CN106946132A - 自动识别门质量的电梯门机控制装置 - Google Patents

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郭迎春
冯子龙
宫伟
李国杰
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    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B13/00—Doors, gates, or other apparatus controlling access to, or exit from, cages or lift well landings
    • B66B13/02—Door or gate operation
    • B66B13/14—Control systems or devices
    • 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
    • B66B5/0006—Monitoring devices or performance analysers

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Abstract

本发明为一种自动识别门质量的电梯门机控制装置。它包括依次相连的门机控制器、电机、传动机构和门机负载，所述门机控制器包括电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元；所述电机控制单元、电机信号采集单元分别与所述电机相连，所述质量辨识单元分别与所述电机信号采集单元、电机控制单元、加速度生成单元相连；所述加速度生成单元还与所述电机控制单元相连。本发明通过电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元，采集电机的电气参数得到门质量后，可根据门质量对电机进行速度控制与自适应控制，实现电机调速系统良好的速度响应和转矩响应，同时实现对门机的自适应控制。

Description

自动识别门质量的电梯门机控制装置
技术领域
本发明涉及一种电梯门机控制器，特别是公开一种自动识别门质量的电梯门机控制装置。
背景技术
当今电梯门门机的舒适性与安全性越来越重要，电梯门的多样化也越来越明显，如同一部电梯存在不同外观或装饰的层门，即同一部电梯有不同的层门质量，甚至不同层门的机械结构也相差很大。
电梯国标中对电梯门关门力有严格的要求，以防止关门过程中发生夹伤人事件。但因电梯中的门驱动系统只存在于轿门机上，对不同层的层门，如果门质量不相同，则所需要的关门力保护设定阈值是不同的。作为门机控制器如何辨识不同楼层门系统的门机质量，在线识别门系统的门机质量是当前研究的新领域。
在电梯门驱动系统中，门机开关门都要遵循一定的开关门轨迹，因此可利用这一特性来辨识门系统的门机质量。
现有控制器加速度生成单元，一般采用均加速度生成单元，此加速方法在应用到质量识别，则需要不同的加速度来观测试，如类似专利200910195507.6中的方法，不同的加速度会造成曲线的速度跳跃，此曲线在开关门曲线中是不能应用的，所以一般用于离线方式的辨识。加外现有辨识方法需要忽略摩擦力影响，否则就辨识结果偏差非常大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种计算量小、门机质量辨识度好的自动识别门质量的电梯门机控制装置。
本发明是这样实现的：一种自动识别门质量的电梯门机控制装置，包括依次相连的门机控制器、电机、传动机构和门机负载，其特征在于：所述门机控制器包括电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元；所述电机控制单元、电机信号采集单元分别与所述电机相连，所述质量辨识单元分别与所述电机信号采集单元、电机控制单元、加速度生成单元相连；所述加速度生成单元还与所述电机控制单元相连；
在电梯开门的运动轨迹的恒定加加速度的加速段内，所述门机控制器通过所述电机信号采集单元采集至少3个相等的距离间隔内所对应的电机电气参数，并通过质量辨识单元根据所述电机电气参数计算电机的转矩和角速度，分别获得每个所述距离间隔对应的门质量；其中，所述距离间隔为：电梯在匀加速开门过程中两扇电梯门之间的距离。
所述电机信号采集单元包括电流检测单元、转速检测单元，所述电流检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连，所述转速检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连。
所述电气参数包括每个所述距离间隔对应的电机的力矩、以加速度开始为起点的完成一个距离间隔的所需时间、电机运行频率、电机转速、电机极对数、电机电流、电机驱动轮直径、层门自闭装置弹簧伸长量、层门自闭装置弹簧的刚度中的任意一种或几种。
将多个所述距离间隔对应的门质量，以3个为一组求得门质量的质量平均值M：
，
其中，Te1、Te2、Te3分别为3个所述距离间隔对应的电机转矩；Ld为电机驱动轮直径；J为电梯匀加速开门时的加加速度值；t1、t2、t3分别是所述距离间隔对应的以加速度开始为起点完成一个距离间隔的所需时间。
所述门机控制器通过所述电机信号采集单元采集3~9个相等的距离间隔内所对应的电机电气参数。
