CN109399430A - 电梯层门控制方法 - Google Patents

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CN109399430A CN201710706685.5A CN201710706685A CN109399430A CN 109399430 A CN109399430 A CN 109399430A CN 201710706685 A CN201710706685 A CN 201710706685A CN 109399430 A CN109399430 A CN 109399430A
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Abstract

本发明公开了一种电梯层门控制方法，通过实时检测每一次开关门过程中电动机的电流和速度值，在前一次关门到位的最后阶段估计轿门单独承受的动摩擦力，在本次开门的初始阶段和本次关门的快结束阶段估计轿门和层门的承受动摩擦力之和，从而估计出层门和轿门脱离以后层门单独承受的动摩擦力的大小，根据层门的动摩擦力计算出层门和轿门脱离时刻层门的理论脱开速度，并根据轿门关闭以后层门是否完全关闭的状态修正所有楼层层门的理论脱开速度，确保层门可靠、平稳地关闭。

Description

电梯层门控制方法
技术领域
本发明涉及电梯控制领域，特别是涉及电梯控制领域中的层门控制方法。
背景技术
电梯的层门在关闭过程中存在两个不同的工作阶段。第一阶段，在层门距离关门到位较远距离的时候，此时轿门上的门刀插入层门上的门球，在门电动机的驱动下带动轿门和层门一起联动；第二阶段，在层门即将关门到位时候，轿门上的门刀和层门上的门球分离，此时门电动机的驱动力仅加在轿门上，层门在惯性力和层门自闭装置的共同作用下实现闭合。将层门将要失去门机驱动力时刻的速度称为层门的脱开速度。
在层门的自闭关门过程中，层门需要克服层门和地坎之间的摩擦阻力以及克服锁钩闭合时候的爬坡阻力，其中锁扣爬坡需要克服的阻力一般是固定的，而层门和地坎之间的摩擦阻力在受到各种外界因素的影响可能会变大，例如风压的作用，而一般情况下，层门的脱开速度较低，当层门关闭摩擦阻力超过层门自闭力一定数值的时候，层门将不能自动关闭，此时门锁安全回路无法接通，电梯不能正常启动运行，将给乘梯带来极大不便。
针对上述问题，可以通过增加重锤等自闭装置的施力，提高层门自闭的能力，但是该方法会增大开门的阻力，从而增加门电动机的输出功率。
针对风力、液体、固体障碍物等非正常摩擦力导致的关门异常问题，中国发明专利授权公告文件CN102491154B“一种门机驱动系统与主微机通信的方法及门机驱动系统”公开了一种非正常摩擦力情况下的门机驱动系统与主微机通信的方法，该方法需要首先根据采集的电流参数和电压参数，以及当前楼层的相关信息建立该楼层的第一控制数据，下一次到达该楼层时建立该楼层的第二控制数据，并将第二控制数据和第一控制数据进行比较，根据二次数据的变化及第二控制数据调节各楼层输出力矩，控制门机进行门控动作。但是，在关门过程中，轿门上的门刀和层门上的门球分离后，该方法施加的力矩仅作用在轿门上，如果大风带来的额外阻力较大，层门仍然难以关闭。
中国发明专利申请公开文件CN105645237A“电梯门机的控制方法和系统”公开了一种电梯门机的控制方法，它通过检测电梯门机的环境风力大小，并将环境风力大小输出给门机控制系统，门机控制系统根据环境风力大小对力矩或关门速度进行自动调整。但是该方法要检测环境风力的大小，需要相应的检测设备，增加了成本。
中国发明专利申请公开文件CN102653374A“采取了电梯的贼风对策的门装置”采用了辅助装置来克服大风对层门带来的额外阻力。
因此，现存的这些电梯门机控制方法均不能较好地解决层门关门阻力变化的问题，容易造成电梯开关门时间变长或者造成层门在关闭过程中出现撞击和噪声的问题。针对现有技术的不足之处，电梯门机控制领域亟待提出在一种能够实现电梯层门可靠平稳关闭的电梯门机控制装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电梯层门控制方法，该方法能够实现电梯层门的可靠平稳关闭。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电梯层门控制方法，所述方法通过实时检测每一次开关门过程中电动机的电流和速度值，在前一次关门到位的最后阶段估计轿门单独承受的动摩擦力，在本次开门的初始阶段和本次关门的快结束阶段估计轿门和层门的承受动摩擦力之和，从而估计出层门和轿门脱离以后层门单独承受的动摩擦力的大小，根据层门的动摩擦力计算出层门和轿门脱离时刻层门的理论脱开速度，并根据轿门关闭以后层门是否完全关闭的状态修正所有楼层层门的理论脱开速度。
