EP1547957A1 - Device for damping the vibration of an elevator cabin - Google Patents

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EP1547957A1
EP1547957A1 EP04029144A EP04029144A EP1547957A1 EP 1547957 A1 EP1547957 A1 EP 1547957A1 EP 04029144 A EP04029144 A EP 04029144A EP 04029144 A EP04029144 A EP 04029144A EP 1547957 A1 EP1547957 A1 EP 1547957A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control device
controller
elevator car
acceleration
car
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04029144A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Josef Husmann
Elena Cortona
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inventio AG
Original Assignee
Inventio AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Inventio AG filed Critical Inventio AG
Priority to EP04029144A priority Critical patent/EP1547957A1/en
Publication of EP1547957A1 publication Critical patent/EP1547957A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/02—Guideways; Guides
    • B66B7/04—Riding means, e.g. Shoes, Rollers, between car and guiding means, e.g. rails, ropes
    • B66B7/041—Riding means, e.g. Shoes, Rollers, between car and guiding means, e.g. rails, ropes including active attenuation system for shocks, vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/02—Guideways; Guides
    • B66B7/023—Mounting means therefor
    • B66B7/027—Mounting means therefor for mounting auxiliary devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/02—Guideways; Guides
    • B66B7/04—Riding means, e.g. Shoes, Rollers, between car and guiding means, e.g. rails, ropes
    • B66B7/046—Rollers

