CN108698784A - 用于对固定输送系统的移动行驶单元的绝对位置进行确定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对固定输送系统(1)的移动行驶单元(2)的绝对位置(H5)进行确定的方法，行驶单元(2)能够在输送系统(1)内沿着行驶路径(6)移动，其中，行驶单元(2)由至少一个线性电动机(3)沿着行驶路径(6)驱动，其中，线性电动机被构造为同步电动机，所述线性电动机(3)包括多个定子单元(4)和至少一个转子单元(5)，定子单元(4)沿着行驶路径(6)安装并且构造为提供沿着行驶路径(6)漂移的磁场，转子单元(5)附接到行驶单元(2)并且构造为由漂移的磁场沿着行驶路径(6)驱动，其中，分别通过估算线性电动机(3)的矢量控制的控制参数，从多个定子单元确定暂时提供驱动转子单元(5)的磁场的主动定子单元(4′)，并且计算转子单元(5)相对于主动定子单元(4′)的相对位置(H95)。

Description

用于对固定输送系统的移动行驶单元的绝对位置进行确定的 方法
技术领域
本发明涉及用于对固定输送系统的移动行驶单元的绝对位置进行确定的方法。术语“固定输送系统”包括具体安装在建筑物中或船中的电梯系统、自动扶梯或自动人行道。
背景技术
迄今为止，基于传感器的方法已经通常用于确定轿厢在电梯井道中的位置。为此，例如，RFID传感器附接到轿厢，该RFID传感器在行驶经过时检测永久安装在电梯井道中的RFID标签，由此可以确定传感器的位置。为了能够通过RFID确定准确的位置，需要高密度的RFID传感器。
具体地，在多个行驶单元共同但是彼此独立地使用共用行驶路径的那些输送系统中，将要设置冗余位置确定系统。由于基于传感器的系统的安装常常相当昂贵，因此期望提供可能的最成本有效的位置确定系统，该位置确定系统可以替换或结合其他位置确定系统或安全系统来使用。
发明内容
因此，本发明基于提供成本有效的位置确定系统的目的。
该目的通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求7的特征的电梯系统来实现。优选实施例来自从属权利要求和说明书。
根据本发明提供用于对固定输送系统的移动行驶单元的绝对位置进行确定的方法，行驶单元在输送系统内沿着行驶路径可移动。行驶单元沿着行驶路径由至少一个线性电动机驱动，在该情形下，线性电动机被实施为同步电动机。线性电动机一方面包括多个定子单元，定子单元沿着行驶路径安装并且构造为提供沿着行驶路径行进的磁场。另一方面，线性电动机包括至少一个转子单元，转子单元附接到行驶单元并且构造为由行进的磁场沿着行驶路径驱动。通过分析线性电动机的矢量调节的调节参数，一方面，从多个定子单元确定提供当前驱动转子单元的磁场的主动定子单元。另一方面，通过分析调节参数，计算转子单元相对于主动定子单元的相对位置。
因此，根据这两个发现确定转子单元的、以及由此行驶单元的绝对位置。确定的绝对位置可以用输送系统的其他控制和调节任务，具体地用于行驶单元的速度调节或碰撞监控。碰撞监控在具有在共用行驶路径上彼此独立地移动的多个行驶单元的输送系统中是重要的。
优选地，对于多个定子单元、具体地对于所有定子单元，各个相关联的绝对位置存储在数据库。从数据库查询绝对位置以用于确定行驶单元的绝对位置。
根据本发明的方法可以单独地用于确定行驶单元的当前位置；然而，该方法还可以结合其他方法彼此独立地实施以用于确定行驶单元的位置，并且由此形成用于提供冗余的装置。此外，可以平行地执行与其独立的碰撞监控方法以增强安全性。在每一种应用中，根据本发明的方法的明显优点是，可以使用已经设置的传感器和计算单元仅仅通过扩展其功能范围以实施位置确定的额外任务。不需要另外的传感器和控制单元的昂贵的安装。该应用结合线性驱动器的位置-无传感器式矢量调节是特别有益的，这是因为在该情形下，可以省略使用沿着行驶路径以较大数量安装的明确位置传感器。
在一个有益的实施例中，其他转子单元附接到行驶单元；分别通过分析线性电动机的矢量调节的变量，一方面，从多个定子单元确定当前提供驱动其他转子单元的磁场的其他主动定子单元，以及另一方面，计算其他转子单元相对于其他主动定子单元的相对位置。在该情形下，根据本发明的方法在附接到相同的行驶单元的第二转子单元处平行地实施。以该方式产生冗余位置确定，这可以在不使用额外位置传感器的情形下实现。其他转子单元是其他线性驱动器的一部分，该其他转子单元与上述线性驱动器的相同定子单元相关联或包括与其分开的其他定子单元。
