CN111776899A - 无称重电梯的启动控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种无称重电梯的启动控制方法及系统，所述方法包括：学习前馈出力；在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力相对应的前馈电磁转矩；在电梯抱闸打开后，调节系统的控制环路使电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩达到平衡。与现有技术相比，本发明无称重电梯的启动控制方法，通过自学习轿厢与一半额定载重的重量，在电梯抱闸前对电机进行前馈补偿，并复合无称重传感器技术，从而实现强驱电梯系统在无称重传感器的情况下的启动舒适感，且不会带来噪音问题。同时由于采用自学习的方式得到前馈补偿量，使得本发明可以灵活适用于各种载重的强驱类电梯，提高本发明的易用性。

Description

无称重电梯的启动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电梯控制技术领域，特别是一种无称重电梯的启动控制方法及系统。

背景技术

现代电梯一般分为普通电梯和强驱电梯。普通电梯大多采用对重曳引驱动方式，曳引机作为驱动机构，钢丝绳挂在曳引机的卷筒上，其一端悬吊轿厢，另一端悬吊对重，曳引力由钢丝绳与曳引轮的摩擦力提供。但是采用对重曳引驱动方式的电梯占用空间大，井道内的空间利用率低，而强驱电梯由于可以省去对重，增大了轿厢空间，逐渐成为电梯的新趋势，特别是家用电梯的新趋势。

但是强驱电梯的缺点就是控制难度较大，目前强驱电梯控制领域里面经常会遇到的一个问题就是，在电梯启动瞬间如果电机输出的电磁转矩变化过快会导致电机产生较大电磁噪声，影响乘客体验；如果电机输出的电磁转矩变化较缓则会导致电梯启动瞬间发生溜车。因此如何既能保证电梯启动时不发生溜车现象，又能抑制电机产生电磁噪声是目前强驱电梯控制领域急需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无称重电梯的启动控制方法及系统。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种无称重电梯的启动控制方法，所述电梯为强驱电梯，所述方法包括：

学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量；

在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈；

在电梯抱闸打开后，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“学习前馈出力F_前馈”具体包括：

在电梯中装入M₂/2的负载；

使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制；

在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈”具体包括：

根据所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述“通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡”具体包括：

根据当前的反馈速度和预设的电机给定速度，得到力矩电流指令；

根据所述力矩电流指令，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩达到平衡。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述通过调节系统的控制环路来调节的电机出力值F_环路的范围是[-M₂*g/2，M₂*g/2]。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种无称重电梯的启动控制系统，所述系统包括有电机，还包括：

前馈学习模块，其用于学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量；

前馈补偿模块，其用于在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈；

控制模块，其用于在电梯抱闸打开后，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重；

所述前馈学习模块还用于：

在电梯中装入M₂/2的负载；

使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制；

在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述系统还包括电流环PI调节器，所述电流环PI调节器用于：

根据所述前馈补偿模块输入的所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述系统还包括编码器、速度环PI调节器和电流环PI调节器，其中：

所述编码器用于将获取到的电机的速度反馈给速度环PI调节器；

所述速度环PI调节器用于根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度输出力矩电流指令至电流环PI调节器；

所述电流环PI调节器用于根据所述力矩电流指令，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

与现有技术相比，本发明无称重电梯的启动控制方法，通过自学习轿厢与一半额定载重的重量，在电梯抱闸打开前对电机进行前馈补偿，并结合无称重传感器技术，从而实现强驱电梯系统在无称重传感器的情况下的启动舒适感，且不会带来噪音问题。同时由于采用自学习的方式得到前馈补偿量，使得本发明可以灵活适用于各种载重的强驱电梯，提高本发明的易用性。

附图说明

图1是本发明无称重电梯的启动控制方法的流程示意图；

图2是本发明无称重电梯的启动控制系统的结构示意图。

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。

强驱电梯系统由于没有对重，在忽略钢丝绳重量的情况下，系统负载重力F_负载的取值范围为[M₁*g,M₁*g+M₂*g]，其中M₁表示为轿厢自身重量、M₂为轿厢额定载重。负载的转矩T_负载等于负载重力F_负载乘以曳引轮的半径R，即T_负载的取值范围为[M₁*g*R,(M₁+M₂)*g*R]。

由于没有对重，也就是说，在电梯抱闸打开的很短时间内，电机需要输出的电磁转矩能够与负载转矩达到平衡(达到平衡是指电磁转矩与负载转矩大小相等，但是方向相反)，才能避免电梯启动瞬间发生溜车。但是另外一方面，电磁转矩需要在很短时间内增加到很大，必然带来噪音和电梯震动等问题。为了解决上述问题，本发明将电机最终需要输出的电磁转矩分为两部分，第一部分为前馈补偿，即在电梯抱闸打开之前，先增加电机的电磁转矩至T_前馈；第二部分为在电梯抱闸打开后，根据实际负载转矩，在T_前馈的基础上，调节电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。需要说明的是，由于轿厢的自身重量是一直存在的，因此我们选择补偿的前馈出力F_前馈≥M₁*g，能够大大减小电梯抱闸打开后需要调节的电磁转矩。优选补偿的前馈出力F_前馈为轿厢自身重量与一半额定载重，即F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，那么前馈电磁转矩的大小T_前馈＝(M₁*g+M₂*g/2)*R。从而在电梯抱闸打开后，需要调节的电磁转矩T_调节的范围为[-M₂*g*R/2,M₂*g*R/2]，忽略电磁转矩的方向，即电梯抱闸打开后需要调节的电磁转矩T_调节的大小范围为[0,M₂*g*R/2]。假设轿厢自身重量M₁与轿厢额定载重M₂相同，本发明的电梯在抱闸打开后需要调节的最大电磁转矩只有原先的1/6，大大减少了短时间内需要调节的电磁转矩，从而能够实现强驱电梯系统在无称重传感器的情况下的启动舒适感，且不会带来噪音问题。

另外，由于电梯轿厢自身重量不可得，而且不同电梯的轿厢自身重量不同，导致不同电梯需要的前馈补偿量不同。为此，本发明采用自学习的方式得到前馈补偿量，使得本发明可以灵活适用于各种不同载重的强驱电梯，提高本发明的易用性。

如图1所示，本发明提供一种无称重电梯的启动控制方法，所述方法将前馈补偿与无称重传感技术相结合，通过自学习轿厢与一半额定载重的重量，在电梯抱闸前对电机进行前馈补偿，从而实现强驱电梯系统在无称重传感器的情况下的启动舒适感。具体的，所述电梯为强驱电梯，所述电梯的电机优选采用正余弦编码器测量转子转速及位置，所述方法包括：

步骤S100：学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量。

优选所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重。

具体学习前馈出力F_前馈的步骤包括：

步骤S110：在电梯中装入M₂/2的负载。

由于电梯的额定载重是已知的，因此在轿厢中装入一半的额定载重，即可得到前馈出力需要的重量。

步骤S120：使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制。

步骤S130：在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

步骤S200：在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈。

与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈为：

T_前馈＝F_前馈*R＝(M₁*g+M₂*g/2)*R。

由于此动作时在电梯抱闸打开前进行的，因此电机可以相对缓慢的增加电磁转矩，而不必在非常短的时间内突然将电磁转矩增加到很大，从而不会带来噪音和电梯震动的问题。具体的，根据所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

步骤S300：在电梯抱闸打开后，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

如图2所示，所述“系统的控制环路”是指后文的启动控制系统的多个模块构成的能够调节电机出力的控制环路。若不增加前馈补偿，在电梯抱闸打开后，通过调节系统的控制环路来调节的电机出力值F_环路大小与负载重力的大小相同，即取值范围为[M₁*g,M₁*g+M₂*g]。在增加了前馈补偿后，所述电机的出力值F_环路的取值范围为[-M₂*g/2，M₂*g/2]。当补偿的前馈出力过多，此时电机的处理值F_环路为负值，即电机出力的方向与前馈出力的方向相反，才能使电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩达到平衡；反之，电机出力的方向与前馈出力的方向相同。

具体的，根据当前的反馈速度和预设的电机给定速度(比如可以根据编码器获取当前的反馈速度和预设的电机给定速度)，得到力矩电流指令；根据所述力矩电流指令，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路使电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩达到平衡。

如图2所示，本发明还提供一种无称重电梯的启动控制系统，所述系统包括有电机10，还包括：

前馈学习模块30，其用于学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量；

前馈补偿模块40，其用于在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈。

控制模块20，其用于在电梯抱闸打开后，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

在一个优选的实施方式中，所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重，所述前馈学习模块30还用于：

在电梯中装入M₂/2的负载；

使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制；

在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

在一个具体的实施方式中，所述系统还包括电流环PI调节器60，所述电流环PI调节器60用于：

根据所述前馈补偿模块输入的所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

在一个优选的实施方式中，所述系统还包括编码器70、速度环PI调节器50和电流环PI调节器60，其中：

所述编码器70用于将获取到的电机的速度反馈给速度环PI调节器50，其中，编码器70反馈的速度通过编码器70检测的位移量即可求得。

所述速度环PI调节器50用于根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度输出力矩电流指令至电流环PI调节器60。

所述电流环PI调节器60用于根据所述力矩电流指令，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

优选的，所述无称重电梯为没有对重的强驱电梯。

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)

1.一种无称重电梯的启动控制方法，其特征在于，所述电梯为强驱电梯，所述方法包括：

学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量；

在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈；

在电梯抱闸打开后，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

2.根据权利要求1所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于：

所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重。

3.根据权利要求2所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于，所述“学习前馈出力F_前馈”具体包括：

在电梯中装入M₂/2的负载；

使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制；

在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

4.根据权利要求1所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于，所述“对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T_前馈”具体包括：

根据所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

5.根据权利要求1所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于，所述“通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡”具体包括：

根据当前的反馈速度和预设的电机给定速度，得到力矩电流指令；

根据所述力矩电流指令，通过调节系统的控制环路来调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩达到平衡。

6.根据权利要求2所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于：

所述通过调节系统的控制环路来调节的电机出力值F_环路的范围是[-M₂*g/2，M₂*g/2]。

7.一种无称重电梯的启动控制系统，其特征在于，所述系统包括有电机，还包括：

前馈学习模块，其用于学习前馈出力F_前馈，所述前馈出力F_前馈大于或等于轿厢自身重量；

前馈补偿模块，其用于在电梯抱闸打开前，对电机补偿预设的前馈出力F_前馈，使电机的电磁转矩增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的前馈电磁转矩T前_馈；

控制模块，其用于在电梯抱闸打开后，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

8.根据权利要求7所述无称重电梯的启动控制系统，其特征在于，所述前馈出力F_前馈＝M₁*g+M₂*g/2，其中M₁为轿厢自身重量，M₂为轿厢额定载重，所述前馈学习模块还用于：

在电梯中装入M₂/2的负载；

使能负载参数自学习功能，在电梯门关闭后，自动打开抱闸进行零速控制；

在电梯达到零速悬停后，记录电机出力值，得到前馈出力F_前馈。

9.根据权利要求7所述无称重电梯的启动控制系统，其特征在于，所述系统还包括电流环PI调节器，所述电流环PI调节器用于：

根据所述前馈补偿模块输入的所述前馈出力F_前馈，调节电机的电磁转矩以预设的变化率逐步增大到与所述前馈出力F_前馈相对应的电磁转矩T_前馈。

10.根据权利要求7所述无称重电梯的启动控制方法，其特征在于，所述系统还包括编码器、速度环PI调节器和电流环PI调节器，其中：

所述编码器用于将获取到的电机的速度反馈给速度环PI调节器；

所述速度环PI调节器用于根据编码器当前的反馈速度和预设的电机给定速度输出力矩电流指令至电流环PI调节器；

所述电流环PI调节器用于根据所述力矩电流指令，调节电机出力值F_环路，使电机的电磁转矩T_环路与电梯当前的负载转矩T_负载达到平衡。

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