Definitions

  • the present invention relates to a device for reduction or damping oscillations of a guided on rails elevator car and a corresponding method for vibration damping.
  • While driving an elevator car in a lift shaft can different forces on the out of the cabin body and one the cabin body occupying cabin frame existing cabin and the system to Stimulate vibrations.
  • Cause of the vibrations can in particular Bumps in the guide rails and caused by the wind Be forces.
  • lateral pulling forces can also be caused by the pull ropes or sudden changes in the position of the load during the journey Cause transverse vibrations.
  • Object of the present invention is accordingly, a possibility specify vibrations or even shocks of the elevator car when starting and Stopping the elevator and to avoid loading and unloading the cabin.
  • the object is achieved by a device for reducing vibrations of one Rail guided elevator car or by methods according to the independent Claims solved.
  • the core idea of the present invention is to increase the gain for the Vibration suppression responsible control device speed and / or time-variable design. It is in a first aspect of the present invention, the gain of the control device dependent from the vertical speed of the elevator car, whereby on the Non-linear processes when starting and braking the elevator car can be better reacted. According to a second aspect of the present Invention is provided, the gain after switching on the To raise control device continuously or after switching off to lower continuously.
  • the measures according to the invention allow the behavior of the principle linear and time-invariably designed control device to the above-mentioned nonlinear Adjust operations.
  • relatively easy Measures to be taken when starting and stopping the elevator when Loading and unloading of the cabin and when switching on and off the control device occurring vibrations or even shocks due to an inappropriate reaction of a linear controller due to non-linear system changes, be suppressed.
  • the speed or time-variable behavior of the control device realized in that the controller supplied error signals or Control deviations and / or the control signals generated by the controller for the Actuators weighted with time- or speed-dependent parameters become.
  • the control device several reinforcing blocks be provided, with their output signals, the error or the control signals be weighted. Part of these blocks is used for the realization of the speed-dependent behavior of the control device, while, on the other hand, so-called time delay blocks for the reaction to the on and off Turning off the control device are responsible.
  • This solution draws is characterized by the fact that it is relatively easy to implement. Especially it is not necessary to look at the actual regulator that supplied it Converts error signals into actuating signals for the actuators to exert influence. It So, as before, a linear and time invariant controller can be used.
  • the control device on two internal controller, namely a Position controller and an acceleration controller.
  • the position controller is therefor responsible, the adjustment of the guide elements in relation to the Guide rails so that at any time a sufficiently high damping path is available.
  • the task of On the other hand the acceleration controller is the one occurring on the cabin frame Vibrations that can be caused by the bumps, too suppress.
  • the setpoints of forces, both regulators of the actuators then are added accordingly and the actuators as one supplied common control signal.
  • the two separate controller When using the two separate controller is preferably provided that after switching on the control device, first the gain of Positioner is linearly raised, while the Acceleration controller only with a certain time delay - also with a linear increase - is activated. After switching off the control device on the other hand, first the gain of the acceleration controller is linearly zero lowered and only with a certain time delay, the Position controller switched off.
  • the car shown in Figure 1 and generally provided with the reference numeral 1 is divided into a cabin body 2 and a car frame 3.
  • a cabin body 2 is mounted in the frame 3 by means of several rubber springs 4, which are intended for the isolation of structure-borne noise.
  • These rubber springs 4 are relatively stiff designed to the occurrence of low-frequency vibrations to suppress.
  • the car 1 is by means of four roller guides 5 at the two Guide rails 15 which are in a (not shown) elevator shaft are arranged.
  • the four roller guides 5 are usually identical constructed and mounted laterally below and above the cab frame 3. she each have a stand, mounted on the three guide rollers 6 are, two lateral and one middle role.
  • the guide rollers 6 are each movably supported by means of a lever 7 and are on a spring 8 on the Guide rails 15 pressed.
  • the lever 7 of the two lateral guide rollers 6 are further connected via a pull rod 9, so that they themselves move in sync with each other.
  • Per roller guide 5 two electric actuators 10 are provided, each exert a force on the lever 7, which acts parallel to the associated springs 8.
  • a first actuator 10 moves the central lever 7 with the associated middle guide roller 6, whereas the second actuator 10, the two lateral lever 7 moves with the associated lateral guide rollers 6. about the actuators 10 thus the position of the lever 7 and the rollers 6 and thus the position of the elevator car 1 with respect to the guide rails 15 influenced.
  • the various shifts or rotations in the five degrees of freedom are each on a different storage of the elevator car 1 to the four roller guides 5 due in the X and / or Y direction.
  • two position sensors 11 are initially per roller guide 5 provided, a first sensor for detecting the position of the central lever 7 with the associated guide roller 6 and a second sensor for detecting the position of two lateral lever 7 with the associated lateral guide rollers.
  • each roller guide 5 with two horizontally aligned Acceleration sensors 12 equipped, one of which accelerations in Displacement direction of the middle guide roller 6 and the second Accelerations perpendicular to it in the direction of displacement of the two lateral Guide rollers 6 detected.
  • the measuring signals of the sensors 11 and 12 provide information about the current position of the elevator car 1 with respect to the two Guide rails 15 and also inform about whether the cabin body 1 current accelerations, which can lead to vibrations.
  • a mounted on the ceiling of the cabin body 2 control unit 14 processes the from the sensors 11 and 12 transmitted signals and controls the evaluation of the Sensor signals by means of a power section, the electric actuators 10 of the four Roller guides 5 to the accelerations and vibrations in a suitable Counteract way.
  • elevator car is a special feature in that on a roller guide 5 (here in the upper right roller guide) a Rotary motion sensor 13 is provided, the angle of rotation of him associated guide roller 6 measures.
  • the about this rotary motion sensor 13th The measured values obtained provide information about the travel path of the car as well as about their current driving speed in vertical, ie in the Z direction. This will the speed-variable control described below according to the allows the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 show the signal flow diagram of the system according to the invention for active vibration damping.
  • the basic structure according to FIG. 2 corresponds to the method, as used in EP 0 731 051 B1 comes.
  • the signals shown are to be understood as vector signals, which include several signals of the same kind.
