Die
Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer
Ankerbewegung oder einer Ankerposition bei einer Aufzugsbremse.The
The invention relates to a detection device for detecting a
Anchor movement or an anchor position in an elevator brake.
Bei
einer bekannten elektromagnetischen Bremse für einen Aufzug wird die Position
eines sich bewegenden Ankers unter Verwendung von Positions-, Geschwindigkeits-
oder Beschleunigungssensoren (die im folgenden als mechanische Sensoren
bezeichnet werden) oder unter Verwendung eines mechanischen Schalters
erfasst.at
a known electromagnetic brake for an elevator is the position
a moving anchor using position, velocity
or acceleration sensors (hereinafter referred to as mechanical sensors
be designated) or using a mechanical switch
detected.
Aus
der US 5 241 218 A ist
Schaltung zum Erfassen der Bewegung eines Magnetankers (beispielsweise
eines Magnetventils) bekannt, bei welcher ein fehlerfreier oder
fehlerhafter Betrieb des Ankers bzw. Ventils von einer entfernten
Stelle aus überwacht
werden kann. Dabei wird eine Verringerung des Stroms, der durch
die Magnetspule fließt,
zum Überwachen
des Betriebs des Magneten bzw. Solenoids verwendet.From the US 5 241 218 A The invention relates to a circuit for detecting the movement of a magnet armature (for example a solenoid valve), in which a faultless or faulty operation of the armature or valve can be monitored from a remote location. At this time, a reduction in the current flowing through the solenoid coil is used to monitor the operation of the solenoid.
Darüber hinaus
ist aus der US 4 974
903 A und aus der US
4 984 659 A eine Aufzugs-Steuervorrichtung bekannt, bei
welcher die Fahrqualität
eines Aufzugs während
eines Start- und
Stoppbetriebs in der Weise verbessert werden soll, dass die Aufzugkabine
gestartet wird, nachdem die Bremse unwirksam geschaltet wurde, um
zu vermeiden, dass der Aufzugsmotor ein Drehmoment erzeugt, während die
Bremskraft der Bremse noch wirksam ist; und dass nach Lösen der
Bremse das Drehmoment des Aufzugsmotors auf Null eingestellt ist,
um zu vermeiden, dass der Aufzugsmotor ein Drehmoment erzeugt, während die
Bremse noch eine Bremskraft ausübt.
Der Betrieb der elektromagnetischen Bremse wird hierbei durch Überwachen
des Bremsspulenstroms erfasst.In addition, from the US 4 974 903 A and from the US 4,984,659 A an elevator control apparatus is known in which the ride quality of an elevator during a start and stop operation is to be improved in such a way that the elevator car is started after the brake has been deactivated in order to avoid that the elevator motor generates a torque during the braking force of the brake is still effective; and that after release of the brake, the torque of the elevator motor is set to zero, to avoid that the elevator motor generates a torque while the brake is still exerting a braking force. The operation of the electromagnetic brake is detected by monitoring the brake coil current.
Vorrichtung
zur Verbesserung der Justierbarkeit und zur Geräuschverminderung von Aufzugsbremsen sind
aus der JP 2004-115
203 A und aus der JP 2003-083 372 A bekannt.Apparatus for improving the adjustability and noise reduction of elevator brakes are known from JP 2004-115 203 A and from the JP 2003-083 372 A known.
Aus
der WO 02/061 780
A1 ist bekannt, ein elektromagnetisches Stellgliedes für eine Aufzugsbremse anhand
von Positionsdaten des Ankers dieses Stellgliedes zu steuern.From the WO 02/061 780 A1 It is known to control an electromagnetic actuator for an elevator brake based on position data of the armature of this actuator.
Dabei
ist es aus DE 36 24
231 A1 , DE
22 51 572 C3 , DE
195 05 219 A1 , DE
101 29 153 A1 und DE 39
42 836 C2 bekannt, die Position bzw. Bewegung des Ankers
eines elektromagnetischen Stellgliedes mittels Sensoren oder aus
dem zeitlichen Verlauf von elektrischen Größen an der Magnetspule zu ermitteln.It's over DE 36 24 231 A1 . DE 22 51 572 C3 . DE 195 05 219 A1 . DE 101 29 153 A1 and DE 39 42 836 C2 known to determine the position or movement of the armature of an electromagnetic actuator by means of sensors or from the time course of electrical variables on the magnetic coil.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen zu schaffen,
mit denen bei einer elektromagnetisch gesteuerten Aufzugsbremse
eine Ankerbewegung oder eine Position eines Ankers mit vergleichsweise
einfachen Mitteln, trotzdem aber mit hoher Genauigkeit zu schaffen
und zu betreiben.Of the
Invention has for its object to provide devices
with those in an electromagnetically controlled elevator brake
an anchor movement or a position of an anchor with comparatively
simple means, but nevertheless to create with high accuracy
and operate.
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe nach der Lehre des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs
7 gelöst.According to the invention this
Task according to the teaching of claim 1 or the claim
7 solved.
Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen.further developments
The invention will become apparent from the respective dependent claims.
Eine
Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung für eine Aufzugsbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung eines
Ankers einer Aufzugsbremse, wobei die Aufzugsbremse Folgendes enthält: einen
Bremsrotor; eine Bremsbacke zum reibungsmäßigen Bremsen einer Drehung
des Bremsrotors; eine Feder zum Erzwingen, dass die Bremsbacke gegen
den Bremsrotor gedrückt wird;
und einen Bremsfreigabeabschnitt zum Freigeben bzw. Lösen der
Bremsbacke weg vom Bremsrotor, wobei der Bremsfreigabeabschnitt
mit einem Elektromagneten versehen ist, der eine Bremsspule enthält, und
einen Anker, der bei einem Erregen des Elektromagneten gegen eine
Federkraft der Feder zum Elektromagneten angezogen wird, wobei die
Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung Folgendes enthält: einen
Stromdetektor zum Erfassen eines elektrischen Stroms, der durch
die Bremsspule fließt;
einen Spannungsdetektor zum Erfassen einer an die Bremsspule angelegten
Spannung; einen Spannungsänderungsdetektor
zum Erfassen eines anormalen Spannungsabfalls, der in einer Konstantspannungsquelle
zum Erregen des Elektromagneten auftritt; und einen Bewegungsdetektor
zum Erfassen einer Bewegung des Ankers relativ zum Elektromagneten durch
Vergleichen von Information, die vom Stromdetektor und vom Spannungsdetektor erhalten
wird, mit eingestellten Schwellenpegeln und durch Beurteilen, ob
der anormale Spannungsabfall durch den Spannungsänderungsdetektor erfasst worden
ist oder nicht.A
An armature movement detecting device for an elevator brake according to the present invention
The invention is a device for detecting a movement of a
An elevator of an elevator brake, wherein the elevator brake includes: a
Brake rotor; a brake shoe for frictionally braking a rotation
the brake rotor; a spring to force the brake shoe against
the brake rotor is pressed;
and a brake release section for releasing the
Brake shoe away from the brake rotor, the brake release section
is provided with an electromagnet containing a brake coil, and
an armature, which upon energizing the electromagnet against a
Spring force of the spring is attracted to the electromagnet, the
Anchor motion detection device includes: a
A current detector for detecting an electric current passing through
the brake coil flows;
a voltage detector for detecting a voltage applied to the brake coil
Tension; a voltage change detector
for detecting an abnormal voltage drop generated in a constant voltage source
to excite the electromagnet occurs; and a motion detector
for detecting a movement of the armature relative to the electromagnet
Compare information obtained from the current detector and the voltage detector
will, with set threshold levels and by judging whether
the abnormal voltage drop has been detected by the voltage change detector
is or not.
Eine
Ankerpositions-Erfassungsvorrichtung für eine Aufzugsbremse gemäß der vorliegenden
Erfindung ist eine Vorrichtung zum Schätzen einer Position eines Ankers
einer Aufzugsbremse, wobei die Aufzugsbremse Folgendes enthält: einen
Bremsrotor; eine Bremsbacke zum reibungsmäßigen Bremsen einer Drehung
des Bremsrotors; eine Feder zum Erzwingen, dass die Bremsbacke gegen
den Bremsrotor gedrückt
wird; und eine Bremsfreigabeabschnitt zum Freigeben der Bremsbacke
weg vom Bremsrotor, wobei der Bremsfreigabeabschnitt mit einem Elektromagneten
versehen ist, der eine Bremsspule enthält, und einen Anker, der beim
Erregen des Elektromagneten gegen eine Federkraft der Feder zum
Elektromagneten angezogen wird, wobei die Ankerpositions-Schätzvorrichtung
Folgendes enthält:
einen Stromdetektor zum Erfassen eines elektrischen Stroms, der
durch die Bremsspule fließt;
einen Spannungsdetektor zum Erfassen einer an die Bremsspule angelegten
Spannung; einen Ankerpositions-Schätzabschnitt zum Schätzen der
Position des Ankers und/oder eines Parameters, der von der Position
des Ankers abhängt,
basierend auf Information, die vom Stromdetektor und vom Spannungsdetektor
erhalten wird; und einen Positionsanzeigeabschnitt zum Beurteilen,
ob die Position des Ankers normal ist oder nicht, basierend auf
einer Ausgabe vom Ankerpositions-Schätzabschnitt, wenigstens eines
eines voreingestellten Bereichs der Position des Ankers und eines
voreingestellten Parameters und vom Stromdetektor erhaltener Information.An anchor position detecting device for an elevator brake according to the present invention The invention relates to a device for estimating a position of an armature of an elevator brake, the elevator brake including: a brake rotor; a brake shoe for frictionally braking a rotation of the brake rotor; a spring for urging that the brake shoe is pressed against the brake rotor; and a brake release portion for releasing the brake shoe away from the brake rotor, the brake release portion being provided with an electromagnet including a brake coil and an armature being attracted to the solenoid upon energization of the solenoid against a spring force of the spring, the armature position estimating device includes: a current detector for detecting an electric current flowing through the brake coil; a voltage detector for detecting a voltage applied to the brake coil; an anchor position estimating section for estimating the position of the armature and / or a parameter that depends on the position of the armature based on information obtained from the current detector and the voltage detector; and a position display section for judging whether or not the position of the armature is normal based on an output from the armature position estimating section, at least one of a preset range of the position of the armature and a preset parameter, and information obtained from the current detector.
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind im folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen
näher beschrieben.preferred
embodiments
The invention are described below with reference to the accompanying drawings
described in more detail.
In
den Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:In
The drawings show in schematic representation:
1 den
Aufbau eines Bremssystems eines Aufzugs mit einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungform
der Erfindung; 1 the construction of a brake system of an elevator with an armature movement detection device according to an embodiment of the invention;
2 Kurvendiagramme
zur Darstellung eines zeitlichen Verlaufs einer angelegten Spannung,
einer Ankerverstellung und eines Spulenstrom, wenn ein Elektromagnet
erregt und entregt wird; 2 Plotted diagrams showing a time course of an applied voltage, an armature displacement and a coil current when an electromagnet is energized and de-energized;
3 Kurvendiagramme
zur Darstellung des zeitichen Verlaufs einer angelegten Spannung,
einer Ankerverstellung und einer induzierten elektromotorischen
Kraft (E.M.F.), wenn der Elektromagnet erregt und entregt wird; 3 Graphs illustrating the time course of an applied voltage, armature displacement and induced electromotive force (EMF) when the solenoid is energized and de-energized;
4 den
Aufbau einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung,
basierend auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung; 4 the construction of an armature movement detecting device based on an estimation and a monitoring of an electromotive force according to an embodiment of the invention;
5 eine
Darstellung des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
basierend auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 5 5 is an illustration of the operation of the armature movement detection device based on an estimation and monitoring of an electromotive force according to an embodiment of the present invention;
6 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung basierend
auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft bei einer Freigabe der Bremse gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 6 5 is a flowchart for explaining the operation of the armature movement detection device based on an estimation and monitoring of an electromotive force upon release of the brake according to an embodiment of the present invention;
7 ein
Flussdiagramm zur Erläuterung
des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung basierend
auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft beim Bremsvorgang mit der Bremse
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; 7 a flowchart for explaining the operation of the armature movement detection device based on an estimation and a monitoring of an electromotive force during braking with the brake according to an embodiment of the present invention;
8 Kurvendiagramme,
die einen zeitlichen Verlauf einer angelegten Spannung, einer Ankerverstellung
sowie einer elektromagnetischen Augenblicksleistung (P), wenn der
Elektromagnet erregt und entregt wird; 8th Plotted diagrams showing a time course of an applied voltage, an armature displacement and an electromagnetic instantaneous power (P), when the electromagnet is energized and de-energized;
9 den
Aufbau eines Beispiels einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung, basierend auf
einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromagnetischen Augenblicksleistung (P) gemäß der vorliegenden
Erfindung; 9 the construction of an example of an armature movement detection device, based on an estimate and a monitoring of an instantaneous electromagnetic power (P) according to the present invention;
10 einen
weiteren Aufbau mit Darstellung des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
basierend auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromagnetischen Augenblicksleistung (P) gemäß der vorliegenden
Erfindung; 10 another structure showing the operation of the armature movement detection device based on an estimate and a monitoring of an instantaneous electromagnetic power (P) according to the present invention;
11 ein
Flussdiagramm zum Betrieb der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
basierend auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromagnetischen Augenblicksleistung (P) beim Freigeben
einer Bremse gemäß der vorliegenden
Erfindung; 11 a flowchart for operating the armature movement detection device based on an estimate and a monitoring of an instantaneous electromagnetic power (P) when releasing a brake according to the present invention;
12 ein
weiteren Flussdiagramm zum Betrieb der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
basierend auf einer Schätzung
und einer Überwachung
der elektromagnetischen Augenblicksleistung (P) beim Bremsen ohne
Ankersteuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung; 12 another flowchart for operating the armature movement detection device based on an estimate and a monitoring of the instantaneous electromagnetic power (P) when braking without armature control according to the present invention;
13 ein
weiteres Flussdiagramm zum Betrieb der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
in Ergänzung
von 12, basierend auf einer Schätzung und einer Überwachung
der elektromagnetischen Augenblicksleistung (P) beim Bremsen mit
einer Ankersteuerung gemäß der vorliegenden
Erfindung: 13 Another flowchart for operating the armature movement detection device in addition to 12 based on an estimate and monitoring of the instantaneous electromagnetic power (P) during braking with an armature control according to the present invention:
14 eine
Erläuterung
einer Ankerstromsteuerung, die während
eines Hochziehens des Ankers und eines Haltens des Ankers ausgeübt wird; 14 an explanation of an armature current control applied during a pull-up of the armature and a holding of the armature;
15 und 16 Kurveniagramme,
die eine typische Beziehung zwischen einem Anker-(Spulen-)Strom
und einer Zeit, einem Ankerversatz und einer Zeit sowie einer angelegten
Spannung und einer Zeit, wenn der Elektromagnet (unter einer Stromsteuerung)
erregt und entregt wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung; 15 and 16 Curve diagrams showing a typical relationship between an armature (coil) current and a time, an armature offset and a time and an applied voltage and a time when the solenoid (under a current control) is energized and de-energized according to the present invention;
17 eine
Erläuterung
des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung, wenn der
Elektromagnet (unter einer Stromsteuerung) erregt wird, gemäß der vorliegenden
Erfindung; 17 an explanation of the operation of the armature movement detecting device when the electromagnet is energized (under a current control) according to the present invention;
18 ein
Flussdiagramm des Betriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
basierend auf einer angelegten Spannung oder einer Überwachung
eines Steuersignals bei einer Anwendung eines Lösens bzw. Freigebens der Bremse
mit einer Ankerstromsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung; 18 5 is a flowchart of the operation of the armature movement detection device based on an applied voltage or a monitoring of a control signal in an application of release of the brake with armature current control according to the present invention;
19 den
Aufbau eines Bremssystems eines Aufzugs mit einer Ankerpositions-Schätzvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, die aus einem Ankerpositions-Schätzabschnitt und einem Anzeigeabschnitt
für eine
normale und eine anormale Position zusammengesetzt ist; 19 the structure of a brake system of an elevator with an anchor position estimation apparatus according to the present invention, which is composed of an anchor position estimation section and a display section for a normal and an abnormal position;
20 ein
Kurvendiagramm, das eine typische Beziehung zwischen einer angelegten
Spannung und einer Zeit, einem Ankerversatz und einer Zeit sowie
einem Spulenstrom und einer Zeit zeigt, wenn der Elektromagnet erregt
(während
eines Hochziehens des Ankers und eines Haltens des Ankers) und entregt
(während
eines Freigebens des Ankers) ist; 20 10 is a graph showing a typical relationship between an applied voltage and time, armature offset and time, and coil current and time when the solenoid is energized (during armature pull-up and armature hold) and de-energized (during release) the anchor);
21 eine
Kurve, die eine typische Variation der Induktanz mit einem Luftspalt
zeigt; 21 a curve showing a typical variation of the inductance with an air gap;
22 ein
erklärendes
Diagramm des Parameter-Schätzprinzips,
das auf einer Signalinjektion basiert; 22 an explanatory diagram of the parameter estimation principle based on a signal injection;
23 ein
erklärendes
Diagramm einer Stromsteuerung unter einer Hysteresesteuerschleife; 23 an explanatory diagram of a current control under a hysteresis control loop;
24 ein
erklärendes
Diagramm des Prinzips der Schaltfrequenzschätzung; 24 an explanatory diagram of the principle of switching frequency estimation;
25 Kurvendiagramme
zur Darstellung einer typischen Beziehung zwischen einer angelegten Spannung
und einer Zeit sowie einem Spulenstrom und einer Zeit zeigt. Der
Strom wird während
des Hochziehens des Ankers nicht gesteuert und stellt einen Widerstands-Schätzabschnitt
zur Verfügung.
