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Die
vorliegende Erfindung betrifft Aufzugkabinentürsysteme und insbesondere die
Erzeugung einer Geschwindigkeit für diese.
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In
Aufzugsystemen werden Aufzugkabinentüren durch einen Elektromotor
in eine offene und eine geschlossene Position getrieben. Die Aufzugkabinentüren koppeln üblicherweise
mit Aufzugschachttüren,
um die Aufzugschachttüren
in eine offene und eine geschlossene Position zu treiben. Die Aufzugkabinentüren müssen typischerweise
bestimmte Geschwindigkeiten am Beginn eines Arbeitsgangs, in der
Mitte des Arbeitsgangs und am Ende des Arbeitsgangs beibehalten.
Z. B. ist die anfängliche
Geschwindigkeit, wenn die Türen öffnen, relativ
gering, um Zeit zu ermöglichen,
damit die Aufzugkabinentüren
mit den Aufzugschachttüren
koppeln. Nachdem die zwei Gruppen von Türen gekoppelt sind, beschleunigen
die Türen
auf eine höhere Geschwindigkeit.
Die Türen
bremsen dann hin zum Ende des Öffnungsarbeitsgangs
ab, um ein Anschlagen gegen einen festen Stop zu vermeiden.
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Eine
Anzahl von Verfahren wird verwendet, um die Änderung bei der Geschwindigkeit
der Aufzugkabinentüren
während
verschiedener Arbeitsgänge
zu erreichen. Ein herkömmlicher
Ansatz zum Ändern
der Geschwindigkeit der Aufzugkabinentüren ist, Widerstände zu verwenden.
Die Widerstände werden
in Serie mit einer Spannungsquelle und einem Gleichstrommotor angeordnet
und dazu angepasst, für
kleinere oder größere Widerstandswerte
zu sorgen. Die größeren Widerstandswerte
entsprechen einem langsameren Betrieb des Gleichstrommotors und
kleinerer erzeugter Geschwindigkeitsausgabe. Das Umgekehrte trifft
für kleinere
Widerstandswerte zu. Dieser Ansatz hat jedoch eine Anzahl von Beschränkungen.
Erstens können
Widerstände Änderungen
in Reibung oder anderer Belastung an den Türen nicht kompensieren. Zweitens ändert sich
der Widerstandswert und führt
zu Änderungen
bei der Geschwindigkeit der Aufzugkabinentüren, wenn sich die Widerstände erwärmen. Solche Änderungen
bei der Geschwindigkeit sind höchst
unerwünscht,
weil dies nicht für
ein einheitlich geglättetes
Profil sorgt. Drittens werden die Widerstände durch ein Versuch-und-Fehler-Verfahren
(trial and error) angepasst, das zeitraubend ist und dem häufig die
notwendige Genauigkeit fehlt.
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US 5 162 711 offenbart ein
Verfahren zum Erzeugen von Aufzugtür-Geschwindigkeitsprofilen.
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Ein
weiterer Ansatz zum Variieren der Geschwindigkeit von Aufzugkabinentüren bei
modernen Systemen geschlossenen Regelkreises weist Software-erzeugte
Geschwindigkeitsprofile auf. Die Software gibt vor, was die Türgeschwindigkeit
zu einem gegebenen Zeitpunkt oder bei einem gegebenen Abstand sein
sollte. Die Geschwindigkeitsprofile werden für jeden Arbeitsgang der Aufzugkabinentüren erzeugt.
Dieser Ansatz führt
entweder zu einer Zeitverzögerung
für die
Türen,
um auf ein Kommando zu reagieren, oder es erfordert einen leistungsfähigen Prozessor,
um Profile in Echtzeit zu erzeugen.
