CN108622746A - 用于电梯系统的动态补偿控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了控制电梯的方法和系统，其包括：检测电梯轿厢的层站停靠；测量与所述停靠相关联的负载信息；基于所述检测的层站和所述测量的负载信息中的至少一个来使用机器控制所述电梯在所述层站处的停靠；以及用计算系统和所述电梯机器对所述电梯的运动状态执行动态补偿控制。所述动态补偿控制包括：在所述计算系统处接收与所述电梯轿厢的至少一个运动状态相关的运动状态信息；在所述计算系统处接收所述层站和所述负载信息；将滤波器应用于所述接收的信息并且生成第一控制信号；以及从所述第一控制信号产生控制输出来控制所述电梯机器，以最小化所述电梯轿厢在所述检测的层站处的振荡、振动、过度位置偏斜和/或弹跳。

Description

用于电梯系统的动态补偿控制
发明背景
本文公开的主题总体涉及电梯系统，并且更具体地说涉及用于电梯系统的动态补偿控制系统和控制方法。
电梯系统通常包括多根条带或绳索(承载构件)，所述条带或绳索使电梯轿厢在井道或电梯井内在多个电梯层站之间垂直地移动。当电梯轿厢停靠在电梯层站中的相应层站时，轿厢内的负载的大小的变化会导致轿厢相对于层站的垂直位置的变化。例如，当一名或多名乘客和/或货物从层站移到电梯轿厢中时，电梯轿厢可以相对于电梯层站垂直地向下移动。在另一个实例中，当一名或多名乘客和/或货物从电梯轿厢移到层站上时，电梯轿厢可以相对于电梯层站垂直地向上移动。电梯轿厢的垂直位置的这类变化可能是由软挂接弹簧和/或承载构件的拉伸和/或收缩所引起的，特别是在电梯系统具有相对较大的运行高度和/或数目相对较少的承载构件的情况下。在某些条件下，承载构件的拉伸和/或收缩和/或挂接弹簧可能会在电梯轿厢的垂直位置上产生破坏性振荡，例如，上下“弹跳”运动。
发明简述
根据一些实施方案，提供了控制电梯系统的方法。所述方法包括：检测电梯轿厢的停靠层站；测量与所检测的停靠相关联的负载信息；基于所检测的层站和测量的负载信息中的至少一个来使用电梯机器控制电梯轿厢在层站处的停靠；以及用计算系统和电梯机器对电梯轿厢相对于层站的运动状态执行动态补偿控制。动态补偿控制包括：在计算系统处接收与电梯轿厢的至少一个运动状态相关的运动状态信息；在计算系统处接收层站和负载信息；将滤波器应用于所接收的信息并且生成第一控制信号；从第一控制信号产生控制输出来控制电梯机器以最小化电梯轿厢在所检测的层站处的振荡、振动、过度位置偏斜和/或弹跳。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括控制输出是用于在电梯机器处生成电机转矩的电流。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括将限制器应用于第一控制信号以产生第二控制信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括在机器速度控制器处接收第二控制信号，接收与电梯机器的电机速度相关的电机速度信号，以及生成第三控制信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括在机器转矩控制器处接收第三控制信号，以及从机器转矩控制器输出控制输出以控制电梯机器的转矩。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括负载信息包括以下至少一项：(i)电梯轿厢内的当前负载，(ii)因负载离开电梯轿厢到层站上所致的估计的负载变化，或(iii)因负载从层站进入电梯轿厢所致的估计的负载变化。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括基于负载信息和所检测的层站中的至少一个来确定动态补偿控制是不需要的。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括滤波器是陷波滤波器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述方法的另外的实施方案可以包括陷波滤波器是基于井道动力学或性能要求来调节。
根据其他实施方案，提供电梯控制系统。电梯控制系统包括电梯机器，所述电梯机器可操作地连接至位于电梯井内的电梯轿厢；至少一个运动状态传感器，所述至少一个运动状态传感器被布置来检测电梯轿厢在电梯井内的运动状态；至少一个负载传感器，所述至少一个负载传感器被布置来检测电梯轿厢的负载；以及计算系统，所述计算系统与至少一个运动状态传感器和至少一个负载传感器通信，所述计算系统被配置来对电梯轿厢执行动态补偿控制。动态补偿控制包括：在计算系统处接收与电梯轿厢相关的运动状态信息以生成运动状态信号；在计算系统处从至少一个运动状态传感器和至少一个负载传感器接收层站和负载信息信号；将滤波器应用于速度、位置、层站和负载信息信号并且生成第一控制信号；以及从第一控制信号产生控制输出来控制电梯机器以最小化电梯轿厢在所检测的层站处的振荡、振动、过度位置偏斜和/或弹跳。