由于转子单元至少在行驶路径的方向上固定地连接到行驶单元，所以转子单元的位置应当理解为与行驶单元的位置同步。由于基准点被识别为固定地连接到转子单元的位置，所以定子单元的位置应当理解为与基准位置同步。
本发明尤其可用于包括沿着共用行驶路径能够彼此独立地移动的多个行驶单元的输送系统。
上述方法使得能够特别准确地确定行驶单元中任何一个的位置而不需要确定是哪一个行驶单元。因此主要是无主类型的绝对位置规定。在以下优选改进例中，可以确定各个行驶单元(即，特定行驶单元)的绝对位置。由此可以仅仅确定相应行驶单元的绝对位置。
为此，优选地，确定初始与多个行驶单元中的任何一个行驶单元不相关联的多个当前绝对(无主)位置。基于识别组件确定行驶单元所在的多个当前被识别粗略位置。基于确定的被识别粗略位置和确定的绝对(无主)位置之间的比较，确定的绝对位置中的一个与相应的行驶单元相关联。
利用术语多个当前的被识别粗略位置，在每一个情形下考虑存在的识别单元通过不同的传感器同时发送信号并且由此存在多个被识别粗略位置。同时，存在可以通过控制单元确定但是与行驶单元不相关联的多个绝对位置。确定的被识别粗略位置现在可以与每一个绝对位置相关联，由此产生与相应的行驶单元的关联。
可以通过RFID系统实施识别组件，该RFID系统包括附接到轿厢的多个RFID标签和固定地附接在行驶路径上的、并且其每一者与粗略位置相关联的RFID传感器。然而，还可以想到在附接到行驶路径的单元和附接到轿厢的单元之间通过行驶单元单独地具体实施无定向信息交换的其他系统。简单的示例还有二维码和二维码阅读器，二维码附接到行驶路径或行驶单元，二维码阅读器附接到行驶单元或行驶路径并且可以读取二维码。
确定的绝对位置的准确性比相应的粗略位置的准确性优选地高10倍、优选地高100倍、更优选地至少高1000倍。准确性增加1000倍是指，例如：绝对位置可以基于调节参数利用毫米级准确性界定；然而，识别的粗略位置仅仅可以基于识别组件利用米级准确性界定。
附图说明
以下将基于附图更详细地解释本发明。图中：
图1示出包括线性驱动器的电梯系统，在该电梯系统中使用根据本发明的方法；
图2示出用于线性同步电动机的矢量调节的根据图1的电梯系统的电流控制电路；
图3示出用于电梯的行驶调节的根据图1的电梯系统的上级控制电路；
图4示出包括在电梯井道中的多个行驶单元的电梯系统，在该电梯系统中使用根据本发明的方法。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的电梯系统1。轿厢2作为行驶单元可移动地容纳在静止的电梯井道7中。轨道系统(未示出)界定轿厢2可沿着移动的行驶路径6、在该情形中为线性行驶路径6。轿厢2通过线性电动机3(其被设计为同步电动机)在行驶路径6的方向上受到驱动。线性电动机3包括沿着行驶路径6固定地安装的多个定子单元4。此外，线性电动机3包括固定在轿厢2上并且沿着行驶路径6与轿厢2一起移动的转子5。
为了通过线性电动机3驱动转子5以及由此驱动轿厢2，以复杂的方式调节线性电动机3的定子单元4。因此，每一个定子单元4包括多个极，在该情形中每一个定子单元4包括三个极u、v、w。在图1示出的电梯系统的状态中，定子单元4′是通过在极w处产生磁场而竖直向上地撞击转子5并由此驱动轿厢2的定子单元。当前驱动定子单元在本申请的范围内称为“主动定子单元4′”。如果转子5之后进入位于该定子单元4′上方的定子单元4(从图1的顶部观察为第三个定子4)的极u的影响区域，则该定子单元变为主动定子单元，而迄今为止的主动定子单元4′在一旦转子5离开定子单元4′的所有的极u、v、w的影响区域就失去作为主动定子单元的状态。
通过矢量调节实施对定子单元4的极的绕组的电流供给的调节。在该情形中，准确知晓转子5相对于定子单元4的相对位置是重要的。在该情形下，可以通过分开的位置传感器装置确定该相对位置，其中，位置传感器装置具体地包括沿着行驶路径附接的路径标志。根据本发明，优选地使用无传感器式调节算法，其中，可以从矢量调节的控制电路内的调节参数获得相对位置。在该无传感器式调节中，利用以下情形：根据转子相对于定子单元的相应绕组的相对位置和相对速度，转子在相应的绕组中诱发电流。通过分析定子电流可以确定该感应电流。对于无传感器式矢量调节的细节，参照2015年8月26日CypressSemiconductor Corp.的Bob Hu的“AN93637PSoC 4Sensorless Field-Oriented Control(FOC)”并且在http://www.cypress.com/documentation/application-notes/an93637-psoc-4-