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Außerdem ist
es höchst
wünschenswert,
geglättete Übergänge von
einem Geschwindigkeitswert zu einem anderen zu haben. Der Übergang
von einem Geschwindigkeitsniveau zu einem anderen wird derzeit erreicht
durch Einbauen von Segmenten konstanten Zugs (Änderungsrate bei der Beschleunigung)
und Segmenten konstanter Beschleunigung des Profils. Die Segmente
konstanten Zugs, die verwendet werden, um die Ecken des Übergangs
von einer Phase konstanter Geschwindigkeit zu einer Phase konstanter
Beschleunigung der Türen
zu glätten, müssen dort,
wo die Segmente konstanten Zugs sich an die Phase konstanter Beschleunigung
und die Phase konstanter Geschwindigkeit anschließen, mit den
Werten der Geschwindigkeit und der Beschleunigung übereinstimmen.
Das Abgleichen des Segments konstanten Zugs mit der Phase konstanter
Beschleunigung und der Phase konstanter Geschwindigkeit an mehreren Übergangspunkten
benötigt
ein großes
Maß an
Prozessorzeit.
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Außerdem kann
ein Türsteuersystem
nicht bewirken, dass die Türen
den Hochfrequenzkomponenten des Profils folgen, wenn diese Frequenzkomponenten
höher als
die Bandbreite des Steuersystems sind. Dies kann einen Fehlbetrieb
der Aufzugkabinentüren,
wie z. B. das Hinausschießen
der Türen über die
Endposition oder das Anschlagen an die Stops oder das Anregen einer
Resonanzvibrationsfrequenz der Türen,
bewirken. Die Geschwindigkeitsprofile können herunter gebrochen werden,
um den Frequenzgehalt durch ein Fourier-Transformationsverfahren
zu zeigen. Die Profile weisen Niedrig- und Hochfrequenzkomponenten
der Geschwindigkeit auf. Obwohl das derzeitige Verfahren des Bereitstellens
von Segmenten konstanten Zugs den Frequenzgehalt der Geschwindigkeitsprofile
dadurch senkt, dass scharfe Ecken minimiert werden, ist es nicht
bekannt, wie viel des höheren
Frequenzgehalts gedämpft
wird und was der Frequenzgehalt des Profils ist. Abgesehen davon,
dass es Fehlfunktion bewirken kann, kann das Verfahren konstanten
Zugs des Erzeugens eines Profils zu einem sehr geringen Frequenzgehalt
und einem damit verbundenen Anstieg bei der Türarbeitsgangdauer, verglichen
mit der optimalen Arbeitsgangdauer, führen.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Arbeitsgang der
Aufzugkabinentüren
zu verbessern, indem sanfte Öffnungs-
und Schließvorgänge gewährleistet
werden, wenn sich die Geschwindigkeit der Türen während dieser Arbeitsgänge ändert.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Prozessorzeit,
die zum Erzeugen von Geschwindigkeitsprofilen für Aufzugkabinentüren-Arbeitsgänge benötigt wird,
zu reduzieren.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Position-gegen-Zeit-Profil für jeden Typ von Arbeitsgang
der Aufzugkabinentüren
als Teil einer Initialisierungsprozedur der Aufzugkabinentüren gespeichert und
dann derart skaliert, dass die Aufzugkabinentüren für jeden nachfolgenden Arbeitsgang
der Aufzugkabinentüren
entweder dem gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profil oder einer
skalierten Version desselben folgen. Wenn die Aufzugkabinentüren entweder
in einer vollständig
geschlossenen oder einer vollständig
geöffneten
Position sind und sie jeweils den gesamten Öffnungs- oder Schließzyklus
abschließen
müssen,
folgen die Aufzugkabinentüren dem
entsprechenden gespeicherten Profil. Wenn die Türen nicht in vollständig geöffneten
oder vollständig geschlossenen
Positionen starten, wie bei einer Umkehr, wird das Po sition-gegen-Zeit-Profil
derart skaliert, dass einer skalierten Version des Position-gegen-Zeit-Profils
durch die Aufzugkabinentüren
gefolgt werden kann. Wenn eine Türsteuerung
ein Kommando zum Bewegen der Aufzugkabinentüren empfängt, empfängt die Türsteuerung ebenfalls Information über die
anfängliche
Position der Aufzugkabinentüren
und wie viel Zeit es brauchen sollte, um den Arbeitsgang abzuschließen. Das
gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil
wird, basierend auf der anfänglichen
Position der Aufzugkabinentüren
und der Zeit, während
der die Aufzugkabinentüren
den Arbeitsgang abschließen
müssen,
skaliert.