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括控制输出是用于在电梯机器处生成电机转矩的电流。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括将限制器应用于第一控制信号以产生第二控制信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括在机器速度控制器处接收第二控制信号，接收与电梯机器的电机速度相关的电机速度信号，以及生成第三控制信号。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括在机器转矩控制器处接收第三控制信号，以及从机器转矩控制器输出控制输出以控制电梯机器的转矩。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括负载信息包括以下至少一项：(i)电梯轿厢内的当前负载，(ii)因负载离开电梯轿厢到层站上所致的估计的负载变化，或(iii)因负载从层站进入电梯轿厢所致的估计的负载变化。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括基于负载信息和所检测的层站中的至少一个来确定动态补偿控制是不需要的。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括滤波器是陷波滤波器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括陷波滤波器是基于以下至少一项来调节：(i)如由轿厢运动状态感测明示或暗示的井道动力学，(ii)负载称重传感器，(iii)性能要求，或(iv)对轿厢负载的瞬态检测。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括至少一个运动状态传感器包括位于电梯轿厢上的多个传感元件，以及沿电梯井定位在每个层站处的对应的一组标签元件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，或者作为替代方案，所述系统的另外的实施方案可以包括多个传感元件和每个层站处的对应的标签元件形成重叠检测区域。
本公开的实施方案的技术效果包括用于提供电梯系统的高带宽响应和有效振荡、定位和振动控制的动态补偿系统和操作方法。
除非另外明确指出，否则前述特征和元件可以各种组合非排他性地组合。根据以下描述和附图，这些特征和元件以及其操作将变得更为显而易见。然而，应理解，以下描述和附图意在本质上是说明性和解释性的而非限制性的。
附图简述
本公开通过举例说明并且不限于附图，在附图中，相同参考数字表示相同元件。
图1是可以采用本公开的各种实施方案的电梯系统的示意图；
图2是示出计算系统的示意性方框图，所述计算系统可以被配置用于本公开的一个或多个实施方案；
图3是根据本公开的实施方案的动态补偿控制系统的示意图；
图4A是可以在本公开的实施方案中采用的运动状态感测组件和系统的示意图；
图4B是示出在使用图4A的运动状态感测组件和系统时出现的相对运动状态的曲线图；
图5是相对于结合到本公开的实施方案中的滤波器采用的示例动态补偿滤波器输出曲线图；并且
图6是根据本公开的实施方案的用于操作和控制电梯系统的流程图。
具体实施方式
如本文所示和所述，将呈现本公开的各种特征。各种实施方案可以具有相同或类似的特征，并且因此相同或类似的特征可以用相同参考数字来标记，但前面有指示示出所述特征的图的不同第一数字。因此，例如，图X中示出的元件“a”可以标记为“Xa”，并且图Z中的类似特征可以标记为“Za”。虽然可以在一般意义上使用类似的参考数字，但是将描述各种实施方案并且各种特征可以包括如本领域技术人员将了解的变化、替换、修改等，而不管是明确描述的还是本领域技术人员以其他方式了解的。
图1是电梯系统101的透视图，所述电梯系统101包括电梯轿厢103、对重105、一个或多个承载构件107、导轨109、机器111、运动状态传感器113以及电梯控制器115。如本文所使用，术语“运动状态”包括但不限于位置、速度和加速度。也就是说，电梯轿厢的运动状态可以是轿厢在电梯井内的绝对位置、轿厢位置的一阶求导或位置变化(例如，速度)、或轿厢速度的二阶导数或变化(例如，加速度)。因此，运动状态并不仅仅限于运动，而且包括电梯轿厢的静态或绝对位置以及轿厢在电梯井内的移动。运动状态传感器113可以是编码器、光学传感器、或如本领域技术人员将了解的其他类型的传感器和/或传感器组件。
电梯轿厢103和对重105通过承载构件107来彼此连接。承载构件107可以是例如，绳索、钢缆和/或涂覆钢带。对重105被配置来平衡电梯轿厢103的负载，并且被配置成促进电梯轿厢103在电梯井117内且沿导轨109相对于对重105进行的同时移动和反方向移动。
承载构件107接合机器111，所述机器111是电梯系统101的顶部结构的一部分。机器111被配置来控制电梯轿厢103与对重105之间的移动。运动状态传感器113可以安装在调速器系统119的上部滑轮上，并且可以被配置来提供与电梯轿厢103在电梯井117内的运动状态相关的运动状态信号。在其他实施方案中，运动状态传感器113可以直接安装至机器111的移动部件，或者可以位于如本领域中已知的其他位置和/或配置上。