  • the control device is as so-called MIMO (multi-input multi-output) controller designed on the basis of several Input signals several actuating signals for those located on the roller guides Actuators determined.
  • MIMO multi-input multi-output
  • the controller 19 is composed, as already mentioned, of two controllers, a position controller (K p ) 20 and an acceleration controller (K a ) 21.
  • the reason for using two separate controllers is that a target of the controller 19 is cabin vibrations in the high frequency range (between 0.9 and 15 Hz, and preferably between 0.9 and 5 Hz) without the controlled elevator outside this frequency range behaving worse than the unregulated.
  • the control device 19 must ensure that the setting of the cabin frame 3 with respect to the guide rails 15 is controlled so that at any time a sufficient Dämpfungsweg is available to the rollers. This is particularly important when the car 1 is loaded asymmetrically.
  • the position controller 20 takes into account only the measured values the position sensors 11 and is accordingly for the maintenance of the Leading games of the cabin 1 responsible.
  • the acceleration controller 21 processes the measured values of the acceleration sensors 12 and is responsible for the Suppression of vibrations required.
  • the setpoints or set values of both Regulator 20 and 21 are added in the summation block 22 and as a common actuating signal supplied to the actuators 10.
  • the solution to avoiding the above-mentioned conflict between the two Regulators 20 and 21 is based on the circumstance that for an imbalance of Cabin 1 responsible forces (a non-symmetrical loading of the cabin, a large lateral cable force and the like) change much more slowly than the other sources of interference that cause the cabin vibrations. in this connection These are mainly rail unevenness or air disturbances.
  • the Amplification changes in the frequency domain are always continuous, that is: there are no fixed limits. At a certain frequency both controllers have 20 and 21 the same amount of influence.
  • the acceleration controller 21 acts stronger, underneath, the position regulator 20 acts more strongly.
  • control device 19 By the subdivision of the control device 19 in a position control loop as well An acceleration control loop can thus both be mentioned above To be tracked. Another advantage of the subdivision is further in that the controllers 20 and 21 contain no non-linearities. Otherwise, would be a stability analysis and thus a corresponding configuration of the two Controller difficult.
  • FIG. 3 shows the extended signal flow diagram of the invention Method, wherein only the extended controller 19 is shown, since the others Parts of the system - cab, actuators and sensors - remain unchanged.
  • the time and speed variable embodiment of the control device according to the invention is achieved by first weighting or multiplying the error signals e p supplied by the summation point 17 for the position controller 20 with certain factors before they are fed to the position controller 20.
  • the variable behavior of the acceleration control loop is realized by weighting the control signals determined by the acceleration controller 21 on the basis of the error signals e a supplied to it with a plurality of amplification factors. In both cases, this ultimately varies the gain of the controller 20 and 21, respectively, with respect to the timing and the vertical speed of the car.
  • the time-variable behavior of the two controllers 20 and 21 is effected by two so-called.
  • the gain factor k Pt for the position controller 20 is first ramped up continuously with a linear increase from 0 to 1.
  • the gain factor k at for the acceleration controller 21, on the other hand, follows with a certain time delay likewise with a linear increase of 0 1.
  • the gain k at for the acceleration controller 21 is linearly reduced from 1 to 0, while on the other hand the gain k Pt for the position controller 20 is lowered in a time-delayed manner.
  • the amplification factors k Pt and k at provided by the time delay blocks 23 and 24 are also multiplied in each case by a speed-dependent factor k Pv and k av in the blocks 27 and 28, so that the gain factors k Pvt for the position controller 20 or k avt for the acceleration controller 21.
  • the speed factors k Pv and k av are generated by two blocks 25 and 26, which determine the two weighting factors in dependence on the speed value v determined by the rotary motion sensor 13, wherein the speed-dependent gain values are stored in tables and are linearly interpolated. It is important that the two gain factors k Pv and k av , which depend on the absolute magnitude of the speed v, never become zero themselves, which ensures that control is still carried out even when the car is stationary.
  • the amplification factor k avt for the acceleration controller 21 formed in the manner just described is then multiplied in block 29 by the output or setting signal of the acceleration sensor 21.
  • the amplification factor k Pvt for the position controller 20 is multiplied in the multiplication block 38 with a modified error signal e Plq and fed to the position controller 20.
  • the error signal e P delivered by the summation block 17 itself is once again subject to a modification which takes account of the fact that a quick correction must be available given relatively large deviations in the position, such as may occur during standstill of the car (for example during loading).
  • the square of the position error e P is formed with the same sign in block 30, so that on the one hand, the position error e P is present in linear and the other in a square shape.
  • the squared error signal should be used to achieve a sufficiently fast position correction.
  • the large gain would cause vibrations and even instabilities, so it is necessary to switch from the square position error to the linear position error depending on the vehicle speed.
  • Block 31 first switches an output signal from 0 to 1 when the (direction-independent) travel speed v exceeds a threshold value v sw .
  • Block 32 is a low-pass filter and causes a time-delayed continuous change of the output signal in the event of a sudden change in the input signal obtained from block 31.
  • the output of the low-pass filter is multiplied by the linear position error in block 35, while in the summation block 34 a difference between the reference value 1 and the output value provided by the low-pass filter 32 is generated.
  • the sum of the amplification values supplied to the linear error multiplication block 35 on the one hand and the quadratic error multiplication block 36 on the other hand is thus always 1, ie the proportion of the quadratic error continuously decreases after exceeding the limit velocity v sw while the proportion of the linear error decreases increases.
  • summation block 37 the linear and quadratic position errors weighted in this way are superimposed and finally multiplied by the time and speed dependent gain factor k Pvt in block 38. The values weighted in this way are ultimately fed to the position controller 20 as input signals.
  • Acceleration control loops allow the behavior to be adjusted Control device to non-linear processes, which when switching on and off the Controller or when starting and braking the elevator car arise.
  • Position and acceleration controls are still linear and time-invariant can be designed and thus the effort to configure the Overall control only slightly increased.
  • the consideration of the time and speed-dependent factors can be done without much effort take place, so that the entire control behavior of the device according to the invention can be significantly improved in a simple way.
  • Switching between the linear and the square error signal for the position of the In addition, guide elements also allows, at a standstill Elevator cabin as fast as possible with regard to To achieve position changes.