sensorless-field-oriented-control-foc可检索；其中，基于旋转同步电动机进行解释，其类似地适用于线性电动机。
图2以简化的方式示出这种矢量调节的控制电路8。绕组u、v、w的定子电流Iu、Iv、Iw通过电流量传感器11确定并且供给Clark-Park变压器12。首先，该Clark-Park变压器12将定子电流变换为具有变换的实际电流值Id和Iq的双轴旋转系统。在滑动模式观测器13中，可以通过数值模型由该变换的数值来计算相对于主动定子单元4′的绕组u、v、w以及由此相对于主动定子单元4′的基准点9(图1)的相对对齐H95，该数值模型也可以通过实验确定。此外，通过观测控制电路获知哪一个定子单元是主动定子单元4′。
如果获知主动定子单元4′，则由此从数据库15检索针对其基准点9的基准位置H9，其中，数据库15中存储针多个定子单元4的基准位置。确定的基准位置H9表示沿着行驶路径6的该基准点9的绝对位置。由于轿厢2仅仅在沿着行驶路径6的一个方向维度上可移动，所以一维变量根本上足以作为唯一的位置规定。原理上，行驶路径还可以具有非线性过程。
在调节的其他过程中，变换的实际电流值Id和Iq与相应的设置点值IdS和IqS比较。由此产生的调节差值供给具有反向Clark变压器和电动机驱动器的调节器14，该调节器14由此产生定子电流Iu、Iv、Iw并且将定子电流供给主动定子单元4′的绕组u、v、w。
由此确定的转子5的绝对位置H5现在用于电梯的行驶调节，将基于图3进行解释。此外，可以由绝对位置H5获得当前速度或速度曲线。电梯控制器10规定设置点位置H5S或设置点速度V5S；分别与当前位置H5或速度V5比较确定调节差值。轿厢根据调节差值进行减速或加速，其通过控制电路8中的电流设置点值的相应规定实现。为便于理解，在图3中未示出为了将调节差值转换为电流设置点数值的转换单元。
因此，根据本发明的用于轿厢的位置确定的方法在不使用额外位置传感器的情形下完成。因此，该方法可以单独使用；然而，该方法还可以作为成本有效的冗余方法用于其他方法、具体为基于传感器的位置确定方法。
将基于图4解释根据本发明的方法在所谓的多电梯系统中的使用。在这种系统中，多个轿厢位于共用电梯井道7中。在图4中示出第一轿厢2′和第二轿厢2″。除了知晓(任何)未界定的轿厢2位于电梯井道7中的特定位置H5之外，在该情形中是哪一个轿厢原本并不重要。这是因为不同的轿厢最终具有不同的行驶任务要完成，这伴随有不同的速度曲线并且由此不同地加速和减速。为了确定哪一个轿厢位于主动定子单元的区域中，设置识别组件16，基于该识别组件16确定轿厢2的被识别的粗略位置HID。被识别的粗略位置HID基本理解为有关电梯井道7中独特可识别的、个体轿厢的近似位置的认知。
识别组件16包括多个具体为被动的RFID标签17，RFID标签17中的至少一个附接到轿厢2。此外，识别组件16包括多个RFID传感器18，RFID传感器18沿着电梯井道7布置并且其每一个与粗略位置相关联。如果“包括其RFID标签17″的轿厢2″进入RFID传感器18″′的范围区域18″′，则粗略位置HID″′由此分配给轿厢2″。
另一个轿厢2′通过其RFID标签17′位于其他RFID传感器18′和18″的范围区域19′和19″中而被定位。粗略位置HID′或HID″中的一个、或者粗略位置HID′和HID″两者由此可以分配给轿厢2′。在该情形下，从RFID传感器18′和18″的信号清楚的是轿厢2′与其RFID标签17′位于两个RFID传感器之间的区域中。因此，还可以进一步细化粗略位置，例如，通过平均两个分配的粗略位置(HID，细化＝0.5xHID′+0.5xHID″)进行上述细化。
已经可以通过基于图1到图3解释的方法，确定轿厢中的任一个位于准确的绝对位置H5′而其他轿厢中的任一个位于准确的绝对位置H5″。
通过类似地比较确定的被识别的粗略位置HID和两个绝对位置H5，确定的初始依旧“无主”的绝对位置H5″中的一者准确地与相应的轿厢2′相关联；另一个绝对位置H5′与相应的轿厢2′相关联。
需要沿着行驶路径在相当长的间隔上布置仅较少数量的RFID传感器以用于确定轿厢的准确位置和该位置与相应轿厢的关联。调节参数可以用于计算准确位置；不需要值得注意的额外传感器，任何情形下都不存在用于电动机调节的这些传感器。
附图标记列表
1 电梯系统
2 轿厢
3 线性电动机
4 定子单元
5 转子单元
6 行驶路径
7 电梯井道
8 控制电路
9 定子单元的基准点
10 电梯控制器
11 电流传感器
12 Clark-Park变压器
13 滑动模式观测器
14 包括反向Clark变压器和电动机驱动器的调节器
15 数据库
16 识别组件
17 RFID标签