电梯控制器115如图所示位于电梯井117的控制器室121内，并且被配置来控制电梯系统101以及尤其是电梯轿厢103的操作。例如，电梯控制器115可以向机器111提供驱动信号来控制电梯轿厢103的加速、减速、平层、停止等。电梯控制器115还可以被配置来从运动状态传感器113接收运动状态信号。当沿导轨109在电梯井117内上下移动时，电梯轿厢103如由电梯控制器115所控制可以停靠在一个或多个层站125处。虽然被示出处于控制器室121，但是本领域技术人员将了解，电梯控制器115可以在电梯系统101内的其他位置或地点处定位和/或配置。在一些实施方案中，电梯控制器115可以被配置来控制电梯轿厢103内的特征，包括但不限于照明、显示屏、音乐、语音音频文字等。
机器111可以包括电机或类似的驱动机构和任选的制动系统。根据本公开的实施方案，机器111被配置成包括电驱动式电机。用于电机的电源可以是任何电源，包括电网，所述电源结合其他部件一起被供应给电机。虽然示出和描述了基于绳索的承载系统，但是采用使电梯轿厢在电梯井内移动的其他方法和机构，诸如液压或任何其他方法的电梯系统也可以采用本公开的实施方案。图1仅仅是出于说明性和解释性目的而呈现的非限制性实例。
本文提供的实施方案涉及与层站处的电梯控制相关的设备、系统和方法，并且尤其涉及用于快速调节和解决电梯系统内的弹跳、振荡和/或振动的动态补偿系统。例如，电梯悬停模式是在电梯轿厢因负载变化和/或承载构件(例如，连续再平层特征结构)的伸展/收缩而可能上下移动(例如，弹跳)时在层站处使用的操作模式。根据本文提供的实施方案，电梯系统可以基于检测到的和/或预测的潜在负载变化而进入动态补偿控制操作模式或在所述操作模式下操作，并且调节电机控制以在电梯井内准确地维持电梯的位置。例如，根据本公开的实施方案的电梯系统可以在接近层站和停靠在层站处时提供高带宽响应，以使得电梯轿厢内或进入/离开所述电梯轿厢的乘客经历轻微地乃至不经历弹跳、振荡和/或振动。
现参考图2，示出了可以结合到本公开的电梯系统中的示例计算系统200。计算系统200可以被配置为电梯控制器，例如图1所示的控制器115的一部分和/或与所述电梯控制器通信，和/或被配置为如本文所述的动态补偿控制模式系统的一部分。计算系统200包括存储器202，所述存储器202可以存储可执行指令和/或与动态补偿控制模式系统相关联的数据。可以任何方式和任何抽象等级存储或组织可执行指令，诸如结合一个或多个应用程序、过程、例程、程序、方法等。作为举例，图2中示出了如与动态补偿控制模式程序204相关联的指令的至少一部分。
另外，如所提及，存储器202可以存储数据206。数据206可以包括但不限于电梯轿厢数据、电梯操作模式、命令或如本领域技术人员将了解的任何其他类型的数据。存储在存储器202中的指令可以由一个或多个处理器，诸如处理器208来执行。处理器208可以对数据206进行操作。
处理器208如图所示耦合到一个或多个输入/输出(I/O)装置210。在一些实施方案中，I/O装置210可以包括以下一项或多项：键盘或小键盘、触摸屏或触摸面板、显示屏、麦克风、扬声器、鼠标、按钮、遥控器、操纵杆、打印机、电话或移动装置(例如，智能手机)、传感器等。I/O装置210在一些实施方案中包括通信部件，诸如宽带或无线通信元件。
计算系统200的部件可以通过一根或多根总线来可操作地和/或可通信地连接。计算系统200还可以包括如本领域中已知的其他特征或部件。例如，计算系统200可以包括一个或多个收发器和/或装置，所述收发器和/或装置被配置来传输和/或接收来自计算系统200外部的来源(例如，I/O装置210的一部分)的信息或数据。例如，在一些实施方案中，计算系统200可以被配置来经由网络(有线或无线)或者通过连至远离计算系统200的一个或多个装置的电缆或无线连接(例如，接至电梯机器的直接连接等)来接收信息。经由通信网络接收的信息可以存储在存储器202中(例如，存储作为数据206)，和/或可以被一个或多个程序或应用程序(例如，程序204)和/或处理器208处理和/或采用。
计算系统200是计算系统、控制器和/或用于执行和/或进行本文所述的实施方案和/或过程的控制系统的一个实例。例如，被配置为电梯控制系统的一部分的计算系统200用于接收命令和/或指令，并且被配置来通过电梯机器的控制来控制电梯轿厢的操作。例如，计算系统200可以整合到电梯控制器和/或电梯机器中或者与之分离(但与其通信)并且作为动态补偿控制系统的一部分进行操作。如本文所使用，术语“动态补偿控制系统”指代被配置来如下所述控制电梯轿厢的移动，以及尤其是动态补偿控制模式的一个或多个部件。
