CN110422716B - 一种电梯无称重启动时间的自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，包括以下步骤：将速度环的PI值增益设定为P₀和I₀，记发出抱闸接触器的输出指令的时刻为T₀，电梯系统开始倒溜的时刻即为电梯抱闸完全打开的时刻，记为T₁，从时刻T₀到时刻T₁的时间段为初步测量的抱闸释放时间，初步测量的抱闸释放时间记为t_1‑tset，然后采用一阶滤波环节对t_1‑tset进行计算，得到准确的抱闸释放时间t₁。记曳引机转子补偿的力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时刻为T₂，从时刻T₁到时刻T₂的时间段为力矩补偿时间t₂。根据t₀和t₁计算电梯系统的无称重启动时间t₀，t₀＝t₁+t₂。本发明的自动检测方法可以自动测量出电梯系统实际的无称重启动时间，使无称重启动的参数调试更加方便。

Description

一种电梯无称重启动时间的自动检测方法

技术领域

本发明属于电梯控制技术领域，具体涉及一种电梯无称重启动时间的自动检测方法。

背景技术

在电梯系统中，电梯轿厢及对重通过钢丝绳悬挂在曳引机的曳引轮上。对重和轿厢负载一般不相等。电梯在运行前，将曳引轮上的抱闸装置打开，如果电梯为空载或满载，对重和轿厢在曳引轮上可能会产生不平衡转矩，从而造成溜车，影响乘梯的舒适感。为了使轿厢在抱闸打开时维持静止，曳引机应该输出与负载转矩大小相等的电磁转矩以维持系统的平衡，在维持系统平衡的过程中，给定电机的转速始终为零，在轿厢和配重平衡后，零速给定阶段结束，电机开始按给定的速度曲线运行，轿厢在曳引机的拖动下运行。

目前，一般有两种方法用来维持电梯系统运行前的平衡。第一种方法是在电梯中加入模拟称重传感器，使得控制系统在电梯松闸以前就检测出电梯的负载情况，从而在抱闸装置松闸以前就给出补偿力矩。这样抱闸装置打开后电梯轿厢和对重处于平衡状态，不发生倒溜。

第二种方法不采用称重传感器，而是采用编码器来获取曳引机转子的速度及位置信息，对曳引机进行速度控制，在系统响应足够快和反馈精度足够高的情况下，能使电梯系统在很短的时间内达到平衡状态，且位移足够小，不影响乘梯舒适感。

然而，第一种方法中安装称重传感器不仅会增加系统的成本，而且会增加调试的工作量，降低系统的可靠性。而第二种方法是无称重启动，采用常规的PI控制算法，要在短时间内使电梯达到平衡，且位移足够小，并且能够适应所有规格的主机及编码器，仍然需要调整合适的启动PI值、合适的无称重启动时间等多个参数值，如果这些参数值的调整不到位的话，就难以保证电梯启动时用户具有良好的舒适感。

在无称重启动期间，当抱闸打开后，如果轿厢与对重存在不平衡，则会产生倒溜，通过利用控制系统的反馈控制PI算法，达到减小电梯倒溜的幅值以实现电梯系统平衡的目的，在此过程中通常会将无称重启动的速度环PI值调整得非常大，而过大的PI值会使得系统不稳定，常伴随轿厢的振动，因此需要在力矩补偿完毕后立即将此无称重启动PI值切换至正常的PI值，以减小电梯振动。此处可以看到，无称重启动时间受制于两个变量：第一为电梯抱闸打开的时间，必须在电梯抱闸完全打开后电梯才会产生倒溜，无称重启动算法才能真正起作用，这一时间为抱闸打开指令发出后，到电梯系统开始产生倒溜的时间；第二为电梯系统无称重启动的响应时间，即从电梯开始倒溜到电梯系统正好补偿掉不平衡重的时间。这两个时间由于各个规格抱闸系统设计的不一致及电梯系统的个体差异，事先难以获得统一的数据。常规的方法是现场调试人员手动调整该无称重启动时间，然而受到现场人员水平及能力的限制，导致部分电梯调整不到位，乘客在乘坐调整不到位的电梯时经常碰到启动过程中的异常振动，这严重影响了乘客的乘运体验。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种电梯无称重启动时间的自动检测方法。

本发明通过编码器来获取曳引机转子的速度及位置信息，在无称重启动期间，控制系统进入零速伺服过程，即给定电机速度为零速，通过编码器的实时反馈对电梯进行不平衡力矩补偿，调试人员控制电梯进入无称重启动时间自动检测模式。本发明的自动检测方法包括以下步骤：

S1、将速度环的PI值增益设定为P₀和I₀，控制系统发出抱闸接触器的输出指令并监测电梯系统的倒溜情况，抱闸接触器控制电梯抱闸打开，记发出抱闸接触器的输出指令的时刻为T₀，电梯系统开始倒溜的时刻即为电梯抱闸完全打开的时刻，记为T₁，从时刻T₀到时刻T₁的时间段为初步测量的抱闸释放时间，所述初步测量的抱闸释放时间记为t_1-tset。

S2、记曳引机转子补偿的力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时刻为T₂，从时刻T₁到时刻T₂的时间段为力矩补偿时间，所述力矩补偿时间记为t₂。

S3、根据t₂和t_1-tset计算电梯系统的无称重启动时间t₀，t₀＝t_1-tset+t₂。

较佳地，确定时刻T₂的方法包括以下步骤：

S21、从时刻T₁开始，每隔一段时间记录一次所述曳引机转子的力矩补偿值，形成随时间T变化的力矩补偿数据序列T_q(T)，将所述力矩补偿数据序列T_q(T)制图，再用平滑的曲线将图上的各点连接起来。

S22、找出所述不平衡重补偿力矩值T_q0，取T₁以后的时刻T₃，从T₁到T₃的时间段记为t₃，保证t₃大于300毫秒，当T₃时刻力矩T_q(T₃)点处的斜率的绝对值小于预设值时，直接记录力矩T_q(T₃)的大小为所述不平衡重补偿力矩值T_q0；当T₃时刻力矩T_q(T₃)点处的斜率的绝对值不小于预设值时，将速度环的PI值增益调整至P₁和I₁，且P₁小于P₀，I₁小于I₀，等待至T₄时刻力矩T_q(T₄)点处的斜率的绝对值小于预设值，记录力矩T_q(T₄)的大小为所述不平衡重补偿力矩值T_q0。

S23、将所述力矩补偿数据序列T_q(T)的图像与所述不平衡重补偿力矩值T_q0相比较，找出所述力矩补偿数据序列T_q(T)的图像首次超过所述不平衡重补偿力矩值T_q0的点A，并对应找出点A对应的时刻T₂，所述力矩补偿时间t₂即被确定。

较佳地，在步骤S1中，确定时刻T₁的方法为：控制系统中预设有位移阈值Value₁，当电梯系统倒溜的位移幅值超过所述位移阈值Value₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。

较佳地，在步骤S1中，确定时刻T₁的方法为：控制系统中预设有速度阈值Speed₁，当电梯系统倒溜的速度幅值超过所述速度阈值Speed₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。

较佳地，对于第二次无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，此范围不包括0和1，t_前表示电梯系统第一次自动检测出的初步测量的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂。

对于第三次及以后的无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，此范围不包括0和1，t_前表示电梯系统前一次自动检测出的准确的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂。

较佳地，本发明的自动检测方法还包括步骤S4：将步骤S22中测量出的所述不平衡重补偿力矩值T_q0的方向与步骤S1中电梯系统开始产生倒溜的力矩补偿方向相比较，当两者相同时，电梯无称重启动时间的自动检测成功，当两者相反时，电梯无称重启动时间的自动检测失败，控制系统报错，等待重新检测。

与现有技术相比，本发明的电梯无称重启动时间的自动检测方法可以自动测量出电梯系统实际的无称重启动时间，改变了原先由调试人员通过经验来判断启动时间的方法，使得无称重启动的参数调试更加方便，电梯启动时乘客的舒适度更高。

附图说明

图1是本发明的电梯无称重启动时间自动检测模式的逻辑时序图；

其中：图(a)是电梯运行的逻辑图，图(b)是本发明的电梯轿厢速度曲线图，图(c)是本发明的控制系统输出的补偿力矩曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本发明涉及一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，本发明通过编码器来获取曳引机转子的速度及位置信息，在无称重启动期间，控制系统进入零速伺服过程，即给定电机速度为零速，通过编码器的实时反馈对电梯进行不平衡力矩补偿，调试人员控制电梯进入无称重启动时间自动检测模式。

请参见图1，本发明的自动检测方法需要先将电梯控制系统设置为无称重启动时间自动检测模式，将电梯设置为空载或满载状态，空载或满载状态具备较大的不平衡重，可以使电梯产生倒溜的概率最大化。然后运行电梯，控制系统在T₀时刻发出启动指令，使抱闸接触器获得输出指令，使电机的接触器动作、变频器使能有效，如图(a)所示，抱闸接触器的作用是控制电梯抱闸打开。同时，控制系统监测电梯系统的倒溜情况，电梯系统开始倒溜的时刻即为电梯抱闸完全打开的时刻，记为T₁，在T₁时刻，电梯抱闸经过了机械动作时间被正式释放，此时轿厢及对重由于不平衡力会造成电梯的倒溜，这个时候由于变频器处于零速伺服阶段，变频器一旦检测到电梯倒溜，会迅速向倒溜的反方向补偿力矩，以抑制倒溜，使得电梯速度维持在零速，如图(b)所示。最终电机的输出力矩和其不平衡力矩达到平衡，轿厢的运动得到抑制，控制系统的输出力矩如图(c)所示。

在上述启动过程当中，有两个时间段是根据不同规格型号的电梯，或根据电梯个体不同而需要现场调整的，其一为从T₀时刻到T₁时刻的抱闸释放时间t₁，由于不同的电梯的抱闸线圈型号、抱闸弹簧力大小以及抱闸磨损程度不同，各电梯的抱闸释放时间t₁也不同；其二为零速伺服阶段正好能够补偿掉不平衡力矩的时间，在零速伺服阶段，为了尽快平衡该不平衡力矩，会将速度环的PI值设置得很大，其数值远大于正常运行时的PI值，过大的PI值会使得系统不稳定，产生振动，因此零速伺服阶段的时间也非常重要，如果时间过小，电梯来不及补偿不平衡力矩就结束了零速伺服过程，导致倒溜，如果时间过大，零速伺服过程中极大的PI值会造成系统振动，也会影响启动舒适感。需要一个合适的零速伺服时间，使得在该时间段内，正好可以补偿掉不平衡力矩，同时又不造成电梯的振动，因此无称重启动时间控制系统将记录零速伺服过程中的补偿力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时间。

因此根据上述描述，无称重启动时间分为下述两个部分，每个部分均与单个电梯有关，难以实现统一设定，本发明将原先由现场手动设置的参数改为自动测试，分别测试出下述两部分的时间。第一部分：从发出抱闸接触器输出指令开始，到电梯系统刚产生倒溜的时间，记为抱闸释放时间t₁；第二部分：从电梯系统刚产生倒溜开始，到补偿力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时间，记为力矩补偿时间t₂。

请继续参见图1，电梯无称重启动时间自动检测的具体操作步骤为：

S1、将速度环的PI值增益设定为P₀和I₀，P₀和I₀远大于电梯正常运行时的PI增益P₁和I₁。从时刻T₀到时刻T₁的时间段为初步测量的抱闸释放时间，初步测量的抱闸释放时间记为t_1-tset。

优选地，在步骤S1中，为防止误操作，确定时刻T₁的方法可以为：控制系统中预设有位移阈值Value₁，当电梯系统倒溜的位移幅值超过位移阈值Value₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。进一步地，在步骤S1中，确定时刻T₁的方法还可以为：控制系统中预设有速度阈值Speed₁，当电梯系统倒溜的速度幅值超过速度阈值Speed₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。其中，Value₁和Speed₁均为仅能由高分辨率编码器检测而人体无法感觉的微小的值。如果电梯系统倒溜的位移先超过位移阈值，则通过位移确定时刻T₁，如果电梯系统倒溜的速度先超过速度阈值，则通过速度确定时刻T₁。

S2、记曳引机转子补偿的力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时刻为T₂，从时刻T₁到时刻T₂的时间段为力矩补偿时间，力矩补偿时间记为t₂，确定所述t₂的过程包括以下步骤：

