CN114261860A - 一种电梯轿厢振动主动抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电梯设备技术领域，提供一种电梯轿厢振动主动抑制方法，主要包括如下步骤：S10.设置电梯轿厢的绝对位置检测装置，以获取所述电梯轿厢的实时位置数据S；S20.在电梯的运行控制系统中加入振动控制模块，所述振动控制模块的信号输入端连接所述绝对位置检测装置，所述振动控制模块的信号输出端输出钢丝绳的弹性力矩补偿值T至所述运行控制系统中的电流控制模块；S30.依据所得钢丝绳的弹性力矩补偿值T，以调整所述电流控制模块所输出至所述主机的PWM指令，以控制所述主机的转速。本发明可以抵消钢丝绳的弹性振动，从而实现对电梯轿厢运行中机械谐振的主动抑制，提高用户使用体验。

Description

一种电梯轿厢振动主动抑制方法

技术领域

本发明属于电梯设备技术领域，具体涉及一种电梯轿厢振动主动抑制方法。

背景技术

常规电梯轿厢在运行中，如果乘客在轿厢内行走、跳动或因导轨安装不良，会导致轿厢在运行中产生垂直方向的冲击。由于轿厢是通过钢丝绳悬挂在建筑物的井道内，而钢丝绳本身就具有一定的弹性变形特性，因此轿厢作为一个重物会因为上述冲击而产生一定频率的机械谐振，并持续一个较长的周期。这种振动的产生会影响乘客乘坐电梯的体验。

传统电梯速度控制系统中，依赖的是电机侧安装的旋转编码器，以实现对电机的速度闭环控制。而上述电梯运行中，因为某些原因产生的机械冲击会导致电梯吊挂系统的共振，该机械谐振主要是由钢丝绳的弹性特性引起。而在电机的运行控制中，这个振动基本无法从电机侧旋转编码器检测出来，因此按照传统电梯的速度控制架构，无法处理这类机械谐振。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明的目的是提供一种电梯轿厢振动主动抑制方法，以抵消钢丝绳的弹性振动，从而实现机械谐振的主动抑制，提高用户使用体验。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电梯轿厢振动主动抑制方法，包括如下步骤：

S10.设置电梯轿厢的绝对位置检测装置，以获取所述电梯轿厢的实时位置数据S；

S20.在电梯的运行控制系统中加入振动控制模块，所述振动控制模块的信号输入端连接所述绝对位置检测装置，所述振动控制模块的信号输出端输出钢丝绳的弹性力矩补偿值T至所述运行控制系统中的电流控制模块；其中，

T＝m*a(t)*r*ha*L/hk (1)

或，

T＝K*△S*r*ha*L/hk (2)

式(1)中，m是电梯轿厢质量，a(t)是电梯轿厢的瞬时加速度，r是主机上绳轮的半径，ha是力矩修正系数，L是电梯轿厢与主机的距离，hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数；

式(2)中，K是钢丝绳的弹性系数，△S是所述电梯轿厢单位时间内通过所述绝对位置检测装置反馈的位置变化与通过主机上编码器反馈的位置变化的位置差值，L是电梯轿厢与主机的距离，hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数，r是主机上绳轮的半径；

S30.依据所得钢丝绳的弹性力矩补偿值T，以调整所述电流控制模块所输出至所述主机的PWM指令，以控制所述主机的转速。

作为优选，所述绝对位置检测装置为对应所述电梯轿厢所设置的栅尺检测装置。

作为优选，获取所述电梯轿厢的实时位置数据S后，依据：

V(t)＝dS/dt (3)

a(t)＝dv/dt (4)

式(3)求得所述电梯轿厢的瞬时速度，并依据求得的瞬时速度和式(4)，求得所述电梯轿厢的瞬时加速度a(t)。

作为优选，所述运行控制系统还包括电流反馈模块，所述电流反馈模块的信号输入端连接有电流检测装置，所述电流检测装置用于检测所述主机上电机的电流；

所述电流反馈模块的信号输出端连接至所述电流控制模块。

作为优选，所述运行控制系统还包括速度控制模块，所述速度控制模块的信号输出端连接至所述电流控制模块；

所述速度控制模块的信号输入端分别接收有额定速度指令和所述主机的编码器反馈的实际速度值。

作为优选，所述运行控制系统还包括主机速度反馈模块，所述主机速度反馈模块的信号输入端连接至所述主机的编码器；

所述主机速度反馈模块的信号输出端连接至所述速度控制模块。

作为优选，采用式(2)进行钢丝绳的弹性力矩补偿值T的计算时，所述振动控制模块的信号输入端还连接至所述主机的编码器。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括有：

