相对运动。
图2D示出又一个实施方式的示意图，其中，电梯绳轮是调速器绳轮，电梯绳索是将电梯轿厢或对重装置与调速器绳轮连接的调速器绳索。第一点是调速器绳索与调速器绳轮接触的点，第二点是调速器绳索与电梯轿厢或对重装置接触的点。
在这个实施方式中，主绳轮240旋转，以控制调速器绳索和调速器绳轮的接触点286、284、281或283与调速器绳索和电梯轿厢或对重装置的接触点282或285之间的相对运动。
例如，电梯绳索的张力T可被表示为电梯轿厢的移动的函数。例如，张力T可被表示为T＝K_rope(car_x-x_u)，其中，K_rope是电梯绳索的刚度，car_x是电梯轿厢的位置，x_u是绳索和主绳轮之间的接触点的位置。在一些实施方式中，电梯绳索的刚度是K_rope＝E.A/l，其中，E是电梯绳索的杨氏模量，A是电梯绳索的横截面，l是电梯绳索的长度。
具体地，电梯绳索的张力是其中，me、mcs分别是电梯轿厢和滑轮240的质量，g是重力加速度，即g＝9.8m/s2，并且EA.(car_x-x_u)/l(t)是由于电梯轿厢的移动而导致的额外张力。杨氏模量也被称为拉伸模量或弹性模量，是弹性材料的刚度的度量并且是用于表征材料(诸如，电梯绳索)的量。
在一个实施方式中，偏微分方程(1)被离散，以基于根据下式的常微分方程(ODE)得到模型：
其中，q＝[q1,...,qN]是拉格朗日坐标向量，是拉格朗日坐标向量关于时间
的一阶导数和二阶导数，N是振动模型的数量。拉格朗日可变向量q通过定义横向位移u(y,t)，其中，φj(ξ)是无因次变量ξ＝y/l的j次形函数。
在方程(2)中，M是惯性矩阵，(C+G)通过组合离心矩阵和Coriolis矩阵构成，()是刚度矩阵并且F(t)是外力的向量。通过以下给出这些矩阵和向量的元素：
其中是函数s关于其变量的一阶导数，符号s(2)(.)是函数s关于其变量的二阶导数，是函数s相对于其变量v在区间[v0,vf]内的积分。克罗内克符号δij是两个变量的函数，当这两个变量相等时，δij是1，否则，δij是0。
例如通过U＝EA.(car_x-x_u)/l(t)给出用于通过电梯轿厢的移动间接控制电梯绳索的张力的作为间接张力控制项的控制项U。
电梯的模型可包括电梯绳索的模型和电梯轿厢移动的模型。在一个实施方式中，通过以下的微分方程给出移动的模型：
其中，me是电梯轿厢的质量并且car_x、分别是电梯轿厢的垂直位置、速度和加速度，γ是电梯轿厢的阻尼系数。
通过与方程(3)关联的方程(1)和方程(2)给出的系统模型是系统的模型的两个示例。本发明的实施方式可使用基于不同理论(例如，替代弦理论的梁理论)的其它模型。
控制定律
本发明的一些实施方式是基于电梯轿厢的垂直移动引起绳索中的额外张力的认识。可使用这个张力来控制绳索的摇摆。所述控制可以是周期性反馈控制，直到例如摇摆的最大幅度低于阈值为止。
图3A示出框图，示出了本发明的一些实施方式使用的使用控制定律380来控制电梯轿厢移动的认识，控制定律380用于使用电梯轿厢的移动来控制摇摆。控制定律380包括摇摆状态的函数375和电梯轿厢状态的函数365的组合。使用具有这两个组成的控制定律允许将用于减小摇摆的轿厢移动和用于将电梯轿厢稳定在初始位置附近的电梯轿厢的移动分离383。将轿厢稳定在初始位置附近可将摇摆对电梯轿厢的作用降至最小并且可形成电梯轿厢在初始位置附近的上下的振荡移动，这样确保了电梯系统的安全。
本发明的一些实施方式将根据摇摆状态的函数进行控制而导致的对电梯轿厢移动的作用和根据电梯轿厢状态的函数进行控制而导致的作用分离。例如，一个实施方式确定摇摆状态的函数，使得摇摆状态的函数的频率377与摇摆的频率379成比例。例如，为了实现这种依存性，如下所述，一些实施方式遵循电梯系统的动力学使用李亚普诺夫函数来设计函数375。
另一方面，实施方式确定电梯轿厢状态的函数，使得电梯轿厢状态的函数365的频率367与摇摆状态的函数375的频率377不同385。这种分离383允许调整函数，以优化函数对摇摆的减小和电梯轿厢的稳定性二者的作用。
一些实施方式确定控制定律来控制主绳轮112。主绳轮112基于控制定律将轿厢上下移动。一个实施方式为一个假定模式(即，N＝1的方程(2))的情况确定控制定律，如下所述。然而，其它实施方式类似地为任意数量的模式确定控制定律。在各种实施方式中，假定的模式是通过模态频率和振形表征的电梯绳索的振动模式，并且根据电梯绳索振动中的半波数量来编号。
本发明的一些实施方式是基于可使用施加到电梯绳索的张力来稳定电梯系统的认识。因此，可使用电梯系统的模型基于电梯系统的稳定性来分析张力。实施方式将各种类型的稳定性用于描述代表电梯系统的动力系统的微分方程的解。例如，一个实施方式确定控制定律，使得遵循受控制定律控制的电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数的导数是负定的。
图3B示出本发明的一些实施方式采用的一些原理的框图。电梯绳索的张力T360可被表示为基于电梯系统的模型312的电梯轿厢状态365的函数。具体地，张力可被表示为T＝EA(car_x-x_u)/l。摇摆375的状态的函数取决于电梯绳索的张力360，进而取决于电梯轿厢的状态。
例如，本发明的一个实施方式确定将电梯轿厢支承于电梯系统的电梯井道内的初始位置的电梯绳索的摇摆并且响应于检测摇摆生成改变电梯轿厢位置的命令。在一个实施方式中，通过将电梯轿厢的移动控制在初始位置附近来改变位置。
类似地，还可基于电梯系统的模型312来确定遵循电梯动力学的李亚普诺夫函数370。此外，李亚普诺夫函数可被确定为摇摆375的状态的函数。例如，李亚普诺夫函数可包括用拉格朗日变量q表示的摇摆的幅度和用拉格朗日变量的导数表示的摇摆的速度。
因此，可以通过控制电梯轿厢的移动按照李亚普诺夫理论来控制电梯绳索的摇摆。这个认识允许设计用于控制电梯轿厢的位置以稳定电梯系统并且减小电梯绳索的摇摆的控制定律。例如，一个实施方式确定控制定律380并且根据控制定律来控制电梯轿厢的移动，控制定律380用于控制作为用拉格朗日变量表示的摇摆的幅度和速度的函数的控制项U＝EA(car_x-x_u)/l，使得李亚普诺夫函数的导数是负定的。以下提供对李亚普诺夫理论和李亚普诺夫函数的示例的说明。
图3C示出采用以上结合图3A至图3B讨论的一些原理的方法的框图。该方法控制电梯系统的运行并且可通过处理器301来实现。该方法确定310控制定律326，以使用电梯轿厢的移动335来稳定电梯系统的状态。