计算系统200被配置来以电梯的动态补偿控制模式操作和/或控制所述动态补偿控制模式。动态补偿控制操作模式用于减轻或显著减少电梯轿厢的弹跳。这种电梯轿厢弹跳可能是以下各项的结果：用于将电梯轿厢悬挂在电梯井内并使所述电梯轿厢在所述电梯井内移动的承载构件(例如，条带、绳索、电缆、或其他悬挂机构)过长；和/或电梯轿厢负载发生变化(例如，承载构件上所承受的重量的变化)。例如，在高层建筑中，由于承载构件的长度，悬挂的电梯轿厢在到达层站时可能会弹跳或轻微移动。可能会在高层电梯系统(例如，高层建筑内的系统)中在电梯轿厢处于相对较低的层站(例如，靠近建筑物底层)时观察到这类效应。在这类情况下，承载构件可能会充分伸展并且变得足够长，以致于承载构件可能会出现伸展(例如，拉伸)或收缩。这种伸展或收缩可能会引起电梯轿厢相对于停靠位置发生移动，甚至是在为了防止电梯轿厢移动，已经接合制动器的情况下。也就是说，电梯轿厢的移动可以独立于驱动电梯轿厢在电梯井内移动的机器的操作。
例如，电梯系统通常包括多个承载构件，所述多个承载构件由电梯机器驱动来使电梯轿厢在井道或电梯井内在多个电梯层站之间垂直地移动(参见，例如图1)。当电梯轿厢停靠在电梯层站中的相应层站时，轿厢内的负载的大小的变化(例如，重量的变化)会导致轿厢相对于层站的垂直位置的变化，所述垂直位置的变化可以包括速度和/或加速度，即，运动状态。如上所述，术语“运动状态”包括但不限于位置、速度和加速度。也就是说，电梯轿厢的运动状态可以是轿厢在电梯井内的绝对位置、轿厢位置的一阶求导或位置变化(例如，速度)、或轿厢速度的二阶导数或变化(例如，加速度)。因此，运动状态并不仅仅限于运动，而且包括电梯轿厢的静态或绝对位置以及轿厢在电梯井内的移动。
例如，当一名或多名乘客和/或货物从层站移到电梯轿厢中(例如，正向负载变化)时，电梯轿厢可以相对于电梯层站垂直地向下移动。在另一个实例中，当一名或多名乘客和/或货物从电梯轿厢移到层站上(例如，负向负载变化)时，电梯轿厢可以相对于电梯层站垂直地向上移动。如本文所使用的术语“负载变化”包括可以装载到(例如，进入)电梯轿厢或从所述电梯轿厢卸载(例如，离开)的人、物品、货物、事物等。正向负载变化是通过承载构件悬挂的重量的增加，而负向负载变化是通过承载构件悬挂的重量的减少。
电梯轿厢的垂直位置的这类变化和/或电梯轿厢的运动状态的其他变化可能是由软挂接弹簧、承载构件的拉伸和/或收缩、和/或各种其他原因所引起的，特别是在电梯系统具有相对较大的运行高度和/或数目相对较少的承载构件的情况下。在某些条件下，承载构件的拉伸和/或收缩和/或挂接弹簧可能会在电梯轿厢的运动状态(例如，电梯轿厢的上下运动)中产生破坏性振荡、位置偏斜或振动。
根据本公开的实施方案，提供了系统和过程，所述系统和过程用于采用动态补偿控制来最小化、减少或消除电梯系统的“弹跳”、振荡、过度位置偏斜、振动等。也就是说，本文提供的实施方案涉及有效振动、高带宽、快速反应过程，所述过程将对电梯轿厢的运动状态的直接测量采用作为对电梯机器的反馈，以生成转矩，从而对装载和卸载情境诸如位于高层建筑/系统内的较低层站期间的下沉或弹跳进行补偿。动态补偿控制系统监测轿厢处的运动状态误差以产生校正动作(例如，电机转矩)。在一些实施方案中，动态补偿控制操作可以被配置成仅可在层站处使用。当过渡到动态补偿控制操作模式时，额外的运动状态反馈消除了在常规悬停系统中可能会经历的额外的下沉或弹跳的可能性。本文提供的实施方案涉及相对“积极的”轿厢运动状态反馈再平层控制系统，其可以对实时事件及其相关数据快速作出反应。
现转到图3，示出了本公开的非限制性实施方案的示意图。示意图示出动态补偿控制系统320。如图所示，动态补偿控制系统320包括如本文所述的多个元件和各种输入。例如，如图所示，动态补偿控制系统320示出第一运动状态反馈补偿元件322(例如，轿厢速度反馈补偿元件)和第二运动状态反馈补偿元件324(例如，轿厢位置反馈补偿元件)。在一些实施方案中，动态补偿控制系统320的一些或全部元件可以在处理器或其他计算系统(例如图2所示)内以软件配置实施。动态补偿控制系统320还示出了滤波器元件326、限制器元件328、机器速度控制器(MVC)元件330以及机器转矩控制器(MTC)元件332。
在操作中，且根据本公开的实施方案，第一运动状态反馈补偿元件322接收第一输入334，并且第二运动状态反馈补偿元件324接收第二输入336。第一输入334在这个实施方案中是第一运动状态信号，诸如轿厢速度。也就是说，在这个实施方案中，第一输入334由与电梯轿厢在电梯井内的第一运动状态例如速度相关的数据和/或信息形成。第一运动状态数据可以通过运动状态传感器或者附接至或以其他方式连接至电梯轿厢的其他装置直接获得。在其他实施方案中或与之相结合，第一运动状态感测可以是基于对在电梯井内驱动电梯轿厢的电梯机器的元件的旋转位置的监测或感测。本领域技术人员将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用其他手段和机构来确定电梯轿厢的运动状态。如图所示，由第一运动状态反馈补偿元件322从一个或多个运动状态传感器(例如，速度传感器)接收第一输入334。
类似地，第二运动状态反馈补偿元件324从一个或多个运动状态传感器接收第二输入336，所述运动状态传感器被配置来监测、检测、或以其他方式确定电梯轿厢的第二运动状态并且输出第二运动状态信号。在一些实施方案中，生成第一输入334和第二输入336的运动状态传感器可以是相同的运动状态传感器，所述运动状态传感器具有不同的功能特征，所述功能特征被配置来确定电梯轿厢的不同运动状态(例如，位置、速度、加速度)。虽然上文相对于两个运动状态(位置和速度)进行了描述，但是本领域技术人员将了解，根据本公开的各种实施方案，任何运动状态和/或任何数目的运动状态都可以用作输入。