本发明的有益效果是：通过电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元，采集电机的电气参数得到门质量后，可根据门质量对电机进行速度控制与自适应控制，实现电机调速系统良好的速度响应和转矩响应，同时实现对门机的自适应控制；加速度为恒定加加速度的引导曲线，可以生成柔和的开关门曲线，同时还可以生成满足本发明质量辨识所需要的恒定加加速度的要求；基于加速度生成单元的质量辨识单元不不仅可以适用在层门自闭装置为重锤结构的门机还可以适用层门自闭装置为弹簧的门机；本发明可适用在外界有扰动情况，不受门机在运行中的摩擦力变化影响。
附图说明
图1是本发明方框结构示意图。
具体实施方式
根据图1，本发明包括依次相连的门机控制器、电机、传动机构和门机负载，所述门机控制器包括电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元；所述电机控制单元、电机信号采集单元分别与所述电机相连，所述质量辨识单元分别与所述电机信号采集单元、电机控制单元、加速度生成单元相连；所述加速度生成单元还与所述电机控制单元相连；所述电机信号采集单元包括电流检测单元、转速检测单元，所述电流检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连，所述转速检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连。
在电梯开门的运动轨迹的恒定加加速度的加速段内，所述门机控制器通过所述电机信号采集单元采集至少3个、优选3~12个相等的距离间隔内所对应的电机电气参数，并通过质量辨识单元根据所述电机电气参数计算电机的转矩和角速度，分别获得每个所述距离间隔对应的门质量；其中，所述距离间隔为：电梯在匀加速开门过程中两扇电梯门之间的距离。
所述电气参数包括每个所述距离间隔对应的电机的力矩、以加速度开始为起点的完成一个距离间隔的所需时间、电机运行频率、电机转速、电机极对数、电机电流、电机驱动轮直径、层门自闭装置弹簧伸长量、层门自闭装置弹簧的刚度中的任意一种或几种。
将多个所述距离间隔对应的门质量，以3个为一组求得门质量的质量平均值M：
，
其中，Te1、Te2、Te3分别为3个所述距离间隔内对应的电机转矩；Ld为电机驱动轮直径；J为电梯匀加速开门时的加加速度值；t1、t2、t3分别是所述距离间隔对应的以加速度开始为起点完成一个距离间隔的所需时间。
本发明所述的电流检测单元用于将电机三相线中的电流转换成电压信号，发送给质量辨识单元；所述的转速检测单元可采用上海贝思特门机公司生的型号为BQ201的磁编码器。
下面对质量平均值M的公式做进一步阐述。
在电梯门机系统中，尤其是高性能的电梯门机系统，要产生快的速度响应和转矩响应以及良好的现场自适应能力，就必须对门质量进行辨识，门质量是电机调速系统中速度控制器、力矩前馈补偿设计时必须要考虑的问题，电机调速系统根据门质量自适应调节速度控制器以及前馈补偿，让系统获得良好的速度控制与现场工况自适应能力。
本发明中，在电机带负载（即电机带载）工作过程中，门机控制器对整个电梯开门工作过程进行检测，选取至少3个等距离距离间隔，对各个距离间隔内电机的电气参数进行采集。
所述电气参数通过门机控制器的电机信号采集单元进行提取和采集，通过质量辨识单元根据所述电气参数来计算电机的转矩Tt和角速度ω。
对于电机的角转速ω，可通过以下公式（1）来计算 ：
（1），
其中，ω为电机角速度，f 为电机运行频率，n为电机转速，P 为电机极对数。
对于电机的转矩Tr，可通过以下公式（2）来计算：
（2），
其中，Tt为电机当前转速，Tr为电机的额定转矩，Ir为电机的额定电流，it为电机的当前电流。
至少3个所述距离间隔是在电梯开门的运动轨迹的恒定加加速度的加速段中截取的，至少3个所述距离间隔中计算出电机加加速度为一恒定值。其中，至少3个所述距离间隔可以在电机同向转动工作过程中进行选取，也可以在电机的正反转工作过程中进行选取，此处不做限制。对电机速度的控制可由所述门机控制器的电机控制单元来完成，也可由电机调速系统中的控制器来完成，或通过其他方式实现对电机速度的控制，此处也不做限制。
所述门机控制器的质量辨识单元根据至少3个所述距离间隔内的电机的转矩和角速度计算得出所述门质量。
由于所述门质量包括层门质量和轿门质量在内的整个机械装置的系统质量，其机械运动方程为：
（3），
或
（4），
其中，Te为电机转矩，M 为门质量，μ为门机系统的摩擦系数，Ld 为电机驱动轮直径，电机角加速度，k为层门自闭弹簧弹簧的刚度，Δl为层门自闭弹簧弹簧伸长量；
Tk为层门自闭装置重锤转换过来的等效力矩。
上述（3）、（4）两个公式不同，是因为层门使用了不同的自闭力装置：弹簧或重锤。
在实际工程应用中，因为3个距离间隔距离非常小，可认为 、Tk在整个工作过程中不变，则可将至少3个距离间隔内的电气参数代入公式（4）得出多个公式，如：
（5），
（6），
（7），
（a），
（b），
（c），
其中，dω1、dω2、dω3为各距离间隔内的电机角速度的变化值，T e1、Te2、T e3为各距离间隔内的最后时刻电机转矩值，Δl1、Δl2、Δl3为各距离间隔内层门自闭装置弹簧的伸长量，J 为角加加速度，t1、t2、t3分别为加速值变为dω1、dω2、dω3对应的时间，t1、t2、t3为以加速度开始为起点的时间。将公式（a）、公式（b）、公式（c）分别带入公式（5）、公式（6）、公式（7），公式（5）、公式（6）、公式（7）中的将任意两个方程等式两边相减，可以得到以下公式：
+ ，
+ ，
（8）与（9）式中的，与是相等的。则两式相减，可以得到本发明质量平均值M的公式：
。
如果取多组这样的质量平均值M 可以进行加和求平均值来最终求出所述门机质量，如果所述至少3个距离间隔仅为3个距离间隔，则不需要进行加和求平均值。
本发明通过在至少3个距离间隔内采集电机的电气参数计算电机的角速度和转矩，再利用电机的角速度和转矩得出门质量，实现在较小的运算量下辨识门机质量，解决门机质量辨识困难的问题。