Abstract

The device for the reduction of oscillations of an elevator car (1) guided on rails (15) includes several guide elements, a sensor (11,12) to record the position changes of the elevator car and/or accelerations acting upon it, an actuator (10) between the elevator car and guide elements, and a control unit (19) which has a variable amplification depending upon the vertical speed of the elevator car. The control unit has a time delay device which continuously raises the amplification after an activating of the control unit or lowers it after a deactivating.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reduktion bzw. Dämpfung von Schwingungen einer an Schienen geführter Aufzugskabine sowie ein entsprechendes Verfahren zur Schwingungsdämpfung.The present invention relates to a device for reduction or damping oscillations of a guided on rails elevator car and a corresponding method for vibration damping.

Während der Fahrt einer Aufzugskabine in einem Aufzugsschacht können verschiedene Kräfte auf die aus dem Kabinenkörper und einen den Kabinenkörper haltenden Kabinenrahmen bestehende Kabine einwirken und das System zu Schwingungen anregen. Ursache für die Schwingungen können dabei insbesondere Unebenheiten in den Führungsschienen sowie durch den Fahrtwind hervorgerufene Kräfte sein. Darüber hinaus können auch seitliche Zugkräfte, die durch die Zugseile übertragen werden, oder plötzliche Lageveränderungen der Last während der Fahrt Querschwingungen hervorrufen.While driving an elevator car in a lift shaft can different forces on the out of the cabin body and one the cabin body occupying cabin frame existing cabin and the system to Stimulate vibrations. Cause of the vibrations can in particular Bumps in the guide rails and caused by the wind Be forces. In addition, lateral pulling forces can also be caused by the pull ropes or sudden changes in the position of the load during the journey Cause transverse vibrations.

