CN1063725C - 用于电梯系统的位置控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电梯系统的位置控制方法，该方法能够学习根据操作状态因素如电梯轿厢的重量、操作方向、运行距离和操作速度而不同地发生同步位置误差，从而更新所学习的同步位置误差为初始同步位置误差。该方法包括：第一步，当电梯轿厢的位置检测器被操作时计算同步位置误差，第二步，根据所计算的误差控制轿厢的位置，第三步，当轿厢到达服务楼层时，根据轿厢的操作状态把同步位置误差存储在数据库中，以及第四步，在轿厢的下一个操作期间提取存储在数据库中的同步位置误差。

Description

用于电梯系统的位置控制方法

本发明涉及一种用于电梯系统的位置控制方法，具体地说，涉及一种电梯系统位置控制的改进方法，该方法当在轿厢运动期间发生同步位置误差时，能够按照预定的速度图形更精确地校正同步位置误差。

图1是电梯系统的常规的位置控制装置原理图。

图中示出了大楼楼层1和电梯轿厢2。位置检测器3被连接于轿厢2的上部，用于协同在电梯导井内沿轿厢运动路径间隔设置的挡板4检测位置检测信号。此外，电梯系统还包括电机9，用来输出相应于电机9的转速的脉冲信号的编码器10，操作控制器6，用于当由楼层1或轿厢2发出呼叫时，根据来自位置检测器3的位置检测信号和译码器10的输出信号判断轿厢2的位置，并输出速度指令V^*使轿厢2向着服务层运动，电机控制器7，用于接收速度指令V^*，并输出控制信号CS，用于控制电机9的转速，以及逆变器8，用于接收控制信号CS，并向电机9供应相电压。

当轿厢2的地面高度和大楼地面的高度相同时，和轿厢2的上部相连的位置检测器3被精确地定位在相应挡板4的中心部分。因此，随着轿厢2的运动，当挡板4通过位置检测器3的中心槽时，位置检测器3的永磁体31的磁力线被挡板4截断(中断)，因而使舌簧接点32断开。

现在说明电梯系统的常规的位置检测装置的位置控制方法。

在大楼中安装电梯系统之后，在电梯系统被正常操作之前，操作控制器6操作轿厢2从最上层到最下层，以便存储大楼每层的层高值。

就是说，当位置检测器3在轿厢通过的每层被操作时，操作控制器6便累加在预定时间内被输入的来自编码器10的脉冲数。累加的脉冲数和相应于每个挡板4的一半长度(125mm)的来自编码器10的脉冲数相加，并把这样相加的值存储起来作为每一当前层的层高值。重复上述过程，直到在预定时间内轿厢2在最上层和最下层之间运动，这样便存储了每一层的层高值。

在所有层高值被存储之后，当用户在层1或轿厢2中登记一个呼叫时，操作控制器6就计算在当前层和服务层(由呼叫被服务的层)之间的距离“dist”，即轿厢2必须运动的距离。这里，距离“dist”可用下式表示：

dist=Pd-Po-------(1)其中Po表示当前层的层高值，Pd表示服务层的层高值。

接着，操作控制器6确定使轿厢2通过距离“dist”的速度图形（pattern)。即如图2所示，根据轿厢的加速度图形定义了7个间隔PS1到PS7。在这些间隔当中，PS1和PS5代表加速度被增加的间隔，PS2和PS6代表加速度是常数的间隔，PS3到PS7代表加速度减小的间隔。PS4代表加速度是零的间隔，J1，J2，J3和J4代表变动(jerk)的加速度图形(加速度的变化率)。

在每个间隔内轿厢的速度按下式计算：

其中J代表变化的加速度，K代表采样次数，T代表采样的单位时间，K₁代表PS1的采样数，K₂代表PS2的采样数。

通过对每个间隔的速度对时间积分获得每个间隔的距离。P₁(kT)=∫V_idt,i=1,2,3,...,7----------(3)P₁(kT)+P₂(kT)+P₃(kT)...+P₇(kT)=dist+Po因此，轿厢2的整个距离“dist”根据距离P_i(KT)计算：

