CN1084960C

CN1084960C - 磁场定向的电梯电机驱动系统的自起动控制器

Info

Publication number: CN1084960C
Application number: CN98126019A
Authority: CN
Inventors: R·S·科尔拜; L·M·拉蒙塔格内; A·韦基奥蒂; R·E·特贝奥; N·格雷纳
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2002-05-15
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: DE69835003D1; DE69835003T2; CN1222006A; JPH11252965A; US5929400A; EP0936730B1; EP0936730A3; EP0936730A2

Abstract

一种磁场定向的电梯电机控制器14的自起动控制器7包括：计算该电机控制器的积分增益K_I、比例增益K_P和整体增益(G_c)；取得该电机控制器14的转子时间常数τ_R 、磁化电流Id和电机转矩常数K_T*的初始值，并取得电机瞬态电感Lσ的值；利用所述瞬态电感Lσ计算所述转子时间常数τ_R和磁化电流Id的终值；以及计算电机控制器14内部的速度环补偿16的系统惯量J*参数。控制器7还可包括：计算τ_R、Id和K_T*的初始值；以及依赖于从维修设备80接收到一命令，自动执行自起动。

Description

磁场定向的电梯电机驱动系统的自起动控制器

发明领域

与此同时提出的编号为Nos.(Otis Docket Nos.OT-3066，OT-3064，OT-3065，OT-4046和OT-4054)的共同未决美国申请文件含涉及本文所公开内容的主题。

本发明涉及自起动(Self-Commissioning)电梯，尤其涉及自起动电梯磁场定向(Field Oriented)的电机驱动系统。

发明背景

在电梯系统领域中，已知用AC变频驱动感应电机来向电梯系统提供牵引动力。但是，驱动/电机组合的特征函数要求可识别电机参数，并要求将电机/驱动控制参数设定到产生理想系统响应的值。另外，必须准确确定运动惯量分量，以适当控制电机和电梯。

通常，电机参数和运动惯量分量通过各种技术确定。一种技术包括将电机从现场拆至工程中心，用以测定电机参数。另一种技术要求派一名工程师去现场，带着昂贵的测试设备以帮助使电机与驱动协调。对惯量参数的确定可通过对系统重量进行复杂地计算来确定，系统重量来自于在给定现场提取的可能准确也可能不准确的数据。而且，在许多情况下，所有的系统质量不为人准确得知，因而不易于对系统重量进行准确的计算。上述技术效率低且昂贵，在某些情况下也不准确。因此，以新驱动系统代替现有电梯系统中旧驱动系统的现代化或翻新对建筑业来说并无吸引力。

发明目的

本发明的目的包括提供一种自起动电梯控制器，它能在一给定电梯/电机驱动系统的现场自动校验自身。

发明方案概述

根据本发明，一种自起动磁场定向电梯电机控制器的方法包括：a)计算该电机控制器的积分增益K_I、比例增益K_P和整体增益(G_C)；b)取得电机控制器的转子时间常数τ_R、励磁电流Id和电机转矩常数K_T*的初始值，并取得电机瞬态电感Lσ；c)利用所述瞬态电感Lσ计算所述转子时间常数τ_R和励磁电流Id的终值；和d)计算电机控制器的系统惯量J*参数。

进一步根据本发明，所述取得步骤包括计算τ_R、Id和K_T*的初始值。还根据本发明，一旦接收来自一维修设备(service tool)的命令，就自动执行步骤(a)-(d)。

通过提供自动自起动的电机控制器，本发明相对已有技术显示出显著的进步。本发明能确定现场必要的电机、控制和惯量参数，而无需拆卸电梯以便进行分开的电机测试，也无需使用昂贵和/或复杂的测试设备或专门培训的人员。因此，本发明缩减了将电梯系统调整为一新电机控制器的时间，并降低了成本，从而使改进现场旧控制器或使其现代化更具吸引力。本发明自动确定必要参数，并在自起动完成时或发生故障时与维护人员进行联系。

根据以下对如附图所示本发明的典型实施例的详述，本发明的前述和其他目的、特征及优点将变得更明显。

附图简述

图1是根据本发明的包括自校验逻辑的电梯控制器示意性框图。

图2是根据本发明的场字向电流调节器/电机驱动电路的框图，它在图1的控制器内。

图3是根据本发明的图1中自校验逻辑的顶级(top-level)逻辑流程图。

图4是根据本发明的图1系统的控制系统框图。

图5是根据本发明的图4中控制系统开环传递函数的幅频响应曲线。

图6是根据本发明的图4中控制系统闭环传递函数的幅频响应曲线。

图7是根据本发明的图1中自校验逻辑的逻辑流程图。

图8是根据本发明的通过磁场定向控制的感应电机一等效电路模型原理图。

图9是根据本发明的图8等效电路的简化原理图。

图10是根据本发明的图1自校验逻辑的逻辑流程图。

图11是根据本发明的电机阻抗和转子阻抗的虚部与频率之间的关系曲线。

图12是根据本发明的图10流程图的一部分逻辑流程图。

图13是根据本发明的图1自校验逻辑的一部分框图。

图14是根据本发明的一磁场定向驱动电机q轴变量的感应电机耦合电路图。

图15是根据本发明的一磁场定向驱动电机d轴变量的感应电机耦合电路图。

图16是根据本发明的图1中自校验逻辑的一部分逻辑流程图。

图17是根据本发明的图16中一部分流程图的逻辑流程图。

图18是根据本发明的速度与时间关系曲线图。

图19是根据本发明的的电机沿顺时针方向和逆时针方向运行的无负载时Vd与RPM关系曲线图。

图20是根据本发明的上行和下行的损耗分量XDF和滤波后上行/下行差FUDD与转子时间常数的关系曲线图。

图21是根据本发明的图1中自校验逻辑的一部分框图。

图22是根据本发明的图1中控制器一部分的控制系统框图模型。

图23是根据本发明的图22系统的简化控制系统框图。

图24是根据本发明的图23系统的简化控制系统框图。

图25是根据本发明的图1中自校验逻辑的一部分逻辑流程图。

图26是根据本发明的当内环增益估计值正确时三个电机速度参数与时间的关系曲线图。

图27是根据本发明的当内环增益估计值正确时图1的自校验逻辑中三个参数与时间的关系曲线图。

图28是根据本发明的X_AVG与J*各种值的估计惯量(J*)之间的关系曲线图。

优选实施例详细描述

参见图1，图中示出了线9左边为电梯控制器7的一部分，该部分包括一运动控制器或运动控制子系统(MCSS)10，该子系统10通过线8接收来自运行控制逻辑(图中未示)的楼层指定命令，并通过线12将转速(或速度)参考信号ω_REF(形式为速度曲线)提供给电机控制器或驱动/制动子系统(DBSS)14。电机控制器14包括速度环补偿逻辑16，如与本申请同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-3054)的共同未决US专利申请文件中所述的那样，该逻辑16使电机速度控制环为闭环，并通过线15提供转矩电流参考信号I_qREF1。

电机控制器14还包括人们已知的磁场定向(或基于矢量的(vector-based))电机驱动控制部分，该部分具有两个控制环，每个控制环分别对应于不同的控制轴，即与电机励磁有关的d轴和与转矩有关的q轴。d轴环通过线14提供d轴电流参考输入信号I_dREF，它设定d轴电流I_d。将I_dREF(及由此产生的Id)设定为一预定常值，以便根据电机磁化曲线在电机内产生适当磁通量。将I_dREF信号送入磁场定向的电流调节器/电机驱动电路20，下文将结合图2更多地描述该电路20。

q轴电流环在线15上有第一q轴电流参考输入信号I_qREF1，将该信号送入开关19的一个输入端，该信号由速度环补偿逻辑16提供。逻辑16在它不处于自校验(或自起动)模式时将q轴电流参考信号I_qREF1供给电路20。开关19的另一输入信号是线17上的第二q轴电流参考输入信号I_qREF2。开关19的输出信号是线18上的q轴电流环参考信号I_qREF，根据通过线13提供给开关19的MODE1信号状态，把该参考信号I_qREF设定得等于I_qREF1或I_qREF2。将I_qREF信号送入下文结合图2详述的磁场定向电流调节器/电机驱动电路20。

电路20通过线22向电机24如三相感应电机提供三相驱动电压V_X、V_Y、V_Z。电机24通过线36把表示电机24转速的速度反馈信号ω_R反馈给控制器7。

可与本发明一起使用的三相AC感应电机的两个实例是：Loher生产的Model LUGA-225LB-04A，额定功率45KW，额定电压355伏，额定速度1480，额定频率50HZ，为齿轮传动结构；(台湾)Tatung生产的Model156MST，额定功率40KW，额定电压500伏，额定速度251，额定频率16.7Hz，为无齿轮传动结构。必要时也可采用具有其他额定参数的其他电机。

通过机械联动装置26如轴和/或齿轮箱，将电机24接至滑轮28。绳或缆绳30绕在滑轮28上，缆绳30的一端接到电梯轿厢32上，其另一端接至配重34。配重的重量一般等于空轿厢重量加上轿厢的40-50％额定负载。

必要时，可以采用其他的带或不带配重、带或不带齿轮箱的电梯系统结构，用以将电机24的输出转矩转换为电梯轿厢32的运动，这些电梯系统结构例如为双升降系统(其中将两个电梯轿厢接到单独一根绳子上，两轿厢沿相反方向移动，每个轿厢为另一辆轿厢提供配重)、滚筒机(drum machine)(其中将绳绕在一电机驱动的滚筒上)等等。

制动器37如电磁激励盘式制动器设置在轴26上并由通过线38来自于电路20的电力制动命令信号BRKCMD驱动。制动器37在启动或“掉电”时抱在轴26上，阻止电机轴26转动，即，锁住转子，由此阻止了滑轮28运动。

参见图2，如前文所述，在磁场定向电机控制领域中，已知这种控制采用与d和q轴相对应的电流和电压参数。具体地说，图1中的磁场定向电流调节器/电机驱动电路20包括两个电流控制环，一个电流控制环用于d轴(励磁)电流Id，而另一个用于q轴(转矩)电流Iq。Id环接收线14上的I_dREF信号，将其送入加法器102的正输入端。将线104上的测量或反馈d轴电流信号Id送入加法器102的负输入端。加法器102的输出是线106上的误差信号I_dERR，其被送入象比例-积分(P-I)电流环控制这样的控制补偿逻辑108，如下文详述的那样，该控制补偿逻辑108有比例增益K_P、积分增益K_I和总体增益G_C，将这些增益置于线121上。逻辑108通过线110提供d轴电压命令信号V_dCMD。

对于q轴来说，Iq环接收线18上的I_qREF信号，将其送入加法器114的正输入端。将线116上的测量或反馈q轴电流信号Iq送入加法器114的负输入端。加法器114的输出是线118上的误差信号I_qERR，其被送入控制补偿逻辑120，例如类似逻辑108的比例-积分(P-I)逻辑，该逻辑120具有比例增益K_P和积分增益K_I，与逻辑108的增益相同。逻辑120的输出是线122上的q轴电压命令信号V_qCMD。由于q轴与d轴电流环为积分环，所以在稳态时I_d将等于I_dREF。

将电压命令V_dCMD和V_qCMD送入已知磁场定向的三相转换逻辑124，该逻辑124将d轴和q轴电压命令转换为线126上的三个相电压命令V_XCMD、V_YCMD、V_ZCMD。将这些相电压命令V_XCMD、V_YCMD、V_ZCMD送入已知的三相驱动电路(或逆变器)128，该三相驱动电路128分别通过线130、132、134(总称线22)提供三相电压V_X、V_Y、V_Z，以驱动电机24(图1)。

在驱动电路128(其细节图中未示)内，将线126上的电压命令V_XCMD、V_YCMD、V_ZCMD的每一个转换为占空周期百分比命令，这些命令表示相应的输入电压电平。将占空周期百分比转换为脉宽调制驱动信号，该信号驱动功率晶体管分别通过线130、132、134提供脉宽调制后的变频三相电压V_X、V_Y、V_Z。用电机驱动电路领域中公知的电子元件和/或软件执行驱动电路128内部的转换。也可采用接收输入电压命令并提供输出相电压的任意其它类型的驱动电路，而相电压无需受到脉宽调制。

分别通过公知的电流传感器136、138、140例如闭环霍尔效应电流传感器(诸如LEMS)测量分别与电压V_X、V_Y、V_Z相关的相电流I_X、I_Y、I_Z，并分别通过线141、142、143输出它们。将相电流送入公知的磁场定向转换逻辑150的三相端，该逻辑150对相电流作人们熟知的转换，使其变成线104、116上的d轴电流Id和q轴电流Iq，分别将这些电流作为反馈电流送入加法器102、114中。

众所周知，在磁场定向驱动领域中，转子时间常数τ_R、转矩常数K_T、额定电机励磁电流I_dRATED和额定电机转矩电流I_dRATED的值必须是已知的。通过线144将这些电机参数提供给逻辑124、150。具体地说，τ_R用来建立准确的转差频率ω_S以实现磁场定向，还需要这些参数来实现电机在额定转速以及电机额定电压下的理想或额定转矩。线116、118、104、122、110总称147，而线121、144总称149。

转换器124、150在矢量(d和q轴)参数与每相参数之间进行公知的转换，例如象D.Novotny等人于“Vector Control and Dynamics of ACDrives”，Oxford University Press，1996，Ch5，pp203-251中所述的那样。转换器124、150可用一微处理器或类似物以软件来完成这种转换。

电机驱动逻辑111还包括制动驱动电路145，该电路145接收线146上的输入信号BRK并通过线38提供BRKCMD信号。

参见图1，本发明包括自起动逻辑48，该逻辑48自动计算和通过线149提供P-I控制参数K_I、K_P、G_C与电机参数τ_R，而且计算和提供线74上的参数J*、K_T*与线14上的参数I_dREF，将它们送入电机控制器14。该逻辑还通过线17提供辅助转矩电流参考信号I_qREF2。逻辑48通过线147接收来自电路20的参数Vd、Vq、Id、Iq和I_qERR。

逻辑48还通过线13将MODE1信号供给开关19。MODE1标志使得电流参考信号I_qREF2能从校验逻辑48被送入逻辑20。逻辑48还通过线146向电路20提供中断请求信号BRK。另外，逻辑66还分别通过线71、72向运动控制逻辑10提供MODE和FLRCMD信号。MODE标志使得运动逻辑10能根据线72上的FLRCMD信号接受楼层命令。

FLRCMD信号命令运动控制器10用下文讨论的电机控制器10中ω_REF的标准预定速度曲线(例如图18)执行电梯运动，该运动是沿一指定方向进行的，要经过指定数目的楼层(或到达一专门指定的楼层)。运动控制逻辑10还通过线73向逻辑48提供电机控制器故障信号MCFAULT，以显示在电梯运动期间是否发生了故障。在电梯运动期间，电梯利用一空轿厢在一正常速度曲线范围内运行，确保了正常的安全特性。

逻辑48还通过串行链路82与维修设备80进行通讯。维修设备80包括显示器和用来将数据输入维修设备80的键盘86，它通过链路82接至控制器7上。具体地说，逻辑48通过链路82接收来自维修设备80的起始命令，它控制自校验何时开始。逻辑48还通过链路82向维修设备80提供DONE信号、FAULT信号，还可以提供某些电机参数。DONE信号表示何时完成逻辑48而无故障，FAULT信号表示自起动期间何时检测出故障。

可以利用维修设备80手工输入电梯运动命令(指定楼层)，或者，可以利用维修设备80使电梯在两个预定楼层之间形成循环。还有，为简化运行并使安全性最高，电梯的所有运动都可在正常电梯控制系统的控制之下，并且可以使所有的正常轿厢安全功能有效。

逻辑48包括公知的电子元件，它们可以包括微处理器、接口电路、存储器、软件、和/或固件，它们能执行这里所述的功能。

参见图3，逻辑48包括四组测试：252、258、262、266。前两组测试252、258是锁定转子测试，这些测试在电机停转(即，制动器停车)时进行。另两组测试256、258是转子运行测试，其中令电梯上行和/或下行，以确定各种电机参数。

具体地说，自校验逻辑48在步骤250开始，步骤250检查是否已从维修设备80接收到了起始命令。若尚未收到起始命令，则该逻辑退出。若已收到起始命令，则步骤252执行第一锁定转子测试，该测试计算电流调节器和电机控制部分14内电机驱动电路的电流环补偿部分108、120(图2)的K_I、K_P和G_C值，下文更详细描述电机控制部分14。锁定转子测试252可以和与此同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-3066)的共同未决美国专利申请文件中所述的一样。然后，步骤254测试是否在前一测试过程中检查出了故障，或者是否已从维修设备80接收到停止命令。若检查出故障或收到停止命令，则逻辑48退出。

接着，步骤256检验是否某些电机参数，如转子时间常数τ_R、d轴电流参考值I_dREF(及由此产生的Id)、电机转矩常数K_T*和瞬态电感Lσ可从维修设备80获得，例如从电机数据单中获得。若可获得它们，则跳过第二锁定转子测试258，逻辑48转到运行转子测试262。若不可获得电机数据单参数，则逻辑48执行第二锁定转子测试258，该测试258计算τ_R、I_dREF(及由此产生的Id)和K_T*的初始值，并计算诸如下文详细说明的Lσ和/或定子电阻R1之类的某些其他电机参数。该第二锁定转子测试258可以和下文详述的、与本申请同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-3064)的共同未决美国专利申请文件中所述的测试相同。然后，步骤260检验是否在前一测试过程中检测出故障，或是否已从维修设备80接收到停止命令。若检测出故障或收到停止命令，则逻辑48退出。

之后，逻辑48执行第一运行转子测试262，该测试262利用从测试258计算出的或从维修设备80接收来的参数值微调τ_R、I_dREF(及由此产生的Id)和K_T*的值。第一运行转子测试262可以和与本申请同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-4046)共同未决美国专利申请文件中所述的测试相同。另一方面，第一运行转子测试262可以和与本申请同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-3065)的共同未决U.S.专利申请文件中所述的测试相同，该申请文件全部在此引入作为参考。然后，步骤264检验是否在前一测试过程中检测出故障，或是否已从维修设备80接收到停止命令。若检测出故障或收到停止命令，则逻辑48退出。

接着，逻辑48执行第二运行转子测试266，该测试266计算系统惯量值J*。运行转子测试266可以和下文详述的与本申请同时提出的编号为(Otis Docket No.OT-3054)的共同未决美国专利申请文件中所述的测试相同。然后，步骤268向维修设备80提供四组测试252、258、262、266中计算出的一些参数或所有参数，以供维护人员使用。如下文所述，四组测试中的每组都构成自校验逻辑48的一部分，以计算该组测试的特定参数。

第一锁定转子测试：

参见图4，图中示出了具有图1与2中自校验逻辑48的q轴电流环控制系统框图的等效图，此时MODE1信号(图1)命令开关19将I_qREF设置得等于I_qREF2，使其作为q轴电流环的参考值(即自校验模式)。可将图4中控制系统的各部分与图1与图2中示意性框图的各部分相类比。具体地说，图4的控制系统包括来自自校验逻辑48的线210(与图2的线18类似)上的q轴电流参考信号I_qREF，将该信号送入加法器212(与图2中加法器114类似)的正输入端。将线214上的Iq电流反馈信号送入加法器212的负输入端。该加法器212通过线216向逻辑单元218提供误差信号I_ERR，逻辑单元218代表P-I控制补偿(与图2中q轴环补偿逻辑120类似)。补偿218包括一公知的比例-积分(P-I)控制传递函数：

G_C(K_P+K_I/S) 式1其中K_I是积分增益，K_P是比例增益，G_C是整体增益，“S”是公知的Laplace变换算子。

补偿218通过线220向逻辑单元222提供电压命令信号V_qCMD，逻辑单元222表示电机驱动电路111(图2)的传递函数，它在感兴趣的频率范围内传递函数为1。驱动单元222通过线224向逻辑单元226提供每相驱动电压Vph，逻辑单元226代表电机24(图1)的传递函数。电机24的传递函数由具有下式的一阶Lag近似得到：

1/(Ls+R) 式2其中L是电机的每相电感，R是电机的每相电阻，“S”是Laplace变换算子。电机24是三相感应电机，但也可以是具有类似传递函数的任意类型电机。该电机的q轴电流Iq表示于线214上，并被反馈到加法器212中。Iq实际在驱动电路111(图2)内部受到测量；但是，该电机的传递函数是如图3中所示控制系统环路动态特性的一部分。

如前文结合图1与2所述，自校验逻辑48通过线210向q轴电流环提供I_qREF2(象MODE1与I_dREF信号一样)，在这种情况下，I_qREF2等于q轴电流环参考值I_qREF，自校验逻辑48从q轴电流环分别接收线216、214(和图2的线118、116类似)上的信号I_qERR、Iq；自校验逻辑48通过线219(与图2的线121类似)向补偿逻辑单元218提供控制参数K_I、K_P、G_C；自校验逻辑48通过串行链路82接收和提供参数。

参见图4、5和6，对于第一锁定转子测试52来说，自校验逻辑48设定G_C并调整K_I和K_P，以获得理想的整体驱动/电机环路响应，而不用断开或拆卸电机。具体地说，结合式1与2，控制系统框图的开环传送函数如下：若Kp＝L而K_I＝R，则式3的开环传递函数约减为Gc/s，它是增益为Gc的积分器，提供电机控制系统的理想环路性能。该所产生的积分器有这样一个幅频响应(或增益-频率响应)，它在ω_c(rad/sec)＝Gc时穿过1(0dB)(即，开环交叉频率)。这样，将积分器增益Gc设定得等于理想开环交叉频率，单位为rad/sec(即，Gc＝Wc＝2πF_OL)。对于具有与积分器等同的开环传递函数系统来说，开环增益穿过1(0dB)时的频率，即，开环交叉频率(F_OL)等于闭环响应低于1(0dB)预定量(如3dB)即闭环带宽时的频率。

自校验逻辑48通过链路82从维修设备80接收Gc和/或F_OL的值(计算Gc或Fol)，并向电路20提供Gc。逻辑48还利用两步过程确定K_I和K_P的值(下文结合图7详述)。首先，改变(或调整)比例增益K_P而同时使积分增益K_I＝0(或接近零)。设定K_I＝0(或接近零)的目的是在该过程的第一步期间消除补偿108、120中积分器部分对系统响应的作用或使其最小。必要时，可以采用其他技术来使积分器作用最小，例如暂时将积分器切换出系统，或保持积分器的输出为零。

然后，把一正弦输入信号作为参考电流I_qREF提供给该环，其中该输入信号的频率F_OL等于理想的开环交叉频率。通过计算Iq/I_qERR信号比来计算开环幅值。改变K_P，直到开环增益的幅值处于1(0dB)的预定容限之内为止。

参见图5和6，若拐点频率F_B与开环交叉频率F_OL相比足够小，则开环交叉频率时的开环响应类似于积分器的响应。因此，闭环带宽(由点300表示)，即闭环频率响应或增益开始下降或衰减时的频率将基本上等于开环交叉频率F_OL。

其次，调整积分增益K_I，而同时使K_P设定在根据前述第一步骤所确定的值。这样，将一正弦输入作为参考电流I_qREF提供给该环，其中输入信号的频率F_CL＝0.8F_OL，即该环的期望的闭环带宽。必要时，根据期望的系统响应，可采用0.8以外的乘法器。改变K_I，直到闭环传递函数的幅值处于1(0dB)的预定容限之内为止。

参见图7，具体地说，第一锁定转子测试252的顶级流程图从步骤302开始，该步骤302请求并接收必要的参数，以执行下文所述的自校验。接着，如下所述，一系列步骤304设定K_I＝0，K_P＝K_P-INIT，Gc＝2πF_OL以及I_dREF的值。而且，步骤304设定变量COUNT＝0，设定MODE1＝1，并设定BRK＝1，这使制动器37(图1)抱闸，锁定转子。

用来自于电机铭牌和/或电机数据单的信息计算K_P-INIT值。如前所述，期望K_P等于电机电感L。作为初始值，根据电机瞬态电感Lσ的近似值设定K_P-INIT，该近似值是用下式根据电机的一个“基本”电感(L_BASE)近似得到的：

K_P-INIT＝0.1×L_BASEL_BASE包括磁化电感(Lm)和瞬态电感(Lσ)，Lσ约为Lm的10-20％。必要时可采用0.1以外的乘法器。L_BASE是用下式根据电机铭牌数据计算得到的：

Z_BASE＝(PWR_RATED)/(VLL_RATED)²

L_BASE＝Z_BASE/(2πHz_RATED)其中PWR_RATED是额定电机轴功率，单位瓦；RPM_RATED是额定电机转速，单位RPM；VLL_RATED是额定RMS线电压，单位伏；Hz_RATED是额定频率，单位赫兹。

I_dREF的初始值如下设定：

I_dREF＝0.25×I_BASE其中I_BASE是电机“基本”电流，它是根据铭牌数据作为(PWR_RATED)/((3)^1/2×VLL_RATED)计算得到的。必要时，只要电机内产生适当磁通量，对于I_dREF可采用其他设定。

K_P-INIT和I_dREF的值可通过逻辑252用铭牌参数PWR_RATED、RPM_RATED、VLL_RATED和HZ_RATED计算得出，这些值可由维护人员输入维修设备80并通过链路82发往逻辑48。另一方面，K_P-INIT和I_dREF的值可由维护人员计算得出并输入维修设备80，通过链路82发往逻辑48。

接着，步骤310将I_qREF2设定得等于一正弦波，其F_OL测试频率等于理想的开环交叉频率，例如180-333HZ。必要时，也可采用其他频率。该正弦信号由诸如数字信号处理器之类的信号处理器用数字方法产生，该数字信号处理器例如是Motorola DSP56002处理器，其更新(或采样)速率为5KHz。也可采用其他硬件和/或软件技术或更新速率产生正弦输入信号。

然后，步骤312分别监控线118、116上的信号I_dERR和Iq，并采用前述数字信号处理器对各个信号I_qERR和Iq进行离散傅立叶变换(DFT)，从而获得I_qERR和Iq信号基波或一次谐波的幅值(I_qMAG，I_qERR-MAG)以计算开环增益。一次谐波用来计算开环增益，以使控制系统中的非线性量不影响计算。众所周知，由DFT得到的测量信号的基波或一次谐波分量是Asin(ωt)+Bcos(ωt)，其中ω是测试频率(2πF_OL)。接着，步骤314利用公式：(A²+B²)^1/2计算一次谐波的幅值。

众所周知，为计算DFT，在逻辑48内部产生测试频率下的单位幅值标准正弦波和余弦波。用标准正弦波乘以测量信号(例如I_qERR、Iq)，对其乘积在一个激励周期内进行积分，产生信号的傅立叶级数系数A。将测量信号乘以标准余弦并积分产生系数B。可以看出，在输入信号的15个周期内进行积分，足以滤除该系统响应内的任何瞬态分量。这也适用于下文所述对闭环增益进行的DFT。必要时，也可采用其他的周期数。还有，必要时，只要能得到期望信号的一次谐波，还可采用其他类型的傅立叶变换，例如快速傅立叶变换(FFT)等。另外，不用傅立叶变换，可以采用其他的滤除或频谱分析技术，用以确定期望信号的一次谐波。

接着，步骤316计算开环增益G_OL，它作为电流反馈信号I_qMAG幅值与电流环误差I_qERR-MAG幅值之比。

然后，步骤318检查G_OL是否在1的±0.5％之内(即，±0.005)。也可采用其他容限。若不在此范围内，则步骤320检验COUNT是否大于或等于十，即，该循环是否已重复了至少十次。若已重复了十次，则步骤322设定FAULT＝1，通过串行链路82将其发送给维修设备80(图3)，步骤324设定MODE1＝0，BRK＝0，该逻辑退出。若该逻辑的重复次数少于十次，则步骤326检查是否G_OL大于一。若G_OL大于一，则在步骤328使K_P减小预定量。若G_OL小于一，则在步骤330使K_P增多预定量。在这两种情况中的任一情况下，步骤332接着使计数器COUNT加一，该逻辑转到步骤310，用K_P的新值重新计算G_OL。

一种迭代K_P的方法是用二分法搜索技术，其中通过在每次测试之后将K_P值设定得等于上下边界的平均值来确定K_P值。调整上下边界，从而每次以因子2来减小搜索间隔，直到得到理想的界限。例如，上边界K_{P upper}＝3K_P-INIT，下边界K_P-lower＝0，K_P＝(K_P-upper+K_P-lower)/2。若K_P要增大(步骤330)，则将下边界增大到K_P-lower＝K_P；若K_P要减小(步骤328)，则将上边界减小到K_P-upper＝K_P。然后，根据修正后的上或下边界计算K_P的下一个值。

另一方面，每一次迭代，K_P可改变很小的量如1％，直到达到理想容限为止。必要时可采用在理想时间内收敛的其他搜索技术。

若在步骤318时GOL的值处于理想预定容限范围内，则根据正弦输入频率的理想闭环频率响应确定积分增益K_I。具体地说，一系列步骤340设定COUNT＝0，K_I＝K_I-INIT。

为确定K_I的值，将K_P的值设定到前述过程第一步骤中确定的值，而将K_I设定到初始值K_I-INIT。由于期望K_I能等于电机电阻R，所以将K_I-INIT的值设定到R的估计值：

K_I-INIT＝1000×K_P也可用1000以外的倍数来估计K_I-INIT。

接着，步骤342将I_qREF2设定得等于一正弦波，该正弦波的测试频率F_CL＝0.8×F_OL等于理想闭环带宽，而仍如前一样设定I_dRFF。如前文结合步骤310的开环测试所述，产生正弦函数。

然后，步骤344监控线116上的反馈电流信号Iq，计算信号Iq的离散傅立叶变换(DFT)，以获得Iq信号的基波或一次谐波的幅值(I_qMAG)，该幅值用来计算闭环增益，从而使控制系统中的非线性量不会影响计算，其方式与对前述开环增益所采用的方式类似。众所周知，由DFT得到的测量信号的基波或一次谐波分量是X＝Asin(ωt)+Bcos(ωt)，其中ω是测试频率(2πF_CL)。接着，步骤346通过公知的公式(A²+B²)^1/2来计算一次谐波的幅值。DFT的积分周期数与前述相同。

接着，步骤348计算闭环增益G_CL，它作为电流反馈信号I_qMAG的幅值与输入电流环参考信号I_qMAG的幅值之比(该比由逻辑48提供，因而不必测量)。

然后，步骤350检查G_OL是否在1的±6％范围之内。也可采用其他容限。若未在此范围内，则步骤352检验COUNT是否大于或等于十，即，是否该循环已重复了至少十次。若已重复了十次，则步骤354设定FAULT＝1，通过串行链路82将它发送给维修设备80(图3)，而步骤324设定MODE1＝0，BRK＝0，该逻辑退出。若该逻辑的重复次数不到十次，则步骤356检查G_CL是否大于一。若G_CL大于一，则在步骤360将K_I减去预定量。若G_CL小于一，则在步骤358将K_I增加预定量。在这两种情况的任一种情况下，步骤362接着使计数器COUNT加一，逻辑转到步骤342，从而用K_I的新值重新计算G_CL。

