CN111731957A - 电梯启动力的补偿方法、设备和电梯 - Google Patents

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蔡准
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Abstract

本发明揭示了一种电梯启动力的补偿方法，所述方法包括：学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)，结合当前的输出电压V0，计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)；学习轿厢与对重的重量差M1；计算电梯当前的启动补偿力F启动补偿。与现有技术相比，本发明的电梯启动力的补偿方法，通过多点学习的方式拟合称重传感器参数K与称重传感器的电压输出V的曲线方程，来弥补称重传感器非线性对启动舒适度的影响。另外，还可以自动学习不同楼层的钢丝绳的重量差，控制电机在启动期间根据不同楼层对钢丝绳的重量差进行自动补偿，进一步提高启动的舒适度。

Description

电梯启动力的补偿方法、设备和电梯
技术领域
本发明属于电梯控制技术领域，具体涉及一种电梯启动力的补偿方法、设备和电梯。
背景技术
对于包括有电机、轿厢、对重、钢丝绳和抱闸的垂直升降类电梯，在日常运行过程中，轿厢侧和对重侧的重量多处于不平衡状态，故在电梯起动、抱闸打开的时候，轿厢会因该不平衡而发生倒溜或过冲，严重影响乘客的乘梯舒适感。因此，为了保证启动的舒适性，在抱闸打开之前，必须对电机施加启动补偿力矩，使抱闸打开时轿厢受力平衡而不会发生倒溜和过冲，实现平稳起动。
目前有许多电梯通过称重传感器来计算启动补偿力矩。电梯称重传感器是一种检测电梯轿厢载重的装置，一般装在轿厢底部或钢丝绳头位置；理论上称重传感器输出的电压与负载成线性关系，随着负载的变化，称重传感器会输出一个与负载相对应的电压到电梯控制系统；电梯控制系统根据称重传感器的输出电压，计算得到电机需要输出的启动补偿力矩，电机输出的启动补偿力矩如果正好抵消对重和轿厢的负载差，则能实现电梯零速开抱闸期间的启动舒适感。
但是在实际的使用中，称重传感器的输出电压有偏差，并不是与负载呈线性关系的，这样导致启动补偿力矩的计算结果会出现偏差。
另外，启动补偿力矩不是只与负载有关，如果只关注负载而忽略了其它的因素，也会导致启动补偿力矩的计算结果出现偏差，从而降低启动舒适度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电梯启动力的补偿方法、设备和电梯。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电梯启动力的补偿方法，所述方法包括：
学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)，结合当前的输出电压V0，计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)；
学习轿厢与对重的重量差M1；
根据所述曲线方程K＝f(V)、所述当前的输出电压V0和所述重量差M1，计算电梯当前的启动补偿力F启动补偿。
作为本发明一实施方式的进一步改进：
F启动补偿＝F负载+M1*g＝V0*f(V0)+M1*g。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述方法还包括：
学习钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)，其中n表示楼层；
计算对钢丝绳的重量差M2进行补偿的电梯当前的启动补偿力：
F启动补偿＝F负载+M1*g+M2*g＝V0*f(V0)+M1*g+f(n)*g。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“学习钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)”具体包括：
电梯匀速上行和下行期间，记录电梯在各层的上行补偿力F上行(n)和下行补偿力F下行(n)；
计算钢丝绳在各层的重量差M2：
M2＝(F上行(n)+F下行(n)-2*M1*g)/2g。
作为本发明一实施方式的进一步改进，电梯匀速上行的上行输出力F上行(n)＝M1*g+M2*g-f，其中f为摩擦力；
电梯匀速下行的下行输出力F下行(n)＝M1*g+M2*g+f，其中f为摩擦力；
将上行输出力和下行输出力相加消除摩擦力f，从而得到F上行(n)+F下行(n)＝2*(M1*g+M2*g)，即：
M2＝f(n)＝(F上行(n)+F下行(n)-2*M1*g)/2g。
作为本发明一实施方式的进一步改进，当电梯处于中间层N时，钢丝绳的重量差M2＝0，从而轿厢与对重的重量差M1＝(F上行(N)+F下行(N))/2g。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”具体包括：
记录不同负载M负载对应称重传感器的输出电压V；
根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V＝M负载*g/V，计算在不同负载情况下的K；
根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”具体包括：
记录不同重量未知的负载对应称重传感器的输出电压V和电机出力值F电机；
根据电机出力值F电机，计算补偿负载需要的力F负载；
根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V，计算在不同输出电压V对应的K；
根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一实施例所述电梯启动力的补偿方法中的步骤。
为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电梯，所述电梯包含上述所述的电子设备。
与现有技术相比，本发明的电梯启动力的补偿方法，通过多点学习的方式拟合称重传感器参数K与称重传感器的电压输出V的曲线方程，来弥补非线性称重传感器对启动舒适度的影响，并且这种方法可以简化现场调试，降低对现场操作人员的要求。另外，还可以自动学习不同楼层的钢丝绳的重量差，控制电机在启动期间根据不同楼层对钢丝绳的重量差进行自动补偿，进一步提高启动的舒适度。
附图说明
图1是本发明电梯启动力的补偿方法的流程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
电梯的电机通过输出补偿力矩(也可以称前馈的电机输出力矩，即提前输出与电梯负载大小相同、但是方向相反的力矩，达到电梯受力平衡)实现电梯零速开抱闸期间的启动舒适度。由于电机的输出力矩＝曳引轮的半径*电机的输出力，而曳引轮的半径是固定的，因此可以从电机的输出力的角度，去分析如何提高电梯启动的舒适度。需要说明的是，全文中电机的补偿力即电机的输出力，电机的启动补偿力，即电机的启动输出力。
如图1所示，本发明提供一种电梯启动力的补偿方法，通过多点学习的方式拟合称重传感器参数K与称重传感器的电压输出V的曲线方程，来弥补称重传感器输出的电压与负载的非线性对启动舒适度的影响，并且这种方法可以简化现场调试，降低对现场操作人员的要求。需要说明的是，启动补偿力＝启动补偿力矩/曳引轮的半径，通过计算启动补偿力，可以得到启动补偿力矩，从而提高电梯启动的舒适度。所述方法包括：
步骤S100：学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)，结合当前的输出电压V0，计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)。
补偿负载需要的力F负载＝K*V＝M负载*g，因此：
K＝F负载/V＝M负载*g/V。
其中K为称重传感器参数，V为与负载相对应的称重传感器的输出电压。根据上述公式，在一个优选的实施方式中，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”，具体包括：
步骤S110A：记录不同负载对应称重传感器的输出电压V。
多次在电梯中装入不同的重量准确的负载M负载，打开抱闸进行零速控制，使电梯达到零速悬停，记录在零速悬停时不同负载对应称重传感器的输出电压V。
步骤S120A：根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V＝M负载*g/V，计算在不同负载情况下的K。
在负载的重量准确的情况下，由于F负载可以通过公式F负载＝M负载*g计算得到，而M负载和称重传感器的输出电压V是可以直接测量得到，因此，可以通过公式计算在不同负载情况下的K值。
步骤S130A：根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
选取多个不同的负载，可以得到多个与负载对应的V和K，通过多点学习的方式拟合称重传感器参数K与称重传感器的电压输出V的曲线方程K＝f(V)，来弥补非线性对启动舒适度的影响。
在得到当前的输出电压V0后，可以通过上述曲线方程计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)。
为了方便现场学习，可以装入未知重量的负载，在另一个优选的实施方式中，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”，具体包括：
步骤S110B：记录不同重量未知的负载对应称重传感器的输出电压V和电机出力值F电机。
在电梯中装入不同重量未知的负载M负载，打开抱闸进行零速控制，使电梯达到零速悬停，记录在零速悬停时不同负载对应称重传感器的输出电压V和电机出力值F电机。
需要说明的是，电机出力值F电机是在电梯达到零速悬停后的电机的输出力的值，与本发明需要计算的启动补偿力F启动补偿是大小相等且方向相同的两个力，当电梯启动时预先增加启动补偿力F启动补偿，且F启动补偿＝F电机时，电梯受力平衡从而实现平稳起动。
步骤S120B：根据电机出力值F电机，计算补偿负载需要的力F负载。
电机出力值与F电机与补偿负载需要的力(或者称负载对应的力)F负载具有一定的关系，后文会详细介绍，比如在忽略钢丝绳重量差的前提下(也可以不忽略)，F电机与F负载存在如下关系：
F电机＝F负载+M1*g；
其中M1为轿厢与对重的重量差，可以计算得到，因此可以计算得到F负载：
F负载＝F电机-M1*g；
步骤S130B：根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V，计算在不同输出电压V对应的K。
步骤S140B：根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
同步骤S130A，选取多个不同的负载，可以得到多个与负载对应的V和K，通过多点学习的方式拟合称重传感器参数K与称重传感器的电压输出V的曲线方程K＝f(V)，来弥补非线性对启动舒适度的影响。
在得到当前的输出电压V0后，可以通过上述曲线方程计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)。
步骤S200：学习轿厢与对重的重量差M1。
电梯的启动补偿力不但要考虑负载所需要的力F负载，还需要考虑轿厢与对重的重量差M1。需要说明的是，所述重量差，可以是空载轿厢与对重的重量差，也可以是装入固定负载的轿厢与对重的重量差，此时装入的固定负载可以看成是轿厢的一部分，所述固定负载已作为轿厢的一部分参与在整个计算过程中。为了简化计算过程，优选所述重量差M1为空载轿厢与对重的重量差。
电梯匀速上行和下行时，电机输出力与摩擦力f、轿厢与对重的重量差M1和钢丝绳重量差M2的关系如下：
F上行(n)＝M1*g+M2*g-f
F下行(n)＝M1*g+M2*g+f
当电梯处于中间层N时(所述中间层N是指轿厢与对重位于同一水平面的楼层)，钢丝绳的重量差M2＝0，从而轿厢与对重的重量差M1为：
M1＝(F上行(N)+F下行(N))/2g
因此，只需要获取电梯在空载时匀速上行和下行至中间层N时的电机输出力F上行(N)和F下行(N)，即可得到轿厢与对重的重量差M1。
步骤S300：根据所述曲线方程K＝f(V)、所述当前的输出电压V0和所述重量差M1，计算电梯当前的启动补偿力。
具体的，启动补偿力的计算公式为：
F启动补偿＝F负载+M1*g＝V0*f(V0)+M1*g。
根据上述方程，能够得到在不同负载下的电机启动补偿力，从而得到启动补偿力矩。这种方法得到的启动补偿力矩，弥补了非线性对启动舒适度的影响，并且这种方法可以简化现场调试，降低对现场操作人员的要求。
另外，钢丝绳在各层的重量差M2对启动补偿力也有影响，为了提高启动补偿力的精度，在一个优选的实施方式中，启动补偿力的计算公式如下：
F启动补偿＝F负载+M1*g+M2*g＝V0*f(V0)+M1*g+f(n)*g
其中，钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)，其中n表示楼层。
电梯在空载的情况下匀速上行和下行，电机输出力与摩擦力f、轿厢与对重的重量差M1和钢丝绳重量差M2的关系如下：
F上行(n)＝M1*g+M2*g-f
F下行(n)＝M1*g+M2*g+f
将上行输出力和下行输出力相加消除摩擦力f，从而得到F上行(n)+F下行(n)＝2*(M1*g+M2*g)，即：
M2＝f(n)＝(F上行(n)+F下行(n)-2*M1*g)/2g。
进一步的，学习钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)具体包括：
电梯匀速上行和下行时，记录电梯在各层的上行输出力F上行(n)和下行输出力F下行(n)；
计算钢丝绳在各层的重量差M2：
Figure BDA0002625843280000081
其中，轿厢与对重的重量差M1＝(F上行(N)+F下行(N))/2g，N为中间层，电梯位于中间层N时，钢丝绳的重量差M2＝0。
在一个具体的实施方式中，通过在空载电梯中装入不同重量未知的负载，在电梯门闭合后打开抱闸，使电梯零速悬停，记录电机输出力F出力和称重传感器的电压值V，根据F出力计算F负载，然后计算在不同电压值情况下的称重传感器参数K：K＝F负载/V。然后根据不同负载情况下的V和K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。另外，让空载电梯在底层和顶层之间匀速往返，分别记录电梯上行和下行至各个楼层的电机输出力，从而得到空载轿厢与对重的重量差M1和钢丝绳在各个楼层的重量差M2＝f(n)。根据上述步骤，获得电梯电机的启动补偿力公式F启动补偿＝V*f(V)+M1*g+f(n)*g。最后根据上述公式，结合实际的负载和楼层，计算最佳电机启动补偿力，提高电梯启动的舒适度。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述所述电梯启动力的补偿方法中的任意一个步骤，也就是说，实现上述所述电梯启动力的补偿方法中任意一个技术方案中的步骤。
本发明还提供一种电梯，所述电梯包括上述所述电子装置。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电梯启动力的补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)，结合当前的输出电压V0，计算当前的称重传感器参数K0，得到补偿当前负载需要的力F负载＝V0*K0＝V0*f(V0)；
学习轿厢与对重的重量差M1；
根据所述曲线方程K＝f(V)、所述当前的输出电压V0和所述重量差M1，计算电梯当前的启动补偿力F启动补偿。
2.根据权利要求1所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于：
F启动补偿＝F负载+M1*g＝V0*f(V0)+M1*g。
3.根据权利要求1所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：
学习钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)，其中n表示楼层；
计算对钢丝绳的重量差M2进行补偿的电梯当前的启动补偿力：
F启动补偿＝F负载+M1*g+M2*g＝V0*f(V0)+M1*g+f(n)*g。
4.根据权利要求3所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于，所述“学习钢丝绳在各层的重量差M2＝f(n)”具体包括：
电梯匀速上行和下行期间，记录电梯在各层的上行补偿力F上行(n)和下行补偿力F下行(n)；
计算钢丝绳在各层的重量差M2：
M2＝(F上行(n)+F下行(n)-2*M1*g)/2g。
5.根据权利要求4所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于：
电梯匀速上行的上行输出力F上行(n)＝M1*g+M2*g-f，其中f为摩擦力；
电梯匀速下行的下行输出力F下行(n)＝M1*g+M2*g+f，其中f为摩擦力；
将上行输出力和下行输出力相加消除摩擦力f，从而得到F上行(n)+F下行(n)＝2*(M1*g+M2*g)，即：
M2＝f(n)＝(F上行(n)+F下行(n)-2*M1*g)/2g。
6.根据权利要求5所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于：
当电梯处于中间层N时，钢丝绳的重量差M2＝0，从而轿厢与对重的重量差M1＝(F上行(N)+F下行(N))/2g。
7.根据权利要求1所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”具体包括：
记录不同负载M负载对应称重传感器的输出电压V；
根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V＝M负载*g/V，计算在不同负载情况下的K；
根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
8.根据权利要求1所述电梯启动力的补偿方法，其特征在于，所述“学习称重传感器的输出电压V与称重传感器参数K的曲线方程K＝f(V)”具体包括：
记录不同重量未知的负载对应称重传感器的输出电压V和电机出力值F电机；
根据电机出力值F电机，计算补偿负载需要的力F负载；
根据称重传感器参数K的计算公式K＝F负载/V，计算在不同输出电压V对应的K；
根据不同负载情况下得到的称重传感器的输出电压V和称重传感器参数K，对所述V和K进行拟合，得到所述V和K曲线方程K＝f(V)。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8任意一项所述电梯启动力的补偿方法中的步骤。
10.一种电梯，其特征在于，所述电梯包含如权利要求9所述的电子设备。
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