本方案中针对电梯轿厢设置有绝对位置检测装置，并在电梯的运行控制系统中增设有振动控制模块，从而使得可以通过对电梯轿厢的实际位置数据的测量，以得出钢丝绳的弹性力矩补偿值T，从而可以依据钢丝绳的弹性力矩补偿值T去实现对主机所获得的PWM指令进行调整，以控制主机的转动速度，使得可以及时地对钢丝绳的弹性振动进行抵消，实现对电梯轿厢运行中出现的机械谐振进行主动抑制，以使得电梯轿厢在运行中的平稳感更好，提高用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明中电梯的曳引结构示意图。

图2为本发明中电梯轿厢运行速度曲线的对比示意图。

图3为本发明实施例1中的系统控制框图。

图4为本发明实施例2中的系统控制框图。

其中：

1-电梯轿厢，2-栅尺，3-栅尺传感器，4-钢丝绳，5-主机。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

实施例1

如图1-3所示，本实施例中提供一种电梯轿厢振动主动抑制方法，主要包括如下步骤：

S10.对应电梯轿厢1，设置可以检测所述电梯轿厢1的实时位置的绝对位置检测装置，以获取所述电梯轿厢1的实时位置数据S。本实施例中，所述绝对位置检测装置即为对应所述电梯轿厢1所设置的栅尺检测装置，所述栅尺检测装置包括沿所述电梯轿厢1的运行轨道所设置的栅尺2，以及设置在所述电梯轿厢1上与所述电梯轿厢1同步运动的栅尺传感器3，所述栅尺2及所述栅尺传感器3的具体设置可以参考现有技术，此处不作赘述。而通过所述栅尺2与所述栅尺传感器3之间的检测反馈，即可以得到所述电梯轿厢1的实时位置数据S。

S20.在电梯的运行控制系统中加入振动控制模块。本实施例中，电梯的所述运行控制系统包括上述振动控制模块、电流控制模块、电流反馈模块、速度控制模块和主机速度反馈模块。

具体地，所述振动控制模块的信号输入端则连接所述绝对位置检测装置，所述振动控制模块的信号输出端则输出钢丝绳4的弹性力矩补偿值T至所述运行控制系统中的电流控制模块；其中，钢丝绳4的弹性力矩补偿值T为通过下式求得：

T＝m*a(t)*r*ha*L/hk (1)

式(1)中：

m是电梯轿厢1质量，可以通过直接测量所述电梯轿厢1而获得对应数据。

a(t)是电梯轿厢1的瞬时加速度；本实施例中，在获取所述电梯轿厢1的实时位置数据S后，依据：

V(t)＝dS/dt (3)

a(t)＝dv/dt (4)

通过式(3)，可以求得所述电梯轿厢1的瞬时速度，并依据求得的瞬时速度和式(4)，可以求得所述电梯轿厢1的瞬时加速度a(t)。

r是主机5上绳轮的半径，可以直接通过测量或绳轮的尺寸参数获得。

ha是力矩修正系数，通常取值为0.7～1.0。

电梯轿厢1振动的加速力矩反映到主机5侧受主机5与电梯轿厢1之间的钢丝绳4长度的影响，可通过式(1)的因子L/hk进行补偿。

L是电梯轿厢1与主机5的距离，可以通过所述绝对位置检测装置反馈获得。

hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数，可以根据钢丝绳4的型号预先设定。

S30.依据所得钢丝绳4的弹性力矩补偿值T，以式(5)调整所述电流控制模块所输出至所述主机5的PWM指令，以控制所述主机5上电机的转速。

其中，T₀是所述速度控制模块输出的控制力矩，I_m是电机的额定电流，T_m是电机的额定力矩。

作为其中的一种应用示例，当所述电梯轿厢1在运行中出现冲击振动情况时，通过获得的钢丝绳4的弹性力矩补偿值T，以调整输出至所述主机5中电机的电流的大小，从而控制所述主机5中电机的转速；如振动时，钢丝绳4处于松弛状态，此时控制电机以提高转速输出，使得钢丝绳4回复至相对的张紧状态；又如，钢丝绳4处于拉伸状态，此时控制电机以减低转速输出，使得钢丝绳4回复至相对的压缩状态。如此，以抵消钢丝绳4的弹性振动，从而实现对机械谐振现象的主动抑制，确保所述电梯轿厢1的运行稳定。

进一步地，本实施例中，所述电流反馈模块的信号输入端连接有电流检测装置，所述电流检测装置为用于检测所述主机5上电机的电流；所述电流反馈模块的信号输出端则连接至所述电流控制模块，从而实现对电机电流的闭环检测及调整。