在各种实施方式中，控制定律是摇摆状态的函数和电梯轿厢状态的函数的组合。控制定律可被存储在存储器302中。存储器302可以是任何类型并且可以可操作地连接到处理器301。
在一些实施方式中，电梯轿厢的状态包括电梯轿厢的幅度342和速度344。例如，可当检测到摇摆时根据电梯轿厢的初始位置来确定幅度342。在一些实施方式中，响应于摇摆的检测，电梯轿厢停在最近的楼层，让乘客下电梯，初始位置是该楼层的位置。在控制定律中包括电梯系统的状态允许对因电梯系统或商业要求的限制而导致的电梯轿厢的最大位置和/或速度进行限制，如以下更详细描述的。
在其它实施方式中，电梯轿厢的状态包括电梯轿厢的位置、电梯轿厢的速度、电梯轿厢的加速度、电梯轿厢的对重装置的位置、对重装置的速度和对重装置的加速度中的一个或组合的函数。函数的示例包括(但不限于)时间微分函数或时间积分函数。
在一些实施方式中，摇摆的状态包括摇摆的幅度322和速度324。通常，摇摆的状态可包括电梯系统中电梯绳索的摇摆的幅度、摇摆的速度和摇摆的加速度中的一个或组合的函数。在一个实施方式中，电梯绳索将电梯轿厢支承于电梯系统内。但是，还可使用其它绳索的摇摆，例如，支承电梯轿厢的对重装置的绳索的摇摆。函数的示例包括(但不限于)时间微分函数或时间积分函数。
在一些实施方式中，确定控制定律，使得遵循受控制定律控制的电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数314的导数是负定的。这种要求确保了电梯系统的稳定和摇摆的减小。另外，基于李亚普诺夫理论确定控制允许最佳地施加张力(即，只有当必须减小摇摆时)，因此减小电梯系统的维修成本。例如，在一个实施方式中，确定控制定律，使得电梯绳索的张力与电梯绳索的摇摆的幅度和速度成比例。
在一些实施方式中，确定控制定律，使得仅仅响应于绳索摇摆幅度的增大施加张力。因此，当存在摇摆但在电梯系统的操作的其它因素期间逐渐减小时，不施加张力。例如，可基于绳索的摇摆幅度和绳索的摇摆速度的乘积的符号施加张力。另外，在一些实施方式中，电梯轿厢状态的函数与电梯轿厢的状态相比初始位置的改变成比例。
在电梯系统的运行期间，方法确定320摇摆的状态，例如，包括电梯绳索摇摆的幅度322和电梯绳索摇摆的速度324。例如，可使用电梯系统状态的各种样本直接测量幅度和速度。另外地或另选地，可使用(例如)电梯系统的模型和数量减少的样本或者各种插值技术来估计摇摆的幅度和速度。同时，方法确定340电梯轿厢的状态，包括(例如)电梯轿厢的幅度342和电梯轿厢的速度344。例如，可使用安装在轿厢上或轿厢附近的直接幅度和速度传感器来测量幅度和速度。另外地或另选地，可使用利用加速度计测得的轿厢加速度来得到轿厢的幅度和速度。另外地或另选地，可使用(例如)电梯系统的模型和各种估计技术来估计电梯轿厢的幅度和速度。
接下来，基于控制定律326、电梯绳索摇摆的幅度322和速度324以及电梯轿厢的幅度342和速度344控制电梯轿厢的移动335。在一些实施方式中，控制致使主绳轮改变电梯轿厢的电梯绳索的长度或者支承电梯轿厢的对重装置的绳索的长度。另外，可周期性地执行确定和控制移动335，例如，直到摇摆的最大幅度低于阈值为止。
李亚普诺夫控制
一些实施方式使用绳索的张力和李亚普诺夫理论来稳定电梯系统，进而稳定摇摆。通过组合李亚普诺夫理论和造成绳索张力致动的电梯轿厢位置，一些实施方式基于切换条件(例如，实际摇摆的幅度和速度)来优化在有控制张力和没有控制张力之间进行切换。基于李亚普诺夫理论得到切换条件以及将施加的正张力的幅度。
一个实施方式将控制李亚普诺夫函数V(x)定义为
其中，是代表假定的模式及其时间导数的拉格朗日变量，M、K分别是在方程(2)的模型中定义的质量和刚度矩阵，并且
如果假定的模式是1，则拉格朗日变量通过以下方程与摇摆u(y,t)和摇摆速度du(y,t)/dt相关：
可基于摇摆的幅度u(y,t)和速度du(y,t)/dt确定拉格朗日变量例如，一个实施方式根据以下确定拉格朗日变量：
可使用各种方法直接测量或估计摇摆的幅度u(y,t)和速度du(y,t)/dt。例如，一个实施方式使用感测电梯绳索在摇摆位置的摇摆的摇摆传感器来确定摇摆。另一个实施方式使用摇摆的样本和系统的模型来确定摇摆的幅度。在确定了摇摆幅度之后，一些实施方式使用(例如)一阶导数来确定摇摆速度，其中，δt是两次摇摆幅度测量或估计之间的时间。
一些实施方式确定控制定律，使得遵循受控制定律U控制的电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数的导数是负定的。一个实施方式根据以下方程确定在没有干扰(即，对于所有t，F(t)＝0)的情况下遵循(例如，用方程(2)表示的)电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数的导数：
其中，系数c、k和β是根据方程(2)确定的。
为了确保导数的负定性，根据一个实施方式的控制定律包括
在另一个实施方式中，控制定律包括
在一些实施方式中，u*小于或等于零且大于或等于–u_max。这个控制定律在两个常数(例如，u*和u_max)之间切换，u_max是代表最大张力控制的正常数。根据这个控制定律施加到电梯绳索的张力具有恒定值，例如，最大张力。根据控制定律(5)的控制器通过在最大控制和最小控制之间进行切换在没有干扰的情况下稳定电梯系统。这个控制器容易实现并且当干扰是未知的或极小时是有利的。
例如，在一些实施方式中，基于绳索的摇摆的幅度与绳索的摇摆的速度的乘积的符号来施加张力。确定该乘积并且测试符号。如果符号为正，则施加最大张力。如果符号为负，则施加最小张力，例如，不施加张力，即U＝0。
确保导数的负定性的替代实施方式如下：根据摇摆的幅度和速度的变化函数施加张力。相比于前一实施方式，这个实施方式会是有利的，因为该实施方式用来控制摇摆的能量较少。
根据这个实施方式，控制定律U(x)是
其中，k是正反馈增益。
对控制器定律(6)的这种选择还确保了李亚普诺夫函数的导数是负定的
正变化张力控制随着乘积的幅度的减小而减小，这意味着，当摇摆幅度变小时，施加到控制的张力也变小。因此，这个变化控制定律使用的控制能量减小。
在根据方程(6)的控制定律的控制下，控制的幅度随着减小的的幅度而减小，并且|U|≤umax。因此，确定控制定律，使得电梯绳索的张力与电梯绳索摇摆的幅度成比例，并且当摇摆或其速度高时使用高控制张力，因为当乘积减小时，控制张力也减小。