Der Strom ist während
eines Haltens des Ankers und nach einem Freigeben des Ankers unter
einer Hysteresesteuerung und stellt einen Induktivitäts-Schätzabschnitt
zur Verfügung; 25 Graphs showing a typical relationship between an applied voltage and a time as well as a coil current and a time shows. The current is not controlled during pull-up of the armature and provides a resistance estimation section. The current is under a hysteresis control while the armature is held and after the armature is released, and provides an inductance estimation section;
26 ein
Diagramm zum Ankerpositions-Schätzabschnitt
der Ankerpositions-Schätzvorrichtung, eine Ankerpositions-Schätzung gemäß dem Gradientenverfahren
zeigend; 26 a diagram of the anchor position estimation section of the anchor position estimator, showing an anchor position estimation according to the gradient method;
27 ein
Blockschaltbild, das eine Ankerpositionsschätzung gemäß dem auf einem Referenzmodell basierenden
Schaltfrequenzschätzverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; 27 10 is a block diagram showing an armature position estimation according to the reference model based switching frequency estimation method according to the present invention;
28 eine
Kurve, die das Betriebsprinzip einer Trend-Schätzeinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt; 28 a graph showing the operation principle of a trend estimation unit according to the present invention;
29 ein
erklärendes
Diagramm, das einen Trend-Schätzabschnitt
mit rekursiver Implementierung zeigt; 29 an explanatory diagram showing a recursive implementation trend estimation section;
30 ein
erklärender
Algorithmus in einer Pseudoprogrammiersprache des Anzeigeabschnitts
für eine
normale und eine anormale Position gemäß der vorliegenden Erfindung;
und 30 an explanatory algorithm in a pseudo programming language of the display section for a normal and an abnormal position according to the present invention; and
31 eine
erklärende
Kurve, die eine geschätzte
Induktivität
für unterschiedliche
Ankerpositionen zeigt. 31 an explanatory graph showing an estimated inductance for different armature positions.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
1 zeigt
den Aufbau eines gesamten Bremssystems eines Aufzugs. Ein Wagen
bzw. eine Kabine 1 des Aufzugs ist zusammen mit einem Gegengewicht 4 durch
ein Hauptseil 3, das um eine Antriebsscheibe 2 auf
eine gute Förderkübelweise
gewickelt ist, aufgehängt. 1 shows the structure of an entire brake system of an elevator. A car or a cabin 1 the lift is together with a counterweight 4 through a main rope 3 That's about a drive pulley 2 is wound on a good Förderkübelweise, hung.
Ein
Bremsrotor (wie beispielsweise eine Bremstrommel oder eine Bremsscheibe) 6,
der durch einen Fördermaschinenmotor 5 angetrieben
wird, ist allgemein auf einer Achse eingebaut, die den Fördermaschinenmotor 5 und
die Antriebsscheibe 2 miteinander koppelt. Die Bremsbacke 8 wird
unter der Wirkung der Federkraft einer Feder 7 in einen
Eingriff mit dem Bremsrotor 6 gezwungen, um dadurch eine
Bremskraft aufgrund der Reibung zur Verfügung zu stellen. Wenn eine
Bremsspule 10, die aus einem Elektromagneten besteht, unter
Verwendung einer Antriebsschaltung 9 erregt wird, die durch
eine Konstantspannungsquelle 11 versorgt wird, wird ein
an die Bremsbacke 8 angebrachter Anker 12 zu der
Bremsspule 10 angezogen, während er die Federkraft der
Feder 7 überwindet.
Ein Bremsfreigabeabschnitt enthält
den Elektromagneten mit der Bremsspule 10 und dem Anker 12.A brake rotor (such as a brake drum or a brake disk) 6 that by a carrier motor 5 is generally mounted on an axle, which is the carrier motor 5 and the drive pulley 2 coupled with each other. The brake shoe 8th is under the action of the spring force of a spring 7 into engagement with the brake rotor 6 forced to thereby provide a braking force due to the friction. If a brake coil 10 , which consists of an electromagnet, using a drive circuit 9 is energized by a constant voltage source 11 is supplied to the brake shoe 8th attached anchor 12 to the brake coil 10 Attracted while he the spring force of the spring 7 overcomes. A brake release section includes the solenoid with the brake coil 10 and the anchor 12 ,
Ein
Stromdetektor 13 und ein Spannungsdetektor 14 erfassen
den elektrischen Strom sowie die angelegte Spannung an der Bremsspule 10 (den
Elektromagneten). Ein Spannungsänderungsdetektor 15 erfasst einen
anormalen Spannungsabfall der Konstantspannungsquelle 11.
Wenn der Spannungspegel kleiner oder größer als eine wohldefinierte
Schwelle ist, wird ein Überwachungssignal
(logisches Signal), das hier mit VD bezeichnet ist, auf Null eingestellt
(VD = 0). Im Fall eines normalen Betriebs wird sein Wert auf 1 eingestellt (VD
= 1).A current detector 13 and a voltage detector 14 detect the electrical current as well as the applied voltage at the brake coil 10 (the electromagnet). A voltage change detector 15 detects an abnormal voltage drop of the constant voltage source 11 , If the voltage level is less than or greater than a well-defined threshold, a monitor signal (logic signal), here denoted VD, is set to zero (VD = 0). In the case of normal operation, its value is set to 1 (VD = 1).
Die
Ankerbewegungserfassung wird in einer Bewegungsdetektor- und Bewegungsindikatoreinheit 16 gemäß Schwellenpegeln
durchgeführt,
die in einem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
sind. Die Schwellenpegeleinstellungen, die in dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
sind, sind für
die Bremsfreigabeperiode mit TH1 und TH2 und für die Bremsperiode mit TH3
und TH4 dargestellt.The armature motion detection is in a motion detector and motion indicator unit 16 performed in accordance with threshold levels in a threshold level setting section 17 are specified. The threshold level settings occurring in the threshold level setting section 17 are specified for the brake release period with TH1 and TH2 and for the braking period with TH3 and TH4.
2 zeigt
eine typische Beziehung einer angelegten Spannung (u) und einer
Zeit (t) (2a), eines Ankerversatzes
(x) und einer Zeit (t) (2b) sowie
eines Spulenstroms (i) und einer Zeit (t) (2c),
wenn der Elektromagnet erregt und entregt wird. 2 shows a typical relationship of an applied voltage (u) and a time (t) ( 2a ), an anchor offset (x) and a time (t) ( 2 B ) and a coil current (i) and a time (t) ( 2c ) when the solenoid is energized and de-energized.
Wenn
der Strom zum ersten Mal eingeschaltet wird (Zeitpunkt T1 auf einer
Kurve der 2a und ein Zeitpunkt A auf
einer Kurve der 2c), steigt er nach
und nach an, bis die Stärke
des Magnetfelds, das durch die Spule erzeugt ist, ausreichend wird,
um den Anker nach oben zu ziehen. Zu diesem Zeitpunkt fällt aufgrund der
Ankerbewegung ein Strom (i) der durch die Spule fließt, momentan
ab (Punkt B auf der Kurve der 2c). Schließlich erreicht
der Strom seinen Wert eines eingeschwungenen Zustands während eines
Haltens des Ankers (Zeitpunkt T2 auf der Kurve der 2a,
Punkt C auf der Kurve der 2c).When the power is first turned on (time T1 on a graph of 2a and a time A on a curve of 2c ), it gradually increases until the strength of the magnetic field generated by the coil becomes sufficient to pull the armature up. At this time, due to the armature movement, a current (i) flowing through the coil momentarily drops (point B on the curve of FIG 2c ). Finally, the current reaches its steady state value during armature hold (time T2 on the graph of FIG 2a , Point C on the curve of 2c ).
Wenn
der Strom zum ersten Mal ausgeschaltet wird (Zeitpunkt T3 auf der
Kurve der 2a, Punkt D auf der Kurve
der 2C), wird er nach und nach kleiner,
bis die durch das Magnetfeld der Spule erzeugte Kraft kleiner als
die Kraft der Feder wird und der Anker freigegeben wird. Bei diesem
Punkt wird aufgrund der Ankerbewegung der Strom (i), der durch die
Spule fließt,
momentan größer (Punkt
E auf der Kurve der 2c) und erreicht
schließlich
seinen Wert des eingeschwungenen Zustands während einer Freigabe des Ankers (Zeitpunkt
T4 auf der Kurve der 2a, Punkt F auf
der Kurve der 2c).When the power is turned off for the first time (time T3 on the curve of 2a , Point D on the curve of 2C ), it gradually becomes smaller until the force generated by the magnetic field of the coil becomes smaller than the force of the spring and the armature is released. At this point, due to the armature movement, the current (i) flowing through the coil momentarily increases (point E on the curve of FIG 2c and finally reaches its steady state value during release of the armature (time T4 on the curve of FIG 2a , Point F on the curve of 2c ).
Ankerbewegungserfassung,
die auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer induzierten elektromotorischen Kraft (E.M.F.) basiert:
Hierin
nachfolgend wird auf ein Beispiel eines Ankerbewegungs-Erfassungsverfahrens,
das auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft basiert, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden.Anchor motion detection based on an estimation and monitoring of induced electromotive force (EMF):
Hereinafter, reference will be made to an example of an armature movement detection method based on estimation and monitoring of electromotive force according to the first embodiment of the present invention.
3 ist
eine erklärende
Ansicht des Grundbetriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. 3(a) zeigt eine der
Bremsspule 10 zugeteilte Spannung, 3(b) zeigt
den Versatz des Ankers 12 und 3(c) zeigt
die induzierte elektromotorische Kraft. In 3 wird dann,
wenn die Bremse freigegeben bzw. gelöst wird, eine Anziehungsspannung
zum Zeitpunkt T1 an die Bremsspule 10 angelegt, so dass
der mit der Bremsspule 10 versehene Elektromagnet den Anker 12 anzieht.
In der ersten Phase ist die induzierte elektromotorische Kraft (3(c)) aufgrund der Sensoroffsets ein konstanter
Wert (theoretisch Null), und wenn die elektromagnetische Anziehungskraft
die durch die Feder 7 erzeugte Kraft überwindet, beginnt der Anker 12 sich
zu bewegen und wird die induzierte elektromotorische Kraft größer. Nachdem
der sich bewegende Anker 12 den festen Anker trifft, beginnt
die induzierte elektromotorische Kraft sich zu erniedrigen. Die
Ankerbewegung endet zum Zeitpunkt T2. 3 Fig. 10 is an explanatory view of the basic operation of the armature movement detecting apparatus according to the first embodiment of the invention. 3 (a) shows one of the brake coil 10 allocated voltage, 3 (b) shows the offset of the anchor 12 and 3 (c) shows the induced electromotive force. In 3 When the brake is released, an attraction voltage is applied to the brake coil at time T1 10 applied, so that with the brake coil 10 provided electromagnet the anchor 12 attracts. In the first phase, the induced electromotive force ( 3 (c) ) due to the Sensoroffsets a constant value (theoretically zero), and if the electromagnetic attraction by the spring 7 overcomes generated force, the anchor begins 12 to move and the induced electromotive force becomes larger. After the moving anchor 12 As the fixed anchor hits, the induced electromotive force begins to degrade. The armature movement ends at time T2.