Um den Fahrkomfort für den Aufzug benutzende Personen zu erhöhen, werden Regelsysteme verwendet, welche dazu ausgelegt sind, die auf die Aufzugskabine wirkenden Kräfte auszugleichen. Aus der EP 0 731 051 B1 der Anmelderin ist beispielsweise ein System bekannt, welches mehrere zwischen zwei Endstellungen bewegbar mit der Aufzugskabine verbundene Führungselemente aufweist. Quer zur Fahrtrichtung auftretende Schwingungen oder Beschleunigungen werden von mehreren an der Kabine angebrachten Sensoren gemessen, deren Singale zur Steuerung mehrerer Aktuatoren verwendet werden, die zwischen der Kabine und den Führungselementen angeordnet sind. Die Aktuatoren werden dabei von einer mit den Sensoren verbunden Regeleinrichtung derart angesteuert, dass sie entgegengesetzt zu den auftretenden Schwingungen arbeiten und diese damit möglichst effektiv unterdrücken.In order to increase the ride comfort for the elevator users to be used Used regulating systems, which are designed to the elevator car to balance acting forces. From EP 0 731 051 B1 of the Applicant For example, a system known which several between two end positions having movably connected to the elevator car guide elements. Cross to Driving direction occurring vibrations or accelerations are from measured several sensors mounted on the cabin whose singals to Control of multiple actuators used between the cab and the Guiding elements are arranged. The actuators are doing one of connected to the sensors control device controlled such that they contrary to the vibrations that occur and work with them suppress as effectively as possible.

Eine typische Eigenschaft des aus der EP 0 731 051 B1 bekannten Verfahrens sowie anderer Verfahren zur Schwingungsreduktion von Aufzugskabinen gemäß dem Stand der Technik ist, dass diese mit linearen und zeitlich unveränderlichen Reglern arbeiten. Der Grund hierfür liegt darin, dass beim Entwerfen der Regler nicht-lineare Vorgänge nur schwer berücksichtigt werden können und deshalb zur Vereinfachung der Konzipierung des Reglers davon ausgegangen wird, dass die auftretenden Störungen linear sind. Eine Folge hiervon ist allerdings, dass beim Einschalten des Reglers und bei Beginn bzw. Ende der Fahrt des Aufzugs ungewollte Vibrationen auftreten können. Die Ursache hierfür ist, dass es sich hierbei um nicht-lineare Zustandsänderungen des Systems handelt, welche durch das lineare und zeitinvariante Verhalten des Reglers nicht beherrscht werden können.A typical property of the method known from EP 0 731 051 B1, as well as another method for vibration reduction of elevator cars according to the The state of the art is that these with linear and fixed-time regulators work. The reason for this is that when designing the controller is non-linear Transactions are difficult to take into account and therefore to Simplifying the design of the regulator assumes that the occurring disturbances are linear. A consequence of this, however, is that the Turn on the controller and at the beginning or end of the ride the elevator unwanted Vibrations can occur. The reason for this is that this is non-linear Changes in the state of the system are affected by the linear and time-invariant behavior of the controller can not be controlled.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dementsprechend, eine Möglichkeit anzugeben, Vibrationen oder sogar Stöße der Aufzugskabine beim Anfahren und Anhalten des Aufzugs sowie beim Be- und Entladen der Kabine zu vermeiden.Object of the present invention is accordingly, a possibility specify vibrations or even shocks of the elevator car when starting and Stopping the elevator and to avoid loading and unloading the cabin.

Die Aufgabe wird durch eine Einrichtung zur Reduktion von Schwingungen einer an Schienen geführten Aufzugskabine bzw. durch Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.The object is achieved by a device for reducing vibrations of one Rail guided elevator car or by methods according to the independent Claims solved.

Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist, die Verstärkung der für die Schwingungsunterdrückung verantwortlichen Regeleinrichtung geschwindigkeitsund/oder zeitvariabel auszugestalten. Dabei ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Verstärkung der Regeleinrichtung abhängig von der Vertikalgeschwindigkeit der Aufzugskabine auszugestalten, wodurch auf die nichtlinearen Vorgänge beim Anfahren und beim Abbremsen der Aufzugskabine besser reagiert werden kann. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, die Verstärkung nach einem Einschalten der Regeleinrichtung kontinuierlich anzuheben bzw. nach einem Ausschalten kontinuierlich abzusenken.The core idea of the present invention is to increase the gain for the Vibration suppression responsible control device speed and / or time-variable design. It is in a first aspect of the present invention, the gain of the control device dependent from the vertical speed of the elevator car, whereby on the Non-linear processes when starting and braking the elevator car can be better reacted. According to a second aspect of the present Invention is provided, the gain after switching on the To raise control device continuously or after switching off to lower continuously.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gestatten es, das Verhalten der grundsätzlich linear und zeitinvariant ausgelegten Regeleinrichtung an die oben genannten nichtlinearen Vorgänge anzupassen. Insbesondere können durch verhältnismäßig einfach durchzuführende Maßnahmen die beim Anfahren und Anhalten des Aufzugs, beim Be- und Entladen der Kabine sowie beim Ein- und Ausschalten der Regeleinrichtung auftretenden Vibrationen oder sogar Stöße, die auf eine ungeeignete Reaktion eines linearen Reglers auf nicht-lineare Systemveränderungen zurückzuführen sind, unterdrückt werden.The measures according to the invention allow the behavior of the principle linear and time-invariably designed control device to the above-mentioned nonlinear Adjust operations. In particular, by relatively easy Measures to be taken when starting and stopping the elevator, when Loading and unloading of the cabin and when switching on and off the control device occurring vibrations or even shocks due to an inappropriate reaction of a linear controller due to non-linear system changes, be suppressed.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die geschwindigkeits- bzw. zeitvariable Verhaltensweise der Regeleinrichtung dadurch realisiert, dass die dem Regler zugeführten Fehlersignale bzw. Regelabweichungen und/oder die von dem Regler erzeugten Stellsignale für die Aktuatoren mit zeit- bzw. geschwindigkeitsabhängigen Parametern gewichtet werden. Hierzu können innerhalb der Regeleinrichtung mehrere Verstärkungsblöcke vorgesehen sein, mit deren Ausgangssignale die Fehler- bzw. die Stellsignale gewichtet werden. Ein Teil dieser Blöcke ist dabei für die Realisierung des geschwindigkeitsabhängigen Verhaltens der Regeleinrichtung verantwortlich, während hingegen sogenannte Zeitverzögerungsblöcke für die Reaktion auf das Einund Ausschalten der Regeleinrichtung verantwortlich sind. Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass sie verhältnismäßig einfach zu realisieren ist. Insbesondere ist es nicht erforderlich, auf den eigentlichen Regler, der die ihm zugeführten Fehlersignale in Stellsignale für die Aktuatoren umsetzt, Einfluß zu nehmen. Es kann also wie bislang ein linearer und zeitinvarianter Regler verwendet werden.According to a preferred embodiment of the present invention the speed or time-variable behavior of the control device realized in that the controller supplied error signals or Control deviations and / or the control signals generated by the controller for the Actuators weighted with time- or speed-dependent parameters become. For this purpose, within the control device several reinforcing blocks be provided, with their output signals, the error or the control signals be weighted. Part of these blocks is used for the realization of the speed-dependent behavior of the control device, while, on the other hand, so-called time delay blocks for the reaction to the on and off Turning off the control device are responsible. This solution draws is characterized by the fact that it is relatively easy to implement. Especially it is not necessary to look at the actual regulator that supplied it Converts error signals into actuating signals for the actuators to exert influence. It So, as before, a linear and time invariant controller can be used.

Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Regeleinrichtung zwei interne Regler auf, nämlich einen Positionsregler und einen Beschleunigungsregler. Der Positionsregler ist dabei dafür verantwortlich, die Einstellung der Führungselemente in Bezug auf die Führungsschienen so zu regeln, dass jederzeit ein ausreichend hoher Dämpfungsweg zur Verfügung steht. Dies bedeutet nichts anderes, als dass die Aufzugskabine bzw. der den Kabinenkörper haltende Rahmen den Führungsschienen, insbesondere auch den entsprechenden Unebenheiten der Schienen folgen soll. Die Aufgabe des Beschleunigungsreglers ist es hingegen, die an dem Kabinenrahmen auftretenden Schwingungen, die auch durch die Unebenheiten hervorgerufen werden können, zu unterdrücken. Die Sollwerte der Kräfte, die beide Regler von den Aktuatoren verlangen, werden dann entsprechend addiert und den Aktuatoren als ein gemeinsames Stellsignal zugeführt. Diese bereits aus der EP 0 731 051 B1 bekannte Lösung ermöglicht es, beide oben genannten Ziele, die eigentlich entgegengesetzt zueinander sind, möglichst optimal zu verfolgen.According to a particularly preferred embodiment of the present invention Invention, the control device on two internal controller, namely a Position controller and an acceleration controller. The position controller is therefor responsible, the adjustment of the guide elements in relation to the Guide rails so that at any time a sufficiently high damping path is available. This means nothing else than that the elevator car or the cabin body holding frame the guide rails, in particular also should follow the corresponding unevenness of the rails. The task of On the other hand, the acceleration controller is the one occurring on the cabin frame Vibrations that can be caused by the bumps, too suppress. The setpoints of forces, both regulators of the actuators then are added accordingly and the actuators as one supplied common control signal. This already known from EP 0 731 051 B1 Solution allows both of the above goals, which are actually opposite to each other are to pursue as optimal as possible.

Bei der Verwendung der beiden getrennten Regler ist vorzugsweise vorgesehen, dass nach einem Einschalten der Regeleinrichtung zunächst die Verstärkung des Positionsreglers linear angehoben wird, während hingegen der Beschleunigungsregler erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung - ebenfalls mit einem linearen Anstieg - aktiviert wird. Nach dem Ausschalten der Regeleinrichtung hingegen wird zunächst die Verstärkung des Beschleunigungsreglers linear auf Null abgesenkt und erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung auch der Positionsregler abgeschaltet.When using the two separate controller is preferably provided that after switching on the control device, first the gain of Positioner is linearly raised, while the Acceleration controller only with a certain time delay - also with a linear increase - is activated. After switching off the control device on the other hand, first the gain of the acceleration controller is linearly zero lowered and only with a certain time delay, the Position controller switched off.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1
eine schematische Darstellung einer an Schienen geführten Aufzugskabine;
Figur 2
ein Signalflussschema eines Systems zur aktiven Schwingungsdämpfung; und
Figur 3
das Signalflussschema der erfindungsgemäßen ausgestalteten Regeleinrichtung.
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
FIG. 1
a schematic representation of a run on rails elevator car;
FIG. 2
a signal flow diagram of an active vibration damping system; and
FIG. 3
the signal flow diagram of the designed control device according to the invention.

Bevor die erfindungsgemäße Regeleinrichtung näher erläutert wird, soll zunächst anhand von Figur 1 die Realisierung eines Gesamtsystems zur aktiven Dämpfung von Vibrationen bzw. Schwingungen einer Aufzugskabine erläutert werden.Before the control device according to the invention is explained in more detail, should first with reference to Figure 1, the realization of an overall system for active damping of Vibrations or vibrations of an elevator car are explained.