使用电梯轿厢的移动减小摇摆
用于控制控制项U＝EA(car_x-x_u)/l的控制定律可被确定为是用拉格朗日变量表示的摇摆的幅度和速度的函数使得李亚普诺夫函数的导数是负定的。函数可以是上述的任何控制函数(诸如，根据方程(4)、(5)或(6)的函数)。然而，这种控制定律没有对电梯轿厢的最大位置和/或速度施加任何限制，对于一些应用，这会是有利的。
例如，在一个实施方式中，电梯轿厢的模型是控制项是U＝EA(car_x-x_u)/l，控制定律是
在这个实施方式中，使用主绳轮将点x_u的所需位置再现为可根据重写电梯轿厢的模型的微分方程。
这个方程表明，对电梯轿厢的移动没有控制，即，电梯轿厢可不停地移动到任意点。一些实施方式通过用电梯轿厢的位置和速度的函数修正控制定律来解决这个问题，使得控制定律W(x)包括
其中，x是电梯井道内的电梯轿厢的位置，car_x是电梯轿厢的位置，是电梯轿厢的速度，Kp是控制定律的位置增益，Kv是控制定律的速度增益。
例如，在控制项的实施方式中，经修正的控制定律W(x)包括
其中，是摇摆增益，其中，摇摆增益、位置增益和速度增益是正的。
图4A示出用于基于李亚普诺夫理论确定控制定律的方法的框图。基于摇摆的幅度u(y,t)322和速度du(y,t)/dt324来确定410拉格朗日变量430和435。这个实施方式的控制定律包括三个控制项。第一控制项是摇摆状态的函数并且包括拉格朗日变量和其导数440与摇摆增益450的乘积。第二控制项和第三控制项形成电梯轿厢状态的函数。例如，第二项包括电梯轿厢的位置470与位置增益Kp455的乘积。第三控制项包括电梯轿厢的速度480与速度增益Kd460的乘积。控制定律包括这三项之和490。
图4B示出根据另一个实施方式的用于确定控制定律的方法的框图。在这个实施方式中，用方程(5)的控制项取代方程(7)中的控制项U。使用拉格朗日变量q430和拉格朗日变量导数dq/dt435来基于方程(5)计算控制项491。
图4C示出根据又一个实施方式的方法的框图。在这个实施方式中，使用拉格朗日变量q430和拉格朗日变量导数dq/dt435来基于方程(6)计算控制项492。
图4D示出根据再一个实施方式的方法的框图。在这个实施方式中，控制定律包括
其中，F494可以是电梯轿厢的状态(例如，电梯轿厢的位置470和速度480)的任何线性或非线性函数。
主绳轮控制
对于用于再现控制Kp>0,Kv>0的张力控制项EA(car_x-x_u)/l，主绳轮必须控制绳索长度l，使得
其中，Kp>0，Kv>0，EA代表电梯绳索材料的杨氏模量E乘以电梯绳索的横截面A，l(0)是初始绳索长度，x_u(0)是绳索和主绳轮之间的接触点的初始位置。
为了实现这个控制定律，可使用驱动主绳轮以再现所需绳索长度的任何本地控制器。例如，在一些实施方式中，我们可使用基于所需的绳索长度分布调节主绳轮旋转速度和方向的本地主绳轮控制器，其中，绳索长度分布是通过方程(17)给出的绳索长度。
在另一个实施方式中，主绳轮必须控制点x_u的位置，使得
为了实现这个控制定律，可使用驱动主绳轮以再现针对x_u的所需运动的任何本地控制器。例如，在一些实施方式中，我们可使用基于所需的x_u调节主绳轮旋转速度和方向的本地主绳轮控制器，其中，通过方程(18)给出所需的x_u。
可用众多方式中的任一种实现上述实施方式。例如，可使用硬件、软件或其组合来实现实施方式。当用软件实现时，可在任何合适的处理器或处理器的集合上执行软件代码，无论所述处理器是设置在单个计算机中还是分布于多个计算机之中。这种处理器可被实现为集成电路，使一个或多个处理器在集成电路组件中。但是，可使用任何合适格式的电路来实现处理器。
另外，应该理解，计算机可用多个形式中的任一个(诸如，机架安装式计算机、台式计算机、膝上型计算机、小型计算机或平板计算机)来实施。另外，计算机可具有一个或多个输入和输出装置。可使用这些装置来提供用户界面，还可使用其它装置。这种计算机可通过任何合适形式的一个或多个网络互连，所述网络被包括作为局域网或广域网(诸如，企业网或互联网)。这种网络可以是基于任何合适的技术并且可根据任何合适协议进行操作并且可包括无线网络、有线网络或光纤网络。
另外，这里概述的各种方法或过程可被编码为能在一个或多个处理器上执行的软件，所述处理器采用各种操作系统或平台中的任一个。另外，可使用多种合适编程语言和/或编程或脚本工具中的任一种来编写这种软件，并且这种软件也可被编译为在框架或虚拟机上执行的能执行的机器语言代码或中间代码。例如，本发明的一些实施方式使用MATLAB-SIMULIMK。
就这个方面而言，本发明可被实施为计算机可读存储介质或多个计算机可读介质，例如，计算机存储器、压缩光盘(CD)、光盘、数字视频盘(DVD)、磁带和闪存存储器。另选地或另外地，本发明可被实施为除了计算机可读存储介质之外的计算机可读介质(诸如，传播信号)。
本文使用的术语“程序”或“软件”的一般意思是指任何类型的计算机代码或一组计算机可执行指令，其可用于将计算机或其它处理器编程为实现如以上讨论的本发明的各种方面。
计算机可执行指令可以是由一个或多个计算机或其它装置执行的许多形式(诸如，程序模块)。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件和数据结构。典型地，在各种实施方式中，可根据需要组合或分布程序模块的功能。
另外，本发明的实施方式可被实施为已经被提供示例的方法。作为方法的一部分而执行的动作可按任何合适方式排序。因此，可构造其中动作以不同于图示次序的次序执行的实施方式，这可包括同时执行一些动作，即使这些动作在示例性实施方式中被表明是顺序的动作。
在权利要求书中用于修饰权利要求元素的诸如“第一”、“第二”的序数术语本身并不意味着任何优先次序、优先权、或一个权利要求元素优于另一个元素的次序或执行方法中的动作的时间次序，而只是用作将具有某个名称的一个权利要求元素与具有相同名称(但使用序数术语)的另一个元件区分开以区分这些权利要求元素的标记。

Claims (21)

1.一种使用电梯系统的主绳轮减小在所述电梯系统内支承电梯轿厢的电梯绳索的摇摆的方法，所述方法包括以下步骤：