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Die
vorliegende Erfindung spart Prozessorzeit, da sie gespeicherte Profile
verwendet, die skaliert werden, anstatt ein Profil in Echtzeit für jeden
Arbeitsgang zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung spart auch Zeit
und reduziert die Komplexität
der Software. Außerdem
ermöglicht
die vorliegende Erfindung Flexibilität beim Zuschneidern jedes Türarbeitsgangs
für jedes
spezifische Stockwerk, ohne ein neues Profil in Echtzeit erzeugen
zu müssen
und ohne Leistungscharakteristik der Türen zu opfern.
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Die
vorangehenden und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
ersichtlicher im Licht der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung
von deren Ausführungsformen,
die lediglich beispielhaft gegeben sind, wie in den begleitenden
Zeichnungen veranschaulicht, wobei:
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1 eine
schematische, perspektivische Ansicht einer Aufzugkabine mit einer
Türsteuerung, die
an der Oberseite desselben angeordnet ist, ist;
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2 eine
schematische Wiedergabe eines Steuersystems, das in die Software
der Türsteuerung aus 1 integriert
ist;
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3 ein
Graph eines (mehrfach) linearen Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils
für einen Schließarbeitsgang
von Aufzugkabinentüren
der Aufzugkabine aus 1 ist;
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4 ein
Graph des linearen Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils aus 3 und
eines gefilterten Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils ist; und
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5 ein
Graph des gefilterten Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils aus 4 und
eines integrierten Position-gegen-Zeit-Profils, das für nachfolgende
Türarbeitsgänge skaliert
ist, gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Bezugnehmend
auf 1 weist ein Aufzugsystem 10 eine Aufzugkabine 12 und
Aufzugkabinentüren 14 auf,
die in eine geöffnete
und eine geschlossene Position durch einen elektrischen Motor 16 getrieben
werden. Die Aufzugkabinentüren 14 koppeln typischerweise
mit Aufzugschachttüren
(nicht gezeigt) mittels einer Kupplungseinrichtung 18 und
ziehen die Aufzugschachttüren
in eine geöffnete
und eine geschlossene Position. Eine Türsteuerung 20 ist an
der Oberseite der Aufzugkabine 12 angeordnet und steht
in Verbindung mit dem elektrischen Motor 16. Die Aufzugsteuerung 20 empfängt auch
eine Eingabe von einem Türpositionierungssystem
(nicht gezeigt) und befielt, die Aufzugkabinentüren 14 zu bewegen.
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Bezugnehmend
auf 2 regelt ein Regelsystem 26 mit geschlossener
Rückkopplungsschleife (closed
loop feedback control system) die Bewegung der Aufzugkabinentüren 14.
Das Regelsystem mit geschlossener Rückkopplungsschleife ist in
die Software der Türsteuerung 20 integriert.
Das Regelsystem 26 weist Positionsreferenzen 28 Xref als eine Eingabe in das Regelsystem 26 auf.
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Bezugnehmend
auf 3 wird ein lineares Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil in der Software der
Türsteuerung 20 erzeugt,
wenn das Aufzugkabinentürsystem
unter Strom gesetzt wird. Das lineare Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil gibt
die erwünschten
Geschwindigkeitswerte bei bestimmten Zeitpunkten der Türarbeitsgangfunktion
wieder. Am Beginn einer Öffnungstürfunktion
sind z. B. Geschwindigkeitswerte relativ gering, um den Aufzugschachttüren zu ermöglichen,
mit den Aufzugkabinentüren
zu koppeln. Sobald die Kopplung abgeschlossen ist, beschleunigen
die Türen
auf einen höheren
Geschwindigkeitswert, was in 3 als ein
Geschwindigkeits-Peak gezeigt ist.