优选地，本发明提供的电梯层门控制方法包括以下步骤：
步骤1，根据当前楼层号查表格，计算当前楼层的速度阻力系数；
具体方法为：
步骤1.1：根据当前楼层号F，查预设表格，得到当前楼层层门计数器的值；
步骤1.2：根据当前楼层层门计数器的数值，利用如下公式计算当前楼层的阻力系数：
kv＝(1+Cn·γ)
式中：kv为当前楼层的阻力系数；
Cn为当前楼层层门计数器的值；
γ为阻力因子；
步骤2，在电梯轿厢开门过程中，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的开门阻力；
具体方法为：
步骤2.1：利用下式计算门电动机的开门阻力：
式中：F1[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
Lf为层门和轿门受到的摩擦力等效到门电动机的力臂值；
np为门电动机的极对数；
ψr为门电动机的转子永磁体磁链；
iq1[k]为开门阶段第k个采样时刻电动机的力矩电流值；
m0为层门重锤的重量；
g为重力加速度值；
Lm为层门重锤重力等效到门电动机的力臂长度；
Jt为门机系统等效到电动机侧的转动惯量；
v1[k]为开门阶段第k个采样时刻的电动机速度值；
v1[k-1]为开门阶段第k-1个采样时刻的电动机速度值；
Ts为采样时间间隔；
k为采样计数值，取值范围为1到M的正整数，M为开门到位时刻对应的采样计数值。
步骤2.2：利用下式计算开门过程中的最大开门阻力：
在k＝M的采样时刻，保存开门阻力的最大值Fm1[M]。
步骤3，在电梯轿厢关门过程中，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的关门阻力，所述电梯轿厢关门过程分为第一关门阶段和第二关门阶段，所述第一关门阶段为门电动机从开门到位运动至轿门和层门脱开位置，所述第二关门阶段为门电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置；
具体方法为：
步骤3.1：利用下式计算第一关门阶段的关门阻力：
式中：F2[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
iq2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
v2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值。
v2[k-1]为第一关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到N的正整数，N为轿门被关闭至层门和轿门准备脱开位置时刻对应的采样计数值。
步骤3.2：利用下式计算第一关门阶段的最大关门阻力：
在k＝N的采样时刻，保存关门阻力的最大值Fm2[N]。
步骤3.3：利用下式计算第二关门阶段的最大关门阻力，即门电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置的关门阻力：
式中：F0[k]为电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置的关门阻力；
iq2[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
Jc为轿门系统等效到电动机侧的转动惯量；
v0[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值。
v0[k-1]为第二关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到Z的正整数，Z为轿门从层门和轿门准备脱开位置运动至关闭位置时刻对应的采样计数值。
步骤3.4：利用下式计算第二关门阶段的平均关门阻力：
在k＝Z的采样时刻，保存第二关门阶段中的平均关门阻力Fv0[Z]。
步骤4，根据门电动机受到的最大开门阻力、最大关门阻力以及速度阻力系数的值计算层门的脱开速度；
具体方法为：
按照下式，计算层门的脱开速度：
式中：Vw[k]为第一关门阶段中的层门脱开速度，k取值范围为1到N；
L为层门从其与轿门脱扣的位置运动至层门完全闭合位置移动的距离；
W为层门从开门到位位置移动至层门完全闭合位置的距离；
m1为单扇层门的重量。
步骤5，根据层门的脱开速度，控制门电动机运行，直到轿门完全关闭；