在一些实施方案中，运动状态传感器可以包括层站位置传感器，诸如瞄准器，所述层站位置传感器被采用来检测电梯轿厢是处于特定层站或相对于所述特定层站处于相对位置，例如，高于或低于特定层站。一些系统使用离散传感器来将层站附近的运动状态划分为两个或更多个区，所述区指示位置和/或轿厢相对于层站的其他运动状态。然而，用传统离散传感器可能无法实现对轿厢位置或这些区内的其他运动状态的微小变化的直接感测。这类未检测到的或未感测到的运动状态的变化可能是负载变化、承载构件的拉伸等的结果。在一些实施方案中，运动状态感测包括在电梯轿厢上使用加速度计，所述加速度计用于生成运动状态信号(例如，轿厢速度)。在这类配置中，使用对加速度测量的数学积分来获得速度，并且二次积分可以获得轿厢位置，并且因此使用单个运动状态传感器可以获得三个独立的运动状态。另外，如本领域技术人员将了解，运动状态传感器可以位于电梯轿厢上和/或电梯井内。
现参考图4A-4B，示出了包括呈无接触式线性电感式传感器的形式的运动状态传感器的本公开的非限制性实施方案。可以采用运动状态传感器来提供轿厢相对于层站的运动状态(例如，位置和/或速度)的直接的高分辨率测量。例如，如图4A所示，电梯轿厢450可以包括具有多个传感器的传感器组件450a。如图所示，传感器组件450a包括第一传感器452、第二传感器454和任选的第三传感器456。每个传感器452、454、456可以包括一个或多个传感元件。虽然被示出处于特定示例配置，但是本领域技术人员将了解，电梯轿厢可以配备有任何数目的传感器和/或作为传感器一部分的传感元件。
为了确定电梯轿厢450相对于层站458的位置，层站458(和电梯井中的每个层站)都被配置成具有标签组件458a。例如，如图4A所示，标签组件458a具有第一标签460、第二标签462以及具有第一标签元件464a、第二标签元件464b和第三标签元件464c的第三标签464。标签组件458a(和标签460、462、464)的位置被安装成使得当电梯轿厢450与层站458对准时，传感器组件450a中的传感器452、454、456的每一个接近于标签组件458a中的标签460、462、464的每一个定位。如图所示，第三标签464的标签元件464a、464b、464c在跨度上间隔开标签间隔距离Dt，并且传感器452、454、456跨越操作距离Ds，其中标签间隔距离Dt和传感器操作距离Ds大致相等。
在一个非限制性实例中，个别传感元件(452a、454a、456a、456b、456c)由电感地耦合到相应的标签元件(460a、462a、464a、464b、464c)的一组线圈组成。标签元件相对于相应的传感元件的位置的变化对应于电感的变化，即，标签元件与传感元件之间的距离与电感相关。这些传感器和标签的组件为位置检测提供了各种益处。例如，诸如图4A所示的组件提供了区域冗余，在所述区域中，可以执行动态补偿，并且传感器的延长的行程正好越过传感器或标签的长度。
在操作中，为了检测位置，由组件中的传感器452、454、456的每一个感测的位置被组合来计算：(i)轿厢相对于层站的真实位置，以及(ii)允许门在轿厢正操作(例如，处于再平层区域中)时打开的安全信号。附加标签(未示出)可以包括编码信息以唯一地识别每个楼层(经由频率或位置编码)。
图4B示出相对位置的曲线图，其中纵轴表示传感元件位置，并且横轴表示绝对位置。在曲线图上，示出了层站位置P，其指示当电梯轿厢450与层站458对准时传感元件A、B、C(对应于图4A的字母数字元件标记)的相对位置。另外，如图所示，示出了再平层区域Dr，在其中，运动状态传感器反馈被提供给动态补偿控制系统。在再平层区域Dr之外，电梯使用常规运动状态传感器来操作。如图所示，线A、B、C表示针对全部定位在层站位置P周围的各个传感元件而记录的相对位置。当电梯轿厢450移动离开层站位置P时，第三传感器456将切换到标签元件464b或464c。例如，如果电梯轿厢450相对于层站458向上移动，那么传感器456将仅可感应到对应于线B的第二标签元件464b。如果电梯轿厢450相对于层站458向下移动，那么传感器456将仅可感应到对应于线C的第三标签元件464c。以此方式，可以获得对电梯轿厢的超出单个传感器/标签组合的行程的运动状态的连续测量。
与各种其他类型的位置感测检测相比较，上文所述和图4A-4B所示的方法提供了许多益处。例如，上文所述的组件可以提供直接轿厢运动状态/层站位置反馈以便提供用来进行如本文所述的动态补偿控制。另外，取决于传感器/标签配置，实施方案可以提供唯一地识别每个楼层，可以消除对校正操作的需求的能力。此外，有利的是，计算出的层站的位置可以在安装后电子地进行微调调节。虽然相对于运动状态感测系统的特定实例进行了描述，但是本领域技术人员将了解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用各种类型和配置的运动状态传感器。举例来说，但不带限制性，在不脱离本公开的范围的情况下，非接触式发射器/接收器的配置(例如，具有瞄准器)、将平移运动转换为可测量信号的传感器(例如，导辊上的旋转编码器)、电梯轿厢惯性运动传感器(例如，加速度计)等等都可以被采用。