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Der
höhere
Geschwindigkeitswert wird beibehalten, bis die Türen auf eine Stopp-Geschwindigkeit
abbremsen. Der niedrigere Geschwindigkeitswert ist häufig hin
zu dem Ende des Türarbeitsgangs notwendig,
um entweder die Aufzugkabinentüren
abzubremsen oder um im Fall eines Schließarbeitsgangs den Aufzugschachttüren zu ermöglichen,
von den Aufzugkabinentüren
zu entkoppeln.
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Die
linearen Profile werden typischerweise für jede Türfunktion, wie Öffnen, Schließen, Umkehren
oder für
unterschiedliche Geschwindigkeiten, die an verschiedenen Stockwerken
benötigt
werden, erzeugt.
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Die
Parameter, die die Form des linearen Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils
bestimmen, können
sich ändern.
Solche Parameteränderungen
erfordern eine Neuberechnung eines neuen linearen Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils.
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Bezugnehmend
auf 4 wird ein lineares Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil durch einen nicht-rekursiven
Tiefpassfilter (Tiefpassfilter mit begrenztem Impulsansprechverhalten
(low pass finite impulse response filter – FIR)) geleitet. Der Tiefpassfilter
dämpft
hohe Frequenzen und gewährleistet, dass
der Frequenzgehalt des Profils mit der Bandbreite eines Positionsrückkopplungs-Regelungssystems
zusammenpasst. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung hat das Regelungssystem 26 eine Ein-bis-zwei-Hertz-Positionsregelungsbandbreite
(1 bis 2 Hz). Der nicht-rekursive Filter berechnet den Bewegungs-gewichteten
Durchschnitt, wobei die Ecken des linearen Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profils
abgerundet werden, um sanfte Übergänge zwischen
unterschiedlichen Geschwindigkeitswerten zu gewährleisten.
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Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
die Verwendung eines nicht-rekursiven Tiefpassfilters mit begrenztem
Impulsansprechverhalten beschreibt, könnte auch ein rekursiver Tiefpassfilter (Tiefpassfilter
mit unbegrenztem Impulsansprechverhalten (low pass infinite impulse
response filter – IIR)) verwendet
werden.
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Bezugnehmend
auf 5 wird das gefilterte Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil integriert,
um ein Position-gegen-Zeit-Profil zu erhalten. Somit wird für jeden
Punkt an einem gefilterten Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil ein
weiterer Punkt als ein Punkt an dem Position-gegen-Zeit-Profil berechnet
und geplottet. Das Position-gegen-Zeit-Profil wird in der bevorzugten
Ausführungsform
erzeugt, weil das Regelungssystem 26 mit geschlossenem
Regelungskreis ein Positionsregelungssystem ist.
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Das
Position-gegen-Zeit-Profil für
jeden Typ von Aufzugkabinentür-Arbeitsgang
wird dann in dem RAM der Türsteuerung 20 gespeichert.
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Wenn
die Türsteuerung
ein Türkommando, um
die Türen
zu bewegen, empfängt,
wird ein Abstandskalierungsfaktor K
dist und
ein Zeitskalierungsfaktor K
time wie folgt
bestimmt:
wobei X
final die
endgültige
Zielposition der Türen
ist; X
initial die Position der Türen zum
Zeitpunkt, zu dem das Kommando, um die Türen zu bewegen, empfangen wird,
ist; und X
total profile der Gesamtabstand
des gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profils
für den speziellen
Arbeitsgang ist; und
wobei t
total die
Gesamtzeit des gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profils für den speziellen
Arbeitsgang ist und für
diesen speziellen Arbeitsgang konstant ist; und t
desired die
erwünschte
Zeit ist, innerhalb derer der Türarbeitsgang
abgeschlossen sein muss, und die wie folgt bestimmt ist:
wobei t
stored die
normale Zeit für
den gesamten Arbeitsgang ist und angepasst werden kann, um den Nutzerbedürfnissen
zu entsprechen, und von Stockwerk zu Stockwerk variieren kann. Daher
kann das gespeicherte Profil für
jedes Stockwerk einzeln skaliert werden, ohne neue Profile erzeugen
zu müssen.