Wenn
das Bremsen durchgeführt
wird, wird veranlasst, dass die an die Bremsspule 10 angelegte Spannung
zum Zeitpunkt T3 von der Anziehungsspannung Null wird, und als Folge
davon beginnt der Bremsstrom sich zu erniedrigen, und wenn die elektromagnetische
Anziehungskraft kleiner als die Federkraft wird, beginnt der Anker 12 damit,
in Richtung zu dem Bremsrotor 6 abzufallen oder sich zu
bewegen, und wird die induzierte elektromotorische Kraft kleiner,
wie es bei (c) der 3 gezeigt ist. Zum Zeitpunkt
T4 beendet der Anker 12 seinen Abfallbetrieb, wie es in
(b) der 3 gezeigt ist.When braking is performed, the brake coil is caused to brake 10 applied voltage becomes zero at time T3 from the attraction voltage, and as a result, the braking current starts to decrease, and when the electromagnetic attraction force becomes smaller than the spring force, the armature starts 12 with, towards the brake rotor 6 to fall off or move, and the induced electromotive force becomes smaller, as in (c) the 3 is shown. At time T4, the anchor terminates 12 its waste operation as described in (b) the 3 is shown.
4 ist
eine konstruktionsmäßige Ansicht,
die ein Beispiel einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung, die
auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft (E.M.F.) basiert, gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt. 4 Fig. 13 is a constructional view showing an example of an armature movement detecting device based on estimation and monitoring of electromotive force (EMF) according to the present invention.
Die
induzierte elektromotorische Kraft wird in einem EMF-Schätzabschnitt 18 durch
Messen einer angelegten Spannung (u) und des Stroms (i) unter Verwendung
des Spannungsdetektors 14 und des Stromdetektors 13 geschätzt. Die
Ankerbewegung wird durch einen Bewegungserfassungsalgorithmus-A-Abschnitt 19 gemäß dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 und
unter Berücksichtigung
des Signals VD, das durch den Spannungsänderungsdetektor 15 geliefert
ist, erfasst.The induced electromotive force is measured in an EMF estimation section 18 by measuring an applied voltage (u) and the current (i) using the voltage detector 14 and the current detector 13 estimated. The armature movement is performed by a motion detection algorithm A section 19 according to the threshold level setting section 17 and taking into account the signal VD generated by the voltage change detector 15 delivered.
Ein
Bewegungsindikator 20 signalisiert visuell (beispielsweise
wird eine LED ein- oder ausgeschaltet, wenn sich der Anker 12 bewegte
oder nicht bewegte) und/oder elektronisch (ein digitales Signal
wird zu einer Überwachungseinheit
gesendet) die Ankerbewegung.A motion indicator 20 signals visually (for example, an LED turns on or off when the armature 12 moving or not moving) and / or electronically (a digital signal is sent to a monitoring unit) the armature movement.
Nun
wird auf eine (in 5 gezeigte) Schätzung der
elektromotorischen Kraft (E.M.F.) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden. Die Spannungsgleichung eines
elektromagnetischen Stellglieds kann geschrieben werden als: u = R i + dΨ/dt (1)wobei (u)
die angelegte Spannung ist, (i) der Strom ist, R der Spulenwiderstand
ist und Ψ der
gesamte Magnetfluss ist. Der gesamte Magnetfluss Ψ = Ψ(i, x) hängt vom
Strom (i) und vom Ankerversatz (x) ab.Now on a (in 5 As shown in FIG. 1, electromotive force (EMF) estimation according to the first embodiment of the present invention will be referred to. The voltage equation of an electromagnetic actuator can be written as: u = R i + dΨ / dt (1) where (u) is the applied voltage, (i) is the current, R is the coil resistance, and Ψ is the total magnetic flux. The total magnetic flux Ψ = Ψ (i, x) depends on the current (i) and the armature offset (x).
Daher
erhalten wir aus der obigen Gleichung: u
= R i + dΨ/dt
= R i + ∂Ψ/∂i di/dt
+ ∂Ψ/∂x dx/dt (2) Therefore, we get from the above equation: u = R i + dΨ / dt = R i + ∂Ψ / ∂ i di / dt + ∂Ψ / ∂x dx / dt (2)
Die
obige Gleichung kann angenähert
werden als: u ≈ R i + L(i) di/dt + e (3)wobei e die
induzierte elektromotorische Kraft ist e
= ∂Ψ/∂x dx/dt (4)und L(i)di/dt ≈ ∂Ψ/∂i di/dt (5) The above equation can be approximated as: u ≈ R i + L (i) di / dt + e (3) where e is the induced electromotive force e = ∂Ψ / ∂x dx / dt (4) and L (i) di / dt ≈ ∂Ψ / ∂i di / dt (5)
Wenn
es keine magnetische Sättigung
gibt, dann gilt L(i) = L = konst.If
there is no magnetic saturation
gives, then L (i) = L = const.
Gemäß der Gleichung
(3) berechnen wir die induzierte elektromotorische Kraft als: e ≈ u – R i – L(i) di/dt (6) According to the equation (3), we calculate the induced electromotive force as: e ≈ u -R i -L (i) di / dt (6)
Unter
der Annahme, dass die Laplacetransformation des Stromsignals (i),
das durch den Stromdetektor 13 erfasst ist, durch I(s)
dargestellt ist, führt
der Abschnitt 21 ein Filtern mit einer Zeitkonstanten τ1 durch. Der
Abschnitt 21 berechnet das durch if dargestellte
gefilterte Stromsignal (und seine durch If(s)
dargestellte Laplacetransformation) gemäß der folgenden Gleichung: If(s) = {1/(τ1s
+ 1)}I(s) (7) Assuming that the Laplacetransformation of the current signal (i), by the current detector 13 is captured, represented by I (s), the section leads 21 a filtering with a time constant τ 1 by. The section 21 calculates the filtered current signal represented by i f (and its Laplace transformation represented by I f (s)) according to the following equation: I f (s) = {1 / (τ 1 s + 1)} I (s) (7)
Das
gefilterte und verstärkte
Signal der elektromotorischen Kraft, das durch ef dargestellt
ist (und seine Laplacetransformation, die durch Ef(s)
dargestellt ist) wird durch die folgende Gleichung erhalten: Ef(s) = K1 {U(s) – R If(s) – L{s/(τ2s
+ 1)}If(s)} (8)wobei U(s)
die Laplace-Transformation der angelegten Spannung (u) ist, die
durch den Spannungsdetektor 14 erfasst ist.The filtered and amplified electromotive force signal represented by e f (and its Laplace transformation represented by E f (s)) is obtained by the following equation: e f (s) = K 1 {U (s) - RI f (s) - L {s / (τ 2 s + 1)} I f (s)} (8) where U (s) is the Laplace transform of the applied voltage (u) generated by the voltage detector 14 is detected.
Die
obige Gleichung (8) wird durch einen Differenzierabschnitt 22,
einen Filterabschnitt 23 (mit einer Zeitkonstanten τ2),
einen Bremsspulenwiderstandwert 24, einen Spuleninduktanzwert 25,
der durch einen Induktanz-Einstellabschnitt 26 spezifiziert
ist, und einen Verstärkungsabschnitt 27 (mit
einer Verstärkung
K1) berechnet.The above equation (8) is executed by a differentiating section 22 , a filter section 23 (with a time constant τ 2 ), a brake coil resistance value 24 , a coil inductance value 25 by an inductance adjustment section 26 is specified, and a reinforcing section 27 calculated (with a gain K 1 ).
Der
Betrieb des Induktanz-Einstellabschnitts 26 wird nachfolgend
beschrieben werden. Die Induktanz L = L(i) wird im Voraus erhalten,
und die Beziehung zwischen dem Bremsspulenstrom (i) und der Induktanz
L wird tabelliert. Die Belegungsdetektor- und Bewegungsindikatoreinheit 16 ruft
oder nimmt die Induktanz L aus dieser Tabelle basierend auf einem
gefiltertes Signal des Stromdetektors 13 auf und ändert die
Induktanz L im Schätzabschnitt 18 für eine elektromotorische
Kraft.The operation of the inductance adjusting section 26 will be described below. The inductance L = L (i) is obtained in advance, and the relationship between the brake coil current (i) and the inductance L is tabulated. The occupancy detector and motion indicator unit 16 calls or takes the inductance L from this table based on a filtered signal from the current detector 13 and changes the inductance L in the estimation section 18 for an electromotive force.
Dann
wird ein gefiltertes Signal der elektromotorischen Kraft ef(s) 28 in dem Bewegungserfassungsalgorithmus-A-Abschnitt 19 für eine Ankerbewegungserfassung
gemäß den in
dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifizierten
Schwellenpegeln verwendet, wenn die anormale Spannungsänderung
durch den Spannungsänderungsdetektor 15 erfasst
wird.Then a filtered signal of the electromotive force e f (s) 28 in the motion detection algorithm A section 19 for armature motion detection according to the in the threshold level setting section 17 specified threshold levels used when the abnormal voltage change by the voltage change detector 15 is detected.
Als
Ergebnis einer Änderung
einer elektromotorischen Kraft ist der Ankerbewegungserfassungsalgorithmus
(der durch den Algorithmus A.1 dargestellt ist) so, wie es in 6 im
Fall eines nach oben Ziehens des Ankers und in 7 im
Fall eines Lösens
bzw. Freigebens des Ankers mit oder ohne Ankersteuerung (durch Algorithmus
A.2 dargestellt) angezeigt ist.As a result of a change in electromotive force, the armature motion detection algorithm (represented by algorithm A.1) is as shown in FIG 6 in the case of an upward pull of the anchor and in 7 in the case of release of the armature with or without armature control (represented by algorithm A.2).
Nun
wird nachfolgend der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben
werden.Now
The operation of this embodiment will be described below
become.
In 6 (dargestellt
durch den Algorithmus A.1) wird das durch ef dargestellte
gefilterte Signal der elektromotorischen Kraft 28 mit dem
Schwellenpegel verglichen, der durch TH1 dargestellt ist, was im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist. Wenn das Signal 28 ef immer
kleiner als der Schwellenpegel TH1 ist, bedeutet dies, dass sich
die elektromotorische Kraft nicht erhöhte und, implizit, dass sich
der Anker nicht bewegte. Daher wird ein durch SET1 dargestelltes
logisches Signal, das die Ankerbewegung während eines Hochziehens erfasst,
auf Null eingestellt. SET1 = 0 (9) In 6 (represented by the algorithm A.1), the filtered signal of the electromotive force represented by e f becomes 28 compared with the threshold level represented by TH1, which is in the threshold level setting section 17 is specified. If the signal 28 e f is always less than the threshold level TH1, this means that the electromotive force did not increase and, implicitly, that the armature did not move. Therefore, a logic signal represented by SET1 which detects the armature movement during pull-up is set to zero. SET1 = 0 (9)
Wenn
das durch ef dargestellte Signal 28 größer als
der Schwellenpegel TH1 wird und nach einer Weile kleiner als der
Schwellenpegel TH2 wird, der im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist, bedeutet dies, dass sich die geschätzte elektromotorische Kraft
erhöhte.
Der nächste
Schritt besteht im Testen, ob dies aufgrund der anormalen Spannungsänderung
der Konstanspannungsquelle 11 ist oder nicht. Gemäß dem Betrieb
des Spannungsänderungsdetektors 15,
wenn VD = 0 bedeutet dies, dass eine anormale Spannungsänderung
auftrat und wird das Signal SET1 auf 0 eingestellt. SET1 = 0 (10) When the signal represented by e f 28 becomes greater than the threshold level TH1 and, after a while, becomes smaller than the threshold level TH2 that is in the threshold level setting section 17 is specified, this means that the estimated electromotive force increased. The next step is to test whether this is due to the abnormal voltage change of the constant voltage source 11 is or not. According to the operation of the voltage change detector 15 if VD = 0, this means that an abnormal voltage change has occurred and the signal SET1 is set to 0. SET1 = 0 (10)
Wenn
VD = 1, bedeutet dies, dass die Änderung
der elektromotorischen Kraft aufgrund der Ankerbewegung ist und
nicht aufgrund der anormalen Spannungsänderung. Daher wird das logische
Signal SET1 auf 1 eingestellt. SET1
= 1 (11) If VD = 1, it means that the change is the electromotive force due to the armature movement and not due to the abnormal voltage change. Therefore, the logic signal SET1 is set to 1. SET1 = 1 (11)
Weiterhin
bedeutet dann, wenn das durch ef dargestellte
Signal 28 größer als
der Schwellenpegel TH1 wird und sich nicht unter den Schwellenpegel
TH2 erniedrigt, dies, dass sich die geschätzte elektromotorische Kraft
aufgrund einer Spannungserhöhung
und nicht aufgrund der Ankerbewegung erhöhte. Daher wird das logische
Signal SET1 auf 0 eingestellt. SET1
= 0 (12) Furthermore, if the signal represented by e f 28 is greater than the threshold level TH1 and does not lower below the threshold level TH2, that the estimated electromotive force increased due to a voltage increase and not due to the armature movement. Therefore, the logic signal SET1 is set to 0. SET1 = 0 (12)
Daher
wird eine Ankerbewegung bei einer Freigabe der Bremse durch das
logische Signal SET1 erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn
SET1 = 1, und hat sich nicht bewegt, wenn SET1 = 0.Therefore
becomes an armature movement at a release of the brake by the
logical signal SET1 detected. The anchor has been moved, though
SET1 = 1, and did not move when SET1 = 0.
Die
Ankerbewegungserfassung während
einer Freigabe des Ankers mit oder ohne Steuerung ist in 7 angezeigt.
Nun wird nachfolgend der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben
werden. In 7 (dargestellt durch den Algorithmus
A.2) wird die geschätzte
elektromotorische Kraft ef mit einem Schwellenpegel
verglichen, der durch TH3 dargestellt ist, was im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist. Wenn das durch ef dargestellte Signal 28 immer
größer als
der Schwellenpegel TH3 ist, bedeutet dies, dass die elektromotorische
Kraft nicht induziert worden ist, und implizit, dass sich der Anker
nicht bewegte. Daher wird ein logisches Signal SET2, das die Ankerbewegung
während
einer Freigabe darstellt, auf Null eingestellt. SET2 = 0 (13) The armature motion detection during a release of the armature with or without control is in 7 displayed. Now, the operation of this embodiment will be described below. In 7 (represented by the algorithm A.2), the estimated electromotive force e f is compared with a threshold level represented by TH3, which is in the threshold level setting section 17 is specified. When the signal represented by e f 28 always greater than the threshold level TH3, this means that the electromotive force has not been induced, and implicitly that the armature has not moved. Therefore, a logic signal SET2 representing the armature movement during a release is set to zero. SET2 = 0 (13)
Wenn
das durch ef dargestellte Signal 28 kleiner
als der Schwellenpegel TH3 wird, und nach einer Weile größer als
ein Schwellenpegel wird, der durch TH4 dargestellt ist, was im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist, bedeutet dies, dass die geschätzte elektromotorische Kraft
erniedrigt worden ist. Der nächste Schritt
besteht im Testen, ob dies aufgrund der anormalen Spannungsänderung
der Konstantspannungsquelle 11 ist oder nicht. Gemäß dem Betrieb
des Spannungsänderungsdetektors 15 bedeutet
dann, wenn VD = 0, dies, dass eine anormale Spannungsänderung
auftrat und wird das Signal SET2 auf 0 eingestellt. SET2 = 0 (14) When the signal represented by e f 28 becomes smaller than the threshold level TH3, and after a while becomes larger than a threshold level represented by TH4, which is in the threshold level setting section 17 is specified, it means that the estimated electromotive force has been lowered. The next step is to test whether this is due to the abnormal voltage change of the constant voltage source 11 is or not. According to the operation of the voltage change detector 15 when VD = 0, it means that an abnormal voltage change has occurred, and the signal SET2 is set to 0. SET2 = 0 (14)
Wenn
VD = 1, bedeutet dies, dass die Änderung
der elektromotorischen Kraft aufgrund der Ankerbewegung und nicht
aufgrund der anormalen Spannungsänderung
ist. Daher wird das logische Signal SET2 auf 1 eingestellt. SET2 = 1 (15) If VD = 1, it means that the change is the electromotive force due to the armature movement and not due to the abnormal voltage change. Therefore, the logic signal SET2 is set to 1. SET2 = 1 (15)
Wenn
das durch ef dargestellte Signal 28 kleiner
als der Schwellenpegel TH3 wird und sich nicht über den Schwellenpegel TH4
erhöht,
bedeutet dies, dass sich die geschätzte elektromotorische Kraft
aufgrund eines Spannungsabfalls und nicht aufgrund der Ankerbewegung änderte.
Daher wird das logische Signal SET2 auf 0 eingestellt. SET2 = 0 (16) When the signal represented by e f 28 is less than the threshold level TH3 and does not increase above the threshold level TH4, it means that the estimated electromotive force changed due to a voltage drop and not due to the armature movement. Therefore, the logic signal SET2 is set to 0. SET2 = 0 (16)
Daher
wird eine Ankerbewegung beim Bremsen durch das logische Signal SET2
erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn SET2 = 1, und hat sich
nicht bewegt, wenn SET2 = 0.Therefore
becomes an armature movement when braking by the logical signal SET2
detected. The anchor has been moved when SET2 = 1, and has become
not moved when SET2 = 0.
Wie
es früher
angegeben worden ist, trifft die Bremsbacke während eines Bremsens auf die
Trommel und erzeugt einen unerwünschten
Lärm, welcher
durch Verwenden einer Bremssteuervorrichtung reduziert werden kann.As
it earlier
has been stated, meets the brake shoe during braking on the
Drum and produces an undesirable
Noise, which
can be reduced by using a brake control device.
In
diesem Fall kann auch der präsentierte
Algorithmus (der in 7 gezeigt ist) unter Berücksichtigung,
dass die angelegte Spannung an der Bremsspule 10 unter
Verwendung des Spannungserfassungsabschnitts 14 gemessen
wird, angewendet werden.In this case, the presented algorithm (which can be found in 7 shown) taking into account that the applied voltage to the brake coil 10 using the voltage detection section 14 is measured.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Ankerbewegungserfassung,
die auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromagnetischen Augenblicksleistung basiert:
Hierin
nachfolgend wird auf ein Beispiel einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung,
die auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromagnetischen Augenblicksleistung basiert, gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden.Anchor motion detection based on an estimation and monitoring of an electromagnetic instantaneous power:
Hereinafter, an example of an armature movement detecting device based on a Schät tion and monitoring of an electromagnetic instantaneous power based, according to a second embodiment of the present invention, reference will be made.
8 ist
ein erklärendes
Diagramm des Grundbetriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 8(a) zeigt
eine Spannung, die der Bremsspule 10 zugeteilt ist, 8(b) zeigt den Versatz des Ankers 12 und 8(c) zeigt die Änderung der elektromagnetischen
Augenblicksleistung des Elektromagneten. In 8 wird dann,
wenn die Bremse freigegeben bzw. gelöst wird, eine Anziehungsspannung
an die Bremsspule 10 zu einem Zeitpunkt T1 angelegt, so dass
der Elektromagnet, der mit der Bremsspule 10 versehen ist,
den Anker 12 anzieht. In der ersten Phase erhöht sich
die Augenblicksleistung (8(c)), die
in das elektromagnetische Feld gespeichert ist, und dann, wenn die
elektromagnetische Anziehungskraft die Feder 7 überwindet,
beginnt der Anker sich zu bewegen und fällt die Augenblicksleistung
ab, und erhöht
sich nach einer Weile wieder. Die Ankerbewegung endet zu einem Zeitpunkt
T2. 8th Fig. 10 is an explanatory diagram of the basic operation of the armature movement detecting apparatus according to the second embodiment of the present invention. 8 (a) shows a voltage that is the brake coil 10 is assigned, 8 (b) shows the offset of the anchor 12 and 8 (c) shows the change of the electromagnetic instantaneous power of the electromagnet. In 8th When the brake is released, an attraction voltage is applied to the brake coil 10 applied at a time T1, so that the electromagnet, with the brake coil 10 is provided, the anchor 12 attracts. In the first phase, the instantaneous power increases ( 8 (c) ) stored in the electromagnetic field, and then when the electromagnetic attraction force is the spring 7 overcomes, the anchor begins to move and drops the instantaneous power, and increases again after a while. The armature movement ends at a time T2.
Wenn
das Bremsen durchgeführt
wird, wird veranlasst, dass die angelegte Spannung an der Bremsspule 10 von
der Anziehungsspannung zum Zeitpunkt T3 aus Null ist und als Folge
davon beginnt der Bremsstrom sich zu erniedrigen, und fällt implizit
die Augenblicksleistung (8(c)) ab.
Wenn die elektromagnetische Anziehungskraft kleiner als die Federkraft
wird, beginnt der Anker 12 zu fallen oder sich in Richtung
zur Bremstrommel zu bewegen, und wird die Augenblicksleistung größer, wie
es in 8(c) gezeigt ist. Zu einem Zeitpunkt
T4 beendet der Anker 12 seinen Fallbetrieb, wie es in 8(b) gezeigt ist.When braking is performed, the applied voltage to the brake coil is caused to 10 from the attraction voltage at time T3 is zero, and as a result, the braking current begins to decrease, and implicitly drops the instantaneous power (FIG. 8 (c) ). When the electromagnetic attraction becomes smaller than the spring force, the armature starts 12 to fall or move toward the brake drum, and the instantaneous power becomes larger as it is in 8 (c) is shown. At an instant T4, the anchor terminates 12 its fall operation as it is in 8 (b) is shown.
9 ist
ein strukturelles Diagramm, das die Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
zeigt. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat seine Aufmerksamkeit
auf die Tatsache gerichtet, dass sich die im elektromagnetischen
Feld gespeicherte Augenblicksleistung dann ändert, wenn der Anker beginnt
sich zu bewegen. 9 Fig. 16 is a structural diagram showing the armature movement detecting device. The inventor of the present invention has turned his attention to the fact that the instantaneous power stored in the electromagnetic field changes as the armature starts to move.
Wenn
der Anker nach oben gezogen wird, wird ein Teil der in das Magnetfeld
gespeicherten Energie in kinetische Energie umgewandelt, und somit
wird sich die in das elektromagnetische Feld gespeicherte Augenblicksleistung
erniedrigen.If
The armature is pulled up, becomes part of the magnetic field
stored energy converted into kinetic energy, and thus
becomes the instantaneous power stored in the electromagnetic field
humiliate.
Wenn
der Anker freigegeben wird, wird ein Teil der kinetischen Energie
des sich bewegenden Ankers in magnetische Energie umgewandelt, so
dass sich die im elektromagnetischen Feld gespeicherte Augenblicksleistung
erhöhen
wird.If
The anchor being released becomes part of the kinetic energy
of the moving armature is converted into magnetic energy, so
that is the instantaneous power stored in the electromagnetic field
increase
becomes.
Die
Augenblicksleistung, die im elektromagnetischen Feld der Bremsspule 10 (des
Elektromagneten) gespeichert ist, die durch die Antriebsschaltung 9 versorgt
wird, wird durch einen Schätzabschnitt 29 für eine elektromagnetische
Augenblicksleistung erfasst, wenn der elektrische Strom durch den
Stromdetektor 13 erfasst wird. Durch ein Vergleichen des
Ausgangssignals des Schätzabschnitts 29 für eine elektromagnetische Augenblicksleistung
mit Schwellenpegel (die in dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
sind) durch die Bewegungserfassungsalgorithmen (die in einem Bewegungserfassungsalgorithmus-B-Abschnitt spezifiziert
sind) wird die Ankerbewegung erfasst.The instantaneous power in the electromagnetic field of the brake coil 10 (of the electromagnet) is stored by the drive circuit 9 is supplied by an estimation section 29 detected for an electromagnetic instantaneous power when the electric current through the current detector 13 is detected. By comparing the output signal of the estimation section 29 for an electromagnetic instantaneous power with threshold level (which in the threshold level setting section 17 specified by the motion detection algorithms (specified in a motion detection algorithm B section), the armature movement is detected.
Der
Bewegungsindikatorabschnitt 20 signalisiert visuell (beispielsweise
wird eine LED ein- oder ausgeschaltet, wenn sich der Anker bewegte
oder nicht bewegte) und/oder elektronisch (das digitale Signal wird zur Überwachungseinheit
gesendet) die Ankerbewegung.The motion indicator section 20 signals visually (for example, an LED is turned on or off when the armature is moving or not moving) and / or electronically (the digital signal is sent to the monitoring unit) the armature movement.
Nun
wird auf den Schätzabschnitt 29 für eine elektromagnetische
Augenblicksleistung (der in 10 gezeigt
ist) gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden.Now on the estimation section 29 for an electromagnetic instantaneous power (which in 10 shown) according to the second embodiment of the present invention.
Unter
der Annahme, dass der Strom, der durch die Spule 10 fließt, durch
(i) dargestellt ist und die Augenblicksleistung, die im elektromagnetischen
Feld der Bremsspule 10 gespeichert ist, durch P dargestellt
ist, wird die Beziehung zwischen einer im elektromagnetischen Feld
gespeicherten Augenblicksleistung P und einem Strom (i) durch die
folgende Gleichung dargestellt: P
= L(i)·i·(di/dt) (17) Assuming that the current flowing through the coil 10 flows, is represented by (i) and the instantaneous power in the electromagnetic field of the brake coil 10 is represented by P, the relationship between an instantaneous power P stored in the electromagnetic field and a current (i) is represented by the following equation: P = L (i) · i · (di / dt) (17)
Die
im elektromagnetischen Feld gespeicherte Augenblicksleistung ist
proportional zu dem Produkt zwischen einem Strom und einer Ableitung
erster Ordnung des Stroms.The
is the instantaneous power stored in the electromagnetic field
proportional to the product between a current and a derivative
first order of the stream.
Nun
wird auf eine Erfassungsvorrichtung für eine Augenblicksleistung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden. Unter der Annahme,
dass die Laplacetransformation des Stromsignals (i), das durch den
Stromdetektor 13 erfasst ist, durch I(s) dargestellt wird,
führt ein
Abschnitt 31 ein Filtern mit einer Zeitkonstanten τ1 durch.
Der Abschnitt 31 berechnet das gefilterte Stromsignal,
das durch if dargestellt ist (und seine
durch If(s) dargestellte Laplacetransformation)
gemäß der folgenden
Gleichung: If(s)
= {1/(τ1s
+ 1)}I(s) (18) Now, an instantaneous power detecting apparatus according to the second embodiment will be described Example of the present invention reference. Assuming that the Laplacetransformation of the current signal (i), by the current detector 13 is represented by I (s), a section leads 31 a filtering with a time constant τ 1 by. The section 31 calculates the filtered current signal represented by i f (and its Laplace transformation represented by I f (s)) according to the following equation: I f (s) = {1 / (τ1s + 1)} I (s) (18)
Das
gefilterte und verstärkte
Signal der Augenblicksleistung, das durch Pf dargestellt
ist (und seine Laplacetransformation, die durch Pf(s)
dargestellt ist) wird durch die folgende Gleichung erhalten: Pf(s) = K2·L·{If(s)}{s/(τ2s
+ 1)}If(s) =
{L/(τ1s + 1)^2}{s/(τ2s + 1)}I^2(s) (19) The filtered and amplified instantaneous power signal represented by P f (and its Laplace transformation represented by P f (s)) is obtained by the following equation: P f (s) = K 2 * L * {I f (s)} {s / (τ2s + 1)} I f (s) = {L / (τ1s + 1) ^ 2} {s / (τ2s + 1)} I ^ 2 (s) (19)
Die
obige Gleichung (19) wird durch eine Differenzierungsabschnitt 32,
einen Filterabschnitt 33 (mit einer Zeitkonstanten τ2), einen
Spuleninduktanzwert 34, der durch einen Induktanz-Einstellabschnitt 35 spezifiziert
ist, und einen Verstärkungsabschnitt 36 (mit
einer Verstärkung
K2) berechnet.The above equation (19) is represented by a differentiation section 32 , a filter section 33 (with a time constant τ2), a coil inductance value 34 by an inductance adjustment section 35 is specified, and a reinforcing section 36 (with a gain K 2 ).
Der
Betrieb des Induktanz-Einstellabschnitts 35 ist gleich
dem Induktanz-Einstellabschnitt 26. Die Induktanz L = L(i)
wird im Voraus erhalten, und die Beziehung zwischen dem Bremsspulenstrom
(i) und der Induktanz L wird tabelliert. Die Bewegungsdetektor-
und Bewegungsindikatoreinheit 16 ruft oder nimmt die Induktanz
L aus dieser Tabelle basierend auf einem gefilterten Signal des
Stromdetektors 13 auf und ändert die Induktanz L im Schätzabschnitt 29 für eine elektromagnetische
Augenblicksleistung. Das gefilterte und verstärkte Signale für eine Augenblicksleistung
ist mit 37 bezeichnet.The operation of the inductance adjusting section 35 is equal to the inductance setting section 26 , The inductance L = L (i) is obtained in advance, and the relationship between the brake coil current (i) and the inductance L is tabulated. The motion detector and motion indicator unit 16 calls or takes the inductance L from this table based on a filtered signal from the current detector 13 and changes the inductance L in the estimation section 29 for an electromagnetic instantaneous power. The filtered and amplified signals for a momentary power is with 37 designated.
Als
Ergebnis einer Änderung
einer Augenblicksleistung, die im elektromagnetischen Feld gespeichert ist,
ist der Ankerbewegungs-Erfassungsalgorithmus (der durch den Algorithmus
B.1 dargestellt ist) in 11 in
einem Fall eines Hochziehens des Ankers und in 12 in
einem Fall eines Freigebens des Ankers (dargestellt durch den Algorithmus
B.2) angezeigt. Darüber
hinaus wird dann, wenn ein Bremsen (eine Freigabe des Ankers) unter
einer Steuerung durchgeführt
wird, der in 12 angezeigte Ankerbewegungs-Erfassungsalgorithmus
mit dem Algorithmus (der durch den Algorithmus B.3 dargestellt ist),
der in 13 angezeigt ist, erweitert.As a result of a change in instantaneous power stored in the electromagnetic field, the armature motion detection algorithm (represented by algorithm B.1) in FIG 11 in a case of pulling up the anchor and in 12 in a case of releasing the armature (represented by the algorithm B.2). In addition, when braking (release of the armature) is performed under a control that is in 12 displayed armature motion detection algorithm with the algorithm (represented by the algorithm B.3), which in 13 is displayed, expanded.
Nun
wird nachfolgend der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben
werden. In 11 (dargestellt durch den Algorithmus
B.1) wird ein durch Pf dargestelltes gefiltertes
Signal 37 für
eine Augenblicksleistung mit dem Schwellenpegel verglichen, der
durch TH1 dargestellt ist, was im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist. Wenn das Signal 37 Pf immer
größer als
der Schwellenpegel TH1 ist, bedeutet dies, dass sich die Augenblicksleistung
nicht erniedrigte, und implizit, dass sich der Anker nicht bewegte.
Daher wird das logische Signal, das durch SET1 dargestellt ist,
welches die Ankerbewegung während
eines Hochziehens erfasst, auf Null eingestellt. SET1 = 0 (20) Now, the operation of this embodiment will be described below. In 11 (represented by algorithm B.1) becomes a filtered signal represented by P f 37 for an instantaneous power compared to the threshold level represented by TH1, which is in the threshold level setting section 17 is specified. If the signal 37 P f always greater than the threshold level TH1, this means that the instantaneous power did not decrease, and implicitly that the armature did not move. Therefore, the logic signal represented by SET1, which detects the armature movement during pull-up, is set to zero. SET1 = 0 (20)
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 kleiner
als der Schwellenpegel TH1 wird und nach einer Weile größer als
der Schwellenpegel TH2, der im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist, wird, bedeutet dies, dass sich die Augenblicksleistung aufgrund
der Ankerbewegung erniedrigte und, nachdem der Anker stoppt, damit
beginnt sich wieder zu erhöhen.
Offensichtlich kann eine Variation bzw. Änderung der Augenblicksleistung
durch eine anormale Spannungsänderung
der Konstanspannungsquelle 11 verursacht werden. Daher
besteht der nächste
Schritt im Testen des Signals VD, welches eine anormale Spannungsänderung
erfasst. Gemäß dem Betrieb
des Spannungsänderungsdetektors 15 bedeutet
es dann, wenn VD = 0, dass eine anormale Spannungsänderung
auftrat, und wird das Signal SET1 auf 0 eingestellt.If the signal represented by P f 37 becomes smaller than the threshold level TH1 and after a while greater than the threshold level TH2 that is in the threshold level setting section 17 is specified, this means that the instantaneous power decreased due to the armature movement and, after the armature stops, begins to increase again. Obviously, a variation or change of the instantaneous power may be due to an abnormal voltage change of the constant voltage source 11 caused. Therefore, the next step is to test signal VD which detects an abnormal voltage change. According to the operation of the voltage change detector 15 when VD = 0, it means that an abnormal voltage change has occurred, and the signal SET1 is set to 0.
Wenn
VD = 1, bewegte sich der Anker und wird das logische Signal SET1
auf 1 eingestellt. SET1 = 1 (21)When VD = 1, the armature moves and the logic signal SET1 is set to 1. SET1 = 1 (21)
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 kleiner
als der Schwellenpegel TH1 wird und sich nicht über den Schwellenpegel TH2
erhöht,
bedeutet dies, das sich die Augenblicksleistung aufgrund eines Spannungsabfalls
und nicht aufgrund der Ankerbewegung erniedrigte. Daher wird das
logische Signal SET1 auf 0 eingestellt. SET1
= 0 (22) If the signal represented by P f 37 is less than the threshold level TH1 and does not increase above the threshold level TH2, it means that the instantaneous power decreased due to a voltage drop and not due to the armature movement. Therefore, the logic signal SET1 is set to 0. SET1 = 0 (22)
Daher
wird eine Ankerbewegung bei einer Bremsfreigabe durch das logische
Signal SET1 erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn SET1 = 1,
und hat sich nicht bewegt, wenn SET1 = 0.Therefore
is an armature movement at a brake release by the logical
Signal SET1 detected. The anchor has been moved when SET1 = 1,
and did not move when SET1 = 0.
Die
Ankerbewegungserfassung während
einer Freigabe des Ankers ist in 12 gezeigt.The armature motion detection during a release of the armature is in 12 shown.
Nun
wird nachfolgend der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben
werden. In 12 (dargestellt durch den Algorithmus
B.2) wird das geschätzte
Signal Pf der Augenblicksleistung mit dem
Schwellenpegel verglichen, der durch TH3 dargestellt ist, was im
Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist. Wenn das durch Pf dargestellte Signal 37 immer
kleiner als der Schwellenpegel TH3 ist, bedeutet dies, dass sich
die im elektromagnetischen Feld gespeicherte Augenblicksleistung
erniedrigt (in Wärme
transformiert) und, implizit, dass sich der Anker nicht bewegte.
Daher wird das logische Signal SET2, das die Ankerbewegung während einer
Freigabe darstellt, auf Null eingestellt. SET2 = 0 (23) Now, the operation of this embodiment will be described below. In 12 (represented by the algorithm B.2), the estimated instantaneous power signal P f is compared with the threshold level represented by TH3, which is in the threshold level setting section 17 is specified. If the signal represented by P f 37 is always smaller than the threshold level TH3, this means that the instantaneous power stored in the electromagnetic field is lowered (transformed into heat) and, implicitly, that the armature did not move. Therefore, the logic signal SET2 representing the armature movement during a release is set to zero. SET2 = 0 (23)
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 größer als
der Schwellenpegel TH3 wird, und nach einer Weile kleiner als der
Schwellenpegel wird, der durch TH4 dargestellt ist, was im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist, bedeutet dies, dass die Augenblicksleistung, die im elektromagnetischen
Feld gespeichert ist, sich aufgrund der Ankerbewegung erniedrigte,
und, nachdem der Anker stoppte, damit begann sich zu erniedrigen.
Dieses Szenario gilt dann, wenn es keine anormale Spannungsänderung
der Konstantspannungsquelle 11 gibt. Daher wird in der
nächsten
Phase das Signal VD, welches eine anormale Spannungsänderung
erfasst, getestet. Gemäß dem Betrieb
des Spannungsänderungsdetektors 15 bedeutet
es dann, wenn VD = 0, dass eine anormale Spannungsänderung
auftrat, und wird das Signal SET2 auf 0 eingestellt.If the signal represented by P f 37 becomes greater than the threshold level TH3, and after a while becomes smaller than the threshold level represented by TH4, which is in the threshold level setting section 17 specified, this means that the instantaneous power stored in the electromagnetic field decreased due to the armature movement, and after the armature stopped, it began to degrade. This scenario applies when there is no abnormal voltage change of the constant voltage source 11 gives. Therefore, in the next phase, the signal VD detecting an abnormal voltage change is tested. According to the operation of the voltage change detector 15 if VD = 0, it means that an abnormal voltage change has occurred, and the signal SET2 is set to 0.
Wenn
VD = 1, bedeutet dies, dass die Änderung
der Augenblicksleistung aufgrund der Ankerbewegung erfolgt, und
daher wird das logische Signal SET2 auf 1 eingestellt. SET2 = 1 (24) If VD = 1, it means that the change of the instantaneous power is due to the armature movement, and therefore the logic signal SET2 is set to 1. SET2 = 1 (24)
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 größer als
der Schwellenpegel TH3 wird und sich nicht unter den Schwellenpegel
TH4 erniedrigt, bedeutet dies, dass sich die Augenblicksleistung
aufgrund einer Spannungserhöhung
und nicht aufgrund der Ankerbewegung erhöhte. Daher wird das logische
Signal SET2 auf 0 eingestellt. SET2
= 0 (25) If the signal represented by P f 37 is greater than the threshold level TH3 and does not lower below the threshold level TH4, this means that the instantaneous power increased due to a voltage increase and not due to the armature movement. Therefore, the logic signal SET2 is set to 0. SET2 = 0 (25)
Daher
wird eine Ankerbewegung beim Bremsen durch das logische Signal SET2
erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn SET2 = 1 und hat sich
nicht bewegt, wenn SET2 = 0.Therefore
becomes an armature movement when braking by the logical signal SET2
detected. The anchor has been moved when SET2 = 1 and has become
not moved when SET2 = 0.
Jedoch
trifft die Bremsbacke während
eines Bremsens auf die Trommel und erzeugt einen unerwünschten
Lärm, welcher
unter Verwendung einer Bremssteuervorrichtung reduziert werden kann.however
hits the brake shoe during
braking on the drum and creates an undesirable
Noise, which
can be reduced using a brake control device.
Daher
wird der Ankerbewegungs-Erfassungsalgorithmus beim Bremsen gemäß der vorliegenden
Erfindung (gezeigt in 12) mit dem in 13 gezeigten
Algorithmus erweitert, wenn eine Bremssteuervorrichtung für eine Lärmreduzierung
verwendet wird. Dies ist erforderlich, um eine richtige Ankerbewegungserfassung
selbst unter einer ungeeigneten Ankersteuerung sicherzustellen (wenn
ein Steuersystem fehlschlägt oder
nicht richtig arbeitet).Therefore, the armature movement detection algorithm in braking according to the present invention (shown in FIG 12 ) with the in 13 shown extended when a brake control device for noise reduction is used. This is necessary to ensure proper armature motion detection even under inappropriate armature control (when a control system fails or does not work properly).
In 13 (dargestellt
durch den Algorithmus B.3) wird, nachdem die Ankersteuerperiode
endet, das durch Pf dargestellte Signal 37 erfasst
und wird der Wert des logischen Signals SET2, der durch den in 12 gezeigten
Algorithmus zurückgebracht
wird, gespeichert.In 13 (represented by Algorithm B.3), after the armature control period, the signal represented by Pf ends, 37 The value of the logical signal SET2 detected by the in 12 stored algorithm is stored.
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 negativ
ist, bedeutet dies, dass sich die im elektromagnetischen Feld gespeicherte
Augenblicksleistung erniedrigt. Wenn das durch den in 12 gezeigten
Algorithmus erfasste logische Signal SET2 gleich 1 ist, bedeutet
dies, dass der Anker bewegt worden ist. SET2
= 1 (26) If the signal represented by P f 37 is negative, it means that in the electromagnetic reduced instantaneous power stored in the field. If that by the in 12 logic signal SET2 equal to 1, this means that the armature has been moved. SET2 = 1 (26)
Zusätzlich bedeutet
es dann, wenn das durch den in 12 gezeigten
Algorithmus erfasste logische Signal SET2 gleich 0 ist, dass sich
der Anker nicht bewegt hat und sich die Augenblicksleistung nur
aufgrund des Spannungsabfalls erniedrigte. Daher gilt: SET2 = 0 (27) In addition it means, if that by the in 12 logic signal SET2 equal to 0 is that the armature has not moved and the instantaneous power has decreased only due to the voltage drop. Therefore: SET2 = 0 (27)
Wenn
das durch Pf dargestellte Signal 37 positiv
ist, bedeutet dies, dass sich die im elektromagnetischen Feld gespeicherte
Augenblicksleistung erhöht,
und wenn das Signal 37 Null ist, bedeutet dies, dass der Anker
nicht freigegeben worden ist. Daher gilt: SET2 = 0 (28) If the signal represented by P f 37 is positive, this means that the instantaneous power stored in the electromagnetic field increases, and when the signal 37 Zero, this means that the anchor has not been released. Therefore: SET2 = 0 (28)
Daher
wird eine Ankerbewegung beim Bremsen durch das logische Signal SET2
erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn SET2 = 1, und hat sich
nicht bewegt, wenn SET2 = 0.Therefore
becomes an armature movement when braking by the logical signal SET2
detected. The anchor has been moved when SET2 = 1, and has become
not moved when SET2 = 0.
Drittes AusführungsbeispielThird embodiment
Ankerbewegungserfassung
basierend auf einer angelegten Spannung oder einer Steuersignalüberwachung
Es gibt Situationen, in welchen es erwünscht ist, den Ankerstrom während des
Hochziehens und Haltens des Ankers zu steuern. Eine Ankerstromsteuerung
wird für
gewöhnlich
gemäß dem in 14 präsentierten
Steuerschema durchgeführt,
wo eine Steuerung K(s) für
gewöhnlich
die folgende Übertragungsfunktion hat: K(s) = Kp + Ki/s (29)wobei Kp
die proportionale Verstärkung
ist und Ki die integrale Verstärkung
ist.Anchor motion detection based on applied voltage or control signal monitoring There are situations in which it is desirable to control the armature current during pull-up and hold of the armature. An armature current control is usually performed according to the in 14 control scheme where a controller K (s) usually has the following transfer function: K (s) = Kp + Ki / s (29) where Kp is the proportional gain and Ki is the integral gain.
Ein
mit Uc(s) bezeichnetes Steuersignal ist
gegeben durch: Uc(s)
= {Kp + Ki/s}Err(s) (30) A control signal denoted U c (s) is given by: U c (s) = {Kp + Ki / s} Err (s) (30)
Wo
ein Fehlersignal die Differenz zwischen der Stromreferenz i* und
dem gemessenen Strom i ist, gilt Folgendes: ERR(s) = T·(s) – I(s) (31) Where an error signal is the difference between the current reference i * and the measured current i, the following applies: ERR (s) = T · (s) - I (s) (31)
Der
Leistungswandler bzw. Energiewandler kann im Arbeitsfrequenzbereich
als ideal angesehen werden, weshalb die angelegte Spannung u proportional
zum Steuersignal uc ist. Daher können für eine Ankerbewegungserfassung
beide Signale verwendet werden.The power converter or energy converter can be considered ideal in the working frequency range, which is why the applied voltage u is proportional to the control signal u c . Therefore, both signals can be used for armature motion detection.
Hierin
nachfolgend wird auf ein Beispiel einer Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung
während
eines Hochziehens des Ankers (mit einem Ankerstrom unter einer Steuerung)
basierend auf einer angelegten Spannung oder einer Steuersignalüberwachung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden.Here in
The following will be an example of an armature movement detecting device
while
pulling up the armature (with armature current under control)
based on an applied voltage or control signal monitoring
according to the third
embodiment
of the present invention.
Während einer
Freigabe des Ankers werden die zuvor beschriebenen Verfahren (basierend
auf einer Schätzung
und einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft oder einer momentanen Energie bzw.
Augenblicksleistung) ohne Änderung
angewendet.During one
Release of the anchor are the previously described methods (based
on an estimate
and a monitoring
an electromotive force or a momentary energy or
Instantaneous performance) without change
applied.
15 ist
eine erklärende
Ansicht des Grundbetriebs der Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 15(a) zeigt
die Bremsspule 10 mit einem Strom unter Steuerung, 15(b) zeigt den Versatz des Ankers 12 und 15(c) zeigt eine Spannung, die der Bremsspule 10 unter
Steuerung zugeteilt ist – durchgezogene
Linie, Kurve 1, wenn sich der Anker bewegt, und gestrichelte Linie,
Kurve 2, wenn sich der Anker nicht bewegt. 15 Fig. 10 is an explanatory view of the basic operation of the armature movement detecting device according to the third embodiment of the present invention. 15 (a) shows the brake coil 10 with a current under control, 15 (b) shows the offset of the anchor 12 and 15 (c) shows a voltage that is the brake coil 10 under control is assigned - solid line, curve 1, when the armature moves, and dashed line, curve 2, when the armature does not move.
Der
Stromabfall aufgrund der durch die Ankerbewegung erzeugten induzierten
elektromotorischen Kraft wird erfasst und durch das Steuersystem
kompensiert. 16(a) zeigt die Spannung,
die der Bremsspule 10 zugeteilt ist, welche Spannung einen
Scheitelpunkt aufgrund der Steueraktion hat, erzeugt durch die Ankerbewegung.The current drop due to the induced electromotive force generated by the armature movement is detected and compensated by the control system. 16 (a) shows the tension of the brake coil 10 is assigned which voltage has a vertex due to the control action, generated by the armature movement.
Die
einfachste Art zum Erfassen der Ankerbewegung besteht im Überwachen
der Ableitung der angelegten Spannung u oder der Ableitung des Steuersignals
uc, das in 16(c) gezeigt
ist.The simplest way to detect the armature movement is to monitor the derivative of the applied voltage u or the derivative of the control signal u c that is in 16 (c) is shown.
Nun
wird auf die Ankerbewegungs-Erfassungsvorrichtung basierend auf
einer angelegten Spannung oder einer Steuersignalüberwachung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden – welche
in 17 gezeigt ist.Now, the armature movement detecting device based on an applied voltage or a control signal monitoring according to the third embodiment of the present invention will be referred to - which in FIG 17 is shown.
Unter
der Annahme, dass die angelegte Spannung durch einen Spannungsdetektor 38 erfasst
wird oder das Steuersignal uc direkt verwendet
wird, das gemäß der Gleichung
(39) berechnet ist, führt
ein Abschnitt 39 ein Filtern mit einer Zeitkonstanten τ1 durch.
Ein Abschnitt 40 leitet das gefilterte Signal ab, das durch
einen Abschnitt 41 verstärkt ist (mit einer Verstärkung K1).Assuming that the applied voltage through a voltage detector 38 is detected or the control signal u c is directly used, which is calculated according to the equation (39), leads a section 39 a filtering with a time constant τ 1 by. A section 40 derives the filtered signal through a section 41 is amplified (with a gain K 1 ).
Ein
gefiltertes und verstärktes
Signal, dass mit 42 bezeichnet ist, wird mit Schwellenpegeln
verglichen (die in dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
sind), und zwar durch die Bewegungserfassungsalgorithmen (die in
einem Bewegungserfassungsalgorithmus-C-Abschnitt 43 spezifiziert
sind), und die Ankerbewegung wird erfasst.A filtered and amplified signal that with 42 is compared with threshold levels (which are in the threshold level setting section 17 specified by the motion detection algorithms (included in a motion detection algorithm C-section) 43 specified), and the armature movement is detected.
Der
Bewegungsindikatorabschnitt 20 signalisiert visuell und/oder
elektronisch die Ankerbewegung. Nun wird nachfolgend der Betrieb
dieses Ausführungsbeispiels
beschrieben werden.The motion indicator section 20 visually and / or electronically signals the armature movement. Now, the operation of this embodiment will be described below.
In 18 (dargestellt
durch den Algorithmus C) wird die gefilterte und abgeleitete angelegte
Spannung oder das Steuersignal mit dem Schwellenpegel verglichen,
der durch TH1 dargestellt ist, was in dem Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist. Wenn das Signal 42 immer kleiner als der Schwellenpegel TH1
ist, bedeutet dies, dass die angelegte Spannung oder das Steuersignal
nicht durch die Stromsteuerung erhöht worden ist, so dass kein
Stromabfall erfasst worden ist, und implizit, dass sich der Anker
nicht bewegte. Daher wird das logische Signal, das durch SET1 dargestellt
ist, welches die Ankerbewegung während
eines Hochziehens erfasst, auf Null eingestellt. SET1 = 0 (32) In 18 (represented by the algorithm C), the filtered and derived applied voltage or the control signal is compared with the threshold level represented by TH1, which is in the threshold level setting section 17 is specified. If the signal 42 is always less than the threshold level TH1, this means that the applied voltage or control signal has not been increased by the current control so that no current drop has been detected, and implicitly that the armature has not moved. Therefore, the logic signal represented by SET1, which detects the armature movement during pull-up, is set to zero. SET1 = 0 (32)
Wenn
das Signal 42 größer als
der Schwellenpegel TH1 wird und nach einer Weile kleiner als der Schwellenpegel
TH2 wird, der im Schwellenpegel-Einstellabschnitt 17 spezifiziert
ist, bedeutet dies, dass die angelegte Spannung oder das Steuersignal
durch die Stromsteuerung aufgrund des erfassten Stromabfalls erhöht worden
ist.If the signal 42 becomes greater than the threshold level TH1 and, after a while, becomes smaller than the threshold level TH2 that is in the threshold level setting section 17 is specified, it means that the applied voltage or the control signal has been increased by the current control due to the detected current drop.
Offensichtlich
kann ein Stromabfall durch eine anormale Spannungsänderung
der Konstantspannungsquelle 11 verursacht werden. Daher
besteht der nächste
Schritt im Testen des Signals VD, welches eine anormale Spannungsänderung
erfasst. Gemäß dem Betrieb
des Spannungsänderungsdetektors 15 bedeutet es
dann, wenn VD = 0, dass eine anormale Spannungsänderung auftrat, und wird das
Signal SET1 auf 0 eingestellt.Obviously, a current drop may be due to an abnormal voltage change of the constant voltage source 11 caused. Therefore, the next step is to test signal VD which detects an abnormal voltage change. According to the operation of the voltage change detector 15 when VD = 0, it means that an abnormal voltage change has occurred, and the signal SET1 is set to 0.
Wenn
VD = 1, bewegte sich der Anker und wird das logische Signal SET1
auf 1 eingestellt. SET1 = 1 (33) When VD = 1, the armature moves and the logic signal SET1 is set to 1. SET1 = 1 (33)
Wenn
das Signal 42 größer als
der Schwellenpegel TH1 wird und sich nicht unter den Schwellenpegel TH2
erniedrigt, bedeutet dies, dass sich die Spannung erhöhte, aber
nicht aufgrund der Ankerbewegung. Daher wird das logische Signal
SET1 auf 0 eingestellt. SET1 = 0 (34) If the signal 42 is greater than the threshold level TH1 and does not decrease below the threshold level TH2, it means that the voltage increased, but not due to the armature movement. Therefore, the logic signal SET1 is set to 0. SET1 = 0 (34)
Daher
wird eine Ankerbewegung beim Freigeben einer Bremse durch das logische
Signal SET1 erfasst. Der Anker ist bewegt worden, wenn SET1 = 1,
und hat sich nicht bewegt, wenn SET1 = 0.Therefore
becomes an armature movement when releasing a brake by the logical
Signal SET1 detected. The anchor has been moved when SET1 = 1,
and did not move when SET1 = 0.
Es
ist einfach, zu bemerken, dass der vorherige Algorithmus, obwohl
es einfach ist, gewisse Nachteile hat. Die Ableitung der angelegten
Spannung oder des Steuersignals könnte durch Lärm beeinträchtigt werden, was
zu einem beschränkten
Betriebsbereich führen
kann, oder, im schlimmsten Fall, zu einem fehlerhaften Betrieb.It's easy to notice that the previous algorithm, although simple, has certain disadvantages Has. The derivative of the applied voltage or control signal could be affected by noise, which may result in a limited operating range or, in the worst case, to erroneous operation.
Daher
wird ein weiterer Ansatz vorgeschlagen, der auf einer Schätzung und
einer Überwachung
einer elektromotorischen Kraft basiert.Therefore
another approach is proposed, based on an estimate and
a surveillance
based on an electromotive force.
Während eines
Hochziehens des Ankers wird der Stromabfall aufgrund der durch die
Ankerbewegung erzeugten induzierten elektromagnetischen Kraft durch
die Steuerung kompensiert.During one
Pulling up the anchor will reduce the current due to the
Anchor movement generated by induced electromagnetic force
the controller compensates.
Daher
wird das Steuersignal proportional zum Stromabfall erhöht (der
integrale Ausdruck der Steuerung kann vernachlässigt werden, die Ankerbewegung
ist viel schneller als die Zeitkonstante des integralen Ausdrucks),
was als proportional zu der induzierten elektromagnetischen Kraft
(e.m.f.) angesehen werden kann.Therefore
the control signal is increased in proportion to the current drop (the
integral expression of the control can be neglected, the armature movement
is much faster than the time constant of integral expression),
which is proportional to the induced electromagnetic force
(e.m.f.) can be considered.
Die
induzierte elektromagnetischen Kraft ist etwa wie es folgt (siehe
auch die Gleichung (6)): e ≈ u – R i – L(i) di/dt (35) The induced electromagnetic force is approximately as follows (see also equation (6)): e ≈ u -R i -L (i) di / dt (35)
Das
Signal, das für
eine Ankerbewegungserfassung verwendet wird, ist die elektromotorische
Kraft oder irgendeine Größe, die
proportional zu ihr ist.The
Signal that for
an armature motion detection is used is the electromotive
Force or any size that
is proportional to her.
Wenn
sich der Anker nicht bewegt, ist die induzierte elektromotorische
Kraft nahezu Null. Wenn sich der Anker bewegt, wird der Stromabfall
durch die Stromsteuerung erfasst und wird durch Erhöhen des
Steuersignals und, implizit, der angelegten Spannung kompensiert.
In diesem Fall hat die induzierte elektromotorische Kraft Werte,
die unterschiedlich von Null sind (in diesem Fall positive Werte),
wie es in 16(d) gezeigt ist.When the armature does not move, the induced electromotive force is nearly zero. As the armature moves, the current drop is detected by the current controller and is compensated by increasing the control signal and, implicitly, the applied voltage. In this case, the induced electromotive force has values that are different from zero (in this case positive values), as in 16 (d) is shown.
Der
Ankerbewegungs-Erfassungsalgorithmus wird auf eine identische Weise
durchgeführt,
wie es bei dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben ist.Of the
Anchor motion detection algorithm will operate in an identical manner
carried out,
as in the first embodiment
of the present invention.
Viertes AusführungsbeispielFourth embodiment
19 zeigt
den Aufbau eines gesamten Bremssystems eines Aufzugs gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 19 shows the structure of an entire brake system of an elevator according to the fourth embodiment of the present invention.
Die
Ankerpositionsschätzung
wird in einem Ankerpositions-Schätzabschnitt 51 durchgeführt und
die normale und anormale Ankerposition wird durch einen Indikatorabschnitt 52 für eine normale
und eine anormale Position angezeigt. Andere Aufbauten sind äquivalent
zum ersten Ausführungsbeispiel.The anchor position estimation becomes in an anchor position estimation section 51 performed and the normal and abnormal anchor position is indicated by an indicator section 52 displayed for a normal and an abnormal position. Other constructions are equivalent to the first embodiment.
20 zeigt
eine typische Beziehung von: angelegter Spannung (u) und einer Zeit
(t) (20a), eines Ankerversatzes (x)
und einer Zeit (t) (20b) sowie eines
Spulenstroms (i) und einer Zeit (t) (20c),
wenn der Elektromagnet erregt und entregt wird. 20 shows a typical relationship of: applied voltage (u) and time (t) ( 20a ), an anchor offset (x) and a time (t) ( 20b ) and a coil current (i) and a time (t) ( 20c ) when the solenoid is energized and de-energized.
Wenn
der Strom zum ersten Mal eingeschaltet wird (Zeitpunkt T1 auf der
Kurve der 20a, Punkt A auf der Kurve
der 20c), steigt er nach und nach
an, bis die Stärke
des durch die Spule erzeugten Magnetfelds ausreichend wird, um den
Anker nach oben zu ziehen. Bei diesem Punkt wird aufgrund der Ankerbewegung
der Strom (i), der durch die Spule fließt, momentan kleiner (Punkt
B auf der Kurve der 20c). Schließlich erreicht
der Strom seinen Wert im eingeschwungenen Zustand während eines
Hochziehens des Ankers (Zeitpunkt T2 auf der Kurve der 20a, Punkt C auf der Kurve der 20c). Nachdem der Anker hochgezogen worden
ist, wird die angelegte Spannung während eines Haltens des Ankers
reduziert (zwischen einem Zeitpunkt T2 und einem Zeitpunkt T3) auf
einen niedrigeren Pegel, um die ohmschen Verluste zu reduzieren.When the power is first turned on (time T1 on the curve of 20a , Point A on the curve of 20c ), it gradually increases until the strength of the magnetic field generated by the coil becomes sufficient to pull the armature up. At this point, due to the armature movement, the current (i) flowing through the coil momentarily decreases (point B on the curve of FIG 20c ). Finally, the current reaches its steady state value during pull-up of the armature (time T2 on the curve of FIG 20a , Point C on the curve of 20c ). After the armature has been pulled up, the applied voltage during holding of the armature is reduced (between a time T2 and a time T3) to a lower level in order to reduce the ohmic losses.
Wenn
der Strom zum ersten Mal ausgeschaltet wird (Zeitpunkt T3 auf der
Kurve der 20a, Punkt D auf der 20c), wird er nach und nach kleiner, bis
die durch das Magnetfeld der Spule erzeugte Kraft kleiner als die
Kraft der Feder wird und der Anker freigegeben wird. Bei diesem
Zeitpunkt wird aufgrund der Ankerbewegung der Strom (i), der durch
die Spule fließt,
momentan größer (Punkt
E auf der Kurve der 20c), und erreicht
schließlich
seinen Wert eines eingeschwungenen Zustands während einer Freigabe des Ankers (Zeitpunkt
T4 auf der Kurve der 20a, Punkt F
auf der Kurve der 20c).When the power is turned off for the first time (time T3 on the curve of 20a , Point D on the 20c ), it gradually becomes smaller until the force generated by the magnetic field of the coil becomes smaller than the force of the spring and the armature is released. At this time, due to the armature movement, the current (i) flowing through the coil momentarily increases (point E on the curve of FIG 20c Finally, it reaches its value of a steady state during release of the armature (time T4 on the curve of FIG 20a , Point F on the curve of 20c ).
21 zeigt
die Induktanzänderung
mit dem Luftspalt im Fall eines nicht gesättigten elektromagnetischen
Stellglieds. Dies bedeutet, dass dann, wenn die Induktanz der Spule
oder irgendein Parameter, der proportional zu ihr ist, geschätzt wird,
eine Ankerpositionsschätzung
möglich
ist. 21 shows the inductance change with the air gap in the case of a non-saturated electromagnetic actuator. This means that when the inductance of the coil or any parameter proportional to it is estimated, an anchor position estimate is possible.
22 zeigt
die Grundidee einer Parameterschätzung,
wobei (u) das angelegte Eingangssignal ist, das auch ”injiziertes
Signal” genannt
wird, und (i) das gemessene Ausgangssignal ist. 22 shows the basic idea of a parameter estimation where (u) is the applied input signal, also called "injected signal", and (i) is the measured output.
Um
den Parameters des Systems zu schätzen, muss das Eingangssignal ”dauerhaft
erregend” sein, ein
Zustand, der im zitierten Dokument {Ljung, Astrom} beschrieben ist.
In einem Fall von elektromagnetischen Stellgliedern, die in Aufzugsbremsen
verwendet werden, kann das Eingangssignal unter Verwendung einer Hysterese-Steuerschleife
erzeugt werden, die in 23 gezeigt ist.To estimate the parameter of the system, the input signal must be "permanently exciting," a condition described in the cited document {Ljung, Astrom}. In a case of electromagnetic actuators used in elevator brakes, the input signal may be generated using a hysteresis control loop, which in FIG 23 is shown.
Es
gibt unterschiedliche rekursive (online-mäßige) Parameterschätztechniken,
die für
eine Induktanzschätzung
und, implizit, für
eine Ankerpositionsschätzung
angewendet werden können.It
gives different recursive (on-line) parameter estimation techniques,
the for
an inductance estimate
and, implicitly, for
an anchor position estimate
can be applied.
Eines
der wohlbekannten rekursiven Parameterschätzverfahren ist das rekursive
Verfahren kleinster Quadrate (RLS), das in [Ljund, Astrom] beschrieben
ist.One
The well-known recursive parameter estimation method is the recursive one
Least Squares (RLS) method described in [Ljund, Astrom]
is.
Die
Idee besteht im Minimieren der quadratischen Verlustfunktion, die
mit (Vθ)
bezeichnet ist – siehe Gleichung
(36) – unter
Verwendung des Verfahrens kleinster Quadrate. wobei (θ) der Parametervektor ist,
(e) der Fehler zwischen der gemessenen Ausgabe (y) und der geschätzten Ausgabe
(y ^) ist.The idea is to minimize the quadratic loss function denoted by (Vθ) - see equation (36) - using the least square method. where (θ) is the parameter vector, (e) is the error between the measured output (y) and the estimated output (y ^).
Der
Parameterschätzalgorithmus
wird in rekursiver Form unter Verwendung der Matrixinversionsannahme,
die im Dokument {Kailath, Astrom} angegeben ist, geschrieben. Obwohl
dieser Ansatz eine gute Genauigkeit und eine schnelle Konvergenz
bieten kann, ist er aufgrund seiner numerischen Komplexität bei vielen industriellen
Anwendungen in Echtzeit nicht geeignet.Of the
Parameter estimation algorithm
is used in recursive form using the matrix inversion assumption,
written in the document {Kailath, Astrom}. Even though
this approach has good accuracy and fast convergence
Because of its numerical complexity, it is in many industrial applications
Applications in real time not suitable.
Ein
weiterer Ansatz, der als Gradientenverfahren bekannt ist, das im
angegebenen Dokument {Astrom} beschrieben ist, wird weithin bei
einer adaptiven Steuerung angewendet und ist für eine Echtzeit-Implementierung
geeigneter, obwohl seine Genauigkeit geringer als die Genauigkeit
von RLS ist.One
Another approach, known as the gradient method, is used in the
The document {Astrom} is widely used
an adaptive control is applied and is for a real-time implementation
more suitable, although its accuracy is less than the accuracy
from RLS is.
Die
Grundidee besteht im Einstellen der Parameter auf eine derartige
Weise, dass die Verlustfunktion (V(θ)) minimiert wird.The
The basic idea is to set the parameters to such
Way that the loss function (V (θ)) is minimized.
Um
(V(θ))
klein zu machen, ist es vernünftig,
die Parameter in der Richtung des negativen Gradienten von (V(θ)) zu ändern, das
heißt: wobei
(γ) eine
positive Konstante ist.In order to make (V (θ)) small, it is reasonable to change the parameters in the direction of the negative gradient of (V (θ)), that is: where (γ) is a positive constant.
Der
präsentierte
Algorithmus kann in unterschiedlichen Formen geschrieben werden
und ist als Gradienten- oder Projektionsalgorithmus bekannt, der
im Dokument {Astrom} angegeben ist. Darüber hinaus gibt es auch andere
Alternativen, wie beispielsweise: sowie
auch: die sign-sign-Algorithmen
genannt werden (sign ist die wohlbekannte Signumfunktion).The presented algorithm can be written in different forms and is known as the gradient or projection algorithm given in the document {Astrom}. In addition, there are other alternatives, such as: and also: the sign-sign algorithms are called (sign is the well-known signum function).
Ein
weiterer Ansatz zum Schätzen
der Ankerposition besteht im Schätzen
der Schaltfrequenz des Stroms, welcher unter einer Hysteresesteuerung
ist. Dieser Ansatz ist im angegebenen Dokument {Noh, Mizuno} beschrieben,
und es ist gezeigt, dass die Induktanz umgekehrt proportional zur
Schaltfrequenz ist.One
another approach to treasure
the anchor position consists in estimating
the switching frequency of the current, which under a hysteresis control
is. This approach is described in the document {Noh, Mizuno},
and it is shown that the inductance is inversely proportional to
Switching frequency is.
Die
Induktanzschätzung
wird mit einem Hochpassfilter erreicht (zum Entfernen der Niederfrequenzkomponenten
des Stroms), gefolgt durch einen Gleichrichter und einen Tiefpassfilter
(zum Demodulieren der Amplitude des Signals), wie es in 24 als
Sequenz von Signaloperationen dargestellt ist.The inductance estimation is achieved with a high pass filter (to remove the low frequency components of the current) followed by a rectifier and a low pass filter (to demodulate the amplitude of the signal) as shown in FIG 24 is represented as a sequence of signal operations.
Dieser
Ansatz hat die folgenden Hauptnachteile:
- – beschränkte Genauigkeit;
- – beschränkte Anwendung,
wenn der Magnetkern gesättigt
ist.
This approach has the following main disadvantages: - - limited accuracy;
- - Limited application when the magnetic core is saturated.
Ankerpositionsschätzung basierend
auf einer Schätzung
von Parametern der Spule-Gradientenverfahren:
Beim vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird auf ein Beispiel einer Ankerpositions-Schätzvorrichtung,
die für
Aufzugsbremsen angewendet wird, basierend auf einer Schätzung eines
Parameters der Spule unter Verwendung des Gradientenverfahrens Bezug
genommen werden.Anchor position estimation based on an estimate of coil gradient method parameters:
In the fourth embodiment of the present invention, reference will be made to an example of an armature position estimating device applied to elevator brakes based on an estimate of a parameter of the coil using the gradient method.
Aufgrund
der Besonderheiten von elektromagnetischen Bremsen, die bei Aufzügen angewendet
werden:
- – das
elektromagnetische Stellglied während
der Zeit eines Hochziehens ist stark gesättigt;
- – nach
einer Weile wird der Hochziehstrom zu dem Haltestrompegel reduziert.
Due to the special features of electromagnetic brakes used in elevators: - - The electromagnetic actuator during the time of pulling up is highly saturated;
- After a while, the pull-up current is reduced to the hold current level.
Daher
wird das folgende Parameterschätzverfahren
in Erwägung
gezogen. Zuerst wird während
eines Hochziehens des Ankers der Widerstand der Spule geschätzt, dann
wird dieser Wert zum Schätzen
der Induktanz der Spule oder ihres Inversen während eines Haltens des Ankers
oder nach einer Freigabe des Ankers verwendet, wenn der Strom unter
einer Hysteresesteuerung ist.Therefore
becomes the following parameter estimation method
considering
drawn. First is during
of pulling up the armature the resistance of the coil is estimated, then
this value will be appreciated
the inductance of the coil or its inverse while holding the armature
or after a release of the anchor used when the power is below
a hysteresis control is.
Dieser
Ansatz für
eine Parameterschätzung – in zwei
Schritten: zuerst wird ein Widerstand geschätzt, dann wird eine Induktanz
geschätzt – kann für irgendein
elektromagnetisches Stellglied angewendet werden. Der einzige Nachteil
besteht darin, dass eine geringe Verzögerung in die Parameterschätzung eingeführt wird.This
Approach for
a parameter estimate - in two
Steps: first a resistance is estimated, then an inductance
estimated - can for any
electromagnetic actuator can be applied. The only disadvantage
is that a small delay is introduced into the parameter estimation.
Im
Folgenden wird auf die Modellstruktur Bezug genommen werden, die
während
einer Parameterschätzung
unter Verwendung des Gradientenverfahrens betrachtet wird.in the
Reference will be made below to the model structure which
while
a parameter estimate
is considered using the gradient method.
Unter
statischen Bedingungen: Anker bewegt sich nicht, und für einen
gegebenen Stromwert (auf diese Weise ist es möglich, die magnetische Sättigung
zu berücksichtigen)
wird die folgende Modellstruktur betrachtet: u = R + Ldi/dt (41)wobei
(u) die angelegte Spannung ist, (i) der Strom ist, (R) der Spulenwiderstand
ist und (L) die Spuleninduktanz ist.Under static conditions: Anchor does not move, and for a given current value (in this way it is possible to take into account the magnetic saturation) the following model structure is considered: u = R + Ldi / dt (41) where (u) is the applied voltage, (i) is the current, (R) is the coil resistance, and (L) is the coil inductance.
Während des
Hochziehens des Ankers wird, nachdem der Strom den eingeschwungenen
Zustand erreicht, der Widerstand der Spule gemäß der folgenden Gleichung rekursiv
geschätzt. Rk = Rk–1 + γR(uk – Rk–1ik–1) (42)wobei sich
der Index (k) auf die Werte zu dem Moment (tk)
bezieht und (γR) eine positive Konstante ist.During the pull-up of the armature, after the current reaches the steady state, the resistance of the coil is recursively estimated according to the following equation. R k = R k-1 + γ R (u k - R k-1 i k-1 ) (42) where the index (k) refers to the values at the moment (t k ) and (γ R ) is a positive constant.
Nachdem
der Strom auf den Haltepegel reduziert worden ist, tritt der Ankerstrom
unter eine Hysteresesteuerung ein, die in 25b präsentiert
ist, und diese Hysteresesteuerschleife liefert das sogenannte ”injizierte
Signal”,
das zum Schätzen
der Induktanz (L) oder des Inversen der Induktanz (G = 1/L) verwendet
wird.After the current has been reduced to the hold level, the armature current enters a hysteresis control, which in 25b and this hysteresis control loop provides the so-called "injected signal" used to estimate the inductance (L) or the inverse of the inductance (G = 1 / L).
Das
Inverse der Induktanz wird gemäß der folgenden
Formel geschätzt,
die gemäß dem Gradientenverfahren
abgeleitet ist.The
Inverse of the inductance is according to the following
Formula appreciated,
the according to the gradient method
is derived.
Darüber hinaus
ist es möglich,
nachzuweisen, dass die obige Gleichung nach einer Annäherung in
der folgenden Form geschrieben werden kann: wobei
(R) der geschätzte
Widerstand während
der Hochziehperiode ist, der Index (k) sich auf die Werte zu dem
Moment (tk) bezieht und (γG)
und (γL) positive Konstanten sind.Moreover, it is possible to prove that the above equation can be written after approximation in the following form: where (R) is the estimated resistance during the pull-up period, the index (k) relates to the values at the moment (t k ) and (γ G ) and (γ L ) are positive constants.
In
Abhängigkeit
von der konstruktiven Variante des elektromagnetischen Stellglieds,
den magnetischen Sättigungspegeln
und dem Signal-zu-Rausch-Verhältnis
kann eines oder ein anderes Schätzverfahren verwendet
werden.In
dependence
of the constructive variant of the electromagnetic actuator,
the magnetic saturation levels
and the signal-to-noise ratio
can use one or another estimation method
become.
Die
Gleichungen (8) und (9) können
eine genaue Parameterschätzung
zur Verfügung
stellen, die von der Ankerposition abhängig ist, weshalb sie den Kern
eines Ankerpositions-Schätzverfahrens
bilden.The
Equations (8) and (9) can
a precise parameter estimate
to disposal
which depends on the anchor position, which is why it is the core
an anchor position estimation method
form.
Die
Beziehung x = f(L), x = f(G) oder in einem allgemeinen Fall x =
f(p) zwischen dem geschätzten Parameter
(p) und einer Ankerposition (x) könnte durch eine lineare Funktion
angenähert
werden, oder, für eine
höhere
Genauigkeit, kann die nichtlineare Funktion (f) im Speicher als
Nachschautabelle gespeichert werden.The
Relationship x = f (L), x = f (G) or in a general case x =
f (p) between the estimated parameter
(p) and an anchor position (x) could be represented by a linear function
approximated
be, or, for one
higher
Accuracy, the non-linear function (f) in memory as
Lookup table will be saved.
26 zeigt
die Ankerpositionsschätzung,
die auf dem Gradientenverfahren basiert. Ein Abschnitt 55 für eine rekursive
Parameterschätzung
liefert die rekursive Schätzung
von Parametern der Spule (in zwei Schritten), wobei die Eingangswerte
folgende sind:
- – (uk)
ist die angelegte Spannung, die unter Verwendung des Spannungsdetektorabschnitts 14 gemessen wird,
oder ist die Referenzspannung, die durch den Antriebsschaltungsabschnitt 9 gegeben
ist;
- – (ik) ist der gefilterte Strom, der durch einen
Tiefpassfilter-(LPF-)Abschnitt 53 geliefert wird, dessen
Eingabe durch den Stromdetektorabschnitt 13 geliefert wird;
- – (dik/dt) ist die Stromableitung, die durch einen
Ableitungs-(DER)-Abschnitt 54 geliefert wird, dessen Eingabe
durch den Stromdetektorabschnitt 13 geliefert wird.
26 shows the anchor position estimation based on the gradient method. A section 55 for recursive parameter estimation provides the recursive estimate of parameters of the coil (in two steps), the input values being: - - (u k ) is the applied voltage using the voltage detector section 14 is or is the reference voltage provided by the drive circuit section 9 given is;
- - (i k ) is the filtered stream passing through a low pass filter (LPF) section 53 whose input through the current detector section 13 is delivered;
- - (di k / dt) is the current derived by a derivative (DER) section 54 whose input through the current detector section 13 is delivered.
Unter
Verwendung von Darstellungen der Laplacetransformation kann das
Tiefpassfilter implementiert werden als: wobei k1 und τ1 positive
Konstanten sind.Using representations of laplace transformation, the low pass filter can be implemented as: where k 1 and τ 1 are positive constants.
Die
Ableitung kann implementiert werden als: wobei k2 und τ2 positive
Konstanten sind.The derivative can be implemented as: where k 2 and τ 2 are positive constants.
Die
Ausgabe des Abschnitts 55 zum rekursiven Schätzen von
Parametern wird durch einen Tiefpassfilterabschnitt 56 einer
Tiefpassfilterung unterzogen, der die Eingabe für einen Trend-Schätzabschnitt 57 liefert.The output of the section 55 for recursively estimating parameters is provided by a low-pass filter section 56 subjected to low-pass filtering, which is the input for a trend estimation section 57 supplies.
Für relativ
große
Luftspalte und einen nicht gesättigten
oder leicht gesättigten
Magnetkern kann der Algorithmus für eine Ankerpositionsschätzung für irgendein
elektromagnetisches Stellglied angewendet werden.For relative
size
Air gaps and a non-saturated
or slightly saturated
Magnetic core can be the anchor position estimation algorithm for any
electromagnetic actuator can be applied.
Weiterhin
wird die Genauigkeit des geschätzten
Parameters durch einen sogenannten ”Trendschätzungs”-Abschnitt 57 erhöht.Furthermore, the accuracy of the estimated parameter is determined by a so-called "trend estimate wetness "section 57 elevated.
Für eine gegebene
Ankerposition ist die geschätzte
Induktanz oder ihr Inverses im Fall der elektromagnetischen Bremsen
ein zeitinvarianter Parameter, aber in der Praxis können geringfügige Schwankungen
um den Mittelwert beobachtet werden, die aufgrund eines Sensorrauschens,
eines Schätzfehlers,
etc. sind. Um die Schätzgenauigkeit
eines zeitinvarianten Parameters zu erhöhen, wird eine sogenannte ”Trendschätzeinheit” angewendet,
nachdem der geschätzte
Parameter seinen Mittelwert erreicht.For a given
Anchor position is the estimated
Inductance or its inverse in the case of electromagnetic brakes
a time-invariant parameter, but in practice, minor fluctuations
be observed around the mean, due to sensor noise,
an estimation error,
etc. are. To the estimation accuracy
of a time-invariant parameter, a so-called "trend estimation unit" is applied,
after the estimated
Parameter reaches its mean.
Wenn
(p) der geschätzte
Parameter (in diesem Fall (L) oder (G)) ist, dann kann das Parametermodell geschrieben
werden als: p = mt + n (47) If (p) is the estimated parameter (in this case (L) or (G)), then the parameter model can be written as: p = mt + n (47)
In
der obigen Gleichung ist (t) die Zeit, und sind (m) und (n) Parameter.
Im idealen Fall ist der Parameter (m) gleich Null und ist der Parameter
(n) gleich dem geschätzten
Parameter.In
In the above equation, (t) is time, and (m) and (n) are parameters.
In the ideal case, the parameter (m) is equal to zero and is the parameter
(n) equal to the estimated
Parameter.
28 zeigt
das Prinzip der Trendschätzeinheit.
Die Parameter (m) und (n) der Trendschätzeinheit werden gemäß dem Gradientenverfahren
rekursiv geschätzt,
was Folgendes ergibt: mk =
mk–1 + γmtk(pk – mk–1tk – nk–1) (48) nk = nk–1 + γn (pk – mk–1tk – nk–1) (49)wobei (γm)
und (γn) positive Konstanten sind. 28 shows the principle of the trend estimation unit. The trend estimator unit parameters (m) and (n) are recursively estimated according to the gradient method, resulting in: m k = m k-1 + γ m t k (p k - m k-1 t k - n k-1 ) (48) n k = n k-1 + γ n (p k - m k-1 t k - n k-1 ) (49) where (γ m ) and (γ n ) are positive constants.
29 zeigt
den Abschnitt 57 für
eine rekursive Trendschätzung
gemäß den Gleichungen
(48) und (49). 29 shows the section 57 for a recursive trend estimate according to equations (48) and (49).
Unter
Verwendung dieses Ansatzes wird der geschätzte Parameter der Parameter
(n) der Trendschätzeinheit.
Darüber
hinaus wird der geschätzte
Parameter (m) zum Überwachen
der Übergangszustände des geschätzten Parameters
(p) verwendet. Der geschätzte
Wert (n) kann (für
eine gegebene Ankerposition) als gültig angesehen werden, wenn
der geschätzte
Parameter (m) in der letzten Zeitperiode, die mit (Δt) bezeichnet
ist, in einem wohldefinierten Bereich (–ε < m < ε) war. Im
idealen Fall ist der zeitinvariante Parameter (m) gleich Null.Under
Using this approach will be the estimated parameter of the parameters
(n) the trend estimation unit.
About that
In addition, the estimated
Parameter (m) for monitoring
the transition states of the estimated parameter
(p) used. The esteemed
Value (s) can (for
a given anchor position) are considered valid if
the esteemed
Parameter (m) in the last time period denoted by (Δt)
is in a well-defined range (-ε <m <ε). in the
Ideally, the time-invariant parameter (m) equals zero.
30 zeigt
den Indikatorabschnitt 52 für eine normale und eine anormale
Position, wobei der zugehörige
Algorithmus in einer Pseudoprogrammiersprache geschrieben ist. 30 shows the indicator section 52 for a normal and an abnormal position, the associated algorithm being written in a pseudo-programming language.
In 30 ist
(i) der gemessene Strom und sind (iHTH)
und (iRTH) Strom-Schwellenpegel während eines Haltens
des Ankers und nach einer Freigabe des Ankers. Darüber hinaus
bezeichnet (n) den geschätzten
Parameter durch die Trendschätzeinheit.
Die Parameter (pHmin) und (pHmax)
definieren den normalen Parameterbereich während eines Haltens des Ankers
und (pRmin) und (pRmax)
definieren den normalen Parameterbereich nach einer Freigabe des
Ankers – diese
Parameter werden durch den Anwender a priori definiert.In 30 (i) is the measured current and is (i HTH ) and (i RTH ) current threshold levels during armature hold and armature release. In addition, (n) denotes the estimated parameter by the trend estimation unit. The parameters (p Hmin ) and (p Hmax ) define the normal parameter range during armature hold, and (p Rmin ) and (p Rmax ) define the normal parameter range after armature release - these parameters are defined a priori by the user.
31 zeigt
ein Beispiel für
die geschätzte
Induktivität
für unterschiedliche
Ankerpositionen. 31 shows an example of the estimated inductance for different armature positions.
Fünftes AusführungsbeispielFifth embodiment
Ankerpositionsschätzung unter
Verwendung eines Referenzmodells, das auf einer Schätzung einer Schaltfrequenz
basiert:
Ein weiterer Ansatz zum Schätzen der Ankerposition besteht
im Schätzen
der Schaltfrequenz des Stroms, welcher unter einer Hysteresesteuerung
ist. Das Prinzip dieses Ansatzes ist in 24 gezeigt.Anchor position estimation using a reference model based on an estimate of a switching frequency:
Another approach to estimating anchor position is to estimate the switching frequency of the current, which is under hysteresis control. The principle of this approach is in 24 shown.
Hierin
nachfolgend wird beim fünften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung Bezug auf eine Ankerpositionsschätzung unter
Verwendung eines Referenzmodells genommen, das auf einer Schätzung der Schaltfrequenz
basiert, wenn die Ausgabe des Referenzmodells parallel zu der realen
Systemausgabe verarbeitet wird, was in 27 gezeigt
ist.Hereinafter, in the fifth embodiment of the present invention, reference is made to anchor position estimation using a reference model based on an estimate of the switching frequency when the output of the reference model is processed in parallel to the real system output, which is shown in FIG 27 is shown.
In 27 liefert
das demodulierte Fehlersignal zwischen der Schaltfrequenz des realen
Signals und der Schaltfrequenz des Referenzmodells den Parameter,
der von der Ankerposition abhängig
ist, welcher für eine
Ankerpositionsschätzung
verwendet wird. Eine Genauigkeitserhöhung wird auf gleiche Weise
durch Verwenden eines ”Trendschätzungseinheits”-Abschnitts 57 erreicht,
der die Eingaben für
den Positionsindikatorabschnitt 52 liefert.In 27 provides the demodulated error signal between the switching frequency of the real signal and the switching frequency of the reference model, the parameter that depends on the anchor position, which for An anchor position estimate is used. An accuracy increase is made in the same way by using a "trend estimation unit" section 57 reaches the inputs for the position indicator section 52 supplies.
Dies
erweitert das Anwendungsgebiet auf Aufzugsbremssysteme, bei welchen
ein Magnetkern für
gewöhnlich
gesättigt
ist und der Luftspalt für
gewöhnlich
kleiner als 1 mm ist.This
extends the field of application to elevator brake systems in which
a magnetic core for
usually
saturated
is and the air gap for
usually
is less than 1 mm.
Unter
Verwendung der Darstellung der Laplacetransformation ist das Referenzmodell
in 27 gegeben durch. wobei Ln und
Rn die nominalen Parameter entsprechend
dem normalen Betriebsmode während
eines Haltens des Ankers und einer Freigabe des Ankers sind.Using the representation of Laplace transformation, the reference model is in 27 given by. where L n and R n are the nominal parameters corresponding to the normal operating mode during armature hold and armature release.
Darüber hinaus
kann in 27 das Tiefpassfilter (LPF)
sowie das Hochpassfilter (HPF) auf eine gleiche Weise wie in der
Gleichung (45) sowie in der Gleichung (46) implementiert werden.
Der Block (ABS) in 27 bedeutet, dass der Absolutwert
des Signals genommen wird.In addition, in 27 the low-pass filter (LPF) and the high-pass filter (HPF) are implemented in a similar manner as in the equation (45) and the equation (46). The block (ABS) in 27 means that the absolute value of the signal is taken.
In 27 wird
ein Fehlersignal 66 als Differenz zwischen einem Signal 64 und
einem Signal 65 berechnet. Das Signal 64 wird
nach einer Hochpassfilterung (einem Hochpassfilterabschnitt 58)
des gemessenen Stroms erhalten, der durch den Stromdetektorabschnitt 13 geliefert
wird, und nach einem Gleichrichten, was durch einen Gleichrichtungsabschnitt 59 geliefert
wird. Das Signal 65 wird nach einem Nehmen der Ausgabe des
Referenzmodells (eines Abschnitts 24) erhalten, dessen
Eingabe durch die Antriebsschaltung 9 oder den Spannungsdetektor 14 geliefert
wird, die durch einen Hochpassfilterabschnitt 61 einer
Hochpassfilterung und durch einen Gleichrichtungsabschnitt 62 einer
Gleichrichtung unterzogen ist.In 27 becomes an error signal 66 as the difference between a signal 64 and a signal 65 calculated. The signal 64 is after a high-pass filtering (a high-pass filter section 58 ) of the measured current flowing through the current detector section 13 and rectifying, what by a rectification section 59 is delivered. The signal 65 becomes after taking the output of the reference model (a section 24 ), whose input through the drive circuit 9 or the voltage detector 14 supplied by a high pass filter section 61 a high-pass filtering and by a rectification section 62 subjected to a rectification.
In 27 wird
das Fehlersignal 66 unter Verwendung eines Tiefpassfilterabschnitts 63 demoduliert, dessen
Ausgabe von der Ankerposition abhängig ist, die die Eingabe für den Trendschätzabschnitt 57 liefert.In 27 becomes the error signal 66 using a low-pass filter section 63 demodulated, the output of which depends on the anchor position, which is the input for the trend estimation section 57 supplies.
Die
Ankerpositionsschätzung
sowie die Positionsanzeige werden auf identische Weise durchgeführt, wie
sie beim vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden beschrieben ist.The
Anchor position estimate
as well as the position indicator are carried out in an identical way as
they in the fourth embodiment
the present is described.