使用所述主绳轮的移动，根据所述电梯绳索在第一点和第二点之间的张力的控制定律来控制所述电梯绳索的张力，其中，所述第一点与所述电梯绳索和电梯绳轮的接触关联，并且所述第二点与所述电梯绳索和所述电梯轿厢或所述电梯轿厢的对重装置的接触关联，其中，所述控制定律是所述第一点和所述第二点之间的相对位置、相对速度和相对加速度中的一个或组合的函数，其中，所述方法中的步骤由处理器来执行，
控制所述电梯绳索的张力的步骤包括：
确定包括所述电梯绳索的摇摆幅度和摇摆速度的所述摇摆的状态以及包括所述电梯轿厢的幅度和速度的所述电梯轿厢的状态的步骤；
根据作为所述电梯绳索的所述摇摆的状态的函数与所述电梯轿厢的状态的函数的组合的所述控制定律，对所述电梯轿厢的移动进行控制的步骤；以及
周期性地重复确定所述状态的步骤以及控制所述电梯轿厢的移动的步骤，直到所述摇摆的最大幅度小于阈值为止的步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电梯绳轮是所述主绳轮，所述电梯绳索是将所述电梯轿厢或所述对重装置与所述主绳轮连接的主电梯绳索，所述第一点是所述主电梯绳索与所述主绳轮的接触点，所述第二点是所述主电梯绳索与所述电梯轿厢或所述对重装置的接触点。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述电梯绳轮是补偿绳轮，所述电梯绳索是将所述电梯轿厢或所述对重装置与所述补偿绳轮连接的补偿绳索，所述第一点是所述补偿绳索与所述补偿绳轮的接触点，所述第二点是所述补偿绳索与所述电梯轿厢或所述对重装置的接触点。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述电梯绳轮是调速器绳轮，所述电梯绳索是将所述电梯轿厢或所述对重装置与所述调速器绳轮连接的调速器绳索，所述第一点是所述调速器绳索与所述调速器绳轮的接触点，所述第二点是所述调速器绳索与所述电梯轿厢或所述对重装置的接触点。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制定律是摇摆状态的函数其中，用变量q表示摇摆的幅度，用所述变量的导数表示摇摆的速度。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述摇摆状态的函数确定减小摇摆的所述电梯轿厢的移动，所述电梯轿厢的状态的函数确定将所述电梯轿厢稳定在初始位置附近的所述电梯轿厢的移动。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述电梯轿厢的状态的函数与所述电梯轿厢的状态相比所述初始位置的改变成比例。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述摇摆状态的函数确定减小摇摆的所述电梯轿厢的移动，所述电梯轿厢的状态的函数确定将摇摆对所述电梯轿厢的作用降至最小的所述电梯轿厢的移动。
9.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定所述摇摆状态的函数，使得所述摇摆状态的函数的频率与摇摆的频率成比例；
确定所述电梯轿厢的状态的函数，使得所述电梯轿厢的状态的函数的频率不同于所述摇摆状态的函数的频率。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
确定所述控制定律，使得遵循受所述控制定律控制的所述电梯系统的动力学的李亚普诺夫函数的导数是负定的。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
根据T＝K_rope(car_x-x_u)将所述电梯绳索的张力T表示为所述电梯轿厢的移动的函数，其中，K_rope是所述电梯绳索的刚度，car_x是所述电梯轿厢的位置，x_u是所述电梯绳索和所述主绳轮之间的接触点的位置；
基于所述电梯系统的模型，确定所述李亚普诺夫函数，使得用变量q表示摇摆的幅度并且用该变量的导数表示摇摆的速度；
确定用于对控制项U＝K_rope(car_x-x_u)进行控制的用所述变量表示的摇摆的幅度和速度的所述摇摆状态的函数使得所述李亚普诺夫函数的导数是负定的；以及
用所述电梯轿厢的状态的函数F(car_states)修正函数使得控制定律W(x)包括
<mrow> <mi>W</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>q</mi> <mo>,</mo> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>F</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mi>a</mi> <mi>t</mi> <mi>e</mi> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
其中，car_states是所述电梯轿厢的状态的向量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述电梯绳索的刚度是K_rope＝E·A/l，其中，E是所述电梯绳索的杨氏模量，A是所述电梯绳索的横截面，l是所述电梯绳索的长度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述摇摆状态的函数包括
其中，u_max是代表最大张力的正常数，u*小于或等于零且大于或等于–u_max。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述摇摆状态的函数包括
其中，u_max是代表最大张力的正常数，k是正反馈增益。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述摇摆状态的函数包括其中，是摇摆增益，所述方法还包括：
确定通过所述电梯轿厢在预定范围内的移动来实现最大的摇摆减小率的所述摇摆增益。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述电梯轿厢的状态的函数包括所述电梯轿厢的位置和速度，使得控制定律W(x)包括
<mrow> <mi>W</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>U</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>q</mi> <mo>,</mo> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>p</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>v</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>,</mo> </mrow>
其中，car_x是所述电梯轿厢在电梯井道内沿着轴x的位置，是所述电梯轿厢的速度，Kp是所述控制定律的位置增益，Kv是所述控制定律的速度增益。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述控制定律W(x)包括
<mrow> <mi>W</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mover> <mi>k</mi> <mo>~</mo> </mover> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>p</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>v</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>,</mo> </mrow>
其中，是摇摆增益，其中，所述摇摆增益、所述位置增益和所述速度增益是正的。
18.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
控制所述主绳轮，以根据下式改变所述第一点的位置x_u：
<mrow> <mi>x</mi> <mo>_</mo> <mi>u</mi> <mo>=</mo> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>l</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>K</mi> <mo>~</mo> </mover> <mi>q</mi> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>p</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>v</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>E</mi> <mi>A</mi> <mo>,</mo> <mi>K</mi> <mi>p</mi> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> <mi>K</mi> <mi>v</mi> <mo>&gt;</mo> <mn>0</mn> <mo>,</mo> </mrow>
其中，EA代表所述电梯绳索的材料的杨氏模量E乘以所述电梯绳索的横截面A，其
中，car_x是所述电梯轿厢在电梯井道内沿着轴x的位置，是所述电梯轿厢的速度，l是所述电梯绳索的长度，是所述电梯绳索的摇摆增益，Kp是所述电梯轿厢的位置增益，Kv是所述电梯轿厢的速度增益，其中，所述摇摆增益、所述位置增益和所述速度增益是正反馈增益，q和是代表摇摆的幅度和速度的拉格朗日变量。
19.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：
控制所述主绳轮，以根据下式改变所述第一点的位置x_u：
<mrow> <mi>x</mi> <mo>_</mo> <mi>u</mi> <mo>=</mo> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mi>l</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>K</mi> <mo>~</mo> </mover> <mi>q</mi> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mi>E</mi> <mi>A</mi> <mo>,</mo> </mrow>
其中，EA代表所述电梯绳索的材料的杨氏模量E乘以所述电梯绳索的横截面A，其中，car_x是所述电梯轿厢的位置，l是所述电梯绳索的长度，是所述电梯绳索的摇摆增益，q和是代表摇摆的幅度和速度的拉格朗日变量。
20.一种电梯系统，所述电梯系统包括：
电梯轿厢，其被电梯绳索支承于所述电梯系统的电梯井道中；
绳轮，其用于改变所述电梯绳索的长度，从而控制所述电梯轿厢的移动；
摇摆单元，其用于确定所述电梯绳索的包括摇摆幅度和摇摆速度的摇摆状态；
系统单元，其用于确定包括所述电梯轿厢的幅度和速度的所述电梯轿厢的状态；
控制单元，其用于控制所述绳轮，根据所述电梯绳索的所述摇摆状态的函数与所述电梯轿厢的状态的函数的组合的控制定律使所述电梯轿厢移动，以使用所述电梯轿厢的移动来控制所述电梯绳索的张力，从而减小所述电梯绳索的摇摆，
所述电梯系统周期性地重复所述绳轮的控制，直到所述摇摆的最大幅度小于阈值为止。
21.根据权利要求20所述的电梯系统，其中所述控制单元控制所述绳轮根据下式改变所述电梯绳索在所述绳轮和所述电梯轿厢之间的长度l(x)：
<mrow> <mi>l</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>E</mi> <mi>A</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>l</mi> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mo>_</mo> <mi>u</mi> <mo>(</mo> <mn>0</mn> <mo>)</mo> <mo>)</mo> </mrow> <mo>/</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mover> <mi>K</mi> <mo>~</mo> </mover> <mi>q</mi> <mover> <mi>q</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>p</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mi>x</mi> <mo>+</mo> <mi>K</mi> <mi>v</mi> <mi> </mi> <mi>c</mi> <mi>a</mi> <mi>r</mi> <mo>_</mo> <mover> <mi>x</mi> <mo>&amp;CenterDot;</mo> </mover> <mo>+</mo> <mi>E</mi> <mi>A</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> </mrow>