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Die
Position der Türen
zum Zeitpunkt des Kommandos zum Bewegen der Türen, Xinitial,
wird von dem Positionierungssystem erhalten, das für eine Eingabe
in die Türsteuerung 20 hinsichtlich
der Position der Türen
zu dem Zeitpunkt, zu dem das Kommando zum Bewegen der Türen empfangen
wird, sorgt. Die endgültige
Position der Türen,
Xfinal, ist die endgültige angestrebte Position
der Türen
bei Abschluss des Kommandos. Der Gesamtabstand des gespeicherten
Position-gegen-Zeit-Profils, Xtotal, ist der
Gesamtabstand des zu skalierenden gespeicherten Profils und ist
ein bekannter Parameter.
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Sobald
die Skalierungsfaktoren bestimmt wurden, wird das gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil
für den
entsprechenden Türarbeitsgang
abgerufen und wird in der Software wie nachfolgend skaliert. Xref = Xinitial +
X(tn) × Kdist wobei das Xref die
Positionsreferenz 28 ist und als eine Eingabe in das Positionsregelungssystem 26 dafür dient,
was die gewünschte
Position der Türen ist;
Xinitial ist die Position der Türen zu dem
Zeitpunkt, zu dem das Kommando zum Bewegen der Türen empfangen wird; X(tn) ist eine Position der Türen an dem
gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profil zu einem spezifischen Zeitpunkt
tn; und Kdist ist
der Abstandskalierungsfaktor.
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Der
Zeitpunkt tn für die Position der Türen von
dem gespeicherten Profil, X(tn) wird wie
nachfolgend bestimmt: tn =
tn–1 + Δt × Ktime wobei tn die
Zeit ist, für
die die Referenzposition X(tn) aus dem Position-gegen-Zeit-Profil
genommen wird; tn–1 die Zeit für eine vorherige
Iteration ist; Δt
die reale Zeitdifferenz zwischen dem tn und
tn–1 ist,
in der bevorzugten Ausführungsform
auf 5 ms eingestellt; Ktime ist der Zeitskalierungsfaktor.
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Wenn
das Aufzugkabinentür-Betriebssystem anfänglich eingeschaltet
wird, wird beim Betrieb ein lineares Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil
als Teil der Initialisierungsprozedur erzeugt. Das Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil
wird dann durch den Tiefpass-FIR-Filter geleitet. Das gefilterte
Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil
wird dann in das Position-gegen-Zeit-Profil integriert. Die Position
wird dann für zukünftige Verwendungen
gespeichert. Wenn die Türsteuerung 20 ein
Kommando zum Bewegen der Aufzugkabinentüren empfängt, ruft die Steuerung das
gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil für den entsprechenden Arbeitsgang
ab. Die Türsteuerung muss
kein Profil für
jedes Kommando erzeugen und wertvolle Prozessorzeit verbrauchen.
Die Türsteuerung
erzeugt die Skalierungsfaktoren und skaliert das entsprechende Profil
basierend auf der anfänglichen Position
der Türen
und der Zeit, während
der die Arbeitsgänge
abgeschlossen sein müssen.
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In
dem Fall, dass die Türen
entweder vollständig
geöffnet
oder vollständig
geschlossen sind und basierend auf einem Kommando jeweils in einer vollständig geschlossene
oder vollständig
geöffnete Position
bewegt werden müssen,
ist jeder Skalierungsfaktor gleich 1, und die Software schreitet
durch das gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil. In dem Fall jedoch,
dass Türen
nicht dem vollständigen Schließ- oder Öffnungszyklus
folgen müssen,
oder wenn die erwünschte
Zeit tdesired zum Abschließen des Arbeitsvorgangs
sich von der dem Profil zugeordneten Gesamtzeit ttotal unterscheidet,
wird das entsprechende gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil gemäß der obigen
Beschreibung skaliert. Wenn z. B. die Türen schließen und an einem Zwischenpunkt des
Schließvorgangs
ein Öffnungskommando
empfangen, müssen
die Türen
nur einen Teil des gesamten Öffnungsabstands
wandern und müssen
die Aufgabe ein einem Bruchteil der Zeit abschließen. Daher wird
das gespeicherte Position-gegen-Zeit-Profil
skaliert und für
jeden abweichenden Türarbeitsgang
zugeschneidert.
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Die
vorliegende Erfindung spart Prozessorzeit, weil sie gespeicherte
Profile verwendet, die skaliert werden, anstatt ein Profil in Echtzeit
für jeden
Arbeitsgang zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung spart auch Zeit
und reduziert die Komplexität
der Software. Außerdem
ermöglicht
die vorliegende Erfindung Flexibilität beim Zuschneidern jedes Türarbeitsgangs
für jedes
spezifische Stockwerk, ohne ein neues Profil in Echtzeit erzeugen
zu müssen
und ohne Leistungscharakteristik der Türen zu opfern.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf eine spezielle Ausführungsform
davon veranschaulicht und beschrieben wurde, sollte von mit dem Stand
der Technik vertrauten Fachleuten anerkannt werden, dass verschiedene
Modifikationen an dieser Erfindung ausgeübt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann, obwohl die bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Skalieren eines Position-gegen-Zeit-Profils
beschreibt, ein Geschwindigkeit-gegen-Zeit-Profil
skaliert und als Eingabe in das Geschwindigkeitsregelungssystem
verwendet werden. Ebenfalls beschreibt die bevorzugte Ausführungsform
das Position-gegen-Zeit-Profil, das zuvor gefiltert wurde, um hohe
Frequenzen zu dämpfen,
ein ungefiltertes Profil kann in Übereinstimmung mit der Lehre
der vorliegenden Erfindung auch skaliert werden.
wobei ttotal die Gesamtzeit des gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profils für den speziellen Arbeitsgang ist und für diesen speziellen Arbeitsgang konstant ist; und tdesired die erwünschte Zeit ist, innerhalb derer der Türarbeitsgang abgeschlossen sein muss, und die wie folgt bestimmt ist:
wobei tstored die normale Zeit für den gesamten Arbeitsgang ist und angepasst werden kann, um den Nutzerbedürfnissen zu entsprechen, und von Stockwerk zu Stockwerk variieren kann. Daher kann das gespeicherte Profil für jedes Stockwerk einzeln skaliert werden, ohne neue Profile erzeugen zu müssen.
wobei tdesired die erwünschte Zeit ist, innerhalb derer der Türarbeitsgang abgeschlossen sein muss, und ttotal die Gesamtzeit des gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profils für den speziellen Arbeitsgang ist; und Bestimmen eines Positionsreferenzpunkts, um als eine Eingabe zu einem Regelungssystem mit geschlossener Rückkopplungsschleife zu dienen, folgendermaßen:
wobei tdesired die erwünschte Zeit ist, innerhalb derer der Türarbeitsgang abgeschlossen sein muss, und ttotal die Gesamtzeit des gespeicherten Position-gegen-Zeit-Profils für den speziellen Arbeitsgang ist; und Bestimmen eines Positionsreferenzpunkts, um als eine Eingabe zu einem Regelungssystem mit geschlossener Rückkopplungsschleife zu dienen, folgendermaßen:
