CN104876079A - 一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，包括以下步骤：1)、当电梯在进入减减速区后，测量电梯距离终点的实际剩余距离；然后得到实际剩余距离与理论预估剩余距离的差值，即偏差剩余距离；2)、如果该偏差剩余距离不为零，则修正理论预估曲线中的位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线，且加入停梯爬行曲线，该停梯爬行曲线的计算时长为步骤1)中的测量电梯距离终点的开始时间至电梯停梯时间，并使位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线、停梯爬行曲线均平滑连续，从而得到修正曲线；3)、将步骤2)得到的修正曲线与理论预估曲线进行线性叠加，得到修正后的运行曲线。本方法实现精确平顺停梯。

Description

一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法

技术领域

本发明涉及电梯技术，特别涉及一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法。

背景技术

控制电梯运转的变频器输入信号由预估计的电梯运行速度曲线来决定，因此电梯速度曲线的生成和在线优化对电梯的运行性能具有极为重要的意义。通常的电梯运行曲线包括加加速区、匀加速区、减加速区、恒速区、加减速区、匀减速区和减减速区，其中加加速区、减加速区、加减速区和减减速区其中必备的几个区段。因此，为了解决电梯停靠不准确的问题，则需要对减减速区区段的速度曲线进行修正，使得电梯能够精确停靠在预定停靠楼层，且停靠时的速度和加速度为0。

电梯运行过程中，存在电子信号输入或输出延时、编码器脉冲干扰、钢丝绳微量滑动、电机本身的性能参数和拖动负载的参数随不同工况变化等误差，这些误差的累积会导致电梯与目标层站的实际剩余距离与系统根据编码器的脉冲数所计算的距离不一致，如果继续按给定速度运行，可能出现超平层或欠平层的情况，很难做到精确平层。并且电梯属于垂直运行，对舒适度要求和对运行效率要求成为一对矛盾体。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电梯变频器运行曲线不能完全达到人们舒适度的要求的不足和缺陷，提供一种既能精确平层，还能在运行效率高的情况下满足人体舒适度要求的基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、当电梯在进入减减速区后，测量电梯距离终点的实际剩余距离；然后得到实际剩余距离与理论预估剩余距离的差值，即偏差剩余距离；

2)、如果该偏差剩余距离不为零，则修正理论预估曲线中的位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线，且加入停梯爬行曲线，该停梯爬行曲线的计算时长为步骤1)中的测量电梯距离终点的开始时间至电梯停梯时间，并使位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线、停梯爬行曲线均平滑连续，从而得到修正曲线；

3)、将步骤2)得到的修正曲线与理论预估曲线进行线性叠加，得到修正后的运行曲线。

在本发明的一个优选实施例中，最大加速度不超过1.5m/s²。

在本发明的一个优选实施例中，最大加加速度不超过1.3m/s³。

在本发明的一个优选实施例中，所述修正曲线包含修正速度曲线、修正加速度曲线、修正加加速度曲线、修正位移曲线、修正停梯爬行曲线，其修正加加速度曲线关于时间的函数分别表示为如下公式：

j＝C₁e^Ct，其中，C1和C为常数。

在本发明的一个优选实施例中，还包括一可调节加速度大小、停梯爬行曲线的距离和时间的人机操作界面。

由于采用了如上的技术方案，本发明采用上述方法使电梯采用修正后的曲线运行，可实现精确且平顺的停靠，同时提高乘客搭乘电梯的舒适性。另外，本发明还能通过人机操作界面控制选择加速度大小、停梯爬行曲线的距离和时间等参数，满足不同舒适度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是使用该本发明一种实施例的方法在电梯上运行用电梯质量分析仪测试的速度曲线。

图2是加加速度与加速度、速度、距离之间的关系图。

图3是程序中变量与曲线中对应的时间位置关系图。

图4是加速过程中的时间与速度的关系。

图5是减速过程中时间与速度的关系。

图6是停梯时加速度与速度的关系。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本发明。

如图1所示，图中的曲线是通过电梯质量分析仪(EVA625)测量使用本发明的方法所得到的。

基于公式j＝C₁e^Ct。    (1)

根据图2所示，j表示加加速度，a表示加速度，v表示速度，首先确定一条高效舒适的加加速度曲线，j累加为a，a累加为v，通过相关公式计算j，a，v，最终通过公式计算推导出距离公式，计算[0,t7]区间j、a、v的公式,给定C1、C、T2、V、jmax，可以求出T、T3。

速度v累加为距离s。Shannon采样定理指出：当采样频率高于或者等于连续信号的最高频率两倍时，原信号才能通过采样器而无失真地复现出来。对于指数函数采样时间间隔越小则越精确，但是电梯控制器的单片机或CPU的运算速度与存储空间有限，不可能达到无误差控制。所以采样时间间隔应根据需要进行确定。考查整个V-t过程，关键计算点有(v_t1,t₁)，(v_t2,t₂)，这2点计算精度影响到整个控制效果。

根据j累加为a，a累加为v，而j＝C₁e^Ct，可计算点(v_t1,t₁)，(v_t2,t₂)的值为：

$v_{t_1}=\frac{C_1}{C^2}(e^{{\mathrm{Ct}}_1}-{\mathrm{Ct}}_1-1)---\left(2\right)$

$v_{t_2}=C_1{e}^{{\mathrm{CT}}_1}(\frac{T_2}{C}+\frac{1}{C^2}+\frac{T_2^2}{2})-\frac{C_1}{C}(T_2+\frac{1}{C}+T_1)---\left(3\right)$

电梯要根据距离来判断减速点从而达到精准平层的目的，所以跟据距离计算出减速点。

电梯的整个曲线分成四段：加速、匀速、减速、停梯曲线。

对曲线的分析分成四部分

①距离计算。

②减速速度计算。

③停梯曲线。

④表格的生成。

通过提前计算距离，判断是否走额定曲线。

最大加速度不能超过1.5m/s^2。

最大加速度变化率不超过1.3m/s^3。

保证曲线是平滑的。一般来说曲线的阶次越高越平滑，直线——抛物线型曲线，加加速度有跳变，对舒适度有影响。

加速曲线分两段，采样时间5ms，对于某个梯速的曲线，有两个表格。

根据图3和图4所示,计算加速时候的距离。

S₁＝t·vt_max，t＝t_time+t3_set    (4)

s_add_set＝65535·t_add_set    (5)

加速距离 $s\_add=\frac{S_1\·s\_add\_set}{2^{16}\·t\_add\_set}---\left(6\right)$

根据图3和图5所示计算减速时候的距离。

①由上行/下行加速距离、爬行距离、调整距离组成。

②电梯达到额定梯速时，操作器查看上行/下行加速距离。

③适当设置爬行距离，100mm左右.

④电梯未按额定梯速运行时，调整距离参与运算，电梯按额定梯速运行时调整距离无效。

$\frac{v_0}{run\_\max }=\frac{v_1-run\_cr}{run\_\max -run\_cr},---\left(7\right)$

$S_2=\frac{(run\_cr+run\_max)\·t^{\′}}{2},---\left(8\right)$

$t^{\′}=\frac{s\_add\·2}{vt\_\max },---\left(9\right)$

减速距离＝S2+爬行距离+调整距离，

根据图5计算停梯曲线距离。电梯停止时间为电梯停梯时，从爬行速度减到0时的时间。一般设为0.5s，也可通过人机界面改变时间，

$a\max =\frac{vcr\·2}{t\_stop},---\left(10\right)$

前半段加速度曲线公式：

$S1=\frac{1}{2}\×t1\×a_{t1}=\frac{1}{2}\×t1\×\frac{2\·amax}{t\_stop}\·t1,---\left(12\right)$

v1＝vcr-S1。                     (13)

后半段加速度曲线公式： $a^{\′}=-\frac{2\·amax}{t\_stop}\·t+2amax---\left(14\right)$

根据a累加为v，得到： $S2=\frac{1}{2}(3amax-\frac{2amax\×t_2}{t\_stop})\×(t_2-t2\_stop)---\left(15\right)$

从而可获得后半段速度： $v2=\frac{1}{2}vcr-S2---\left(16\right)$

修正速度曲线、修正加速度曲线、修正加加速度曲线、修正位移曲线、修正停梯爬行曲线关于时间的函数分别表示为如下公式：

$v={\∫}_0^{t}adt={\∫}_0^t\frac{C_1}{C}(e^{Ct}-1)dt=\frac{C_1}{C^2}(e^{Ct}-Ct-1)$

$a={\∫}_0^t{C}_1{e}^{Ct}dt=\frac{C_1}{C}(e^{Ct}-1)$

j＝C₁e^Ct

$S=4*(2T_1+T_2)*\[\frac{C_1}{C}{e}^{{\mathrm{CT}}_1}(T_2+\frac{{\mathrm{CT}}_2^2}{2}+2T_1+{\mathrm{TT}}_{2}C)-\frac{C_1}{C}(T_1+T_2+\frac{1}{C})+\frac{C_1}{C}(\frac{1}{C}-T_1)\]$

爬行曲线公式如式(13)、(16)。

加减速时间比例，此参数设置电梯运行时加速和减速的快慢。越大，电梯加、减速越平稳；越小，电梯加、减速越急，过急会影响舒适感。

执行本发明方法的系统是基于两种芯片组成的系统，一种属于cortex_m3内核用于逻辑控制，另一种属于DSP内核系统用于驱动控制。主芯片逻辑芯片在曲线功能中用于测量当前位置与终点位置的距离，计算减速点的位置，并通过通讯方式传送给驱动芯片，驱动芯片通过距离和减速点计算出给定速度，驱动电机旋转使电梯运行。按照该指数曲线运行，加速度上升快，大大提高电梯的运行效率。存储芯片用于存储电梯的井道位置和楼层间的距离，保证断电后重新上电仍能准确按照电梯曲线运行和停靠。将速度曲线点化成数组，通过DSP芯片编程控制电机的速度按照曲线运行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、当电梯在进入减减速区后，测量电梯距离终点的实际剩余距离；然后得到实际剩余距离与理论预估剩余距离的差值，即偏差剩余距离；

2)、如果该偏差剩余距离不为零，则修正理论预估曲线中的位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线，且加入停梯爬行曲线，该停梯爬行曲线的计算时长为步骤1)中的测量电梯距离终点的开始时间至电梯停梯时间，并使位移曲线、速度曲线、加速度曲线、加加速度曲线、停梯爬行曲线均平滑连续，从而得到修正曲线；

3)、将步骤2)得到的修正曲线与理论预估曲线进行线性叠加，得到修正后的运行曲线。

2.如权利要求1所述的一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，最大加速度不超过1.5m/s²。

3.如权利要求1所述的一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，最大加加速度不超过1.3m/s³。

4.如权利要求1所述的一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，所述修正曲线包含修正速度曲线、修正加速度曲线、修正加加速度曲线、修正位移曲线、修正停梯爬行曲线，其修正加加速度曲线关于时间的函数分别表示为如下公式：

j＝C₁e^Ct，其中，C1和C为常数。

5.如权利要求1至4任一权利要求所述的一种基于指数函数的电梯变频器高效电梯运行曲线修正方法，其特征在于，还包括一可调节加速度大小、停梯爬行曲线的距离和时间的人机操作界面。