其中，EA代表所述电梯绳索的材料的杨氏模量E乘以所述电梯绳索的横截面A，其中，l(0)是初始绳索长度，x_u(0)是所述电梯绳索和所述绳轮之间的接触点的初始位置，其中，car_x是所述电梯轿厢在所述电梯井道内沿着轴x的位置，是所述电梯轿厢的速度，是所述电梯绳索的摇摆增益，Kp是所述电梯轿厢的位置增益，Kv是所述电梯轿厢的速度增益，其中，所述摇摆增益、所述位置增益和所述速度增益是正反馈增益，q和是代表摇摆的幅度和速度的拉格朗日变量。
CN201410311113.3A 2013-07-02 2014-07-01 减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统 Active CN104276526B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/933,290 US9475674B2 (en) 2013-07-02 2013-07-02 Controlling sway of elevator rope using movement of elevator car
US13/933,290 2013-07-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104276526A CN104276526A (zh) 2015-01-14
CN104276526B true CN104276526B (zh) 2018-05-01

Family

ID=52132058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410311113.3A Active CN104276526B (zh) 2013-07-02 2014-07-01 减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9475674B2 (zh)
JP (1) JP6272136B2 (zh)
CN (1) CN104276526B (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012015429A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Otis Elevator Company Elevator system with rope sway detection
KR101481930B1 (ko) * 2011-02-28 2015-01-12 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 엘리베이터 로프 흔들림 검출 장치 및 엘리베이터 장치
KR102065157B1 (ko) * 2012-06-04 2020-01-10 오티스엘리베이터캄파니 엘리베이터 로프 흔들림 완화
US9242838B2 (en) * 2012-09-13 2016-01-26 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Elevator rope sway and disturbance estimation
US9278829B2 (en) * 2012-11-07 2016-03-08 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and system for controlling sway of ropes in elevator systems by modulating tension on the ropes
US9434577B2 (en) * 2013-07-23 2016-09-06 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Semi-active feedback control of elevator rope sway
US10399820B2 (en) * 2014-02-19 2019-09-03 Otis Elevator Company Elevator tension member stiffness estimation and monitoring
US11198591B2 (en) 2015-01-30 2021-12-14 Tk Elevator Innovation And Operations Gmbh Real-time rope/cable/belt sway monitoring system for elevator application
US9875217B2 (en) * 2015-03-16 2018-01-23 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Semi-active feedback control of sway of cables in elevator system
WO2016151694A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 三菱電機株式会社 エレベータシステム
US9676592B2 (en) 2015-06-24 2017-06-13 Thyssenkrupp Elevator Corporation Traction elevator rope movement sensor system