此外，所述速度控制模块的信号输出端则连接至所述电流控制模块；所述速度控制模块的信号输入端则分别接收有额定速度指令和所述主机5的编码器反馈的实际速度值。通过所述编码器所反馈的实际速度值与系统发出的额定速度作对比，然后再将对比结论信号输出至所述电流控制模块，以对电机的转速进行调整，从而实现对电机转速的闭环检测及调整。

作为一种优选的方案，本实施例中，所述主机速度反馈模块的信号输入端连接至所述主机5的编码器，所述主机速度反馈模块的信号输出端则连接至所述速度控制模块，以通过所述主机速度反馈模块对来自所述编码器处所检测的数据进行计算整理，并输出对应的数据类型至所述速度控制模块。

实施例2

如图4所示，与实施例1中的相同之处此处不作赘述；本实施例中，还提供有另一种钢丝绳的弹性力矩补偿值T的计算方式，如下式所示：

T＝K*△S*r*ha*L/hk (2)

式(2)中：

K是钢丝绳的弹性系数，可以根据所述钢丝绳4的具体材质计算获得。

△S是所述电梯轿厢1单位时间内通过所述绝对位置检测装置反馈的位置变化与通过主机上编码器反馈的位置变化的位置差值，可以通过直接计算而获得。

ha是力矩修正系数，通常取值为0.7～1.0。

电梯轿厢1振动的加速力矩反映到主机5侧受主机5与电梯轿厢1之间的钢丝绳4长度的影响，可通过式(2)的因子L/hk进行补偿。

L是电梯轿厢1与主机5的距离，可以通过所述绝对位置检测装置反馈获得。

hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数，可以根据钢丝绳4的型号预先设定。

r是主机5上绳轮的半径，可以直接通过测量或绳轮的尺寸参数直接获得。

进一步地，采用式(2)进行钢丝绳4的弹性力矩补偿值T的计算时，所述振动控制模块的信号输入端还连接至所述主机5的编码器，从而可以便于△S数据的获取。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10.设置电梯轿厢的绝对位置检测装置，以获取所述电梯轿厢的实时位置数据S；

S20.在电梯的运行控制系统中加入振动控制模块，所述振动控制模块的信号输入端连接所述绝对位置检测装置，所述振动控制模块的信号输出端输出钢丝绳的弹性力矩补偿值T至所述运行控制系统中的电流控制模块；其中，

T＝m*a(t)*r*ha*L/hk (1)

或，

T＝K*△S*r*ha*L/hk (2)

式(1)中，m是电梯轿厢质量，a(t)是电梯轿厢的瞬时加速度，r是主机上绳轮的半径，ha是力矩修正系数，L是电梯轿厢与主机的距离，hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数；

式(2)中，K是钢丝绳的弹性系数，△S是所述电梯轿厢单位时间内通过所述绝对位置检测装置反馈的位置变化与通过主机上编码器反馈的位置变化的位置差值，L是电梯轿厢与主机的距离，hk是钢丝绳单位长度弹性力矩补偿系数，r是主机上绳轮的半径；

S30.依据所得钢丝绳的弹性力矩补偿值T，以调整所述电流控制模块所输出至所述主机的PWM指令，以控制所述主机的转速。

2.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，所述绝对位置检测装置为对应所述电梯轿厢所设置的栅尺检测装置。

3.根据权利要求1或2所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，获取所述电梯轿厢的实时位置数据S后，依据：

V(t)＝dS/dt (3)

a(t)＝dv/dt (4)

式(3)求得所述电梯轿厢的瞬时速度，并依据求得的瞬时速度和式(4)，求得所述电梯轿厢的瞬时加速度a(t)。

4.根据权利要求1所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，所述运行控制系统还包括电流反馈模块，所述电流反馈模块的信号输入端连接有电流检测装置，所述电流检测装置用于检测所述主机上电机的电流；

所述电流反馈模块的信号输出端连接至所述电流控制模块。

5.根据权利要求4所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，所述运行控制系统还包括速度控制模块，所述速度控制模块的信号输出端连接至所述电流控制模块；

所述速度控制模块的信号输入端分别接收有额定速度指令和所述主机的编码器反馈的实际速度值。

6.根据权利要求5所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，所述运行控制系统还包括主机速度反馈模块，所述主机速度反馈模块的信号输入端连接至所述主机的编码器；

所述主机速度反馈模块的信号输出端连接至所述速度控制模块。

7.根据权利要求4-6任一项所述的一种电梯轿厢振动主动抑制方法，其特征在于，采用式(2)进行钢丝绳的弹性力矩补偿值T的计算时，所述振动控制模块的信号输入端还连接至所述主机的编码器。

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