18 RFID传感器
19 RFID传感器的范围区域
H9 基准点(基准位置)的绝对位置
H95 基准位置和转子单元之间的相对位置
H5 转子单元的绝对位置
HID 被识别的粗略位置
V5 转子单元的速度
索引S设置点值

Claims (10)

1.一种对固定输送系统(1)的移动行驶单元(2)的绝对位置(H5)进行确定的方法，所述行驶单元(2)能够在所述输送系统(1)内部沿着行驶路径(6)移动，
其中，所述行驶单元(2)沿着所述行驶路径(6)由至少一个线性电动机(3)驱动，其中，所述线性电动机被实施为同步电动机，
所述线性电动机(3)包括
-多个定子单元(4)，其沿着所述行驶路径(6)安装并且构造为提供沿着所述行驶路径(6)行进的磁场，
-至少一个转子单元(5)，其附接到所述行驶单元(2)并且构造为由行进的所述磁场沿着所述行驶路径(6)驱动，
其特征在于
分别通过分析所述线性电动机(3)的矢量调节的调节参数，一方面，从多个所述定子单元确定提供驱动所述转子单元(5)的磁场的主动定子单元(4′)，以及另一方面，计算所述转子单元(5)相对于所述主动定子单元(4′)的相对位置(H95)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定所述行驶单元(2)的绝对位置(H5)，使所述主动定子单元(4′)的绝对位置(H9)和所述转子单元(5)的相对位置(H95)相加。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对于多个所述定子单元(4)、具体地对于所有所述定子单元(4)，各个相关联的绝对位置(H9)存储在数据库(15)中并且能够从所述数据库查询所述绝对位置(H9)以用于确定所述行驶单元(2)的绝对位置(H5)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置包括定子单元和其他转子单元的其他线性驱动器，其中，所述其他转子单元附接到所述行驶单元(2)，以及，分别通过分析所述线性电动机(3)的所述矢量调节的变量，一方面，从多个所述定子单元(4)确定当前提供驱动所述其他转子单元(5)的磁场的其他主动定子单元(4′)，以及另一方面，计算所述其他转子单元(5)相对于所述其他主动定子单元(4′)的相对位置(H95)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输送系统(1)包括沿着共用行驶路径(6)能够彼此独立地移动的多个所述行驶单元(2)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，确定初始与多个所述行驶单元(2)中的任何一个行驶单元(2)不相关联的多个当前绝对位置(H5)，以及，基于识别组件(16)确定所述行驶单元(2′，2″)所在的多个当前被识别粗略位置(HID)，并且基于确定的所述被识别粗略位置(HID′，HID″，HID″′)和确定的所述绝对位置(H5′，H5″)之间的比较，确定的所述绝对位置(H5′，H5″)中的一个与相应的所述行驶单元(2′，2″)相关联。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述矢量调节是位置-无传感器式矢量调节。
8.一种输送系统(1)，其包括至少一个移动行驶单元(2)，所述行驶单元(2)能够沿着所述固定输送系统(1)的行驶路径(6)移动并且由线性电动机(3)驱动，
所述线性电动机(3)包括
-多个定子单元(4)，其沿着所述行驶路径(6)安装并且构造为提供沿着所述行驶路径(6)行进的磁场，
-至少一个转子单元(5)，其附接到所述行驶单元(2)并且构造为由行进的所述磁场沿着所述行驶路径(6)驱动，
其特征在于，
还包括控制单元(8，13)，其构造为通过前述权利要求中任一项所述的方法确定所述行驶单元(2)的绝对位置(H5)。
9.根据权利要求8所述的输送系统(1)，其包括能够沿着共用行驶路径(6)、具体地在共用电梯井道(7)中移动并且由所述线性电动机(3)驱动的多个所述行驶单元(2)。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法或根据权利要求8或9所述的输送系统，其特征在于，所述输送系统(1)是电梯系统，并且所述行驶单元(2)是轿厢或多个所述行驶单元(2)是多个轿厢，以及，所述行驶路径(6)布置在电梯井道(7)的至少一部分中。
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