KR20180025898A (ko) * 2015-07-03 2018-03-09 오티스 엘리베이터 컴파니 엘리베이터 진동 감쇠 디바이스
US9862570B2 (en) * 2016-03-10 2018-01-09 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Controlling sway of elevator cable connected to elevator car
US10207894B2 (en) * 2017-03-16 2019-02-19 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Controlling sway of elevator cable with movement of elevator car
EP3543193B1 (en) * 2018-03-20 2022-09-21 Otis Elevator Company Suspension member sway detection and mitigation for elevator system
US11661312B2 (en) 2019-01-29 2023-05-30 Otis Elevator Company Hoisting rope monitoring device
US11292693B2 (en) * 2019-02-07 2022-04-05 Otis Elevator Company Elevator system control based on building sway
EP3712098B1 (en) * 2019-03-19 2022-12-28 KONE Corporation Elevator apparatus with rope sway detector
US20200407191A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-31 Otis Elevator Company Building drift determination based on elevator roping position
EP3848319B1 (en) * 2020-01-07 2022-05-04 KONE Corporation Method for operating an elevator
CN117377631A (zh) * 2021-06-02 2024-01-09 三菱电机株式会社 电梯系统
US11738971B2 (en) 2021-06-25 2023-08-29 Otis Elevator Company Elevator governor tension frame damper
WO2023203274A1 (en) * 2022-04-21 2023-10-26 Kone Corporation Control of travel speed of an elevator car

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI123182B (fi) * 2012-02-16 2012-12-14 Kone Corp Menetelmä hissin ohjaamiseksi ja hissi

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54162356A (en) * 1978-06-14 1979-12-22 Mitsubishi Electric Corp Controller for elevator
JPS6054227B2 (ja) * 1979-05-11 1985-11-29 株式会社日立製作所 交流エレベ−タ−の制御装置
US4460065A (en) 1982-08-20 1984-07-17 Otis Elevator Company Rope sway warning device for compensating ropes in elevator systems
US5509503A (en) 1994-05-26 1996-04-23 Otis Elevator Company Method for reducing rope sway in elevators
JPH09151064A (ja) * 1995-12-04 1997-06-10 Otis Elevator Co ロープ式エレベーター
JPH1053378A (ja) * 1996-06-07 1998-02-24 Otis Elevator Co エレベータの速度制御回路
US5861084A (en) * 1997-04-02 1999-01-19 Otis Elevator Company System and method for minimizing horizontal vibration of elevator compensating ropes
JP3937363B2 (ja) * 1997-09-09 2007-06-27 東芝エレベータ株式会社 エレベータの速度制御装置
JP4999243B2 (ja) * 2001-09-28 2012-08-15 東芝エレベータ株式会社 エレベータ装置
JP4146141B2 (ja) * 2002-03-12 2008-09-03 東芝エレベータ株式会社 振動調整装置および振動調整方法
US7793763B2 (en) 2003-11-14 2010-09-14 University Of Maryland, Baltimore County System and method for damping vibrations in elevator cables
JP2007119185A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Toshiba Elevator Co Ltd エレベータのガバナロープ制振装置
JP5255180B2 (ja) * 2005-12-05 2013-08-07 日本オーチス・エレベータ株式会社 エレベーターの地震管制運転システムおよびエレベーターの地震管制運転方法