按照式(4)，每个间隔的速度图形被确定。此外，如图2所示，因为加速度的值和具有加速度改变的间隔PS1，PS3，PS5和PS7的值被预先设定，而K₂T和K₄T是未知的。即K₂T代表PS2的通过时间，K₄T代表PS4的通过时间。

因此，为了计算这些未知的值，使用如图3A所示的不同的速度图形。

图3A说明当间隔PS2，PS4和PS6都为“0”时的加速度图形。此外，图中Dref1代表轿厢可以运动的最小距离。图3B说明当间隔PS4为“0”时的加速度图形。图3C说明当间隔PS4为“0”时的加速度图形，此时轿厢2的速度达到额定速度，图3D说明当轿厢2的速度达到额定速度时的加速度图形，此时间隔PS4是可变的。在图3C和图3D中，参考字母“b”表示梯形的面积，“a”表示轿厢达到额定速度的状态。

这里，因为间隔PS2，PS4和PS6都是“0”，所以距离Dref1可以由下式计算。 $D_{\mathrm{ref}2}=J\left(K_{1}T\right)\[2{\left(K_{1}T\right)}^2+3\left(K_{1}T\right)\left(K_{2}T\right)+{\left(K_{2}T\right)}^2\]-----\left(5\right)$

因为面积“b”是额定速度，并且间隔PS4是“0”所以距离Dref2可以表示如下：V_ref=(k₁T+k₂T)A_MAX $K_{2}T=\frac{V_{\mathrm{REF}}}{A_{\mathrm{MAX}}}-K_{1}T$

操作控制器6判断供轿厢2按照其运动的加速度图形中的速度图形。下面参照图4说明这一判断。

如果判断轿厢2运动的距离“dist”比在步骤S41的最小距离Dref1短，则断定该系统有问题。

如果判断轿厢2运动的距离“dist”比距离Dref1长，且比步骤S42的距离Dref2短，则供轿厢2按照运动的图形为如图3B所示的图形。在这种情况下，按照式(4)，因为值K₄T是“0”，所以值K₂T在步骤S43被计算。

若轿厢2运动的距离“dist”被判断比距离Dref2长，则意味着轿厢2的速度已达到额定速度V_REF，使得间隔值K₂T可在步骤S44中由式(6)获得，并且计算的间隔值K₂T适用于式(4)，从而在步骤S45计算间隔值K₄T。

当确定了轿厢2的速度图形时，根据式(3)在步骤S46中计算在每个间隔PSi轿厢2的位置P_i(KT)。

在作为参考位置Pr存储轿厢2的位置P_i(KT)时，轿厢2处于操作准备方式。此后，电机9被驱动，从而使轿厢2运动。在电机9的操作期间，相应于电机9的转速的来自编码器10的脉冲信号被输入操作控制器6和电机控制器7。

接着，图5说明电梯控制系统的常规的位置控制方法的流程图。如图所示，在轿厢2运动之后，操作控制器计算轿厢的速度图形。

更详细地说，操作控制器6在步骤S51比较轿厢2的检测的当前位置Pc和参考位置Pr，如果位置误差OFFSET大于临界上边界CUB，则在步骤S53判定系统具有误差，从而结束该程序。临界上边界CUB是在假定系统被正常操作时位置误差可以发生的最大值。如果位置误差OFFSET大于临界上边界CUB，则意味着在位置控制器中具有误差。

如果在步骤S52判断位置误差OFFSET的绝对值小于临界上边界CUB，并在步骤S54判断小于临界下边界CLB，则轿厢被判断要以正常操作停在服务层，从而结束程序。这里，临界下边界CLB是在位置误差OFFSET计算期间可能发生的最小值。