S21、从时刻T₁开始，每隔一段时间记录一次曳引机转子的力矩补偿值，形成随时间T变化的力矩补偿数据序列T_q(T)，将力矩补偿数据序列T_q(T)制图，再用平滑的曲线将图上的各点连接起来。优选地，可以每隔10毫秒记录一次曳引机转子的力矩补偿值。

S22、找出不平衡重补偿力矩值T_q0，取T₁以后的时刻T₃，从T₁到T₃的时间段记为t₃，保证t₃大于300毫秒，当T₃时刻力矩T_q(T₃)点处的斜率的绝对值小于预设值时，表示力矩补偿已经达到平衡，直接记录力矩T_q(T₃)的大小为不平衡重补偿力矩值T_q0。当T₃时刻力矩T_q(T₃)点处的斜率的绝对值不小于预设值时，为了防止轿厢振动过大，需要减少较大增益的持续时间，可以将速度环的PI值增益调降低至正常运行时的增益P₁和I₁，等待至T₄时刻力矩T_q(T₄)点处的斜率的绝对值小于预设值，记录力矩T_q(T₄)的大小为不平衡重补偿力矩值T_q0。其中，预设值为接近于0的微小值。在实际应用中，斜率绝对值的预设值可以定为电梯额定力矩的十分之一。

S23、将力矩补偿数据序列T_q(T)的图像与不平衡重补偿力矩值T_q0相比较，找出力矩补偿数据序列T_q(T)的图像首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的点A，并对应找出点A对应的时刻T₂，力矩补偿时间t₂即被确定。

因为在步骤S21无法确定T_q0的具体值，所以需要通过图像来进行比较，准确测出T_q0的值。力矩所在点处的斜率的绝对值反映了补偿力矩的变化率，斜率的绝对值越小，补偿力矩的变化率越小。如果在足够长的时间段内反馈的补偿力矩变化率仍不小于预设值，则将速度环的PI值降低为正常值，使得伺服系统的输出力矩不会波动，然后再由步骤S23最终计算出步骤S3中所需的力矩补偿时间t₂。步骤S22中的t₃可以设置为500毫秒，因为一般情况下抱闸完全打开后200-300毫秒即可完成零速伺服过程，在500毫秒内可以保证零速伺服过程已经运行完毕。

S3、对于首次无称重启动时间的自动检测，则根据t₂和t_1-tset计算电梯系统的无称重启动时间t₀，t₀＝t_1-tset+t₂。

抱闸释放时间t₁与抱闸弹簧力的大小和抱闸磨损情况相关，因此随着电梯的长时间使用，抱闸释放时间t₁会发生变化，因此每次电梯正常运行时都需要重新计算t₁。如果事先不控制电梯的负载也能自动检测电梯无称重启动时间，但是并非每次自动运行时都能够检测到抱闸释放时间t₁，例如电梯轿厢正好为半载，此时与对重处于平衡状态，启动时不会产生倒溜，则无法达到步骤S1的测试条件，此时不对抱闸释放时间t₁进行重新计算，抱闸释放时间t₁保持为前一次自动检测的值。

因此优选地，对于第二次无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，可以采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体的公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，t_前表示电梯系统第一次自动检测出的初步测量的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂。

对于第三次及以后的无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，此范围不包括0和1，t_前表示电梯系统前一次自动检测出的准确的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂。

优选地，本发明的自动检测方法还包括步骤S4：将步骤S22中测量出的不平衡重补偿力矩值T_q0的方向与步骤S1中电梯系统开始产生倒溜的力矩补偿方向相比较，当两者相同时，电梯无称重启动时间的自动检测成功。当两者相反时，说明步骤S1受到干扰，电梯无称重启动时间的自动检测失败，控制系统报错，等待重新检测。

对于力矩补偿时间t₂，该时间与电机响应时间、电机控制系统参数设置、电梯机械响应时间等因素有关，这些因素相对稳定，只要电机参数不发生变化，力矩补偿时间t₂是不会变化的，因此自动测试一旦完成，可以一直使用t₂，而不需要在电梯正常运行的过程中重新测量t₂。

与现有技术相比，本发明的电梯无称重启动时间的自动检测方法可以自动测量出电梯系统实际的无称重启动时间，改变了原先由调试人员通过经验来判断启动时间的方法，使得无称重启动的参数调试更加方便，电梯启动时乘客的舒适度更高。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，通过编码器来获取曳引机转子的速度及位置信息，在无称重启动期间，控制系统进入零速伺服过程，即给定电机速度为零速，通过编码器的实时反馈对电梯进行不平衡力矩补偿，其特征在于包括以下步骤：

S1、将速度环的PI值增益设定为P₀和I₀，控制系统发出抱闸接触器的输出指令并监测电梯系统的倒溜情况，抱闸接触器控制电梯抱闸打开，记发出抱闸接触器的输出指令的时刻为T₀，电梯系统开始倒溜的时刻即为电梯抱闸完全打开的时刻，记为T₁，从时刻T₀到时刻T₁的时间段为初步测量的抱闸释放时间，所述初步测量的抱闸释放时间记为t_1-tset；

S2、记曳引机转子补偿的力矩首次超过不平衡重补偿力矩值T_q0的时刻为T₂，从时刻T₁到时刻T₂的时间段为力矩补偿时间，所述力矩补偿时间记为t₂，确定所述t₂的过程具体包括以下步骤：

S21、从时刻T₁开始，每隔一段时间记录一次所述曳引机转子的力矩补偿值，形成随时间T变化的力矩补偿数据序列T_q，将所述力矩补偿数据序列T_q制图，再用平滑的曲线将图上的各点连接起来；

S22、找出所述不平衡重补偿力矩值T_q0，取T₁以后的时刻T₃，从T₁到T₃的时间段记为t₃，保证t₃大于300毫秒，当T₃时刻力矩T_q点处的斜率的绝对值小于预设值时，直接记录力矩T_q的大小为所述不平衡重补偿力矩值T_q0；当T₃时刻力矩T_q点处的斜率的绝对值不小于预设值时，将速度环的PI值增益调整至P₁和I₁，且P₁小于P₀，I₁小于I₀，等待至T₄时刻力矩T_q点处的斜率的绝对值小于预设值，记录力矩T_q的大小为所述不平衡重补偿力矩值T_q0；

S23、将所述力矩补偿数据序列T_q的图像与所述不平衡重补偿力矩值T_q0相比较，找出所述力矩补偿数据序列T_q的图像首次超过所述不平衡重补偿力矩值T_q0的点A，并对应找出点A对应的时刻T₂，所述力矩补偿时间t₂即被确定。

S3、根据t₂和t_1-tset计算电梯系统的无称重启动时间t₀，t₀＝t_1-tset+t₂。

2.根据权利要求1所述的一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，其特征在于：在步骤S1中，确定时刻T₁的方法为：控制系统中预设有位移阈值Value₁，当电梯系统倒溜的位移幅值超过所述位移阈值Value₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。

3.根据权利要求1所述的一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，其特征在于：在步骤S1中，确定时刻T₁的方法为：控制系统中预设有速度阈值Speed₁，当电梯系统倒溜的速度幅值超过所述速度阈值Speed₁时，即确认该电梯系统开始倒溜，此时即为时刻T₁。

4.根据权利要求1所述的一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，其特征在于：对于第二次无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，此范围不包括0和1，t_前表示电梯系统第一次自动检测出的初步测量的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂；

对于第三次及以后的无称重启动时间的自动检测，在步骤S1中，采用一阶滤波环节对t_1-tset进行进一步的计算，得到准确的抱闸释放时间t₁，具体公式为：

t₁＝(1-σ)·t_1-test+σ·t_前，

其中，σ为0-1之间的滤波系数，此范围不包括0和1，t_前表示电梯系统前一次自动检测出的准确的抱闸释放时间，在步骤S3中，t₀＝t₁+t₂。

5.根据权利要求1所述的一种电梯无称重启动时间的自动检测方法，其特征在于还包括步骤S4：将步骤S22中测量出的所述不平衡重补偿力矩值T_q0的方向与步骤S1中电梯系统开始产生倒溜的力矩补偿方向相比较，当两者相同时，电梯无称重启动时间的自动检测成功，当两者相反时，电梯无称重启动时间的自动检测失败，控制系统报错，等待重新检测。

Images