JP5087853B2 (ja) * 2006-04-03 2012-12-05 三菱電機株式会社 エレベータ装置
ATE556972T1 (de) 2007-09-14 2012-05-15 Thyssenkrupp Elevator Capital Corp System und verfahren zur minimierung von seilschwingungen in fahrstühlen
KR101229023B1 (ko) * 2008-03-17 2013-02-01 오티스 엘리베이터 컴파니 흔들림 완화를 위한 엘리베이터 디스패칭 제어
JP5318103B2 (ja) * 2008-07-30 2013-10-16 三菱電機株式会社 エレベータ装置
WO2011142763A1 (en) * 2010-05-14 2011-11-17 Otis Elevator Company Elevator system with rope sway mitigation
WO2012015429A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Otis Elevator Company Elevator system with rope sway detection
US9096411B2 (en) * 2012-01-04 2015-08-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Elevator rope sway estimation
US9242838B2 (en) * 2012-09-13 2016-01-26 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Elevator rope sway and disturbance estimation
US9278829B2 (en) * 2012-11-07 2016-03-08 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Method and system for controlling sway of ropes in elevator systems by modulating tension on the ropes
US20150251877A1 (en) * 2012-12-17 2015-09-10 Mitsubishi Electric Corporation Elevator apparatus
US9434577B2 (en) * 2013-07-23 2016-09-06 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Semi-active feedback control of elevator rope sway

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI123182B (fi) * 2012-02-16 2012-12-14 Kone Corp Menetelmä hissin ohjaamiseksi ja hissi

Also Published As

Publication number Publication date
CN104276526A (zh) 2015-01-14
US20150008075A1 (en) 2015-01-08
JP2015009991A (ja) 2015-01-19
JP6272136B2 (ja) 2018-01-31
US9475674B2 (en) 2016-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104276526B (zh) 减小电梯绳索摇摆的方法和电梯系统
JP6180373B2 (ja) エレベータシステムの動作を制御する方法、セミアクティブダンパアクチュエータの動作を制御する制御ユニット、およびエレベータシステム
JP6008816B2 (ja) エレベータシステムの動作を制御するための方法及びシステム
JP6641261B2 (ja) エレベーターかごに接続されるエレベーターケーブルの揺れを制御する方法とエレベーターシステム
JP6521887B2 (ja) エレベーターシステム、エレベーターシステムの動作を制御するための方法及び非一時的コンピューター可読媒体
US9242838B2 (en) Elevator rope sway and disturbance estimation
JP5832638B2 (ja) エレベーターロープの揺れを求める方法、及びコンピューターシステム
JP6243128B2 (ja) クレーン制御装置、クレーン、クレーンの制御方法、及びその制御方法を実行するためのソフトウェア
KR102585044B1 (ko) 엘리베이터 시스템에 사용되는 동적 보상 제어
JP6723464B2 (ja) エレベーターかごの移動によるエレベーターケーブルの揺れの制御
JP2013184824A (ja) クレーン制御装置、クレーン、クレーンの制御方法、クレーン制御装置を使用する方法及びこれらの方法を実行するためのソフトウェア
JP7205645B2 (ja) エレベーターの索条体の制振装置
JP5973929B2 (ja) エレベータの管制運転装置およびその方法
Venkatesh et al. Robust control of vertical motions in ultra-high rise elevators
Kaczmarczyk et al. The modelling and prediction of the influence of building vibration on the dynamic response of elevator ropes
CN116161545A (zh) 着箱控制方法、装置、系统、起重机控制系统及起重机
JPH05231037A (ja) 制振装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant