CN1195333A - 电梯速度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明利用轿厢速度反馈控制电路1,13,计算出轿厢速度补偿信号Vcref2,以使轿厢速度检测电路6输出的轿厢速度检测值Vcfb跟踪由外部输入的轿厢速度指令值Vcref,利用速度变换电路2,将轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号Vcref2变换为电动机速度指令值Vmref,利用电动机速度控制电路3根据速度变换电路输出的电动机速度指令信号对电梯驱动用电动机进行速度控制。而且,在根据此轿厢速度的电梯速度反馈控制上,利用增益运算电路7,对应于轿厢载荷检测电路9输出的轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测电路10输出的轿厢位置检测值y的组合,计算出为了抑制共振所必需的反馈控制增益Kd及滤波常数Tc,对轿厢速度反馈控制电路的增益进行设定。利用此,对由依存于轿厢载荷和轿厢位置的电梯机械系统的共振频率所引起的轿厢在特定速度时发生的振动进行抑制,以改善乘坐的舒适度。

Description

电梯速度控制装置

本发明涉及用于电梯轿厢速度控制的电梯速度控制装置。

例如，绳索提升式电梯利用由卷扬机将绳索提升，再通过绳索配重和滑轮，使悬挂的电梯轿厢进行升降。用于控制此绳索提升式电梯轿厢速度的现有电梯速度控制装置如图8所示。图8中，电梯轿厢的垂直方向速度指令值Vcref1从速度变换电路14输入，此轿厢的垂直方向速度指令值Vcref1被变换为卷扬机用电动机速度指令值Vmref1。此电动机速度指令值Vmref1根据包括卷扬机的绳轮半径、转动角速度在内的常数进行运算。目标值跟踪控制电路15根据电动机速度指令值Vmref1和与来自电动机速度检测电路5的电动机实际速度Vm的速度偏差Vce1，对为使电动机实际速度Vm对电动机速度指令值Vmref1进行跟踪的电动机速度补偿信号Vce2进行运算。此目标值跟踪控制电路15由对与速度偏差Vce1成正比的信号进行输出的P(比例)要素、和对与速度偏差Vce1的积累成正比的信号进行输出的I(积分)要素构成的。

电动机16是感应式电动机等电梯驱动用电动机，此电动机的动力被传输到电梯机械系统4，使得轿厢速度变化。在此，电梯机械系统4表示了包含绳索、轿厢、平衡配重的机械系统装置的全体。另外，电动机速度检测电路5由直接安装在电动机轴上的旋转变压器构成，输出与转速成正比的单位时间脉冲数。

减振电路17相对于来自电动机速度检测电路5的电动机实际速度Vm与来自电动机速度推断电路18的电动机推断速度Vmobs之间的偏差(振动成分)Vrip的输入，输出振动补偿信号Vb。图9所示为此减振电路17的内部构成，减振电路17由用于消除电动机振动成分的滤波器19和对此振动成分进行放大作为振动补偿信号Vb进行输出的增益设定电路20构成。滤波器19根据轿厢位置检测电路10的位置检测信号y求出最佳的滤波常数，让电动机实际速度Vm与电动机推断速度Vmobs之间的偏差(振动成分)Vrip中的既定频率成分通过。另外，增益设定电路20根据同一位置检测信号y和轿厢载荷检测电路9输出的轿厢载荷检测信号mc求得最佳的增益，对滤波器19的输出进行放大，输出振动补偿信号Vb。这样一来，减振电路17对振动补偿信号Vb进行运算，该信号用于实行考虑了轿厢位置变化及载荷变化的减振，叠加在目标值跟踪控制电路15输出的电动机速度补偿信号Vce2上。其结果，此叠加信号(Vce2-Vb)作为速度指令值Vmref2输入给电动机16，以使电动机16减振运转。

这里，轿厢位置检测电路10由安装在调速器(调速机)上的脉冲发生器构成，它根据与轿厢的移动距离成正比的脉冲数对轿厢的位置进行计算。另外，轿厢载荷检测电路9由安装在轿厢地板下的测力传感器(或线性自动导引设备)构成，实行载荷-电压变换。接着，检测电路9、10的信号mc、y被输出到减振电路17。

另一个目标值跟踪控制电路21根据速度变换电路14输出的电动机速度指令值Vmref1与电动机推断速度Vmobs之间的偏差信号Vmobs1对电动机速度目标值补偿信号Vmobs2进行运算，以使电动机推断速度Vmobs对电动机速度指令值Vmref1进行跟踪。电动机速度推断电路18含有电动机16的近似模型，根据以电动机推断速度Vmobs运行时电梯机械系统模型22的愦性矩J对实际电动机16的特性进行模拟，推断其转速Vmobs。此外，电梯机械系统模型22是电梯机械系统4的近似模型。

如上构成的现有的电梯速度控制装置的动作如下所述。速度变换电路14将输入的轿厢速度指令值Vcref1变换为电动机速度指令值Vmref1。目标值跟踪控制电路15输入来自电动机速度指令值Vmref1和与来自电动机速度检测电路5的电动机实际速度Vm的偏差Vce1，根据此偏差信号Vce1，进行PI控制运算，输出目标值补偿信号Vce2。来自目标值跟踪控制电路15的目标值补偿信号Vce2与来自减振电路17的振动补偿信号Vb的偏差被作为电动机速度指令值Vmref2输入给电动机16，使电动机跟踪此电动机速度指令值Vmref2进行旋转。接着，电动机的驱动力传送到电梯机械系统4，电梯轿厢以轿厢速度Vc进行升降。此时的电梯轿厢的轿厢载荷mc和轿厢位置y分别由轿厢载荷检测电路9和轿厢位置检测电路10检测出来，输入给减振电路17。

另一方面，速度变换电路14输出的电动机速度指令值Vmref1也被送到另一个目标值跟踪控制电路21，在此目标值跟踪控制电路21中，根据电动机速度指令值Vmref1与来自电动机速度推断电路18的电动机推断速度Vmobs之间的偏差信号Vmobs1实行PI控制运算，计算出目标值补偿信号Vmobs2输入给电动机速度推断电路18。在电动机速度推断电路18中，根据此目标值补偿信号Vmobs2的输入，计算电梯轿厢不发生振动的电动机推断速度Vmobs，并将其向电梯机械系统模型22输出。然后，电梯机械系统模型22对以电动机推断速度Vmobs运行时的惯性矩J的值进行计算，并输入给电动机速度推断电路18。

减振电路17输入把来自电动机速度检测电路5的电动机实际速度Vm与来自电动机速度推断电路18的电动机推断速度Vmobs之间的偏差作为振动成分的Vrip，另外，输入来自轿厢载荷检测电路9的轿厢载荷检测值mc和来自轿厢位置检测电路10的轿厢位置检测值y，根据这些输入，用上述的方法计算振动补偿信号Vb，并进行输出。在电动机16中，输入把来自目标值跟踪控制电路15的电动机速度补偿信号Vce2与此振动补偿信号Vb的偏差作为电动机速度指令值的Vmref2，以控制旋转速度对其进行跟踪。

这样，对振动补偿信号Vb进行运算，该信号用于实行考虑了轿厢位置变化及载荷变化的减振，叠加在目标值跟踪控制电路15输出的电动机速度补偿信号Vce2上，此叠加信号(Vce2-Vb)作为电动机速度指令值Vmref2使电动机16旋转，以使电梯轿厢不发生振动地进行转速调整。

但是，在这样的现有电梯速度控制装置中存在如下问题。图10为对应于轿厢载荷变化的电梯机械系统4的频率特性的一例，电梯的轿厢载荷大小被分为大、中、小三级，图中示出了各级对应的特性。图10的横轴为绳轮的角速度(与电动机16的转速相对应)，纵轴所示为从图8中速度变换电路14输入轿厢速度指令值Vcref1开始，到电梯机械系统4将轿厢速度Vc输出为止这一部分上的增益。如图10所示，电梯机械系统4发生共振的轿厢速度Vc随着轿厢载荷的级别的不同而变化。

然而，现有的减振电路17中，如图9所示，轿厢载荷检测值mc只输入给增益设定电路20，没有对滤波器19输入。即，在滤波器19没有考虑因轿厢载荷引起的电梯特性变化。因此，在现有的电梯速度控制装置中，特别在绳轮角速度为20～30[rad/s]范围的运行速度区域，不能够抑制由载荷变化引起的在特定载荷上发生的振动，存在乘坐不舒服的问题。

本发明的目的是提供一种电梯速度控制装置，该装置能够解决上述现有的问题点，不受电梯轿厢载荷变化影响地进行高精度的升降速度控制，实现乘坐舒适的升降。

为了达到此目的，本发明的电梯速度控制装置包括：

轿厢速度检测电路，用于检测轿厢速度；

轿厢载荷检测电路，用于检测轿厢载荷；

轿厢位置检测电路，用于检测轿厢位置；

轿厢速度反馈控制电路，它根据所给的轿厢速度指令值与来自轿厢速度检测电路的轿厢速度检测值的偏差，对轿厢实际速度跟踪轿厢速度指令值所必要的轿厢速度补偿信号进行计算；

速度变换电路，它将轿厢速度反馈控制电路计算出的轿厢速度补偿信号变换为电梯的电动机速度指令信号；

电动机速度控制电路，它根据速度变换电路输出的电动机速度指令信号对电梯驱动用电动机进行速度控制；

轿厢速度振动成分补偿电路，它从轿厢速度检测值中取出电梯机械系统的共振频率成分，该共振频率成分是与轿厢载荷检测电路输出的轿厢载荷检测值与轿厢位置检测电路输出的轿厢位置检测值的组合相对应的，该共振频率作为对从轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制的振动补偿信号被输出。

另外，本发明的电梯速度控制装置中的上述的轿厢速度振动成分补偿电路可由下述电路构成：

滤波常数及增益运算电路，它对于与轿厢载荷检测电路输出的轿厢载荷检测值与轿厢位置检测电路输出的轿厢位置检测值的组合相对应的滤波常数及增益进行运算；

滤波器，它根据此滤波常数及增益运算电路输出的滤波常数设定带通频率，让轿厢速度检测值中所含有的电梯机械系统的共振频率成分通过；

增益设定电路，它把此滤波器输出的电梯机械系统共振频率成分以滤波常数及增益运算电路输出的增益进行放大，作为对于轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制用的振动补偿信号进行输出。

在本发明的电梯速度控制装置中，利用轿厢速度反馈控制电路，根据从外部所给的轿厢速度指令值与来自轿厢速度检测电路的轿厢速度检测值的偏差，对轿厢实际速度跟踪轿厢速度指令值所必要的轿厢速度补偿信号进行计算，利用速度变换电路，将轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号转换为电梯的电动机速度指令信号，利用电动机速度控制电路，根据来自速度变换电路的电动机速度指令信号对电梯驱动用电动机进行速度控制。

然后，在根据此轿厢速度的电梯速度反馈控制上，利用轿厢速度振动成分补偿电路，从轿厢速度检测值中取出电梯机械系统的共振频率成分，该共振频率成分是与轿厢载荷检测电路输出的轿厢载荷检测值与轿厢位置检测电路输出的轿厢位置检测值的组合相对应的，该共振频率作为对从轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制的振动补偿信号被输出。

其结果，能够将从轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号作为抑制共振频率成分的信号输入给速度变换电路，能够使此速度变换电路输出的电动机速度指令值也不含有电梯机械系统的共振频率成分的信号地进行电动机速度控制，能够有效地抑制因轿厢载荷与轿厢位置的变化引起电梯机械系统共振频率变化从而产生的轿厢在特定速度时发生的振动，能够改善乘坐的舒适度。

另外，在本发明的电梯速度控制装置中，其上述的轿厢速度振动成分补偿电路能够由下述电路构成：

滤波常数及增益运算电路，它对于与轿厢载荷检测电路输出的轿厢载荷检测值与轿厢位置检测电路输出的轿厢位置检测值的组合相对应的滤波常数及增益进行运算；

滤波器，它根据此滤波常数及增益运算电路输出的滤波常数设定带通频率，让轿厢速度检测值中所含有的电梯机械系统的共振频率成分通过；

增益设定电路，它把此滤波器输出的电梯机械系统共振频率成分以滤波常数及增益运算电路输出的增益进行放大，作为对轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制用的振动补偿信号进行输出。

根据上述的构成，取出轿厢速度检测值中出现的电梯机械系统共振频率成分，将其以既定的增益进行放大，作为振动补偿信号进行叠加，以对从轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制。其结果，能够将从轿厢速度反馈控制电路输出的轿厢速度补偿信号作为抑制共振频率成分的信号输入给速度变换电路，能够使此速度变换电路输出的电动机速度指令值也不含有电梯机械系统的共振频率成分的信号地进行电动机速度控制，能够有效地抑制轿厢振动，改善乘坐的舒适度。

图1为本发明第1实施例的电梯速度控制装置的电路框图。

图2为上述实施形态电梯速度控制装置的滤波常数、增益运算电路对应于参考轿厢位置及轿厢载荷的滤波常数、增益设定数据表。

图3为上述实施形态电梯速度控制装置的减振电路的框图。

图4为本发明第2实施例的电梯速度控制装置的电路框图。

图5为本发明第4实施例的电梯速度控制装置的电路框图。

图6所示为上述实施形态电梯速度控制装置的滤波常数、增益运算电路的内部构成框图。

图7所示为本发明第5实施形态电梯速度控制装置的滤波常数、增益运算电路的内部构成框图。

图8为现有的电梯速度控制装置的电路框图。

图9为现有的电梯速度控制装置减振电路的电路框图。

图10所示为受电梯轿厢载荷影响的振动频率特性图。

发明的最佳实施形态

以下根据图1～图3对本发明电梯速度控制装置的第1实施形态进行说明。第1实施形态的电梯速度控制装置由目标值跟踪控制电路1、速度变换电路2、电动机速度控制电路3、电梯机械系统4、电动机速度检测电路5、轿厢速度检测电路6、滤波常数增益运算电路7、轿厢载荷检测电路9、轿厢位置检测电路10以及减振电路13构成。其中减振电路13是由轿厢减振电路8和增益设定电路11构成。

目标值跟踪控制电路1利用由外部所给的轿厢速度指令值Vcref与轿厢速度检测电路6检测出的轿厢速度检测值Vcfb的速度偏差Vce，对使轿厢实际速度Vc跟踪轿厢速度指令值Vcref所必要的轿厢速度补偿信号Vce1进行计算。在此目标值跟踪控制运算电路1的目标值跟踪控制上，可采用各种各样的方法，在此，采用下面(1)式所示的构成简单且调整容易的PI控制。(1)式中，Tr1、Tr2为调整参数。 $\mathrm{Vce}1=\frac{1+\mathrm{Tr}2\·s}{\mathrm{Tr}1\·s}\·\mathrm{Vce}---\mathrm{\Λ}\left(1\right)$

接着，作为目标值跟踪控制电路1输出的轿厢速度补偿信号Vce1在加法器中与轿厢速度指令值Vcref进行求和，对轿厢速度指令值Vcref加以补偿。此经补偿了的轿厢速度指令值Vcref1进一步在加法器24中与减振电路13输出的振动补偿信号Vb求和，作为轿厢速度指令值Vcref2输入给速度变换电路2。

速度变换电路2基于包括电梯机械系统4的卷扬机的绳轮半径、转动角速度的常数，将轿厢速度指令值Vcref2变换为电动机速度指令值Vmref。此速度变换电路2的运算式如下面(2)式所示。式中Kmc为表示轿厢实际速度Vc与电动机速度Vm之比的比例常数，是可以基于电梯机械系统4的特性进行单值设定的常数。

Vmref＝Kmc·Vcref2        Λ(2)

另外，电动机速度控制电路3由电梯驱动用电动机和PI控制单元构成，利用将电动机速度检测电路5检测出的电动机速度检测值Vmfb反馈，让电动机速度Vm跟踪电动机速度目标值Vmref。

电梯机械系统4是本电梯速度控制装置的控制对象，表示了包括绳索、轿厢、平衡配重在内的机械装置的整体。因此，对应于由电动机速度控制电路3输出的电动机速度Vm，电梯机械系统4的电梯轿厢以速度Vc进行升降。

电动机速度检测电路5用于检测电动机速度Vm，在此电动机速度的检测上，利用直接安置于电动机轴上的旋转变压器，每隔一定的时间从输出的脉冲数换算为速度。同样，轿厢速度检测电路6用于检测轿厢速度Vc，在此轿厢速度的检测上，利用安置于调速器上的脉冲发生器及检测带车等，每隔一定的时间从输出的脉冲数换算为速度。

滤波常数增益运算电路7利用轿厢载荷检测电路9输出的轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测电路10输出的轿厢位置检测值y，从预先设定的数据表数据中选出为随时减低因电动机特性变化带来的影响所必需的滤波常数Tc及增益Kd。此滤波常数增益运算电路7所参考的数据表如图2所示。

图2所示的数据表中，轿厢位置的变化在纵向、轿厢载荷的变化在横向分别被分为3级，设定的滤波常数及增益合计表示为9级。表内的记号Tc11～Tc33为滤波常数，Kd11～Kd33为增益。这些数据是用各级对应了不同机械系统共振频率的参数，根据每个机种的模拟，事先进行设定，根据必要，用实际装置的试运转进行修正。然后，作为在后述的减振电路13中的轿厢减振电路8的滤波常数及增益设定电路11的增益，基于轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测值y，读出在数据表中符合的行、列的滤波常数、增益，进行设定。这里的轿厢载荷检测值mc采用的是运行前经过多次检测所检测出数据的平均值。

以往，在绳索提升式电梯上，因乘客的变动引起载荷的变化及因绳索长度的变化引起弹簧系数的变化的问题是在改善控制性能上的大问题。而在本发明由于采用了滤波常数增益运算电路7和减振电路13，使得对载荷变化和弹簧系数变化能够进行补偿。

如图3所示，减振电路13由轿厢减振电路8和增益设定电路11构成。根据轿厢速度指令值Vcref2、轿厢速度检测值Vcfb及滤波常数增益运算电路7输出的滤波常数Tc和增益Kd，对用于抑制电梯轿厢振动的振动补偿信号Vb进行计算，对轿厢速度指令值Vcref2进行补偿。

在对轿厢实际速度Vc与其目标值Vcref的偏差进行评价时，有必要考虑电动机的延迟，为了对振动补偿信号Vb进行计算在此第1实施形态中，减振电路13采用了如图3所示的构成，其中的轿厢减振电路8是由轿厢速度换算电动机速度推断电路25和滤波器26构成的。

首先，利用轿厢速度换算电动机速度推断电路25，使用轿厢速度指令值Vcref2对轿厢速度换算电动机速度推断值Vmc进行计算。在此轿厢速度换算电动机速度推断电路25中，能够适用各种各样的推断方法，在此第1实施形态中，由于取实际的电动机的响应大致为一次延迟情形的构成较为容易，因此使用下面的(3)式。(3)式中，Tm为调整参数，根据实际装置图表记录及数值模拟等进行设定。 $\mathrm{Vmc}=\frac{1}{1+\mathrm{Tm}\·s}\·\mathrm{Vcref}2---\mathrm{\Λ}\left(3\right)$

接着，利用滤波器26和增益设定电路11，使用轿厢速度换算电动机速度推断值Vmc与轿厢速度检测值Vcfb的差分Vmce对振动补偿信号Vb进行计算。为了抑制轿厢振动，有必要单独取出共振频率成分，因此，滤波器26是必需的。此滤波器26使轿厢速度检测值Vcfb中所含有的高频噪声衰减，作为对轿厢速度换算电动机速度推断值Vmc与轿厢速度检测值Vcfb的差分Vmce中所含有的既定频率成分进行补偿的补偿信号Vbf而输出。然后，增益设定电路11将滤波器26的补偿信号Vbf以增益Kd进行放大，由此产生振动补偿信号Vb进行输出，最后，振动补偿信号Vb成为让轿厢速度换算电动机速度推断值Vmc与轿厢速度检测值Vcfb的差分Vmce通过下面(4)式所示特性的带通滤波器所得结果的信号。 $\mathrm{Vb}=\frac{\mathrm{Kd}\·s}{{(1+\mathrm{Tc}\·s)}^2}\·\mathrm{Vmce}---\mathrm{\Λ}\left(4\right)$

这里，Kd为调整增益，Tf为调整参数，这些值采用滤波常数增益运算电路7选定了的值。

如上构成的第1实施形态的电梯速度控制装置其动作如下所述。在目标值跟踪控制电路1中，利用轿厢速度指令值Vcref与轿厢速度检测值Vcfb的速度偏差Vce，对使轿厢实际速度Vc跟踪轿厢速度指令值Vcref所必需的轿厢速度补偿信号Vce1进行计算。然后，轿厢速度指令值Vcref和轿厢速度补偿信号Vce1在加法器23中进行求和，对轿厢速度指令值Vcref1进行计算。在速度变换电路2中，输入了轿厢速度指令值Vcref2，轿厢速度指令值Vcref2是在由目标值跟踪控制电路1输出，经加法器23后输出的轿厢速度指令值Vcref1上，叠加上减振电路13输出的振动补偿信号Vb得到的，此值被换算为电动机速度指令值Vmref进行输出。这里，轿厢速度指令值Vcref2由下面的(5)式表达。

Vcref2＝Vcref+Vce1-Vb    Λ(5)

在电动机速度控制电路3中，利用将电动机速度检测电路5检测出的电动机速度检测值Vmfb反馈，让电动机速度Vm跟踪电动机速度目标值Vmref。由此，作为控制对象的电梯机械系统4的电动机速度Vm被控制，对应于此电动机速度Vm，电梯机械系统4的电梯轿厢以速度Vc进行升降。

这里，滤波常数增益运算电路7利用轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测值y，从图2示出的数据表数据中选出为减低因电动机特性变化带来的影响所必需的滤波常数Tc及增益Kd。然后，减振电路13的轿厢减振电路8及增益设定电路11利用轿厢速度指令值Vcref2、轿厢速度检测值Vcfb及在滤波常数增益运算电路7选出的滤波常数Tc及增益Kd，对用于抑制电梯振动的振动补偿信号Vb进行计算，并将其叠加在轿厢速度指令值Vcref1上，由此，得到根据上述(5)式所进行的用于抑制振动补偿的轿厢速度指令值Vcref2，输入给速度变换电路2。

如上所述，根据此第1实施形态的电梯速度控制装置，滤波常数增益运算电路7在滤波常数Tc及增益Kd的选定上，由于轿厢位置及轿厢载荷双因素参与进行选定，在易发生强烈振动的特定转速区域，载荷无论如何变动，只要滤波常数增益运算电路7对于此变动选定最佳的滤波常数Tc及增益Kd，就能够有效地抑制轿厢振动。

下面，就本发明的第2实施形态进行说明。第2实施形态的电梯速度控制装置相对于图1所示的第1实施形态的电梯速度控制装置来说，其特征是附加设置了噪声衰减电路12，用来衰减轿厢速度检测值Vcfb中含有的噪声。

噪声衰减电路12对出自轿厢速度检测值Vcfb的在轿厢速度检测时产生的高频噪声成分进行衰减，生成精度良好的轿厢速度信号Vcfb1，输入给目标值跟踪控制电路1。

此噪声衰减电路12的运算式的一例示于(6)式。这里，Tf为调整参数，可根据数值模拟及轿厢速度检测值Vcfb的解析等进行设定。 $\mathrm{Vcfb}1=\frac{1}{{(1+\mathrm{Tf}\·s)}^2}\·\mathrm{Vcfb}---\mathrm{\Λ}\left(6\right)$

利用此衰减噪声电路12，能够将以往电动机输入的速度指令信号中含有的高频噪声进行衰减，可以实现精度良好的轿厢速度控制。

下面，就本发明的第3实施形态进行说明。第3实施形态的电梯速度控制装置其特征是使H∞控制适用于图1所示的第1实施形态的电梯速度控制装置的目标值跟踪控制电路1上。在H∞控制上，由于包含了振动抑制及高频噪声衰减的机能，因此，无需第2实施形态所采用的衰减噪声电路12。然而，作为为了对电梯特性变化进行补偿的手段，滤波常数增益运算电路7、轿厢减振电路8及增益设定电路11是必需的。其理由如下所述。

在H∞控制中，对控制对象中所含有的误差进行模型化，在其误差所能够允许的范围之内，追求目标值跟踪性能，因此，在控制对象的变动大的情况下，不得不对目标值跟踪性能进行低设定。可是，在电梯控制中，乘客人数的变动及绳索长度的变动所引起的特性变化大。因此，如果不对这些电梯特性变化进行补偿，要利用H∞控制得到必要的目标值跟踪性能则不可能。

在此第3实施形态的电梯速度控制装置中，与第1实施形态同样，首先，对电梯特性变化进行补偿，接着，利用H∞控制进行目标值跟踪控制，由此，使不易受电梯特性变化的影响且在抑制振动上性能优越的速度控制成为可能。此外，利用H∞控制的设计可以使用市场上销售的软件，例如使用「MATLAB」(日本サイバネツトシステム株式会社制)能够简单地进行。

接着，根据图5及图6对本发明第4实施形态进行说明。在第1～第3实施形态的电梯速度控制装置中，滤波常数增益运算电路7具有如图2所示的数据表，相对于轿厢载荷检测电路9输出的轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测电路10输出的轿厢位置检测值y，参考数据表选出滤波常数Tc及增益Kd。而在第4实施形态，以具备了代替此滤波常数增益运算电路7的滤波常数增益运算电路70为特征。滤波常数增益运算电路70利用将轿厢载荷检测电路9输出的轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测电路10输出的轿厢位置检测值y作为参数的函数运算对滤波常数Tc及增益Kd进行计算。这里，其他的构成要素与第1实施形态相同，因此同一要素被附与了同一符号。

作为此第4实施形态特征部分的滤波常数增益运算电路70的构成如图6所示，它由如下部分构成：轿厢位置单位化电路71、轿厢载荷单位化电路72、加法器73、74、滤波常数变化幅度设定电路75、增益变化幅度设定电路76、滤波常数用可变补偿电路77、增益用可变补偿电路78、加法器79、710、滤波常数用限幅器711、增益用限幅器712。

轿厢位置单位化电路71及轿厢载荷单位化电路72为了使利用加法器73、74对轿厢位置检测值y与轿厢载荷检测值mc之间的加减运算可能进行，用最大值进行除法运算，由此得到不名数。

滤波常数变化幅度设定电路75、增益变化幅度设定电路76为了根据电梯机械系统4的特性变化进行补偿，对必需的滤波常数Tc的变化幅度ΔTc及增益Kd变化幅度ΔKd分别利用下面的(7)式、(8)式求出，再被2除。这里，Tcmax和Tcmin是滤波常数Tc的最大值和最小值，Kdmax和Kdmin是增益Kd的的最大值和最小值。另外(7)式、(8)式的计算结果分别被2除是因为单位化后的结果ΔTc及ΔKd的值在-2～+2的范围内变化，为了将其变换为-1～+1的变化幅度而进行的。

ΔTc＝Tcmax-Tcmin   Λ(7)

ΔKd＝Kdmax-Kdmin   Λ(8)

滤波常数用可变补偿电路77及增益用可变补偿电路78对于根据滤波常数变化幅度设定电路75及增益变化幅度设定电路76求出的变化幅度ΔTc/2、ΔKd/2，设定中心值，即设定补偿量Tcoffset、Kdoffset。此中心值利用预先进行的模拟来求得。

加法器79将滤波常数变化幅度设定电路75输出的变化幅度ΔTc/2与滤波常数用可变补偿电路77输出的中心值的求和结果向滤波常数用限幅器711输出，滤波常数用限幅器711对此求和结果加以一定的限制，以使其在稳定的区域内动作，由此防止误动作及发散。同样，加法器710将增益变化幅度设定电路76输出的变化幅度ΔKd/2与增益用可变补偿电路78输出的中心值的求和结果向增益用限幅器712输出，增益用限幅器712对此求和结果加以一定的限制，以使其在稳定的区域内动作，由此防止误动作及发散。这里，上述稳定区域是利用预先进行的模拟来求。

结果，在滤波常数增益运算电路70计算的滤波常数Tc及增益Kd由下面的(9)式及(10)式表达。(9)式及(10)式中的[ ]内的数值表示单位化后的数值，| |内的数值表示限幅后的数值。 $\mathrm{Tc}=|\frac{\mathrm{\ΔTc}}{2}\·\left(\right[y]-[\mathrm{mc}\left]\right)+\mathrm{Tcoffset}|---\mathrm{\Λ}\left(9\right)$ $\mathrm{Kd}=|\frac{\mathrm{\ΔKd}}{2}\·\left(\right[y]-[\mathrm{mc}\left]\right)+\mathrm{Kdoffset}|---\mathrm{\Λ}\left(10\right)$

根据(9)式、(10)式以及图6的构成可以知道，滤波常数增益运算电路70将轿厢位置与轿厢载荷作为对等的参数对待，利用公知的电梯机械系统4的共振频率随着轿厢位置的愈高或轿厢载荷的愈轻而变高的事实，计算最佳的滤波常数Tc，另外，利用公知的用于抑制振动的最佳的增益随着轿厢位置的愈高或轿厢载荷的愈重而变大的事实，计算增益Kd。

具备了上述构成的滤波常数增益运算电路70的第4实施形态的电梯速度控制装置与图1所示的第1实施形态的动作相同。在目标值跟踪控制电路1中，利用轿厢速度指令值Vcref与轿厢速度检测值Vcfb的速度偏差Vce，对使轿厢实际速度Vc跟踪轿厢速度指令值Vcref所需的轿厢速度补偿信号Vce1进行计算。然后，轿厢速度指令值Vcref和轿厢速度补偿信号Vce1在加法器23中进行求和，将输出所得到的轿厢速度指令值Vcref1。

在速度变换电路2中，输入了轿厢速度指令值Vcref2，轿厢速度指令值Vcref2是在加法器23输出的轿厢速度指令值Vcref1上叠加上减振电路13输出的振动补偿信号Vb得到的，此值被换算为电动机速度指令值Vmref向电动机速度控制电路3进行输出。在电动机速度控制电路3中，利用将电动机速度检测电路5检测出的电动机速度检测值Vmfb反馈，让电动机速度Vm跟踪电动机速度目标值Vmref。由此，作为控制对象的电梯机械系统4的电动机速度Vm被控制，对应于此电动机速度Vm，电梯机械系统4的电梯轿厢以速度Vc进行升降。

这里，滤波常数增益运算电路70利用轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测值y进行上述(9)式及(10)式的计算，计算出为减低因电动机特性变化带来的影响所必需的滤波常数Tc及增益Kd，向减振电路13输出。

在接受滤波常数增益运算电路70输出的滤波常数Tc及增益Kd的减振电路13中，与第1实施形态同样，轿厢减振电路8及增益设定电路11利用轿厢速度指令值Vcref2、轿厢速度检测值Vcfb、滤波常数Tc以及增益Kd，对用于抑制电梯振动的振动补偿信号Vb进行计算，并将其叠加在轿厢速度指令值Vcref1上，由此，得到根据上述(5)式所进行的用于抑制振动补偿的轿厢速度指令值Vcref2，输入给速度变换电路2。

这样，在此第4实施形态的电梯速度控制装置中，滤波常数增益运算电路70在滤波常数Tc及增益Kd的计算上，由于轿厢位置及轿厢载荷双因素参与进行，在易发生强烈振动的特定转速区域，载荷无论如何变动，只要滤波常数增益运算电路70对于此变动计算确定最佳的滤波常数Tc及增益Kd，就能够有效地抑制轿厢振动。

此外，此第4实施形态还具有与第1实施形态不同的如下所述的特征。在第1实施形态的电梯速度控制装置中，其构成是：滤波常数增益运算电路7参考预先登录的示于图2的数据表，选出与轿厢载荷检测值mc和轿厢位置检测值y的组合相对应的滤波常数Tc及增益Kd。若要提高分辨能力，进行更加精细的速度控制，数据表的数据量变大，就必须增大存储器的容量。

而在第4实施形态的情形下，滤波常数增益运算电路70是将输入的轿厢位置检测值y和轿厢载荷检测值mc作为参数代入(9)式、(10)式对滤波常数Tc及增益Kd进行计算。因此，其优点是不需要增加依存于分辨能力的存储器容量。

下面，根据图7对本发明的第5实施形态进行说明。此第5实施形态的电梯速度控制装置具有取代图5的滤波常数增益运算电路70的、如图7中所示构成的滤波常数增益运算电路700。此滤波常数增益运算电路700的特征是：相对于图6所示的第4实施形态的滤波常数增益运算电路70，增加了用于消除噪声的滤波器701、702，用于第2滤波常数的限幅器703及用于第2增益的限幅器704。

滤波器701、702用于消除轿厢位置检测信号及轿厢载荷检测信号中含有的噪声成分。噪声消除滤波器701将利用(11)式消除了噪声的信号y1输出。另外，噪声消除滤波器702也利用同式进行计算。这里，(11)式中的Tn为调整参数，根据检测值的结果进行设定。 $y1=\frac{1}{1+\mathrm{Tn}\·s}\·y---\mathrm{\Λ}\left(11\right)$

如上所述，利用噪声消除滤波器701、702，能够防止因检测值浪涌产生的误动作，可实现精度良好的特性变化补偿。

用于第2滤波常数的限幅器703及用于第2增益的限幅器704对加法器73、74的加减运算结果加以限制，是为了防止因超过一定的可变幅度(此可变幅度的下限及上限为单位化后的数值，分别为-2、+2)而产生的误动作所设置的。利用第2滤波常数的限幅器703及用于第2增益的限幅器704，与末级的限幅器711、712配合，对计算结果加以限制，能够对误动作进行双重防止。

结果，在此第5实施形态的滤波常数增益运算电路700计算的滤波常数Tc及增益Kd由下面的(12)式及(13)式表达。(12)式及(13)式中的< >内的数值表示滤波后的数值，[ ]内的数值表示单位化后的数值，| |内的数值表示限幅后的数值。 $\mathrm{Tc}=|\frac{\mathrm{\&Delta;Tc}}{2}\&CenterDot;\left(\right[<y>]-[<\mathrm{mc}>\left]\right)+\mathrm{Tcoffset}|---\mathrm{\&Lambda;}\left(12\right)$ $\mathrm{Kd}=|\frac{\mathrm{\&Delta;Kd}}{2}\&CenterDot;\left(\right[<y>]-[<\mathrm{mc}>\left]\right)+\mathrm{Kdoffset}|---\mathrm{\&Lambda;}\left(13\right)$

再有，在本发明中，就对于绳索提升式电梯进行控制的电梯速度控制装置作了说明，然而，也能够适用于阀开闭式液压电梯及变换器式液压电梯的速度控制。另外，也能够应用于舞台装置等其他升降装置的速度控制。