Claims (5)

1.一种自动识别门质量的电梯门机控制装置，包括依次相连的门机控制器、电机、传动机构和门机负载，其特征在于：所述门机控制器包括电机控制单元、电机信号采集单元、加速度生成单元、质量辨识单元；所述电机控制单元、电机信号采集单元分别与所述电机相连，所述质量辨识单元分别与所述电机信号采集单元、电机控制单元、加速度生成单元相连；所述加速度生成单元还与所述电机控制单元相连；
在电梯开门的运动轨迹的恒定加加速度的加速段内，所述门机控制器通过所述电机信号采集单元采集至少3个相等的距离间隔内所对应的电机电气参数，并通过质量辨识单元根据所述电机电气参数计算电机的转矩和角速度，分别获得每个所述距离间隔对应的门质量；其中，所述距离间隔为：电梯在匀加速开门过程中两扇电梯门之间的距离。
2.根据权利要求 1 所述的自动识别门质量的电梯门机控制装置，其特征在于：所述电机信号采集单元包括电流检测单元、转速检测单元，所述电流检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连，所述转速检测单元分别与所述电机、质量辨识单元相连。
3.根据权利要求 1 所述的自动识别门质量的电梯门机控制装置，其特征在于：所述电气参数包括每个所述距离间隔对应的电机的力矩、以加速度开始为起点的完成一个距离间隔的所需时间、电机运行频率、电机转速、电机极对数、电机电流、电机驱动轮直径、层门自闭装置弹簧伸长量、层门自闭装置弹簧的刚度中的任意一种或几种。
4.根据权利要求 1 所述的自动识别门质量的电梯门机控制装置，其特征在于：将多个所述距离间隔对应的门质量，以3个为一组求得门质量的质量平均值M：
，
其中，Te1、Te2、Te3分别为3个所述距离间隔内对应的电机转矩；Ld为电机驱动轮直径；J为电梯匀加速开门时的加加速度值；t1、t2、t3分别是所述距离间隔对应的以加速度开始为起点完成一个距离间隔的所需时间。
5.根据权利要求 1 所述的自动识别门质量的电梯门机控制装置，其特征在于：所述门机控制器通过所述电机信号采集单元采集3~9个相等的距离间隔内所对应的电机电气参数。
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