返回参考图3，如所提及，所感测的运动状态信号(例如，位置和速度)被提供给第一反馈补偿元件322和第二反馈补偿元件324。第一反馈补偿元件322和第二反馈补偿元件324被配置来输出参考电机速度，所述参考电机速度之后被提供给滤波器元件326。滤波器元件326还接收第三输入338。第三输入338在一些配置中包括停靠楼层数据和/或当前轿厢负载(例如，重量)。第三输入338可以通过各种手段来生成，包括但不限于，重量传感器、位置传感器、楼层检测等。滤波器元件326被配置来对来自第一输入334、第二输入336和第三输入338的信息进行滤波和处理。
滤波器元件326根据本公开的实施方案是动态补偿滤波器。根据一些实施方案，出于抑制电梯井中的轿厢的共振动态模式的目的，动态补偿滤波器被分类为陷波滤波器。电梯系统中的这种固有模式(即，共振动态模式)取决于许多不同因素。例如，如本领域技术人员将了解，共振动态模式可以取决于但不限于，轿厢本身的质量、承载构件的长度(以及因此电梯轿厢的停靠楼层位置)、承载构件布置、承载构件的数目、承载构件的弹性性质、对重的质量、驱动电机的转动惯量、轿厢内的质量等。另外，陷波滤波器可以基于以下至少一项来调节：(i)如由轿厢运动状态感测明示或暗示的井道动力学，(ii)负载称重传感器，(iii)性能要求，或(iv)对轿厢负载的瞬态检测。因此，滤波器频率根据这些因素中的一个或多个的变化来调节。如本领域技术人员将了解，共振动态模式基本上是机器制动器被提起时的电梯系统的最低频率模式(大于0)，其中转矩作为输入并且轿厢位置作为输出。
例如，转到图5，示出了根据本公开的非限制性实施方案的滤波器元件326的示例曲线图500。在图5中，曲线图500表示动态补偿滤波器输出(例如，滤波器元件326的输出)。如图所示，沿横轴示出以赫兹计的频率，并且沿纵轴示出幅度比。本领域技术人员将了解，幅度比表示由滤波器施加至输入的增益倍数。
在本实例中，在曲线图500中，对范围为1.6至2.0Hz的陷波频率进行调节以优化系统响应。所述调节通过曲线图500中的五个不同曲线502示出，其中曲线502中的三个示出频率的调节，并且曲线502中的三个示出幅度的调节。频率调节范围504内示出了频率的调节，并且幅度调节范围506内示出了幅度的调节。频率调节范围504被提供来对井道动力学进行补偿，并且幅度调节范围506用于最大化性能。每个曲线的拐点表示陷波频率508。
曲线图500示出了滤波器元件326的频率依赖性增益。例如，在高频率和低频率下，信号(例如，第一输入334、第二输入336和第三输入338)直接通过滤波器元件326，实现单位增益。然而，在陷波频率508周围的频率下，响应出现衰减(例如，小于1的增益倍数)。这种表现导致动态补偿控制系统320与不具有这种动态补偿控制系统的系统相比较，对因井道内轿厢的固有弹跳模式所致的轿厢振动不太敏感。
作为滤波器元件326的操作的实例，滤波器元件326内的算法预测弹跳模式频率(W弹跳)是停靠楼层(L楼层)和轿厢内负载(P)的函数：W弹跳＝f(L楼层，P)，这被采用作为动态补偿控制系统320中的预定义算法。据此，滤波器元件326(例如，陷波滤波器)之后基于W弹跳的预测值来设定。也就是说，陷波频率508是基于与采用动态补偿控制系统320的特定电梯系统相关的可变因素来预先确定，所述可变因素包括楼层数目、空轿厢重量、当前楼层、当前轿厢总负载等。虽然本文中讨论了特定动态补偿滤波器，但是这种讨论仅仅用于说明性和解释性目的，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用所述动态补偿滤波器形式的变型。
有利的是，在本公开的实施方案中结合滤波器元件，诸如陷波滤波器或其他动态补偿滤波器使得动态补偿控制系统能够变为高带宽系统。也就是说，如本文所提供，动态补偿控制系统可以非常迅速地响应(例如，比传统再平层系统快约10倍)，而不会产生不想要的垂直电梯轿厢振动、弹跳、过度位置偏斜或振荡。根据本公开的滤波器元件将轿厢位置和速度反馈信号，以及对停靠楼层和轿厢内负载的了解两者作为输入接收，以自动进行调节来优化性能，同时最小化或消除振动级。
为了实现对电梯轿厢的弹跳或振动的最小化或消除，滤波器元件326向限制器328输出第一控制信号。限制器328在一些实施方案中是速度限制器，所述速度限制器反过来向机器速度控制器(MVC)元件330输出速度控制信号(例如，第二控制信号)。MVC元件330还将第四输入340作为输入接收。第四输入340是与电梯机器的电机运动状态(例如，速度、位置等，及其组合)相关的电机运动状态信号。
MVC元件330向机器转矩控制器(MTC)元件332输出第三控制信号。MTC元件332然后输出标记为控制输出342的第四控制信号。控制输出342是用于控制电流电平的控制信号，所述电流电平被采用来控制电梯机器的电机驱动系统。电机驱动系统输出电流以生成所需的电机转矩，从而控制电梯机器的转矩，并且进而控制电梯轿厢的运动状态和电梯轿厢的平层。