根据以上说明的本发明的电梯速度控制装置，能够不受随电梯机械系统的轿厢位置及轿厢载荷变化而变化的特定频率的共振影响地进行高精度的升降速度控制，能够令人舒适地运行。

Claims (8)

1.一种电梯速度控制装置，该装置包括：

轿厢速度检测装置，用于检测轿厢速度；

轿厢载荷检测装置，用于检测轿厢载荷；

轿厢位置检测装置，用于检测轿厢位置；

轿厢速度反馈控制装置，它根据所给的轿厢速度指令值与来自轿厢速度检测装置的轿厢速度检测值的偏差，对轿厢实际速度跟踪轿厢速度指令值所必要的轿厢速度补偿信号进行计算；

速度变换装置，它将上述轿厢速度反馈控制装置计算出的上述轿厢速度补偿信号变换为电梯的电动机速度指令信号；

电动机速度控制装置，它根据上述速度变换装置输出的上述电动机速度指令信号对电梯驱动用电动机进行速度控制；

轿厢速度振动成分补偿装置，它从上述轿厢速度检测值中取出电梯机械系统的共振频率成分，该共振频率成分是与上述轿厢载荷检测装置输出的轿厢载荷检测值与上述轿厢位置检测装置输出的轿厢位置检测值的组合相对应的，该共振频率作为对上述轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制的振动补偿信号被输出。

2.如权利要求1所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述轿厢速度检测装置具有高频噪声滤波器，用于对于上述轿厢速度检测值其高频噪声进行衰减。

3.如权利要求1及2所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述的轿厢速度振动成分补偿装置包括：

滤波常数及增益运算装置，它对于与上述轿厢载荷检测装置输出的上述轿厢载荷检测值与上述轿厢位置检测装置输出的上述轿厢位置检测值的组合相对应的滤波常数及增益进行运算；

滤波器，它根据上述滤波常数及增益运算装置输出的上述滤波常数设定带通频率，让上述轿厢速度检测值中所含有的上述电梯机械系统的共振频率成分通过；

增益设定装置，它把上述滤波器输出的上述电梯机械系统共振频率成分以上述滤波常数及增益运算装置输出的上述增益进行放大，作为对于上述轿厢速度补偿信号中含有的共振频率成分进行抑制用的振动补偿信号进行输出。

4.如权利要求3所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述滤波常数及增益运算装置具有数据表，该数据表用于对与上述轿厢位置检测值和上述轿厢载荷检测值的组合相对应的滤波常数及增益进行选定。

5.如权利要求3所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述滤波常数及增益运算装置把上述轿厢位置检测值和上述轿厢载荷检测值作为参数，根据既定的计算式对滤波常数及增益进行计算。

6.如权利要求5所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述滤波常数及增益运算装置由如下装置构成：

轿厢位置单位化装置，用于对上述轿厢位置检测值进行单位化；

轿厢载荷单位化装置，用于对上述轿厢载荷检测值进行单位化；

滤波常数变化幅度设定装置，它根据预先设定了的最大值及最小值对上述滤波常数的变化幅度进行设定，将此变化幅度的值与上述轿厢位置单位化装置和上述轿厢载荷单位化装置之间的输出值偏差相乘；

滤波常数用加法装置，它将预先设定了的补偿量与上述滤波常数变化幅度设定装置输出的输出值求和，作为上述滤波常数输出；

增益变化幅度设定装置，它根据预先设定了的最大值及最小值对上述增益的变化幅度进行设定，将此变化幅度的值与上述轿厢位置单位化装置和上述轿厢载荷单位化装置之间的输出值偏差相乘；

增益用加法装置，它将预先设定了的补偿量与上述增益变化幅度设定装置输出的输出值求和，作为上述增益输出。

7.如权利要求5所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述滤波常数及增益运算装置由如下装置构成：

轿厢位置单位化装置，用于对上述轿厢位置检测值进行单位化；

轿厢载荷单位化装置，用于对上述轿厢载荷检测值进行单位化；

滤波常数变化幅度设定装置，它根据预先设定了的最大值及最小值对上述滤波常数的变化幅度进行设定，将此变化幅度的值与上述轿厢位置单位化装置和上述轿厢载荷单位化装置之间的输出值偏差相乘；

滤波常数用加法装置，它将预先设定了的补偿量与上述滤波常数变化幅度设定装置输出的输出值求和，作为上述滤波常数输出；

滤波常数用限幅器，它对上述滤波常数用加法装置输出的上述滤波常数加以既定的限制，以防止误动作；

增益变化幅度设定装置，它根据预先设定了的最大值及最小值对上述增益的变化幅度进行设定，将此变化幅度的值与上述轿厢位置单位化装置和上述轿厢载荷单位化装置之间的输出值偏差相乘；

增益用加法装置，它将预先设定了的补偿量与上述增益变化幅度设定装置输出的输出值求和，作为上述增益输出；

增益用限幅器，它对上述增益用加法装置输出的上述增益加以既定的限制，以防止误动作。

8.如权利要求3所述的电梯速度控制装置，其特征在于上述目标值跟踪控制装置实行H∞控制。

Images