这里，如果位置误差OFFSET小于临界上边界CUB，且大于临界下边界CLB，则根据位置误差OFFSET，把位置误差OFFSET加于对于初始服务层的距离Pd上，以便在步骤S55计算对于新的服务层的距离Pn，并在步骤S56按下式(7)计算与改变的服务楼层的距离Pn的操作距离“dist”。

“dist”=｜Po-Pn｜-------------(7)

接着计算速度图形。现在说明两种情况，即对于改变的服务楼层距离Pn大于对于初始服务楼层的距离Pd或小于Pd。

首先，如果到改变的服务楼层的距离Pn大于到初始的服务楼层的距离Pd，则在步骤S41到S45计算间隔K₂T和K₄T，并根据变化的间隔值K₂T和K₄T在步骤S58计算变化的加速度J。

例如，如果变化的加速度J在间隔T2内被重新计算，则在间隔T5，变化的加速度J和下一个变化的加速度J3和J4交换，而不和变化的加速度J2交换。

与此相反，如果到改变的服务楼层的距离Pn小于到初始服务楼层的距离Pd，则在轿厢2被减速之前，在轿厢2的加速度为常数的间隔PS2和PS4内，轿厢2的速度必须从加速图形变为减速图形。

在步骤S60判断轿厢2的当前位置Pcage是否是轿厢2要减速和到达的位置Psd。因而，如果轿厢2的当前位置Pcage是位置Psd，则在步骤S61到S64判定当前位置Pcage处于这些间隔当中的一个间隔内。

如图6所示，虚线表示如果改变的服务楼层是“C”时，则轿厢的速度图形被改变为减速图形。即，为了使轿厢2准确地到达改变的服务楼层的位置“C”，则轿厢2的速度图形必须在位置“a”被改变为减速图形，并且间隔PS5的距离必须被改变为间隔PS2的新的距离T2′。

因此，如果在步骤S61轿厢2的当前位置Pcage处于间隔PS2内，则在步骤S62和S63当前间隔被改变为间隔PS3，并且把间隔PS6的距离T6设定为间隔PS2的改变的距离T2′，如图6所示。

此外，如果在步骤S64判断当前位置处于间隔PS4内，则间隔PS6的距离T6被设置和间隔PS2的距离T2相同，并在步骤S65和S66把当前间隔改变为间隔PS5。即，如果改变的服务楼层的位置是位置“d”，则位置Psg成为位置“b”。

因此，在电梯的常规的控制方法中，如果在电梯系统的操作期间改变位置误差，则服务楼层的位置立即被重新设置，借以使轿厢2向设置的服务楼层运动。

然而，电梯系统的常规的控制方法的问题在于，即使在轿厢开始减速之后发生同步位置误差时，它也不能校正同步位置误差。如图8所示，在轿厢处于第一层的状态下，如果在第六层发出层呼叫，则轿厢向上运动。此时，如果轿厢从第四层被减速，则在第五和第六层发生的同步位置误差便不能被校正。此外，当轿厢以高速运动时，其中发生同步位置误差的层数可以增加得更多。

此外，图7说明电梯的另一种常规的位置控制方法的加速图形，图8说明在现有技术中存在的问题。

这里给出了一种用于校正在减速图形中发生的同步位置误差的方法。

轿厢按照层呼叫或轿厢呼叫向服务楼层运。此后，轿厢被减速，并且控制器在存储器中存储距离Psdn，其中的距离Psdn是根据考虑距离Psd和轿厢到达服务楼层的距离Psd的滑移而获得的，从而通过使用距离Psdn计算关于前面楼层的值。这里的前面楼层是轿厢由当前位置通过减速可以到达的楼层，并且根据滑移获得的距离Psdn是通过使最大滑移距离和距离Psd相加获得的。

如果轿厢的当前位置如图8所示，则距离Psdn和距离Psdn1有关。此时，前面楼层是第六层。接着，如果从前面楼层即第六层发出呼叫，则前面楼层(第六层)的层高度值和距离Psdn进行比较。比较的结果，当距离Psdn大于前面楼层的层高度值时，换句话说，如图8所示的距离Psdn成为距离PSdn2时，则轿厢以减速图形运动，并且轿厢的操作图形和位置“a”有关，如图7所示。在轿厢被减速并且到达如图7所示的位置“b”之后，轿厢的速度保持恒定。轿厢以匀速运动一段预定时间Tbc到达位置“C”。在位置“C”，如果位置检测LD被启动，则轿厢的速度被按照指数减少，并最终到达前面的层(第六层)。这里Td表示减速间隔。

如上所述，在轿厢被减速之后，轿厢以匀速运动，从而能够在减速间隔内校正同步位置误差。即，如图8所示，当轿厢通过第四第五层并且位置检测器被启动时，便可以校正同步误差。

在常规的电梯的位置控制方法中，即使在减速间隔内也能校正同步位置误差。然而，常规的电梯位置控制方法的问题在于，服务时间由于用于校正同步位置误差的时间Tbc而被不利地延长了。此外，每个电梯系统的最大滑移距离必须被不同地获得。

因而，本发明的目的在于提供一种能克服现有技术中的上述问题的电梯系统的位置控制方法。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的电梯系统的位置控制方法，当按照预定的速度图形在电梯轿厢的运动期间发生同步位置误差时，所述方法能够更精确地校正同步位置误差。

本发明的另一个目的在于，提供一种改进的电梯系统的位置控制方法，该方法能够学习根据操作状态因素例如重量、操作方向、运行距离以及电梯轿厢的操作速度而不同地发生的同步位置误差，从而把这样学习的同步位置误差更新为初始同步位置误差。

为达到上述目的，提供一种电梯系统的位置控制方法，包括第一步，每当位置检测器被操作时就计算同步位置误差，第二步，根据这样计算的同步位置误差控制电梯轿厢的位置，第三步，当轿厢到达服务层时根据轿厢的操作状态在数据库中存储同步位置误差，以及第四步，在轿厢操作期间提取在数据库中存储的同步位置误差。

本发明的其它优点和目的与特点从下面的说明中将更加清楚地看出。

从下面给出的详细说明以及仅以说明的方法给出的附图中会更充分地理解本发明，这些说明和附图并不限制本发明，其中：

图1说明电梯系统的常规的位置控制装置；

图2说明电梯轿厢的加速与时间之间的关系；

图3A到3D说明图2中轿厢的4种加速图形；

图4是说明在轿厢运行之前常规的电梯系统的位置控制装置的操作控制器的速度图形的操作方法流程图；

图5是说明在轿厢运行之后常规的电梯系统的位置控制装置的操作控制器的轿厢速度图形的操作方法流程图；

图6说明当改变的服务距离Pn比初始服务楼层距离短时轿厢的加速图形；

图7说明常规的电梯位置控制方法的加速图形；

图8说明现有技术中的问题；

图9说明在按照本发明的电梯系统的位置控制方法的位置检测器操作期间计算同步位置误差的方法的流程图；

图10说明在按照本发明的电梯系统的位置控制方法中用于存储学习的同步位置误差的数据库的结构；

图11是说明在按照本发明的电梯系统的位置控制方法中在轿厢到达服务层之后存储计算的同步位置误差的方法的流程图；以及

图12是说明在按照本发明的电梯系统的位置控制方法中在轿厢操作期间提取在数据库中存储的同步位置误差的方法的流程图。

现在说明按照本发明的电梯系统的位置控制方法。

当安装电梯系统时，每个楼层的楼层高度值被存储，并计算当用户从服务层登记一个呼叫时轿厢要运动的距离“dist”。接着，按图4所示的顺序计算速度图形，然后开始轿厢的操作。

在开始操作轿厢之后，进行图5所示的步骤。在步骤S51，根据位置检测器3的操作计算位置误差。现在参照图9详细说明该方法的操作。

在步骤S511，把位置检测器3要被操作所通过的层高值设定为实际的位置“Posi”。如果轿厢正在向上运动，则在步骤S513按下式(8)计算实际位置“Posi”。

Posi=Posi-0.125+轿厢的当前速度×位置检测器的操作延迟时间

                                                 ……(8)

如果轿厢正在向下运动，则在步骤S514按下式(9)计算实际位置“Posi”：

Posi=Posi+0.125+轿厢的当前速度×位置检测器的操作延迟时间

                                                 ……(9)

其中位置检测器的操作延迟时间是位置检测器被操作的时间和来自位置检测器的结果被输入给操作控制器6的时间的差。0.125的值与挡板4的长度的一半有关。

接着，在步骤S515把通过从根据编码器脉冲数计算的同步位置中减去实际位置“Posi”而获得的值设定为同步位置误差P_err。

如果轿厢的速度图形小于PS4，则轿厢被判断为当前正以加速或匀速操作，因而把误差P_err在步骤S517设定为新的误差acc_p_err。其中误差值acc_p_err是在轿厢被减速之前的前一间隔期间获得的误差值。

与此相反，如果轿厢的速度图形大于PS4，则轿厢被判断为当前正以减速操作，因而在步骤S518存储新的误差dec_p_err。其中误差dec_p_err通过从误差p_err中减去误差acc_p_err而获得，并代表在减速间隔期间获得的误差值。

此外，在步骤S519，误差P_err被设置为值OFFSET，从而完成图9所示的处理。

因而，在本发明中，可以计算在加速和匀速间隔内获得的误差值，也可以计算在减速间隔内获得的误差值。

接着，和现有技术相同，进行图5中的步骤S51到S59。

当轿厢到达服务楼层时，误差值dec_p_err和acc_p_err被存储在数据库中。其中数据库按图1O所示的几个三维矩阵构成.DecPosiErrIn T₄  [LOAD_CELL][DIR_CELL][FLOOR_CELL]DecPosiErrIn30M  [LOAD_CELL][DIR_CELL][FLOOR_CELL]DecPosiEnIn60M  [LOAD_CELL][DIR_CELL][FLOOR_CELL]DecPosiEnIn420M  [LOAD_CELL][DIR_CELL][FLOOR_CELL]

图中，标号LOAD_CELL表示有关轿厢重量的记录，包括12个单元，并且可以改变。此外，标号DIR_CELL表示关于轿厢的操作方向的记录，包括两个单元，FLOOR_CELL表示关于层数的记录，包括从总的楼层中减去“1”所得到的单元数。其中每个单元的大小是一个字节。

此外，根据存在轿厢以最大速度运行的间隔(匀速间隔)的真实条件从多个三维矩阵中选择一个三维矩阵，并把轿厢的最大速度根据30m/min的参考速度分成多个速度图形。

因此，关于轿厢的误差值的变量是最大速度，重量和轿厢的操作方向以及服务楼层数。

图11是说明在按照本发明的电梯位置控制方法中在轿厢到达服务楼层之后，存储计算的同步位置误差的流程图。

如图所示，根据轿厢的状态，确定数据库的被访问位置。

值“load”代表轿厢的重量值。在步骤S111中，如果操作方向是向上，则方向值“dir”被设为“0”，如果操作方向向下，则“dir”的值被设为“1”。此外，如果轿厢从第一层向第六层运动，则服务楼层间隔值“f”被设为5。此后，在步骤S112，计算轿厢的最大速度max_V。

接着，确定存储这样获得的误差值的数据库单元。如果速度图形PS4不为“0”，则在步骤S113把通过加误差值acc_p_err和误差值dec_p_err而获得的值存储在数据库单元DecPosiErrInT₄[load][dir][f]中。

如果速度图形不是“0”，则根据最大速度max_V的值确定存储误差值(acc_p_err+dec_p_err)的数据库单元DecPosiErrIn30M[load][dir][f_DecPosiErrIn420M[load][dir][f]。

被存储在每个数据库单元的误差值包括在匀速间隔和加速以及减速间隔内的误差值。

此后，当轿厢接着再被操作时，存储在数据库单元中的误差值便被提取。

即，如图12所示，在和图11所示的步骤S111和S112相同的步骤S121和S122中，获得当前轿厢的重量“load”，方向“dir”，服务楼层数“f”和最大速度max_V。

接着，确定根据这样获得的值要被提取误差值的数据库单元。如果速度图形PS4不为“0”，则在步骤S123中选择数据库单元DecPosiErrInT₄[load][dir][f]，并提取在该单元中存储的误差值，并在步骤S124把通过从在减速间隔之前的间隔内获得的误差值acc_p_err中减去在单元DecPosiErrInT₄[load][dir][f]中存储的值所得到的值设为同步位置误差P_err。

通过把设置的误差值P_err改变为位置误差值OFFSET进行位置控制。

此外，如果速度图形PS4不是“0”，则在步骤S125和S127根据最大速度max_V选择数据库单元DecPosiErrIn30M[load][dur][f]_DecPosiErrIn420M[load][dir][f]，并在步骤S126和S128把通过从误差值acc_p_err中减去在单元DecPosiErrIn30M[load][dir][f]_DecPosiErrIn420M[load][dir][f]中储存的值所得的值设置为同步位置误差P_err。

接着，获得同步位置误差P_err，并把误差值P_err改变为位置误差值OFFSET，从而按照常规技术进行位置控制操作。

在位置控制操作期间，进行图11、图12所示的处理，并连续更新在数据库中存储的值。

如上所述，按照本发明的电梯系统的位置控制方法，在数据库中存储误差的情况下通过提取并使用按照轿厢的状态存储在数据库中的误差值，使得能够考虑发生在轿厢被操作的整个间隔内发生的全部误差按照速度图形精确地控制位置控制操作，所述误差根据轿厢的最大速度、重量和操作方向以及服务楼层数发生在轿厢被操作的整个间隔内。

虽然为了进行说明公开了本发明的最佳实施例，但本领域的技术人员应当理解，不脱离在权利要求中所述的本发明的范围和构思，可以作出各种改型、增加和替代。

Claims (7)

1．一种用于电梯系统的位置控制方法，包括：

第一步，当电梯轿厢的位置检测器被操作时计算同步位置误差；

第二步，根据所计算的同步位置误差控制轿厢的位置；

第三步，当轿厢到达服务楼层时根据轿厢的操作状态在数据库中存储所计算的同步位置误差；以及

第四步，在轿厢的下一个操作期间提取存储在数据库中的同步位置误差，并利用所提取的同步位置开始控制轿厢的下一操作，直到重复第一步为止。

2．如权利要求1所述的方法，其中所述第一步包括下列步骤：

按照位置检测器的操作计算轿厢的实际位置；

根据实际位置和同步位置计算同步位置误差；

当轿厢在加速和在匀速下运动时，把同步位置误差设为误差值acc_p_err；以及

当轿厢在减速下运动时，设置一个误差dec_p_err，它是从同步位置误差中减去误差值acc_p_err而获得的。

3．如权利要求2所述的方法，其中存储在数据库中的同步位置误差是误差值acc_p_err和误差值dec_p_err的和。

4．如权利要求1所述的方法，其中在所述第三步中，根据轿厢的最大速度、重量以及操作方向和服务楼层数选择数据库的单元，并把同步位置误差存储在这样选择的数据库单元中。

5．如权利要求4所述的方法，其中所述数据库构成多个三维的数据矩阵阵列。

6．如权利要求1所述的方法，其中在所述第四步中，根据轿厢的最大速度、重量和操作方向以及服务楼层数选择数据库单元，并从所选的数据库中提取存储的同步位置误差。

7．如权利要求6所述的方法，其中所述提取的同步位置误差是从误差acc_p_err中减去数据库单元的值所获得的值。

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