因此，在一个非限制性实例中，轿厢位置和速度信号可以分别通过轿厢速度反馈补偿元件和轿厢位置反馈补偿元件。反馈补偿元件产生有效的电机速度校正，所述电机速度校正在被发送到电机速度控制元件330之前通过滤波器元件326来滤波并且通过限制器元件328来进行限制。
如本文所使用，“高带宽”指代有效的反馈控制闭环带宽。也就是说，如本领域技术人员将了解，通过本公开的实施方案实现的高带宽是控制输出能有效遵从命令输入(通常指定为是输出与输入比的50％)时所处的频率。例如，在一些实施方案中，为了限制因轿厢中的负载变化所致的下沉、弹跳、振荡、过度位置偏斜、振动等的量，动态补偿控制系统可以具有大约2Hz的带宽，这远远高于常规再平层控制传统上所需的带宽。滤波器326例如动态补偿滤波器允许实现这种带宽。
现转到图6，示出了用于控制电梯轿厢在电梯井内的移动和操作的流程图600。流程图600可以由如图所示和上文所述的计算系统和/或动态补偿控制系统和/或其变型来执行。流程图600包括电子控制元件(例如，处理器等)和机械控制元件(例如，电梯机器、电机等)，以下统称控制元件。
在方框602处，控制元件检测电梯轿厢对层站的接近。这种检测可以是相对于由电梯系统的用户操作的电梯呼叫按钮的操作而接收到的信号。电梯呼叫按钮可以位于层站处并且在用户想要将电梯轿厢调至其当前楼层时激活。电梯呼叫按钮还可以包括位于电梯轿厢内由电梯轿厢内的用户激活的目的地键入按钮。另外，检测信号可以由电子系统提供，所述电子系统远离特定电梯系统，诸如智能电梯系统(信息亭请求、计算机请求、移动装置请求等)。接近的层站如本领域所已知还可以使用电梯轿厢运动状态传感器来检测。例如，层站处的传感器可以发出轿厢几乎处于相关联的层站的信号。
基于正接近所确定的层站，动态补偿控制系统(或其他控制系统)在方框604处将确定是否应接合制动器来将电梯轿厢紧固和停靠在所述层站处，或者是否应采用“动态补偿控制操作模式”。所述确定可以是系统内预先确定或设定的。例如，预设的确定可以是基于电梯井内的特定层站(例如，始终对特定楼层或层站执行动态补偿控制)的位置。也就是说，例如，特定层站处或以下的所有楼层可以具有动态补偿控制操作模式，而不管任何其他潜在考虑。这类考虑可以是基于电梯系统的总高度，并且被设计来解决支撑电梯轿厢的承载元件的伸展或拉伸问题。(例如，在上文所述的指定层站以上的楼层处)有关确定的其他考虑可以包括电梯轿厢内的当前负载、可能从接近的层站进入电梯轿厢的估计的负载、可能离开电梯轿厢到接近的层站上的估计的负载、对层站处发生的下沉或振荡的检测或各种其他考虑。
如果在方框604处确定不应落下制动器，那么在方框606处，以动态补偿控制操作模式控制电梯机器的电机，以使电梯轿厢进入所述层站的公差范围(例如，进入预定距离内，以在电梯轿厢门打开时实现电梯轿厢与层站之间的平层)。
在方框608处，一旦电梯轿厢在层站处近似平层，就激活动态补偿控制系统以确保电梯轿厢不会弹跳、振动、过度偏斜、或以其他方式振荡。动态补偿控制系统按照上文相对于图3和图5所描述来操作，接收输入并产生转矩控制输出电流来控制电机，并且从而控制动态补偿控制操作模式和电梯轿厢相对于层站的运动状态。
有利的是，本公开的实施方案提供采用动态补偿控制系统的电梯运动状态控制。动态补偿控制系统有利地可以用高带宽控制来减少轿厢振荡的峰值偏斜。可以非常迅速地实现这种控制，例如，在小于0.1秒内起作用来使偏斜衰竭30％-50％。为了实现如此快速的反应时间，本文提供的实施方案采用从一个或多个相关联的运动状态传感器接收的一个或多个运动状态反馈信号，所述一个或多个相关联的运动状态传感器被配置来监测电梯轿厢的一个或多个运动状态。
有利的是，本文提供的实施方案采用动态补偿控制系统，所述动态补偿控制系统允许使用高增益反馈而不会在电梯系统内激发振动模式。例如，通过具有如本文所述的滤波器(例如，动态补偿滤波器、陷波滤波器等)，可以解决和避免振动模式的激发。动态补偿滤波器对弹跳模式响应进行补偿并且基于电梯轿厢中的负载和当前停靠楼层来调节。
如本文所述，在一些实施方案中，各种功能或动作可以在给定位置处发生和/或结合一个或多个设备、系统或装置的操作发生。例如，在一些实施方案中，给定功能或动作的一部分可以在第一装置或位置处执行，并且所述功能或动作的其余部分可以在一个或多个额外的装置或位置处执行。
可以使用一种或多种技术来实施各实施方案。在一些实施方案中，设备或系统可以包括一个或多个处理器以及存储指令的存储器，所述指令在被一个或多个处理器执行时致使设备或系统执行如本文所述的一个或多个方法动作。在一些实施方案中，可以使用本领域技术人员已知的各种机械部件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用各种不同类型的运动状态传感器。
各实施方案可以被实施为一个或多个设备、系统和/或方法。在一些实施方案中，指令可以存储在一个或多个计算机程序产品或计算机可读介质上，诸如暂态和/或非暂态计算机可读介质。指令在被执行时可以致使实体(例如，设备或系统)执行如本文所述的一个或多个方法动作。
已就本公开的说明性实施方案描述了本公开的各方面。本领域普通技术人员通过回顾本公开将想到在所附权利要求的范围和精神内的众多其他实施方案、修改和变化。例如，本领域普通技术人员将了解，结合说明性附图所描述的步骤可以按所述次序以外的次序执行，并且所示出的一个或多个步骤可以是任选的。

Claims (20)

1.一种控制电梯系统的方法，所述方法包括：
检测电梯轿厢停靠的层站；
测量与所述检测的停靠相关联的负载信息；
基于所述检测的层站和所述测量的负载信息中的至少一个来使用电梯机器控制所述电梯轿厢在所述层站处的停靠；以及
用计算系统和所述电梯机器对所述电梯轿厢相对于所述层站的运动状态执行动态补偿控制，
其中所述动态补偿控制包括：
在所述计算系统处接收与所述电梯轿厢的至少一个运动状态相关的运动状态信息；
在所述计算系统处接收所述层站和所述负载信息；
将滤波器应用于所述接收的信息并且生成第一控制信号；以及
从所述第一控制信号产生控制输出来控制所述电梯机器，以最小化所述电梯轿厢在所述检测的层站处的振荡、振动、过度位置偏斜和/或弹跳。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述控制输出是用于在所述电梯机器处生成电机转矩的电流。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括将限制器应用于所述第一控制信号以产生第二控制信号。
4.如权利要求3所述的方法，其还包括：
在机器速度控制器处接收所述第二控制信号；
接收与所述电梯机器的电机速度相关的电机速度信号；以及
生成第三控制信号。
5.如权利要求4所述的方法，其还包括在机器转矩控制器处接收所述第三控制信号，以及从所述机器转矩控制器输出所述控制输出以控制所述电梯机器的转矩。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述负载信息包括以下至少一项：(i)所述电梯轿厢内的当前负载，(ii)因负载离开所述电梯轿厢到所述层站上所致的估计的负载变化，或(iii)因负载从所述层站进入所述电梯轿厢所致的估计的负载变化。
7.如权利要求1所述的方法，其还包括基于所述负载信息和所述检测的层站中的至少一个来确定所述动态补偿控制是不需要的。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述滤波器是陷波滤波器。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述陷波滤波器是基于井道动力学或性能要求来调节。
10.一种电梯控制系统，所述电梯控制系统包括：
电梯机器，所述电梯机器可操作地连接至位于电梯井内的电梯轿厢；
至少一个运动状态传感器，所述至少一个运动状态传感器被布置来检测所述电梯轿厢在所述电梯井内的运动状态；
至少一个负载传感器，所述至少一个负载传感器被布置来检测所述电梯轿厢的负载；以及
计算系统，所述计算系统与所述至少一个运动状态传感器和所述至少一个负载传感器通信，所述计算系统被配置来对所述电梯轿厢执行动态补偿控制；
其中所述动态补偿控制包括：
在所述计算系统处接收与所述电梯轿厢相关的运动状态信息以生成运动状态信号；
在所述计算系统处从所述至少一个运动状态传感器和所述至少一个负载传感器接收层站和负载信息信号；
将滤波器应用于所述速度、位置、层站和负载信息信号并且生成第一控制信号；以及
从所述第一控制信号产生控制输出来控制所述电梯机器，以最小化所述电梯轿厢在所述检测的层站处的振荡、振动、过度位置偏斜和/或弹跳。
11.如权利要求10所述的系统，其中所述控制输出是用于在所述电梯机器处生成电机转矩的电流。
12.如权利要求10所述的系统，其还包括将限制器应用于所述第一控制信号以产生第二控制信号。
13.如权利要求12所述的系统，其还包括：
在机器速度控制器处接收所述第二控制信号；
接收与所述电梯机器的电机速度相关的电机速度信号；以及
生成第三控制信号。
14.如权利要求13所述的系统，其还包括在机器转矩控制器处接收所述第三控制信号，以及从所述机器转矩控制器输出所述控制输出以控制所述电梯机器的转矩。
15.如权利要求10所述的系统，其中所述负载信息包括以下至少一项：(i)所述电梯轿厢内的当前负载，(ii)因负载离开所述电梯轿厢到所述层站上所致的估计的负载变化，或(iii)因负载从所述层站进入所述电梯轿厢所致的估计的负载变化。
16.如权利要求10所述的系统，其还包括基于所述负载信息和所述检测的层站中的至少一个来确定所述动态补偿控制是不需要的。
17.如权利要求10所述的系统，其中所述滤波器是陷波滤波器。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述陷波滤波器是基于以下至少一项来调节：(i)如由轿厢运动状态感测明示或暗示的井道动力学，(ii)负载称重传感器，(iii)性能要求，或(iv)对轿厢负载的瞬态检测。
19.如权利要求10所述的系统，其中所述至少一个运动状态传感器包括位于所述电梯轿厢上的多个传感元件，以及沿所述电梯井定位在每个层站处的对应的一组标签元件。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述多个传感元件和每个层站处的所述对应的标签元件形成重叠检测区域。
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