迭代K_I的一种方法是采用二分法搜索技术，该技术类似前文对K_P迭代考虑的所述方法，其中在每次测试后，通过将K_I的值设定到等于上下边界的平均值来确定K_I的值。调整上下边界，以便每次以因子2减小搜索间隔，直到得到理想界限为止。例如，上边界K_I-upper＝2K_I-INIT，下边界K_I-lower＝0，而K_I＝(K_I-upper+K_I-lower)/2。若要增大K_I(步骤358)，则将下边界增大到K_I-lower＝K_I；若要减小K_I(步骤360)，则将上边界减小到K_I-upper＝K_I。然后，根据修正后的上或下边界计算K_I的下一个值。

另一方面，每次迭代都可使K_I改变较小量如1％，直到达到理想容限为止。必要时，也可采用在理想时间范围内收敛的任何其他搜索或迭代技术。

已发现，前述对K_P和K_I的二分法搜索都将收敛于约八次迭代的范围内，其精度足够；不过，必要时也可采用更多或更少次的迭代。

若在步骤350中G_CL处于理想容限范围之内，则步骤364将DONE标志设定得等于1，经串行链路82将其传送给维修设备80，而步骤324设定MODE1＝0，BRK＝0，逻辑252退出。

必要时，可采用其他的闭环带宽和开环交叉频率以及其他输入频率，例如，必要时，两次计算中都可使输入频率等于F_OL。

第二锁定转子测试：

参见图8，感应电机的公知等效电路90类似于“Vector Control andDynamics of AC Drives”，Novotny and Lipo著，Oxford 1996，Chapter5中所述的电路。图8是AC稳态运行的每相等效电路，其中电流I1和电压V1是复数量(phasor quantities)。电路90包括电阻R_S，它与一等效“瞬态”电感Lσ串联连接，而电感Lσ与转子阻抗Z_R串联连接，阻抗Z_R包括“磁化”电感Lφ，电感Lφ与等效电阻R₂/S相并联。其中：

Rs(或R1)＝定子绕组电阻

Ls＝定子绕组电感

Lr＝转子绕组电感

Lm＝互感

Rr＝转子绕组电阻

Lσ＝Ls-Lm²/Lr＝瞬态电感

Lφ＝Lm²/Lr＝磁化电感

ω_E＝输入电流的频率

ω_R＝电机输出转速，单位是弧度每秒，称作参考帧

S＝转差＝(ω_E-ω_R)/ω_E

ω_S＝转差频率＝ω_E-ω_R＝(1/τ_R)(Iq/Id)其中τ_R＝转子时间常数，Iq＝q轴(或转矩)电流，Id＝d轴(或磁化)电流

R₂＝(Lm²/Lr²)*Rr

而且，转子时间常数τ_R与电机转矩常数K_T*如下与电路90的参数有关：

τ_R＝Lr/Rr＝Lφ/R₂

K_T*＝(3/2)(P/2)LφId＝转矩/电流其中P＝极数。

参见图9，电路92是图8中电路90的等效电路，它将转子阻抗Z_R变换为等效串联电路阻抗，该阻抗有一实部Real(Z_R)和等于ωL_X的虚部Imag(Z_R)。进行了Z_R变换的等效电路92可用于确定转子时间常数τ_R(下文将详述)。

参见图10，在步骤402开始第二锁定转子测试258的顶级流程，步骤402通过链路82(图1)请求并接收来自维修设备80的电机参数，它们由维护人员输入。所收到的电机参数是：额定电机轴功率(PWR_RATED)，单位是瓦；额定电机转速(RPM_RATED)，单位是rpm；额定线电压有效值(VLL_RETED)，单位是伏；额定频率(Hz_RATED)，单位是赫兹；极数(POLES)，所有这些数据都可从电机铭牌数据中得到。

然后，步骤403设定MODE1＝1，BRK＝1，以使制动器37(图1)锁定转子，I_dREF2＝0安培。对于这里所述的每组测试来说，转子保持锁定(转速ω_R＝0)，而I_dREF2＝0安培。当ω_R＝0和I_dREF2＝0时，转差S＝1，电机电流I1等于q轴电流Iq，电机电压V1等于q轴电压Vq。当Iq＝0时，根据图8、9的电路，电机在单相运行状态下运行。

接着，步骤404测量瞬态电感Lσ，测量方法是在频率F_HIGH时将一正弦电流信号加入线17上的q轴参数电流I_qREF2(图1)，频率F_HIGH足够高例如31.23赫兹，以便通过瞬态电感Lσ控制电机阻抗。必要时，也可采用其他频率，例如大于30Hz。通过诸如数字信号处理器之类的信号处理器用数字方法产生正弦波输入信号，信号处理器例如是Motorola DSP56002处理器，更新(或采样)速率为5KHz。也可采用其他硬件和/或软件技术或更新速率来产生正弦输入信号。

步骤404读取q轴反馈电流Iq和q轴输出电压Vq(如前文所述，它们分别等于电机电流I1和电机电压V1)。接着，类似前文所述，步骤404用前述数字信号处理器执行Iq和Vq的离散傅立叶变换(DFT)，以确定一次谐波傅立叶系数。来自DFT的测量信号的基波或一次谐波分量是Asin(ωt)+Bcos(ωt)，其中ω＝2πf是输入频率(单位rad/sec)。一次谐波主要用来计算阻抗，以便该系统的非线性量不会影响计算。

众所周知，为计算DFT，测试频率下单位幅值的标准正弦和余弦波在逻辑48内部产生。用标准正弦波乘以测量信号(Iq，Vq)，在一个激励周期内对乘积进行积分，产生该信号的傅立叶级数系数A。用标准余弦函数乘以该信号，积分后产生系数B。可以看出，在输入信号的15个周期内进行积分，足以滤除该系统响应内的任何瞬态分量。必要时，也可采用其他的周期数。还有，必要时，只要能得到理想信号的一次谐波，还可采用其他类型的傅立叶变换，例如快速傅立叶变换(FFT)等。另外，不用傅立叶变换，可以采用其他的滤除或频谱分析技术，用以确定理想信号的一次谐波。

然后，步骤404通过用上面计算出来的电压和电流的一次谐波分量计算电压与电流之比(V1/I1＝Vq/Iq)来计算电机阻抗Z_M。之后，步骤404根据傅立叶系数计算Z_M的实部和虚部。F_HIGH赫兹时电机阻抗Z_M的虚部受瞬态电感项ωLσ控制。这样，瞬态电感Lσ是瞬态电抗(或Z_M的虚部)，其输入频率等于F_HIGHH_Z，用单位为弧度/秒的频率ω即(2πF_HIGH)除它，或：

Lσ＝Imag(Zm)@F_HIGHH_Z/(2πF_HIGH)

接着，任选步骤406测量电路阻抗的总电阻(R_TOT＝R_S+R₂)，即，定子与转子电阻之和，它作为步骤404中所确定的电机阻抗Z_M的实部。因此：

R_TOT＝Real(Z_M)@F_HIGH

具体地说，在步骤404中所采用的较高频率F_HIGH时，电路90中的电感Lφ大，Z_M的实部将等于R_TOT。保存R_TOT的值，以为以后用来计算R_S(见步骤412)。

然后，步骤408如下所述测量转子时间常数τ_R。步骤408产生一系列低频正弦输入q轴参考电流I_qREF2，其频率从0.1到8.0赫兹，增量由下文所述的搜索算法确定。如前文所述，正弦波输入信号通过步骤404用数字方法产生。在每个频率下，电机电流Iq和电压Vq(如前文所述，它们分别等于电机电流I1和电压V1)受到测量，电流I1与电机电压V1信号的DFT分别受到计算。如前文所述，基波或一次谐波傅立叶系数通过步骤404得到。

之后，步骤408通过计算电压与电流之比(V1/I1)来计算每个频率下的电机阻抗Z_M。然后，步骤408根据傅立叶系数计算Z_M的实部和虚部。随后，步骤408计算转子阻抗的虚部Imag(Z_R)＝ωL_X，这是通过将瞬态电抗(ωLσ)从电机阻抗Z_M中减去来实现的，其中Lσ已预先在步骤404中受到计算，ω是输入频率：

Imag(Z_R)＝ωL_X＝Imag(Z_M)-ωLσ

参见图11，曲线450表示电机阻抗的虚部Imag(Z_M)＝ω(Lσ+L_X)，曲线452表示转子阻抗的虚部Imag(Z_R)＝ωL_X。出现曲线452最大值454的频率ω(转/秒)是转子时间常数的倒数，即，ω＝1/τ_R。一种公知的搜索算法如“黄金分割线搜索(golden section line search)”算法改变输入频率，并确定出现ωL_X最大值的频率F_peak。所用的搜索算法类型并非本发明的关键，可采用任何能够改变输入参数并确定输出参数最大值的搜索算法。然后如下计算转子时间常数τ_R：

τ_R＝1/ω_peak＝1/(2πF_peak)

接着，步骤410计算磁化电感Lφ。具体地说，在转子时间常数的频率(ω＝1/τ_R)下，其中该频率也是电机传递函数的拐点频率，转子阻抗的实部与虚部相等，即ωL_X＝R_X。而且，在同一频率下，(以下)可以表示出ωL_X也等于1/2ωLφ(磁化电抗)。具体地说，转子阻抗Z_R等于与R₂并联的jωLφ，如下所示：

Z_R＝jωLφR₂/(R₂+jωLφ)用分母的共轭复数(R₂-jωLφ)乘以分子和分母，得到

Z_R＝ω²Lφ²R₂/(R₂ ²+ω²Lφ²)+jωLφR₂ ²/(R₂ ²+ω²Lφ²)式4它具有串联连接的阻抗形式，或如下所示的实部和虚部：

Z_R＝R_X+jωL_X

Z_R＝Real+jImaginary在Imag(Z_R)曲线452的峰值454处，实部与虚部相等，得到：

ω²Lφ²R₂/(R₂ ²+ω²Lφ²)＝ωLφR₂ ²/(R₂ ²+ω²Lφ²)式5化简式5，得到：

ωLφ＝R₂将R₂＝ωLφ代入Z_R的虚部，并令其等于ωL_X，得到：

Imag(Z_R)＝(ωLφ)(ω²Lφ²)/(ω²Lφ²+ω²Lφ²)＝ωL_X 式6化简式6，得到：

ωL_X＝ωLφ/2 式7这样，如下计算磁化电感Lφ：

Lφ＝2Imag(Z_R)/ω@ω＝l/τ_R然后，任选步骤412通过首先计算R₂值来计算定子电阻R_S。(如下)可知，ω＝1/τ_R时的转子阻抗实部Real(Z_R)等于R₂/2。具体地说，式4的实部是：

Real(Z_R)＝R_X＝Lφ²R²/(R₂ ²+ω²Lφ²)代入R₂＝ωLφ，化简，得到：

R_X＝R₂/2这样，

R₂＝2Real(Z_R)@ω＝1/τ_R另一方面，R₂可以用下式计算：

R₂＝Lφ/τ_R其中预先已在步骤404、408中计算了Lφ和τ_R。然后，在这两种情况的任一情况下，通过从步骤406中所计算出的(R_TOT＝R_S+R₂)中减去R₂来确定定子电阻R_S。这样

R_S＝R_TOT-R₂若已知电机的R_S值，例如从数据单中得知，则可通过链路82将它用于控制，然后还可在步骤412中检查R_S的范围，以确保它处于理想值的预定百分数之内。若R_S不在期望的范围内，则步骤412设置故障标志FAULT1＝1。另一方面，可以计算R_S值并将其供给维修设备，以帮助维护人员确定装在系统内的电机类型。

接着，步骤414用Lφ、τ_R和在步骤402中得到的输入参数PWR_RATED、RPM_RATED、VLL_RATED、HZ_RATED和POLES来仿真电机参数，并用来迭代和计算额定磁化电流I_dRETED与转矩常数K_T*，如图7中所示。

参见图12，仿真的电机参数由星号(*)表示，以避免与前文所述实际测量的电机参数混淆。具体地说，步骤500计算电机的额定转速，将它称作电参考帧ω_R-RATED。接着，步骤502将额定线电压(VLL_RATED)转换成额定相电压(或每相电压)Vph_RATED。然后，步骤503根据额定功率和额定RPM计算额定转矩T_RATED。之后，步骤504计算定子电感L_S，它作为瞬态电感Lσ和磁化电感Lφ之和。接着，步骤506根据Id的一阶近似值用额定电压和转速来计算仿真的d轴电流Id*的初始值。然后，步骤508设定变量COUNT等于零。

接着，一系列步骤510-522用以下参数来计算K_T*和仿真电机电压V_M*，这些参数即：基于步骤410(图10)中计算出的Lφ值的各种仿真电机参数；在以上步骤500-508中计算出的参数，还用一些前文所述的磁场定向电机控制器的公知关系式来计算的参数。具体地说，步骤510根据步骤410(图10)中计算出的Lφ和磁化电流的电流值Id*来计算转矩常数K_T*。然后，步骤512计算转矩电流Iq*。接着，步骤514计算仿真转差频率ω_S*，它用于下一步骤516，用以计算仿真电流频率ω_E*，它等于电机的转动频率(或转速)ω_R-RATED加上转差频率ω_S*。

然后，步骤518根据磁化电流Id*计算仿真q轴输出电压Vq*，步骤520根据转矩电流Iq*计算仿真d轴输出电压Vd*。然后，步骤522计算仿真矢量总和电机总电压Vm*，它等于d轴输出电压Vd*与q轴输出电压Vq*分别平方和的平方根。

接着，步骤524计算Ratio参数，它等于额定相电压Vph_RATED与仿真每相电机电压Vm*之比。该逻辑一直重复，直到Ratio到达1，在理想容限如0.001范围之内。当该比例等于1时，Id*值会在额定RPM下产生额定电压和额定转矩。

然后，步骤526计算Id*的下一个值，它等于Ratio乘以Id*电流值的值。接着，步骤528检查Ratio是否在1的预定容限如0.001范围之内。若它并不在理想容限范围内，则步骤530检查COUNT是否大于或等于十(即，是否该循环已重复了至少十次)。若该循环已重复了至少十次，则在步骤532将FAULT标志设定得等于1，并通过链路82(图1)将它输出给维修设备80，该逻辑退出。若它重复的次数少于十次，则步骤534使COUNT加一，逻辑414转到步骤510以便再次重复。

若在步骤528中Ratio在理想容限范围内，则认为该逻辑已收敛，在收敛时，Id*值和Iq*值分别等于额定d轴电流I_dRATED和额定q轴电流I_qRATED。因此步骤540将d轴参考电流I_dREF设置得等于Id*，Id*等于I_dRATED，而步骤544设定I_qRATED等于Iq*。然后，逻辑414退出，并返回图10的逻辑258。

参见图10，接着，步骤416确定是否已在前述步骤402-414中任意一步中检查出误差(即，是否FAULT1＝1)。若已检查出故障，则步骤418设定FAULT＝1，通过串行链路82将该FAULT发送给维修设备80(图1)，步骤420设定MODE1＝0，BRK＝0，该逻辑退出。若尚未发生故障，则步骤422设定DONE标志等于1，经串行链路82将它发往维修设备80。然后，在步骤424中经串行链路82将所有电机参数τ_R、K_T*、I_dRATED、Lσ、Lφ、R_S和I_qRATED中的一些或全部参数传输给维修设备80。维修设备80显示用于维护人员使用的参数。接着，步骤420设定MODE1＝0，BRK＝0，逻辑258退出。

第一运行转子测试：

参见图14和15，用于磁场定向驱动电机的q轴与d轴变量各自的耦合电路图180、182具有如下定义的电路参数：

Id＝d轴(或磁化)电流；Iq＝q轴(或转矩)电流；

Vd＝d轴电压；Vq＝q轴电压；

R1＝定子电阻；

L_1s＝定子漏电感；L_1r＝转子漏电感；

Lm＝互感；

λ_ds＝d轴定子磁通； λ_dr＝d轴转子磁通；

λ_qs＝q轴定子磁通； λ_qr＝q轴转子磁通；

ω_S＝转差频率；ω_E＝电机电流的电频率；和

R₂＝转子电阻。

众所周知，对于要存在的磁场定向的条件来说，图14和15的感应电机耦合电路图要求： λ_qr＝0，λ_dr＝LmId，λ_qs＝LσIq，和λ_ds＝L_sId，其中L_S＝Lm+L_1s，而Lσ是电机的瞬态电感。

这里所说的变频驱动以恒定磁化电流进行工作。这里由下标“r”或“R”所指的所有电流和电压电机参数是转子参数，除非另外描述，所有其他的电流和电压电机参数是定子参数。

还有，众所周知，在磁场定向驱动中，对控制器参数帧进行定向，以便使d轴与转子磁通对准。参见图15，在稳态情况下，瞬态量已稳定(即dId/dt＝0，dIq/dt＝0)，电感Lm、L_1s两端的电压为0V。因而，磁场定向驱动的d轴定子电压Vd的公式如下定义：

Vd＝R₁Id-ω_ELσIq 式8其中式8的参数如上面结合图4定义。

还可知，ω_E＝ω_R+ω_S，而ω_S＝Iq/(Idτ_R)，其中ω_R是转子的转速。将ω_E的这两个公式代入式8中，得到：

Vd＝R₁Id-(ω_R+Iq/(Idτ_R))LσIq 式9将式9的右边移到左边，定义出一个新的参数V_dERR，如下：

V_dERR＝Vd-R₁Id+(ω_R+Iq/(Idτ_R))LσIq 式10V_dERR的零值表明指驱动是磁场定向的，即，当电机铁芯损耗能被忽略时，式8可满足要求。

但是，我们发现，两个因素可在V_dERR的计算中引入误差。第一个因素是定子电阻估计值(R1)中的误差。具体地说，我们发现，定子电阻R1难以在驱动时进行测量，原因在于所涉及的信号幅值低，以及对定子电阻的离线测试无法准确地预测驱动运行过程中的d轴电压。尽管该误差并不影响间接磁场定向驱动的电流调节器闭环运行(该运行调节电流已达到与R1值无关的理想性能)，不过它确实影响对V_dERR的计算精度。

第二个因素是感应电机中的铁芯损耗Lc，并未在图14和15的标准感应电机模型中对它建立模型。恒定电机磁通下的铁芯损耗Lc与电机转速几乎成正比，并表现为电机d轴中的一个电压分量(Vd)。而且，甚至当无转矩时，即，当q轴电流Iq为零时，铁芯损耗必须由定子电压和电流提供。这样，输入到电机中以供给铁芯损耗的电力表现为Vd的正向分量。

具体地说，参见图19，众所周知，对感应电机所作的实验表明，Vd的铁芯损耗分量可以大于额定转速下IR电压降分量的两倍。图19通过Vd与电机转速间的关系曲线表示铁芯损耗随速度的增长，该曲线是32KW 4极感应电机在空载时运行的曲线。具体地说，在空载时，Iq＝0，将Iq＝0代入式8，得到Vd＝R₁Id，其中Id恒定。这样，在整个电机转速下，Vd应恒定。但是，根据图19的曲线，可知：

Vd＝R₁Id+L_c(ω_E)其中铁芯损耗Lc是电机转速ω_E的函数。

这样，不计算V_dERR信号，而是第一运行转子测试262可以代之以计算损耗分量VDX，该分量VDX等于定子I-R电压降(R₁Id)加上铁芯损耗(Lc)，它得出以下公式，该公式由式10推导出，并加上铁芯损耗Lc：

VDX＝Vd+ω_ELσIq＝R₁Id+L_c 式11其中Id、Iq和Vd是定子参数。而且，ω_E＝ω_R+Iq/(Idτ_R)，众所周知，当将其代入式4时，得到：

VDX＝Vd+(ω_R+Iq/(Idτ_R))LσIq 式12若转子时间常数τ_R正确时，在同一转速但在不同负载(即，Iq不同值)下进行的两组测量值应得出基本上相等的VDX值。

已发现，VDX的符号表示转子时间常数是低还是高。具体地说，当转子时间常数τ_R参数太低时，VDX将为正；而当τ_R太高时，VDX为负，这与转矩或方向无关，也与IR电压降和铁芯损耗无关。

第一运行转子测试262(用正常运动和速度曲线)使电梯带一个空轿厢上行和下行，从而实现两个不同的负载条件。VDX的值受到计算并滤波，以减小上行和下行过程中的噪音(象信号XDF)，调整τ_R和I_dREF(和由此产生的Id)值，直到上行和下行的XDF值相等或落入预定容限(下文详述)范围之内。上行和下行负载条件间存在差异，这是由于如前文所述配重34(图1)的重量等于空轿厢重量加上轿厢的额定负载的40-50％。

一旦已从以上搜索中得到了τ_R的一个值，就调整磁化参考电流I_dREF的值(它导致磁化电流Id的相应变化)，以实现加载条件下(即，在空轿厢下行过程中)电机电压的正确值。磁化电流的变化将改变磁通水平，因此电机磁饱和特性以及磁通水平的变化将改变所需的转矩电流。由此，转子时间常数τ_R可以改变。这样，用磁化电流I_dREF新调整的值来反复如上所述调整转子时间常数τ_R，之后，检查电机电压，必要时再次调整磁化电流I_dREF，以便将电机电压调整到额定值的预定容限范围内。

参见图13，更具体地说，自校验逻辑48的第一运行转子测试部分262包括VDX计算逻辑50，它接收必要的参数以便用式11计算VDX。仅当转速参数ω_R大于全部或额定或规定转速(RPM_Duty)的50％时，才计算VDX，该转速提供了一个开窗函数，以便能在电压和电流测量值都极精确(即或在接近额定转速时)进行计算。这种开窗函数并不是必需的，但它提供更精确的计算。而且，其他的开窗(windowing)或信号定标技术可以用来避免错误信号。例如，可以用电机转速ω_R或ω_E乘以VDX，该电机转速ω_R或ω_E在高速时会更多地加权VDX信号，这时测量值更精确，电机处于额定转速。

通过线52将VDX的值提供给低通滤波器62以减小测量值的噪音，该低通滤波器62的拐点频率为10HZ。必要时，也可采用滤波器62的其他拐点频率。低通滤波器62通过线64向τ_R、I_dREF计算逻辑66提供滤波后的信号XDF。必要时也可以采用其他类型的滤波器。

逻辑66通过线68向VDX计算逻辑50提供常数Lσ。逻辑66计算转子时间常数τ_R，通过线144将该常数τ_R提供给电流调节器/电机驱动电路20和VDX计算逻辑50。逻辑66还计算I_dREF，通过线76将I_dREF提供给电流调节器/电机驱动电路20。

逻辑66还分别通过线71、72向运动控制逻辑10提供MODE和FLRCMD。MODE标志使运动逻辑10能接受来自线72上FLRCMD信号的楼层命令。

FLRCMD信号命令运动控制器10利用下文所述的电机控制器10中的ω_REF标准预定速度曲线(图18)来执行电梯的运动，即，沿一命令方向运行指定数目的楼层(或运动到指定楼层)。运动控制逻辑10还通过线73向逻辑66提供电机控制器故障信号MCFAULT，以显示是否在电梯运行期间发生了故障。在电梯运行期间，电梯用具有正常的安全特性的空轿厢在正常速度曲线下运行。

参见图18，由运动控制逻辑10所提供的ω_REF的标准速度曲线600有一上升区A、一恒速区B(其中电机工作在负载状态下或工作在给定应用的规定转速下)以及一下降区C。恒速区B的持续时间基于FLRCMD信号所命令的楼层数(或指定楼层)。每当在此命令电梯上行或下行时，所命令的楼层数就能使电梯运行的恒速区B有一足够长的持续时间，以使系统中的瞬态量趋于稳定，该持续时间例如为至少约3秒，它对应于约3或4个楼层，这取决于建筑物的楼层高度。曲线600仅用于说明目的，只要存在有一足够长的持续时间能使系统瞬态量稳定的恒速区，就可采用其他上升/下降率、工作速度和整体曲线。楼层数目或指定楼层可以由维修设备80通过链路82来提供。

计算逻辑66还通过串行链路82与维修设备80进行通讯。而且，逻辑66接受执行第一运行转子测试262所必需的电机参数，例如，下文详述的Lσ、τ_R初始值(τ_RINIT)和d轴电流环参考值I_dREF。逻辑66通过链路82向维修设备80提供DONE信号和FAULT信号。DONE信号表示第一运行转子测试262何时完成，FAULT信号表示在测试262期间何时检查出故障。

参见图16，τ_R、I_dREF计算逻辑66的顶级流程图开始于步骤602，步骤602请求和接收来自维修设备80的必要参数以执行第一运行转子测试262，例如Lσ、I_dINIT、τ_R-INIT。部分或所有参数Lσ、τ_R-INIT、I_dINIT可以分别根据R1、Lσ、τ_R、I_dRATED来设定，而后者已如前文所述预先由第二锁定转子测试258算出。

另一方面，参数Lσ、τ_R-INIT、I_dINIT中的一些或全部可以根据电机数据单参数如下近似得到：

Lσ＝L_S-(Lm²/Lr)

τ_R-INIT＝Lr/Rr

I_dINIT＝I_NO-LOAD其中L_S是定子绕组电感，Lr是转子绕组电感，Lm是电机互感，Rr是转子绕组电阻，I_NO-LOAD是空载电流，这里L_S、Lm、Lr、Rr和I_NO-LOAD全都从电机数据单得到。这样，维护人员可以计算参数Lσ、τ_R-INIT、I_dINIT，并通过维修设备80将它们提供给逻辑66。另一方面，维护人员可以通过维修设备80向逻辑66提供参数L_S、Lm、Lr、Rr和I_NO-LOAD，逻辑66在步骤602计算参数Lσ、τ_R-INIT、I_dINIT。也可采用其他技术来获得执行第一运行转子测试262所必需的参数。

对于电机领域的技术人员来说应理解的是，在电机处于空载或无转矩即Iq＝0的情况下时，I_NO-LOAD等于全部的电机电流。这样，I_NO-LOAD等于额定d轴(或磁化)电流I_dRATED。

接着，一系列步骤606将τ_R设定到初始值τ_R-INIT，将I_dREF设定到初始值I_dINIT，设定MODE＝1，变量COUNT＝1。然后，步骤612计算τ_R值，而Id为在下文结合图6详述的电流设定值I_dREF。接着，步骤214检查是否已在步骤212中检查出故障。若已查出故障，则逻辑66在步骤615设定MODE＝0并退出。

若尚未查出故障，则逻辑66执行一系列步骤以检查电机电压，必要时调整磁化电流Id。具体地说，必要时任选步骤616使电梯沿向上方向运行，以使电梯在底层之上。然后，步骤618使电梯沿向下方向运行，以便进行测量。在电梯正沿向下方向运行时，步骤620在转速ω_R处于速度曲线恒速区末端(或期间)时保存Vd和Vq的值，以得到稳态电压测量值，这一测量值在转速和/或转矩正在改变时无法得到。为得到Vm，可以不使电梯向下运行，只要电机正在“驱动”负载，即，电机正工作在与再起动或制动运行状态相反的“电动回转”运行状态下，在这种状态下驱动部分正向电机供电，也可以使电梯上行。为实现图1所示系统上行的这种条件，轿厢中负载加上轿厢重量必须重于配重。

然后，步骤622利用矢量求和公式计算总的电机电压：V_M＝(Vd²+Vq²)^1/2。对于单位为rpm的铭牌额定转速(RPM_RATED)与建筑物应用速度曲线的单位为rpm的最大(或规定或工作)转速(RPM_DUTY)之间的差来说，在运行恒速部分期间的稳态电压V_M应近似等于所调整的额定线电压(VLL_RATED)。因为在自校验过程中电机是带一空轿厢运行，所以，在空轿厢下行过程中的电机电压将稍低于满轿厢上行电压。因此，将空轿厢下行运行的目标电压设定在调整后铭牌电压的98％左右。这样，用下式在步骤623计算目标电压V_T：

V_T＝(K×VLL_RATED×RPM_DUTY)/RPM_RATED其中K是预定百分数，如98％，VLL_RATED是额定线电压，RPM_RATED是单位为rpm的额定转速，VLL_RATED和RPM_RATED二者皆来自电机铭牌数据，RPM_DUTY是建筑物应用速度曲线的工作或规定或最大转速。所需的参数可以是通过维护人员从维修设备80通过链路82来提供。必要时，也可对常数K采用其他百分数。

接着，步骤624检验电机电压V_M是否在目标电压V_T的2％范围之内。若不在2％的范围内，则步骤626检查该循环是否已重复了至少五次。一般地，对I_dREF的再计算重复约两次，以使磁化电流收敛至准确值。若已重复了五次，则系统中有一问题，步骤628设定FAULT＝1，通过串行链路82将FAULT＝1发往维修设备80(图1)，而步骤615设定MODE＝0，该逻辑退出。若重复的次数尚未达五次，则步骤630用下式调整I_dREF(和由此产生的Id)：I_dREF＝I_dREF(V_T/V_M)。然后，步骤632使COUNT加1，逻辑66转到步骤612，再次开始重复。若在步骤624中V_M在V_T的2％范围之内，则认为该算法已收敛，步骤634设定DONE＝1，经链路82将DONE＝1发往维修设备80，而步骤615设定MODE＝0，逻辑66退出，返回主逻辑48(图3)。

参见图17，计算τ_R的图16步骤612在步骤700开始设定计数器COUNT1＝0。接着，步骤702利用前文所述的标准速度曲线(图18)使电梯沿向上方向运行。在电梯上行期间，步骤704在转速ω_R在速度曲线恒速区的末端(或期间)时将XDF值保存为XDF(1)。

然后，步骤706利用前文所述的标准速度曲线(图18)使电梯沿向下方向运行。在电梯下行期间，步骤708在转速ω_R在运行的速度曲线恒速区的末端(或期间)时将XDF保存为XDF(2)。接着，步骤710计算等于XDF(1)-XDF(2)的滤波后上/下差(FUDD)。运行的FUDD值将显示τ_R是太高(FUDD＞0)还是太低(FUDD＜0)。

接着，步骤712检验FUDD的符号(或极性)是否从电梯前面上/下行的FUDD而改变。若FUDD的符号未变，则步骤714检验FUDD的符号是否为正。若FUDD为正，则τ_R为高，步骤716将τ_R减去预定量如10％。若FUDD不为正，则τ_R为低，步骤718将τ_R增加预定量10％，必要时也可采用其他增量和/或减量。

然后，步骤720检验该循环是否已重复了至少十次(即，COUNT是否大于或等于十)。若已重复了至少十次，则步骤722设定FAULT＝1，经串行链路82将FAULT＝1发往维修设备80，逻辑612退出，返回图16的逻辑66。若重复的次数少于十次，则步骤724使COUNT加1，逻辑612转而执行在步骤702开始的电梯的另一上/下行。若FUDD在步骤712中已改变了符号，则步骤726在正、负FUDD值与相应τ_R值之间线性内插，以找出FUDD过零时的New τ_R值，步骤728将τ_R设定到New τ_R，逻辑612返回逻辑66。

必要时，也可采用其他搜索技术，以迭代到τ_R的准确值。τ_R的另一种搜索算法是用一种二分法类型的搜索法，其中在连续运行中使搜索范围变窄，直到τ_R或FUDD的变化在预定容限范围内为止。

还有，逻辑66、612监控由维修设备80通过链路82所接收到的停止命令(图中未示)。若接收到停止命令，则逻辑66、612中断该程序的剩余部分，转到步骤615，退出。

电梯上下行的方向顺序并不在本发明中有严格要求，例如，电梯可以在步骤702中下行，而在步骤706中上行(图17)。但是，一般地，维护人员将使电梯运行到底层或第一层，以开始维修或校验。这样，可能需要首先使电梯上行，以提供如前文结合标准曲线所述的具有足够长持续时间的运行。

参见图20，示出电梯上行的XDF(1)曲线752和下行的XDF(2)曲线750，还示出表示FUDD变量相应值的曲线754。图中绘出测量值的XDF(1)、(2)值和FUDD值与转子时间常数τ_R参数之间的关系曲线，这些测量是在齿轮式提升间每秒2.0米的情况下做出的。FUDD的曲线754是一平滑变化的单增曲线，有一在点756清楚的过零点，该点清楚地表示出转子时间常数的准确值。逻辑66中的步骤612计算对应于FUDD过零点的τ_R值，该过零点示于FUDD曲线754上的点756。

尽管空轿厢可以是最易得到的条件，不过只要在轿厢与配重之间能实现净负载的不平衡性，本发明也可工作于满载或部分负载的情况下。但是，对于能产生净负载不平衡性从而使轿厢加其负载重于配重的负载条件(如满载)来说，图20曲线的斜率会改变，搜索逻辑也相应改变。

不用滤波器62(图13)，也可以直接通过无滤波器的逻辑66来对信号VDX采样。这样，逻辑612会在步骤704、708中运行的恒速区末端(或期间)对VDX的值进行采样，VDX会代替本文任何之处所参考的XDF。另一方面，代替对VDX滤波或除此之外，可以对VDX的式12的输入信号进行滤波。再有，只有当电机转速超过某一转速或已在工作速度下达预定时间段的时候，VDX计算逻辑50可以计算VDX。

第二运行转子测试：

参见图21，自校验逻辑48的第二运行转子测试部分266包括模型逻辑850，该逻辑850对电机控制器和成套设备理想外闭环传递函数的传递函数建立模型(如下文结合图22-24所述)。逻辑850包括加法器852，它通过线12在加法器852的正输入端接收ω_REF，而通过线854在加法器852的负输入端接收估计的转速值W*。将加法器852的输出送至增益为G的积分器853(G/S)。

逻辑850的输出是通过线854提供给加法器855负输入端的模型(或估计的)转速信号W*。把通过线36来自电机24的速度反馈信号ω_R(或ω_FB)送至加法器855的正输入端。加法器855的输出是线856上的模型参考误差信号W_MRE，它表示实际电机转速ω_R与来自模型逻辑850的模型电机转速W*之间的差。将信号W_MRE送入乘法器857。将线12上的转速参考信号ω_REF送入Absolute Value Circuit(绝对值电路)(ABS)861，该电路861通过线862提供绝对值信号W_ABS，它表示送入乘法器857的ω_REF的绝对值。乘法器857用线862上速度参考信号ω_REF的绝对值乘以W_MRE。

通过线858将乘法器857的输出供给乘法器859，乘法器859用线860上的Pass(通过)信号乘以线858上的信号。下文将讨论乘法器857、859的目的。也可使加法器855输入端的极性反向。

还将线862上的绝对值信号W_ABS送入比较器863，它提供Pass信号。当信号W_ABS大于电机RPM_Duty全速(或规定或工作)运行速度的一半时，例如RPM_Duty＝700rpm，线860上的输出信号Pass是一。反之，若转速信号W_ABS小于全速RPM_Duty的一半，则来自比较器863的输出信号Pass为零。全速RPM_Duty取决于目标应用，它可以是700rpm、1400rpm或其他适当速度。RPM_Duty的值可以由维护人员通过链路82从维修设备80提供。

乘法器859的输出是线864上的信号DX。当Pass等于一时，信号DX等于线858上的信号；当Pass信号等于零时，DX等于零。将线864上的信号DX送至积分器865，积分器865通过线867向增益计算逻辑866提供输出信号867。逻辑866含公知的电子元器件和/或软件，它们能执行这里所述的功能(下文结合图25详述)。

还有，增益计算逻辑866通过线870向积分器865提供积分器复位信号。逻辑866还分别通过线71、72向运动控制器10提供MODE信号和楼层命令信号FLRCMD。MODE信号使运动控制器10能根据线72上的FLRCMD信号接受楼层命令。

FLRCMD信号命令运动控制器10执行电梯沿一命令方向持续运行命令数目楼层的时间(或运行到一特定楼层)，这对应于下文详述利用电机控制器10中的标准预定速度曲线来使电梯持续运行预定时间。动行控制器逻辑10还通过线73向逻辑866提供电机控制器故障信号MCFAULT，以示在电梯运行期间是否发生了故障。逻辑866还通过线74向电机控制器14的速度环补偿逻辑16提供J*和K_T*的估计值。

计算逻辑866还通过串行链路82与维修设备80进行通讯。还有，逻辑866接收第二运行转子测试266所必须的参数，以计算J*和K_T*的值(下文详述)。逻辑866通过链路82向维修设备80提供DONE信号和FAULT信号。DONE信号表示第二运行转子测试266何时完成而无任何故障，FAULT信号表示在测试266期间何时查出故障。

逻辑866在每次电梯运行之后都监控线867上的信号X。若X值未在预定阈值范围之内，则它计算出J*的一个新值，并命令另一次电梯上行/下行。逻辑866迭代J*值，直到该值在预定容限范围之内，由此得到下文详述的调整后的系统。

参见图22，图中示出一速度控制环的控制系统框图等效图，该控制环包括电机控制器14、电机24和接至电机24的电梯系统部件(图1与21)。可以将图22控制系统的各种部分与图1与21的示意性框图的各部分相类比。具体地说，图22的控制系统包括来自运动控制逻辑10的线910(类似图1的线12)上转速参考信号ω_REF。将线914上的速度反馈信号ω_R送入加法器912的负输入端。加法器912通过线916向外环前向通路补偿部分918提供误差信号W_E，补偿部分918包括具有如下传递函数的公知的比例一积分控制逻辑：其中G是外开环增益，ω_C是分子超前(numerator lead)的拐点频率，“S”是公知的Laplase变换算子。

补偿逻辑918的输出是通过线920提供的信号W₁，它是速度控制内环922的参考信号。将内环速度参考信号W₁送至加法器924的正输入端。将线914上的速度反馈信号ω_R送至加法器924的负输入端。加法器924的输出是线926上的内环误差信号W_1E，将它送至乘法器928，乘法器928用常数ω_C×J*乘以W_1E，其中J*是估计的系统惯量。乘法器928的输出是线932上的转矩信号T1，将它供给乘法器934，乘法器934用1/K_T*乘以信号T1，其中K_T*是估计的电机转矩常数。乘法器934的输出是线936上的电流命令I1。将电流命令I1供给单元938，单元938表示电流调节器/电机驱动部分20(图1)的传递函数，其传递函数为1，处于本发明感兴趣的频率范围内。

驱动部分938通过线940向单元942提供驱动电流I，单元942代表电机24(图1)的电流-转矩乘法器(或转矩常数K_T)。众所周知，转矩常数K_T是电机转矩与电机电流之比。电机24是三相感应电机，但也可以是具有一转矩常数的任意类型电机。对于磁场定向控制的感应电机来说，电流I代表参考q轴矢量电流I_qREF。乘法器942的输出是线944上的电机输出转矩T_E，将它提供给加法器946的正输入端。加法器946的负输入信号是线948上的信号T_LOAD，它表示电梯操作室系统上的附加外负载干扰，如摩擦力或轿厢与配重之间的负载不平衡。通过线950将加法器946的输出供给单元952，单元952表示电梯惯量J的动态特性，将它取模型为积分器1/J_S，增益为1/J。线914上单元952的输出是电机24的转速ω_R(或ω_FB)。数字912-934表示速度补偿逻辑16内的控制逻辑(图1)。

参见图23，可以通过将内环922表达为下式表示的闭环传递函数来简化图22的框图：其中K₁＝(J*/K_T*)×(K_T/J)。这样，该内闭环传递函数是拐点频率在ω_CK₁的一阶lag函数。

参见图24，若常数K₁等于1，则外开环传递函数918的分子(超前量)配合并抵消了内闭环传递函数922的分母(滞后量，lag)。最终的传递函数960是增益为G的积分器(G/S)。已发现，当K₁＝1时，电梯/电机系统表现出理想的响应。

参见图25，增益计算逻辑866的流程图开始于步骤1202，步骤1202请求并接收执行第二运行转子测试266所必须的参数，例如从维修设备80请求并接收J*_INIT、K_T*_INIT。

参数K_T*_INIT可以从以前运行第二锁定转子测试258中得到。参数J*_INIT的值可以如下所示近似得到，而可以替代从前面的电机测试中接收K_T*_INIT的方法是如下所示近似得到：

J*_INIT＝2.0+6.0×Load_Duty×((RPM_Duty*60)/RPM_Rated)²

K_T*_INIT＝T_RATED/(I_FULL-LOAD ²-I_NO-LOAD ²)^1/2其中T_RATED是从电机数据单得到的额定转矩，I_FULL-LOAD是从电机数据单得到的满载电机电流，I_NO-LOAD是从电机数据单得到的空载电机电流，RPM_Duty是电机为应用目的运行的规定或工作或最大转速，Load_Duty是为应用目的电梯的工作或最大负载，RPM_Rated是从电机铭牌得到的额定电机转速。这样，维护人员可以计算参数J*_INIT、K_T*_INIT，并通过维修设备80将它们提供给逻辑866。另一方面，维护人员可以通过维修设备80将参数Load_Duty、RPM_Duty、RPM_Rated、I_FULL-LOAD、I_NO-LOAD、T_RATED提供给逻辑866，逻辑866在步骤1201计算参数J*_INIT、K_T*_INIT。必要时可以采用初始参数J*_INIT、K_T*_INIT的其他值；但是，为J*_INIT、K_T*_INIT所选的值将确定如何调整J*(下文详述)。也可采用其他技术来得到执行第二运行转子测试266所必须的初始参数。

接着，一系列步骤1201将J*和K_T*分别设定到初始值J*_INIT、K_T*_INIT，设定Count＝0以对循环计数器清零，设定MODE＝1。然后，步骤1206将积分器865(图21)的输出复位到零。

然后，步骤1210设定FLRCMD信号，以利用下文所述的标准速度曲线使电梯沿向上方向运行。电梯最初所在的楼层将确定电梯向哪个方向运行。

在电梯上行/下行完成之后(和电梯运行过程中)，步骤1212通过读取线73(图21)上的MCFAULT信号来确定电梯运行期间是否发生了故障。若已查出故障，则步骤214将FAULT信号设定得等于1，通过链路82将该信号发往维修设备80。

若在电梯运行期间尚未查出故障，则逻辑866在步骤1216检查是否已从维修设备80收到一停止命令。若已收到一停止命令，则步骤1215设定MODE＝0，该逻辑退出，第二运行转子测试266中断。若尚未收到停止命令，则该逻辑读取线867(图21)上的信号X，并在步骤1218中将其保存为变量X(1)。

接着，步骤1220利用下文所述的标准速度曲线使电梯沿DOWN方向运行(与步骤1210中的运行方向相反)。当电梯上行/下行完成时(和运行期间)，步骤1222通过监控MCFAULT信号来检查在电梯运行过程中是否发生了故障。若发生了故障，则步骤1214设定FAULT信号等于1(图4)，通过链路82将其发往维修设备80，步骤1215设定MODE＝0，逻辑866退出。若尚未查出故障，则步骤1224检查是否已从维修设备80收到一停止命令。若已收到一停止命令，则步骤1215设定MODE＝0，该逻辑退出，自校验过程中断。若未收到停止命令，则步骤1226将X值保存为变量X(2)。必要时可使上行/下行顺序反向。

然后，步骤1228如此计算上行/下行的X平均值：X_AVG＝[X(1)+X(2)]/2。之后，在步骤1230检查X_AVG，以辨明是否已从最后的上行/下行改变了符号(或极性)。若尚未改变符号，则步骤1232检查Count是否大于或等于10次重复值。若该循环重复的次数少于十次，则步骤1234设定Fault标志为一，并通过链路82(图21)将其发送给维修设备80。若Count不大于和不等于10次，则步骤1236使Count加一，步骤1238计算J*的下一个值。例如，若如前文所述将J*_INIT设定为高，则在步骤1238减小J*预定量例如20％或J*(n+1)＝J*(n)×0.8，逻辑866返回步骤1206以执行电梯的下一个上行/下行。也可采用J*的其他百分数。相反，若将J*_INIT设定为低，则在步骤1238中使J*加上预定量。

若X_AVG已改变符号，则测试1230的结果将为“是”，在步骤1240内插值，以确定X_AVG过零的J*值。具体地说，参见图28，曲线1360表示对于J*值的给定估计组所绘制的X值。当X值过零时，内插与零点两侧数据点1362、1364相关的J*值，以确定曲线1360的过零点1366。该内插的结果是系统惯量J*的近似值，它将被电机控制器8(图21)所采用。

必要时，只要其他增益调整算法能收敛于理想容限范围内的J*准确值，就可对逻辑866采用这种算法。而且，这里所述的逻辑可以用只从上行或下行得来的X值(即，没有平均)来执行；但是，对从上行和下行得来的X取平均值，为J*提供了最可靠的值。

参见图26，参考信号ω_REF、理想模型850(图21)的输出W*和电机的实际转速ω_R(或ω_FB)分别由曲线1340、1342、1344表示。速度曲线参考曲线1340(ω_REF)是指一电梯的典型速度曲线，如前文所述，它包括上升(或增大或加速)速度区A、恒速区B(其中电机运行于给定应用的工作或规定或全速下)和下降(或降低或减速)速度区C，返回零点。

恒速区B的持续时间基于FLRCMD信号所命令的楼层数(或指定楼层)。恒速区B的持续时间对用第二运行转子测试266来确定J*并非是关键。但是，速度曲线的加速区A和减速区C为确定J*的准确值提供信息。而且，速度越高，J*的测量值越好；这样，使电梯一直运行至工作速度。

曲线1340仅用于说明的目的，也可采用其他的上升/下降斜率、工作速度和整体曲线。楼层数或指定楼层可以由维修设备80通过链路82提供。

若图22-24的模型参数如下设置：J*＝4.0(高)；1.0(低)；2.28(准确)。则K_T*＝2.44，K_T＝2.44，J＝2.28，G＝8，ω_C＝4，这给出K1值，如K1＝J*/2.28，当在J*＝1，4.0，2.28时求值，分别得到K1＝0.44，1.75，1。

参见图26和27，若惯量值J*是准确值(即K1＝1.0，J*＝2.26)，则参数ω_REF由曲线1340表示，参数W*由曲线1342表示，参数ω_R由曲线1344表示。如所预料的那样，反馈信号ω_R基本上等于理想信号W*，其超调量或欠调量极小。参见图27，参数W_MRE由曲线1350表示，参数DX由曲线1352表示，而参数X由曲线1354表示。如所预料的那样，参数X在电梯运行的末尾接近零，表明理想速度输出与实际速度输出之间的误差很小且在理想容限范围之内。

但是，若惯量J*值为高，例如J*＝4.0且由此K1＝1.75，则实际的电机速度响应将表现出粘滞(sluggish)响应。这样，X值在运行结尾处为负。相反，当惯量值J*为低值时，例如J*＝1.0且由此K1等于0.44，实际的电机速度响应会有一超调量。这样，随着惯量估计为低，单台电梯运行结尾处的X的终值为正。

参见图21，乘法器857向积分器865提供误差信号W_MRE的速度定标(scaling)或开窗(windowing)，以便在低速下，即，在速度曲线的上升与下降区域期间，使误差信号W_MRE按比例减小。进行这种定标的原因在于模型逻辑850并不考虑电梯系统上的负载转矩，它包括摩擦力和提升间的不平衡且通常难以量化。摩擦力是非线性量，尤其对齿轮传动式电梯系统和齿轮箱来说，摩擦力会在低速时更高，随着速度达到全速而逐渐减小到最低值。

还有，乘法器859提供开窗死区函数，它通过迫使DX为零而迫使积分器865忽略低速时的模型参数误差，直到速度超过全速的预定百分数为止。比较器863把系统全速值的50％用作死区宽度；不过也可采用其他值。

尽管乘法器857、859对于本发明来说并不是必须的，不过它们提供最佳的性能。还有，不用两个乘法器857、859对积分器865的输入信号DX定标和开窗，而是必要时单独采用二者之一以产生类似作用。还有，也可采用其他开窗或信号定标技术以避免错误信号。

这里所用的“环增益”一词是指速度环补偿16内的速度内环922(图22)的增益参数(或因子)J*，它如本文所述变化，还指整体环路增益(例如ω_CJ*/K_T*)。速度环的其他因子ω_C、K_T*为常数，因此J*的变化导致速度环增益的变化。还有，应理解，不提供变量J*和常数K_T*，逻辑866可以向逻辑16提供等于环路增益因子的结合(例如J*/K_T*)或等于整体环路增益(例如ω_CJ*/K_T*)的单变量参数。在这两种情况下，环增益的值都如本文所述变化，直到实现理想响应为止。

不用积分器865，而可以用一低通滤波器或任何类型的滤波器，以滤除DX中的瞬态分量，并提供整个给定运行中的DX平均值。这样，可以在Pass或ω_R到达零点之前，例如在运行的恒速区或工作速度区期间，通过逻辑866对滤波器865的输出采样。而且，可以修改乘法器857、859以与所选的滤波器一起工作，从而提供理想的输出信号。

另一方面，不用积分器(或滤波器)865，可以通过不含滤波器或积分器的逻辑866直接对信号DX采样。这样，逻辑866会在步骤1218、1226(图25)中在运行的恒速区结尾(或期间)对DX值采样，DX将代替本文所参考的X。另一方面，不用滤波DX或除了对DX滤波，可以对用来计算DX的输入信号滤波。再有，仅当电机速度超过某一速度时或已在工作速度达预定时间段时，逻辑266可以计算DX。

电梯上行和下行的方向顺序并非本发明的关键，例如，电梯可以在步骤1210中下行而在步骤1220中上行(图25)。但是，一般地，维护人员会使电梯运行到底层或第一层，以开始维修或校验。这样，可能需要如前述所述用标准曲线使电梯首先上行以提供一段具有足够长持续时间的运行。

随着四组测试252、258、262、266的每组都完成，参数被自动存入电机控制器14的存储器中，消除了对安装人员或维护人员手动输入这些参数的需要。随着自起动过程中的每组测试完成，逻辑48(或专门测试逻辑)向维修设备80提供DONE标志，并提供对维护人员有用的具体电机参数。另一方面，逻辑48可以在所有测试完成时向维修设备提供一个指示。

在每组测试完成之后，不使四组测试252、258、262、266自动运行，逻辑48可以等待维修设备80提供另一起始命令，以执行该顺序中的下一测试。另一方面，维修设备也可以命令将要执行哪组测试。

虽然已根据本发明的典型实施例描述和说明了本发明，不过本领域的普通技术人员应理解，在不脱离本发明的实质与范围的情况下，可以进行前述及各种其他的改变、删除和添加。

Claims

1.一种自起动(self-commissioning)磁场定向电梯电机控制器的方法，包括以下步骤：

a)计算该电机控制器的积分增益(K_I)、比例增益(K_P)和整体增益(G_C)；

b)取得该电机控制器的转子时间常数(τ_R)、磁化电流(Id)和电机转矩常数(K_T*)的初始值，并取得电机瞬态电感(Lσ)的值；

c)利用所述瞬态电感(Lσ)计算所述转子时间常数(τ_R)和磁化电流(Id)的终值；以及

d)计算该电机控制器的系统惯量(J*)参数。

2.根据权利要求1的方法，其中取得初始值的所述步骤(b)包括计算所述初始值。

3.根据权利要求1的方法，其中依赖于从维修设备接收一命令，执行所述步骤(a)-(d)。