具体方法为：
步骤5.1：按照下式，确定第一关门阶段中门电动机的参考速度值：
式中：Vm[k]为门电动机按照关门曲线运行时的第k个采样时刻的参考速度值；
Vn[k]为第k个采样时刻的实际门电动机参考速度值，k取值范围为1到N。
步骤5.2：按照下式，确定第二关门阶段中门电动机的参考速度值：
Vn[k]＝Vm[k]
式中：k取值范围为1到Z。
步骤6，根据厅门的闭合状态更新表格数据，若厅门未闭合，重复上述步骤。
步骤6.1：在轿门关闭后，检测层门是否闭合，若层门没有闭合，则将层门计数器值Cn加1，同时复位定时器值Tn，然后返回执行步骤1至步骤6；
步骤6.2：若层门关闭，则判断定时器的计时值是否超过设定值，若超过设定值，则复位定时器值Tn，同时将层门计数器值Cn减1；
步骤6.3：将层门计数值Cn和关门阻力Fv0[Z]的值存储至当前楼层号F对应的预设表格中。
本发明通过实时检测每一次开关门过程中电动机的电流和速度值，在前一次关门到位的最后阶段估计轿门单独承受的动摩擦力，在本次开门的初始阶段和本次关门的快结束阶段估计轿门和层门的承受动摩擦力之和，从而估计出层门和轿门脱离以后层门单独承受的动摩擦力的大小，根据层门的动摩擦力计算出层门和轿门脱离时刻层门的理论脱开速度，并根据轿门关闭以后层门是否完全关闭的状态修正所有楼层层门的理论脱开速度，确保层门可靠、平稳地关闭。
有益效果：
本发明具有以下优点：
第一，不是被动地根据层门未关闭的状态来提高层门的脱开速度，而是通过实时估计层门关闭过程中受到的摩擦阻力，提高层门的脱开速度；
第二，层门的脱开速度随着外界阻力的变化是连续变化的，而不是传统控制中的离散变化规律，在层门闭合时候有利于减小层门的撞击力和降低关门噪声；
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明电梯层门控制方法的流程示意图；
图2是本发明电梯层门一次开关门运行的速度曲线图；
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的电梯层门控制方法包括以下步骤：
步骤1，根据当前楼层号查表格，计算当前楼层的速度阻力系数，具体步骤如下：
(1)根据当前楼层号F，查对应表格，得到当前楼层层门计数器的值Cn；
(2)根据当前楼层层门计数器的值，利用如下公式计算当前楼层的阻力系数：
kv＝(1+Cn·γ)
式中：kv为当前楼层的阻力系数；
Cn为当前楼层层门计数器的值；
γ为阻力因子；
步骤2，在电梯轿厢开门过程中(即图2中0A阶段)，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的开门阻力，具体步骤如下：
(1)利用下式计算门电动机的开门阻力：
式中：F1[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
Lf为层门和轿门受到的摩擦力等效到门电动机的力臂值；
np为门电动机的极对数；
ψr为门电动机的转子永磁体磁链；
iq1[k]为开门阶段第k个采样时刻电动机的力矩电流值；
m0为层门重锤的重量；
g为重力加速度值；
Lm为层门重锤重力等效到门电动机的力臂长度；
Jt为门机系统等效到电动机侧的转动惯量；
v1[k]为开门阶段第k个采样时刻的电动机速度值；
v1[k-1]为开门阶段第k-1个采样时刻的电动机速度值；
Ts为采样时间间隔；
k为采样计数值，取值范围为1到M的正整数，M为开门到位时刻对应的采样计数值。
(2)利用下式计算开门过程中的最大开门阻力：
在k＝M的采样时刻，保存开门阻力的最大值Fm1[M]。
步骤3，在电梯轿厢关门过程中(即图2中BD阶段)，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的关门阻力，具体步骤如下：
(1)利用下式计算第一关门阶段(即图2中的BC阶段)的关门阻力，即门电动机从开门到位(即图2中的C点)运动至轿门和层门脱开位置(即图2中的E点)的关门阻力：
式中：F2[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
iq2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
v2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值。
v2[k-1]为第一关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到N的正整数，N为轿门被关闭至层门和轿门准备脱开位置时刻对应的采样计数值。
(2)利用下式计算第一关门阶段(即图2中的BC阶段)的最大关门阻力，即门电动机从开门到位运动至轿门和层门脱开位置的最大关门阻力：
在k＝N的采样时刻，保存关门阻力的最大值Fm2[N]。
(3)利用下式计算第二关门阶段(即图2中的CD阶段)的最大关门阻力，即门电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置(即图2中的F点)的关门阻力：
式中：F0[k]为电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置的关门阻力；
iq2[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
Jc为轿门系统等效到电动机侧的转动惯量；
v0[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值。
v0[k-1]为第二关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到Z的正整数，Z为轿门从层门和轿门准备脱开位置运动至关闭位置时刻对应的采样计数值。
(4)利用下式计算第二关门阶段(即图2中的CD阶段)的平均关门阻力，即门电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位的平均关门阻力：
在k＝Z的采样时刻，保存第二关门阶段中的平均关门阻力Fv0[Z]。
步骤4，根据门电动机受到的最大开门阻力、最大关门阻力以及阻力系数的值计算层门的脱开速度，具体步骤如下：
按照下式，计算层门的脱开速度：
式中：Vw[k]为第一关门阶段中的层门脱开速度，k取值范围为1到N；
L为层门从其与轿门脱扣的位置运动至层门完全闭合位置移动的距离；
W为层门从开门到位位置移动至层门完全闭合位置的距离；
m1为单扇层门的重量。
步骤5，根据层门的脱开速度，控制门电动机运行，直到轿门完全关闭，具体步骤如下：
(1)按照下式，确定第一关门阶段(即图2中的BC阶段)中门电动机的参考速度值：
式中：Vm[k]为门电动机按照关门曲线运行时的第k个采样时刻的参考速度值；
Vn[k]为第k个采样时刻的实际门电动机参考速度值，k取值范围为1到N。
(2)按照下式，确定第二关门阶段(即图2中的BC阶段)中门电动机的参考速度值：
Vn[k]＝Vm[k]
式中：k取值范围为1到Z。
步骤6，根据厅门的闭合状态更新表格数据，若厅门未闭合，重复上述步骤，具体步骤如下：
(1)在轿门关闭后，检测层门是否闭合，若层门没有闭合，则将层门计数器值Cn加1，同时复位定时器值Tn，然后返回执行步骤1至步骤6；
(2)若层门关闭，则判断定时器的计时值是否超过设定值，若超过设定值，则复位定时器值Tn，同时将层门计数器值Cn减1；
(3)将层门计数值Cn和关门阻力Fv0[Z]的值存储至当前楼层号F对应的表格中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电梯层门控制方法，其特征在于，所述方法通过实时检测每一次开关门过程中电动机的电流和速度值，在前一次关门到位的最后阶段估计轿门单独承受的动摩擦力，在本次开门的初始阶段和本次关门的快结束阶段估计轿门和层门的承受动摩擦力之和，从而估计出层门和轿门脱离以后层门单独承受的动摩擦力的大小，根据层门的动摩擦力计算出层门和轿门脱离时刻层门的理论脱开速度，并根据轿门关闭以后层门是否完全关闭的状态修正所有楼层层门的理论脱开速度。
2.如权利要求1所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、根据预设表格计算当前楼层的速度阻力系数；
步骤二、在电梯轿厢开门过程中，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的开门阻力；
步骤三、在电梯轿厢关门过程中，根据门电动机的力矩电流值和速度值，计算门电动机受到的关门阻力，所述电梯轿厢关门过程分为第一关门阶段和第二关门阶段，所述第一关门阶段为门电动机从开门到位运动至轿门和层门脱开位置，所述第二关门阶段为门电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置；
步骤四、根据门电动机受到的最大开门阻力、最大关门阻力以及速度阻力系数的值计算层门的脱开速度；
步骤五、根据电梯层门的脱开速度，控制门电动机运行，直到轿门完全关闭；
步骤六、根据电梯层门的闭合状态更新各楼层的速度阻力系数。
3.如权利要求2所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤一的工作流程为：
根据当前楼层号F，查预设表格，得到当前楼层层门计数器的值，利用下式，计算当前楼层的阻力系数：
kv＝(1+Cn·γ)
式中：kv为当前楼层的阻力系数；
Cn为当前楼层层门计数器的值；
γ为阻力因子。
4.如权利要求2所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤二中：
利用下式计算门电动机的开门阻力：
式中：F1[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
Lf为层门和轿门受到的摩擦力等效到门电动机的力臂值；
np为门电动机的极对数；
ψr为门电动机的转子永磁体磁链；
iq1[k]为开门阶段第k个采样时刻电动机的力矩电流值；
m0为层门重锤的重量；
g为重力加速度值；
Lm为层门重锤重力等效到门电动机的力臂长度；
Jt为门机系统等效到电动机侧的转动惯量；
v1[k]为开门阶段第k个采样时刻的电动机速度值；
v1[k-1]为开门阶段第k-1个采样时刻的电动机速度值；
Ts为采样时间间隔；
k为采样计数值，取值范围为1到M的正整数，M为开门到位时刻对应的采样计数值；
利用下式计算开门过程中的最大开门阻力：
在k＝M的采样时刻，保存开门阻力的最大值Fm1[M]。
5.如权利要求2所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤三中：
利用下式计算第一关门阶段的关门阻力，
式中：F2[k]为电动机从开门到位位置运动至轿门和层门脱开位置的关门阻力；
iq2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
v2[k]为第一关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值；
v2[k-1]为第一关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到N的正整数，N为轿门被关闭至层门和轿门准备脱开位置时刻对应的采样计数值；
利用下式计算第一关门阶段的最大关门阻力：
在k＝N的采样时刻，保存关门阻力的最大值Fm2[N]；
利用下式计算第二关门阶段的最大关门阻力：
式中：F0[k]为电动机从轿门和层门脱开位置运动至关门到位位置的关门阻力；
iq2[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的定子电流值；
Jc为轿门系统等效到电动机侧的转动惯量；
v0[k]为第二关门阶段中第k个采样时刻电动机的速度值；
v0[k-1]为第二关门阶段中第k-1个采样时刻的电动机速度值；
k为采样计数值，取值范围为1到Z的正整数，Z为轿门从层门和轿门准备脱开位置运动至关闭位置时刻对应的采样计数值；
利用下式计算第二关门阶段的平均关门阻力：
在k＝Z的采样时刻，保存第二关门阶段中的平均关门阻力Fv0[Z]。
6.如权利要求2所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤四中：
按照下式，计算层门的脱开速度：
式中：Vw[k]为第一关门阶段中的层门脱开速度，k取值范围为1到N；
L为层门从其与轿门脱扣的位置运动至层门完全闭合位置移动的距离；
W为层门从开门到位位置移动至层门完全闭合位置的距离；
m1为单扇层门的重量。
7.如权利要求2所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤五中：
按照下式，确定第一关门阶段中门电动机的参考速度值：
式中：Vm[k]为门电动机按照关门曲线运行时的第k个采样时刻的参考速度值；
Vn[k]为第k个采样时刻的实际门电动机参考速度值，k取值范围为1到N；
按照下式，确定第二关门阶段中门电动机的参考速度值：
Vn[k]＝Vm[k]
式中：k取值范围为1到Z。
8.如权利要求2-7中之一所述的电梯层门控制方法，其特征在于，所述步骤六的工作流程为：
在轿门关闭后，检测层门是否闭合，若层门没有闭合，则将层门计数器值Cn加1，同时复位定时器值Tn，然后返回执行步骤一至步骤六；
若层门关闭，则判断定时器的计时值是否超过设定值，若超过设定值，则复位定时器值Tn，同时将层门计数器值Cn减1；
将层门计数值Cn和关门阻力Fv0[Z]的值存储至当前楼层号F对应的预设表格中。
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