DE2915424A1 - Lift car speed control for min. journey times - calculates required speed curve in dependence on path to be covered - Google Patents
Lift car speed control for min. journey times - calculates required speed curve in dependence on path to be coveredInfo
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Abstract
Description
Ziel der Regelung von Fahrkörben in Aufzugsanlagen ist es, die Geschwindigkeit so zu regeln, daß der Fahrkorb innerhalb kürzester Zeit von einer bestimmten Haltestelle zu einer anderen bestimmten Haltestelle mit vorgegebenem Geschwindigkeitsverlauf bewegt wird. Die Größen: Sollgeschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck dürfen bestimmte einstellbare Werte nicht überschreiten. Aufgabe eines Reglers ist es, aus dem eingegebenen Fahrweg, der vorgegebenen Fahrkurve, die sich aus den eingestellten Grenzwerten ergibt, den Geschwindigkeits-Soll-Verlauf ergibt. Die Regelstrecke mit Sollwertgeber und die dabei vorliegenden Funktionen sind Gegenstand von Fig. A.The aim of regulating cars in elevator systems is to regulate the speed in such a way that the car is moved within a very short time from a specific stop to another specific stop with a given speed profile. The variables: set speed, acceleration and jerk must not exceed certain adjustable values. The task of a controller is to use the entered travel path, the specified travel curve, which results from the set limit values, to produce the target speed curve. The controlled system with setpoint generator and the functions involved are the subject of Fig. A.
Bei der hierfür bereits bekannten zeitabhängigen Steuerung mit Integratoren verläuft der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgang rein zeitabhängig, d.h. der Geschwindigkeits-Soll-Verlauf wird allein durch die Integrationszeitkonstanten und den Verlauf der Steuergröße "Ruck" bestimmt.With the time-dependent control with integrators, which is already known for this, the acceleration or deceleration process is purely time-dependent, i.e. the speed setpoint curve is determined solely by the integration time constants and determines the course of the control variable "jerk".
Störungen durch Seilrutschen, Seildehnung u.ä. können nicht ausgeregelt werden. Bei der Montage ist für jedes Stockwerk ein Abgleich von Fähnchen notwendig, deren Abstände von der Haltestelle den maximal möglichen Verzögerungsweg definieren.Disturbances from zip lines, rope stretching, etc. cannot be corrected. During the assembly, a comparison of flags is necessary for each floor, the distances from the stopping point to define the maximum possible deceleration distance.
Der über der Zeit aufgetragene Verlauf des Steuersignals "Verzögerung" (Verz), welches die Einteilung des Verzögerungsvorganges bewirkt, und der Sollgeschwindigkeit (V[tief]soll) ergibt folgende Diagramme.The course of the control signal "delay" (delay), which effects the division of the delay process, and the setpoint speed (V [low] setpoint), plotted against time, results in the following diagrams.
Durch Anbringen eines Wegmeßsystems ließe sich die zeitabhängige Version zwar dahingehend verbessern, daß man den notwendigen Gesamtverzögerungsweg berechnet und die Verzögerung entsprechend später eingeleitet wird. Da die Nachteile der zeitabhängigen Version damit nicht behoben wären, ist der Aufwand nicht zu rechtfertigen. Als entsprechende Diagramme ergäben sich folgende Darstellungen.By adding a measuring system, the time-dependent version could be improved to the extent that the necessary total deceleration path is calculated and the deceleration is initiated accordingly later. Since this would not eliminate the disadvantages of the time-dependent version, the effort cannot be justified. The following representations would result as corresponding diagrams.
Die Erfindung geht nun zunächst von der Überlegung aus, daß, wenn man aus dem gegebenen Ruck, der maximalen Beschleunigung und der Soll-Geschwindigkeit die Wegstrecken berechnet, die während einer bestimmten "Ruck"-Phase zurückgelegt werden, sich hieraus ein Regelungsverfahren ableiten läßt: Aus dem Vergleich der berechneten Wegstrecken mit dem zurückgelegten Weg kann durch einfache Schwellwertentscheidung die Steuergröße "Ruck" bestimmt werden.The invention is now based on the consideration that if one calculates the distances covered during a certain "jerk" phase from the given jerk, the maximum acceleration and the target speed, a control method can be derived from this: By comparing the calculated distances with the distance covered, the control variable "jerk" can be determined by a simple threshold value decision.
Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Version ist, daß keine Hardwareänderungen beim Übergang von der bekannten zeitabhängigen auf die erfindungsgemäße, wegabhängige Steuerung notwendig sind. Es verbleibt jedoch der Nachteil, daß sich Störungen derart bemerkbar machen, daß der Bereich der Nachrückgeschwindigkeit zu früh oder gar nicht erreicht wird. In Diagrammen läßt sich diese Situation wie folgt darstellen, wobei Verz die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit, V die Soll-Geschwindigkeit, S der zurückgelegte Weg und t die Zeit bedeuten. Wird die Nachrückgeschwindigkeit richtig erreicht, so stellt sich das in den folgenden Diagrammen dar.The advantage of this version according to the invention is that no hardware changes are necessary during the transition from the known time-dependent to the path-dependent control according to the invention. However, there remains the disadvantage that disturbances become so noticeable that the range of the advancing speed is reached too early or not at all. This situation can be represented in diagrams as follows, where Dec is the actual driving speed, V is the target speed, S is the distance covered and t is the time. If the advancement speed is reached correctly, this is shown in the following diagrams.
Wird die Nachrückgeschwindigkeit V[tief]n nicht erreicht, so stellt sich das in den folgenden Diagrammen dar:
Schließlich stellt sich das zu frühe Erreichen der Nachrückgeschwindigkeit V[tief]n in folgenden Diagrammen dar.Finally, reaching the advancement speed V [low] n too early is shown in the following diagrams.
Der genannte Nachteil dieser erfindungsgemäßen Version läßt sich durch additive Überlagerung eines Korrektursignals auf die Ausgangsgröße V[tief]soll beheben. Dieses Korrektursignal berechnet sich aus der Differenz zwischen Geschwindigkeits-Soll-Größe und der, aus dem Weg zurückgerechneten, Geschwindigkeitsgröße. Durch Wiederholung des Rechenvorgangs läßt sich jede Störgröße sukzessive ausregeln. Nachteilig auf die Genauigkeit dieses Verfahrens wirkt sich lediglich die Länge der mathematischen Ausdrücke aus.The mentioned disadvantage of this version according to the invention can be remedied by additive superimposition of a correction signal on the output variable V [low] should. This correction signal is calculated from the difference between the target speed value and the speed value calculated back from the way. Each disturbance variable can be successively corrected by repeating the calculation process. Detrimental to the accuracy this only affects the length of the math expressions.
In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung läßt sich ein großer Sprung in der Regelgüte durch eine direkte nichtlineare Rückführung in der Endphase des Verzögerungsvorganges erreichen: Innerhalb einer bestimmten Distanz zur Haltestelle werden die Integrierer abgekoppelt und aus dem Restweg das Geschwindigkeitssignal berechnet. Die Forderung nach definiertem und endlichem Ruck und Beschleunigung wird dabei fallengelassen zugunsten einer exakten Regelung im Haltestellenbereich. Diese Lösung führt zu folgendem Blockschaltbild.In the further embodiment of the invention, a large jump in the control quality can be achieved by direct non-linear feedback in the final phase of the deceleration process: the integrators are decoupled within a certain distance from the stop and the speed signal is calculated from the remaining distance. The requirement for defined and finite jerks and acceleration is dropped in favor of precise control in the area of the bus stop. This solution leads to the following block diagram.
In Diagrammen stellt sich die Situation wie folgt dar. Im Punkt A des unmittelbar nachfolgenden Diagrammes erfolgt das Umschalten von zeitabhängiger Steuerung auf direkte wegabhängige Steuerung mit konstanter Verzögerung.The situation is shown in diagrams as follows: In point A of the diagram immediately below, the switchover from time-dependent control to direct path-dependent control takes place with a constant delay.
Läßt man nun ein Steuerwerk, insbesondere einen Mikroprozessor die Geschwindigkeits-Soll-Größe nicht nur im Haltestellenbereich, sondern während des ganzen Fahrvorganges berechnen, so läßt sich damit eine wegabhängige Regelung realisieren. Von Vorteil ist die direkte Rückkopplung, die eine hohe Regelgüte erwarten läßt. Die Größen Ruck, Beschleunigung und Weg bestimmen den Verlauf der Geschwindigkeits-Soll-Kurve. In Diagrammform ergibt sich unter Verwendung der bereits definierten Werte folgendes:
In Form eines Blockschaltbildes ergibt sich folgende Situation, wobei µP das Symbol für den zu verwendenden Mikroprozessor ist.The following situation arises in the form of a block diagram, where µP is the symbol for the microprocessor to be used.
Die Erfindung soll nachfolgend nun noch im einzelnen beschrieben werden. Die dabei verwendeten Abkürzungen haben folgende Bedeutung:The invention will now be described in detail below. The abbreviations used have the following meanings:
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Verbesserung der Reglergüte eines wegabhängigen Sollwertgebers, das die Ausgangsgröße des Sollwertgebers direkt als Funktion des Verzögerungsweges innerhalb eines Fahrzyklus berechnet. Der Sollverlauf der Ausgangsgröße soll dabei vorgegeben sein.The object of the invention is to create a method for improving the controller quality of a path-dependent setpoint generator which calculates the output variable of the setpoint generator directly as a function of the deceleration path within a driving cycle. The target course of the output variable should be specified.
Versuchsfahrten mit herkömmlichen Aufzügen zeigen, daß deren Sollwertgeber den Anforderungen bezüglich Regelgüte nicht voll genügt. Der Bereich des möglichen Bremsweges, die Rundungsfehler durch die Skalierungen und Formatänderungen, die Quantisierungsfehler durch die Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung, sowie Fehler, die durch externe Störungen, wie z.B. Seilrutschen, verursacht werden, bewirken, daß die sogenannte Nachrückgeschwindigkeit zu früh oder nicht erreicht wurde.Test drives with conventional elevators show that their setpoint generators do not fully meet the requirements with regard to control quality. The range of the possible braking distance, the rounding errors due to the scaling and format changes, the quantization errors due to the analog-digital and digital-analog conversion, as well as errors caused by external disturbances such as zip lines, cause the so-called advancement speed was reached too early or not at all.
Zur Verbesserung dieses Fahrverhaltens wird deshalb eine wegabhängige Steuerung vorgeschlagen, die die Sollgeschwindigkeit direkt als Funktion des noch zurückzulegenden Bremsweges berechnet. Die Realisierung dieser Erfindung in der Praxis erfordert zwar eine weitreichende Änderung der bisher verwendeten Hardware und Software. Die Ansprüche der Praxis an die Regelgüte von Aufzügen steigen jedoch in einem Maße an, die auch eine erhebliche Änderung bisheriger Lösungen unter Ausnutzung neuester technischer Erkenntnisse rechtfertigen.To improve this driving behavior, a path-dependent control is therefore proposed, which calculates the target speed directly as a function of the braking distance still to be covered. The implementation of this invention in practice requires a far-reaching change in the hardware and software previously used. However, the practical demands on the control quality of elevators are increasing to such an extent that they also justify a considerable change in previous solutions using the latest technical findings.
I. RegelungsverfahrenI. Regulatory procedure
In bisher realisierten Verfahren wird über die Stellgröße (Ruck) der Verlauf der Ausgangsgröße des Reglers (V[tief]soll) gesteuert. Aus den eingestellten Größen Ruck, max. Beschleunigung und max. Sollgeschwindigkeit werden vor Beginn des Verzögerungsvorganges die Wegmarken berechnet, an denen bei einem ungestörten Fahrzyklus die Umschaltung des Ruckes erfolgen soll.In previously implemented methods, the process of the output variable of the controller (V [low] setpoint) is controlled via the manipulated variable (jerk). The set values jerk, max.acceleration and max.set speed become before the start of the deceleration process calculates the waypoints at which the jerk switch should take place in the event of an undisturbed driving cycle.
Während des Bremsvorganges wird der zurückgelegte Weg überprüft und bei Erreichen einer berechneten Wegmarke der Ruck entsprechend gesteuert. Dieses Verfahren kann Fehler, die durch Seilrutsch usw. verursacht werden, nicht ausgleichen. Eine Verbesserung dieses Verfahrens durch eine kontinuierliche Korrektur der Sollgeschwindigkeit führt zu sehr rechenzeitintensiven Regelungsalgorithmen. Da die Ableitungen des Ist-Bremsweges nach der Zeit nicht zur Verfügung stehen, würde zur Erfassung dieser Größen ein Beobachter notwendig. Eine Realisierung dieses Konzepts wäre aus Gründen der notwendigen Rechenzeit nur mit kaum vertretbarem Aufwand möglich.During the braking process, the distance covered is checked and the jerk is controlled accordingly when a calculated position marker is reached. This procedure cannot compensate for errors caused by zip lines, etc. An improvement of this method through a continuous correction of the target speed leads to very computationally time-intensive control algorithms. Since the derivatives of the actual braking distance are not available according to the time, an observer would be necessary to record these variables. A realization of this concept would only be possible with hardly justifiable effort due to the necessary computing time.
Zur Behebung dieser Nachteile wird die bereits erwähnte wegabhängige Steuerung vorgeschlagen. Dabei sind über die Integralgleichungen die zeitabhängigen Verläufe der Größen: Ruck, Beschleunigung, Sollgeschwindigkeit und Bremsweg vorgegeben. Eliminiert man aus diesem Gleichungssystem die Zeit, so erhält man ein System, in dem der Bremsweg nur mehr eine Funktion der Randbedingungen und der aktuellen Sollgeschwindigkeit ist, bzw. die Sollgeschwindigkeit eine Funktion der Randbedingungen und des Bremsweges ist.The already mentioned path-dependent control is proposed to remedy these disadvantages. The time-dependent courses of the variables: jerk, acceleration, target speed and braking distance are specified using the integral equations. If the time is eliminated from this system of equations, a system is obtained in which the braking distance is only a function of the boundary conditions and the current target speed, or the target speed is a function of the boundary conditions and the braking distance.
Dieser mathematische Zusammenhang stellt eine, an einem Steuerwerk, insbesondere Mikroprozessor(µP)-System sehr einfach zu realisierende Steuerung dar. Das Steuerwerk bzw. der µP berechnet entweder On-Line, d.h. während des Fahrvorganges die Ausgangsgröße V[tief]soll, oder liest sich die Werte aus einem Datenspeicher ein. Als Variable dient der über das Kopierwerk erfaßte Ist-Weg der Kabine des Aufzuges.This mathematical relationship represents a control that is very easy to implement on a control unit, in particular a microprocessor (µP) system. The control unit or the µP either calculates the output variable V [low] set on-line, ie during the driving process, or reads it the values from a data memory. The actual path of the elevator car recorded by the copier is used as the variable.
Bei dem Tabellenverfahren sind zwei Varianten realisierbar: Man verwendet den eingelesenen Weg als Adreßzeiger für den Datenspeicher. Der Inhalt einer Datenzelle stellt die zu einem bestimmten Weg gehörige Sollgeschwindigkeit dar. Dieses wegkonstante Tabellenverfahren ist in Abb. 1 dargestellt. Bei diesem Verfahren verläuft die Änderung der Sollgeschwindigkeit - nur diese merkt ein Fahrgast - wegabhängig. Der Aufwand an Datenspeicherzellen ist für diese "wegkonstante" Lösung relativ hoch, da die notwendige Auflösung für den Weg sehr fein sein muß. Für den Anwendungsfall wäre es deshalb in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, den Geschwindigkeitshub konstant zu halten. Zur Realisierung dieses Verfahrens wird die Sollgeschwindigkeit als Adreßzeiger verwendet. Unter dieser Adresse steht der Wegpunkt, an dem eine Umschaltung auf die nächste Geschwindigkeitsstufe erfolgen soll. Ist der eingegebene Weg identisch mit dem abgespeicherten Wegpunkt wird die Sollgeschwindigkeit um einen festen Betrag vermindert. Zugleich wird der Adreßzeiger erhöht und zeigt auf eine Zelle, in der die Wegmarke für die nächste Umschaltung abgespeichert ist. Dieses geschwindigkeitskonstante Tabellenverfahren ist in Abb. 2 dargestellt. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis der berechnete Bremsweg zurückgelegt ist. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß nur eine minimale Anzahl von Speicherplätzen notwendig ist, und daß die Änderungen der Sollgeschwindigkeit konstant ist. Durch einen nachgeschalteten Tiefpaß lassen sich die "Spannungssprünge" am Digital-Analog-Wandler abrunden, so daß der zulässige Geschwindigkeitshub weiter vergrößert werden kann. Letzteres Verfahren wurde für den wegabhängigen Sollwertgeber realisiert.Two variants can be implemented with the table method: The route read in is used as an address pointer for the data memory. The content of a data cell represents the target speed associated with a certain path. This path-constant table method is shown in Fig. 1. With this method, the change in the target speed - only this is noticed by a passenger - is path-dependent. The cost of data storage cells is relatively high for this "path constant" solution, since the necessary resolution for the path must be very fine. For the application, it would therefore be expedient in a further embodiment of the invention to keep the speed increase constant to keep. To implement this method, the set speed is used as an address pointer. This address is the waypoint at which a switch to the next speed level is to take place. If the entered path is identical to the saved waypoint, the target speed is reduced by a fixed amount. At the same time, the address pointer is incremented and points to a cell in which the marker for the next switchover is stored. This rate-constant table method is shown in Fig. 2. This process is repeated until the calculated braking distance has been covered. The advantage of this method is that only a minimal number of storage locations is required and that the changes in the setpoint speed are constant. The "voltage jumps" at the digital-to-analog converter can be rounded off by a downstream low-pass filter, so that the permissible speed increase can be further increased. The latter procedure was implemented for the travel-dependent setpoint generator.
Bei dem On-Line Berechnungsverfahren wird dieser Weg in die Formeln für die Sollgeschwindigkeit eingesetzt. Die Größen: Ruck, Beschleunigung, Anfangsgeschwindigkeit und Endgeschwindigkeit sind implizit in der Formel als Faktoren enthalten. Dabei sind ebenfalls sowohl die Wegkonstante- als auch die Geschwindigkeitskonstante-Lösung möglich.With the on-line calculation method, this path is used in the formulas for the setpoint speed. The variables: jerk, acceleration, initial speed and final speed are implicitly contained in the formula as factors. Both the path constant as well as the rate constant solution possible.
I.1 Berechnung der Zustandsgrößen als Funktion der Zeit undI.1 Calculation of the state variables as a function of time and
I.2 Fahrmodus mit begrenzter Beschleunigung.I.2 Driving mode with limited acceleration.
Für zeitoptimales Verhalten berechnet sich nach dem Pontrjagin'schen Minimumsprinzip der Verlauf der Sollgeschwindigkeit als Ergebnis einer doppelten Integration des Ruckes. Als Randbedingung ist die Amplitude des Ruckes, die maximale Beschleunigung und die Anfangs- bzw. Endgeschwindigkeit vorgegeben. Daraus ergibt sich ein Verlauf der Sollgeschwindigkeit mit begrenzter oder ohne begrenzter Beschleunigung. Diese beiden Fahrmoden unterscheiden sich gemäß Abb. 3 in der Amplitude der Beschleunigung. In Abb. 3 sind für einen Fahrmodus mit begrenzter Beschleunigung zunächst die Zeitverläufe der Zustandsgrößen, dann ein Zeitdiagramm für einen Verzögerungszyklus ohne begrenzte Beschleunigung dargestellt. Wird die maximal erlaubte Beschleunigung erreicht, so wird eine bestimmte Wegstrecke mit dieser Beschleunigung gefahren. (Bereich II). Im anderen Fall wird der Bereich II übersprungen, d.h. die Endgrößen aus Bereich I werden als Anfangsgrößen des Bereiches III verwendet. Die Entscheidung, ob der Fahrmodus mit
begrenzter oder unbegrenzter Beschleunigung vorliegt, kann aus folgender Formel abgeleitet werden:
Ist die Bedingung erfüllt, so gilt der Fahrmodus mit begrenzter Beschleunigung u. u.If the condition is met, the driving mode with limited acceleration and the like applies.
Für den Bereich I gelten folgende Randbedingungen und Gleichungen:
Daraus folgt für die Werte zum Zeitpunkt T2
Für den Bereich II gelten folgende Zusammenhänge:
Der Zeitpunkt T3 ergibt sich aus den Randbedingungen im Bereich III zu:
Für den Bereich III gelten die Zusammenhänge:
I.1.3. Fahrmodus mit unbegrenzter Beschleunigung.I.1.3. Driving mode with unlimited acceleration.
Der Erläuterung des Fahrmodus mit unbegrenzter Beschleunigung dienen die in Abb. 4 dargestellten Zeitdiagramme.The timing diagrams shown in Fig. 4 serve to explain the driving mode with unlimited acceleration.
Für den Bereich I gelten dabei folgende Randbedingungen und Gleichungen:
Der Zeitpunkt T2 ergibt sich aus der Sollgescheindigkeit:
Für den Bereich III gelten die Randbedingungen:
1.2 Mathematische Herleitung des Steueralgorithmus1.2 Mathematical derivation of the control algorithm
Innerhalb eines Bereiches sind die Verläufe der Zustandsgrößen eine Funktion der Zeit und der Anfangsbedingungen, die den Endbedingungen des vorhergehenden Bereiches entsprechen. Der Zusammenhang zwischen den einzelnen Gleichungen wird durch das Integral hergestellt. Löst man eine dieser Gleichungen nach der Zeit auf und setzt diesen Ausdruck in eine andere Gleichung ein, so verschwindet die direkte Abhängigkeit von der Zeit und der entstandene neue Ausdruck beschreibt den Zusammenhang mit derjenigen Größe, die nach der variablen Zeit aufgelöst wurde.Within a range, the progressions of the state variables are a function of time and the initial conditions, which correspond to the end conditions of the previous range. The relationship between the individual equations is established by the integral. If you solve one of these equations for time and insert this expression into another equation, the direct dependence on time disappears and the resulting new expression describes the connection with the variable that was solved after the variable time.
Im folgenden sollen zwei Steuerungsverfahren für einen weg- bzw. einen geschwindigkeitskonstanten Fahrzyklus berechnet werden.In the following two control methods are to be calculated for a travel cycle and a constant speed driving cycle.
Der wegkonstante Modus beschreibt den Geschwindigkeitssollverlauf als Funktion des zurückgelegten Weges: Sobald eine bestimmte Wegstrecke erreicht wird, wird eine neue Ausgangsgröße angegeben. Das Intervall zwischen diesen Wegpunkten ist hierbei konstant. Im geschwindigkeitskonstanten Modus wird die Sollgeschwindigkeit als Funktion des zurückgelegten Weges berechnet. Dadurch läßt sich ein konstanter Geschwindigkeitshub erreichen: Sobald der zur nächsten Geschwindigkeitsstufe gehörige Weg erreicht ist, wird diese an den Ausgang ausgegeben. Vorteil dieses Verfahrens besteht in der minimalen Anzahl der nötigen Speicherplätze.The constant path mode describes the target speed profile as a function of the distance covered: As soon as a certain distance is reached, a new output variable is specified. The interval between these waypoints is constant. In constant-speed mode, the setpoint speed is a function of the distance covered calculated. This enables a constant speed increase: As soon as the path belonging to the next speed level has been reached, this is output at the output. The advantage of this method is the minimal number of storage spaces required.
I.2.1 Mit konstanter WegänderungI.2.1 With constant path change
I.2.1.a Fahrmodus mit begrenzter BeschleunigungI.2.1.a Driving mode with limited acceleration
Bereich I
Die Lösung dieser Kubischen Gleichung berechnet sich zu:
Eingesetzt in die Ausgangsgröße ergibt sich:
Dieser Ausdruck beschreibt den Zusammenhang zwischen Sollgeschwindigkeit und Weg. Allerdings müssen die Ausdrücke cos[hoch]2 (X) und arc cos (Z) mittels einer mathematischen Umformung, z.B. der Potenzreihenentwicklung, in einfachere Terme aufgespalten werden.This expression describes the relationship between setpoint speed and distance. However, the expressions cos [high] 2 (X) and arc cos (Z) must be split up into simpler terms by means of a mathematical transformation, e.g. the power series expansion.
Die trigonometrischen Ausdrücke lassen sich zu folgenden Reihen entwickeln:
Setzt man die Reihenentwicklung von arc cos z in die Reihenentwicklung von cos[hoch]2 x ein, so läßt sich der Ausdruck weiter zusammenfassen. Die geforderte Genauigkeit bestimmt den Grad des endgültigen Ausdruckes von der Form
Die Rechenzeit für die Reihe läßt sich weiter verkürzen, wenn man die Konstanten C[tief]V, soweit als möglich, vorab berechnet und die Gleichung nach dem Horner-Schema aufgelöst:
Bereich II:
Als Polynom angeschrieben und aufgelöst ergibt:
Der berechnete Zusammenhang stellt den im Bereich II gültigen Zusammenhang zwischen Sollgeschwindigkeit und Weg dar. Für den Wurzelausdruck ist keine Reihenentwicklung nötig, da er zu den Standard-Routinen eines jeden µP-Arithmetikprogrammes gehört.The calculated relationship represents the relationship between target speed and path valid in area II. No series expansion is necessary for the square root expression, as it is one of the standard routines of every µP arithmetic program.
Bereich III:
Dieser Ausdruck, in (1) eingesetzt, beschreibt die Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit vom Weg im Bereich III. Ähnlich wie im Bereich I lassen sich die Hyperbelfunktionen in Reihen entwickeln:
Setzt man diesen Ausdruck in die Gleichung 1 ein, so ergibt sich ein für die µP-Programmierung günstiger Ausdruck:
Die Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit und der Zeit vom Weg bei begrenzter Beschleunigung ist in Abb. 5 dargestellt.The dependence of the target speed and the time on the path with limited acceleration is shown in Fig. 5.
Verfahren mit konstanter Wegänderung.Method with constant path change.
I.2.1.b Fahrmodus ohne begrenzte BeschleunigungI.2.1.b Driving mode without limited acceleration
Bereich I
Gleichung (2) nach t aufgelöst und in (1) eingesetzt ergibt:
Eine Auflösung dieses Ausdruckes kann in obig beschriebener Weise durchgeführt werden.This printout can be resolved as described above.
Bereich III
Gleichung (2) nach t aufgelöst und in (1) eingesetzt ergibt:
Setzt man diesen Ausdruck in 1 ein, so erhält man den Zusammenhang zwischen Sollgeschwindigkeit und Weg. Die Entwicklung des Ausdruckes in ein Polynom n-ten Grades ist in obig beschriebener Weise durchzuführen.If you insert this expression in 1, you get the relationship between setpoint speed and distance. The expansion of the expression into a polynomial of the nth degree must be carried out in the manner described above.
Die Abhängigkeit der Sollgeschwindigkeit und der Zeit vom Weg bei unbegrenzter Beschleunigung ist in Abb. 6 dargestellt.The dependence of the target speed and the time on the path with unlimited acceleration is shown in Fig. 6.
I.2.2 Verfahren mit konstanter GeschwindigkeitsänderungI.2.2 Method with constant speed change
I.2.2.a Fahrmodus mit begrenzter BeschleunigungI.2.2.a Driving mode with limited acceleration
Bereich I
Löst man (1) nach t auf und setzt es in (2) ein, so erhält man den Weg als Funktion der Sollgeschwindigkeit.If you solve (1) for t and insert it into (2), you get the path as a function of the target speed.
Dieser Ausdruck läßt sich ohne Schwierigkeiten mit einem µP-Programm realisieren.This expression can be realized without difficulty with a µP program.
Bereich II
Gleichung (1) nach t aufgelöst und in (2) eingesetzt ergibt:
Für den Bereich II besteht ein quadratischer Zusammenhang zwischen Weg und Sollgeschwindigkeit. Die Programmierung dieses Ausdrucks stellt kein Problem dar.For area II there is a quadratic relationship between distance and setpoint speed. Programming this expression is not a problem.
Bereich III
Gleichung (1) nach t aufgelöst und in (2) eingesetzt ergibt:
Durch Auflösung nach dem Hornerschema und Vorab-Berechnung der Konstanten läßt sich der Ausdruck noch vereinfachen.The expression can be further simplified by resolving according to the Horn scheme and calculating the constants in advance.
Die Abhängigkeit des Weges und der Zeit von der Sollgeschwindigkeit bei begrenzter Beschleunigung ist in Abb. 7 dargestellt.The dependence of the distance and the time on the target speed with limited acceleration is shown in Fig. 7.
Verfahren mit konstanter GeschwindigkeitsänderungMethod with constant speed change
I.2.2.b Fahrmodus ohne begrenzte BeschleunigungI.2.2.b Driving mode without limited acceleration
Bereich I
Gleichung (1) nach t aufgelöst und in (2) eingesetzt ergibt:
Der Ausdruck für den Weg läßt sich ohne Schwierigkeiten am µP realisieren.The expression for the way can be realized without difficulties on the µP.
Bereich III
Gleichung (1) nach t aufgelöst und in (2) eingesetzt ergibt:
Faßt man in diesem Ausdruck die Konstanten zusammen und berechnet sie vorab, so läßt sich Rechenzeit drastisch senken.If one summarizes the constants in this expression and calculates them in advance, then the computing time can be drastically reduced.
Die Abhängigkeit des Weges und der Zeit von der Sollgeschwindigkeit bei unbegrenzter Beschleunigung ist in Abb. 8 dargestellt.The dependence of the distance and the time on the target speed with unlimited acceleration is shown in Fig. 8.
I.3. HardwarekonzeptI.3. Hardware concept
Zur Realisierung dieses Sollwertgeber-Konzepts ist eine Aufspaltung in eine Steuereinheit und eine Programmiereinheit angebracht. Der Aufbau der Steuereinheit ist aus Abb. 9 ersichtlich. Aus Kostengründen wird eine Minimallösung angestrebt, d.h. der Funktionsverlauf (Sollgeschwindigkeitsweg) wird tabellarisch abgespeichert.To implement this setpoint generator concept, it is split into a control unit and a programming unit. The structure of the control unit can be seen in Fig. 9. For cost reasons, a minimal solution is sought, i.e. the function sequence (target speed path) is saved in a table.
Eine On-Line-Berechnung würde voraussichtlich - falls der Steuervorgang aus Gründen der Auflösung dies erfordert - einen Arithmetikbaustein als Slave-Prozessor, sowie eine Reihe von Schaltern in jedem Sollwertgeber notwendig machen. Durch die Aufspaltung sind diese Bausteine nur einmalig im Programmiergerät notwendig. Der Aufbau des Programmiergerätes ist der Abb. 10 zu entnehmen.An on-line calculation would presumably - if the control process requires it for reasons of resolution - require an arithmetic module as a slave processor, as well as a series of switches in each setpoint generator. Due to the division, these modules are only required once in the programming device. The structure of the programming device is shown in Fig. 10.
Das Bedienfeld könnte auch als Tastatur ausgebildet sein.The control panel could also be designed as a keyboard.
Bei der Hardware-Realisierung wird auf eine kostengünstige, aber dennoch universell einsetzbare Einschubtechnik Wert gelegt. Der Aufbau des Einschubsystems und die Verwendung bestimmter µP-Typs ist nicht Gegenstand der Erfindung.When it comes to hardware implementation, value is placed on a cost-effective, but nevertheless universally applicable plug-in technology. The structure of the slide-in system and the use of certain µP types are not part of the invention.
Das Hardwarekonzept für den Sollwertgeber ist in Abb. 9 dargestellt.The hardware concept for the setpoint generator is shown in Fig. 9.
Das Hardwarekonzept für ein Sollwertgeber-Programmiergerät ist in Abb. 10 dargestellt.The hardware concept for a setpoint generator programming device is shown in Fig. 10.
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EP0582170A1 (en) * | 1992-08-05 | 1994-02-09 | KONE Elevator GmbH | Method and apparatus for controlling and automatically correcting the command for deceleration/stoppage of the cage of a lift or a hoist in accordance with variations in the operating data of the system |
US5421432A (en) * | 1992-08-05 | 1995-06-06 | Kone Elevator Gmbh | Method and apparatus for controlling and automatically correcting the command for deceleration/stoppage of the cage of a lift or a hoist in accordance with variations in the operating data of the system |
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Legal Events
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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