Die in Figur 1 dargestellte und allgemein mit dem Bezugszeichen 1 versehene Kabine ist dabei in einen Kabinenkörper 2 sowie einen Kabinenrahmen 3 unterteilt. Der Kabinenkörper 2 ist in dem Rahmen 3 mit Hilfe mehrerer Gummifedern 4 gelagert, die zur Isolation von Körperschall vorgesehen sind. Diese Gummifedern 4 sind verhältnismäßig steif ausgelegt, um das Auftreten niederfrequenter Schwingungen zu unterdrücken.The car shown in Figure 1 and generally provided with the reference numeral 1 is divided into a cabin body 2 and a car frame 3. Of the Cabin body 2 is mounted in the frame 3 by means of several rubber springs 4, which are intended for the isolation of structure-borne noise. These rubber springs 4 are relatively stiff designed to the occurrence of low-frequency vibrations to suppress.

Die Kabine 1 wird mit Hilfe von vier Rollenführungen 5 an den beiden Führungsschienen 15 geführt, die in einem (nicht gezeigten) Aufzugsschacht angeordnet sind. Die vier Rollenführungen 5 sind üblicherweise identisch aufgebaut und seitlich unten und oben an dem Kabinenrahmen 3 angebracht. Sie weisen jeweils einen Ständer auf, an dem jeweils drei Führungsrollen 6 gelagert sind, zwei seitliche und eine mittlere Rolle. Die Führungsrollen 6 sind dabei jeweils mit Hilfe eines Hebels 7 beweglich gelagert und werden über eine Feder 8 auf die Führungsschienen 15 gedrückt. Die Hebel 7 der beiden seitlichen Führungsrollen 6 sind ferner über eine Zugstange 9 miteinander verbunden, so dass sie sich synchron miteinander bewegen.The car 1 is by means of four roller guides 5 at the two Guide rails 15 which are in a (not shown) elevator shaft are arranged. The four roller guides 5 are usually identical constructed and mounted laterally below and above the cab frame 3. she each have a stand, mounted on the three guide rollers 6 are, two lateral and one middle role. The guide rollers 6 are each movably supported by means of a lever 7 and are on a spring 8 on the Guide rails 15 pressed. The lever 7 of the two lateral guide rollers 6 are further connected via a pull rod 9, so that they themselves move in sync with each other.

Pro Rollenführung 5 sind zwei elektrische Aktuatoren 10 vorgesehen, die jeweils eine Kraft auf die Hebel 7 ausüben, die parallel zu den zugehörigen Federn 8 wirkt. Ein erster Aktuator 10 bewegt dabei den mittleren Hebel 7 mit der zugehörigen mittleren Führungsrolle 6, während hingegen der zweite Aktuator 10 die beiden seitlichen Hebel 7 mit den zugehörigen seitlichen Führungsrollen 6 bewegt. Über die Aktuatoren 10 wird somit die Stellung der Hebel 7 bzw. der Rollen 6 und damit die Position der Aufzugskabine 1 bezüglich der Führungsschienen 15 beeinflusst. Per roller guide 5, two electric actuators 10 are provided, each exert a force on the lever 7, which acts parallel to the associated springs 8. A first actuator 10 moves the central lever 7 with the associated middle guide roller 6, whereas the second actuator 10, the two lateral lever 7 moves with the associated lateral guide rollers 6. about the actuators 10 thus the position of the lever 7 and the rollers 6 and thus the position of the elevator car 1 with respect to the guide rails 15 influenced.

Die Kabinenschwingungen oder Vibrationen, die von der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu dämpfen sind, treten in den folgenden fünf Freiheitsgraden auf:

  • Verschiebungen in X-Richtung
  • Verschiebungen in Y-Richtung
  • Drehungen um die X-Achse
  • Drehungen um die Y-Achse
  • Drehungen um die Z-Achse
The cabin vibrations or vibrations to be damped by the device according to the present invention occur in the following five degrees of freedom:
  • Shifts in the X direction
  • Shifts in the Y direction
  • Rotations around the X-axis
  • Rotations around the Y-axis
  • Rotations about the Z-axis

Die verschiedenen Verschiebungen bzw. Drehungen in den fünf Freiheitsgraden sind dabei jeweils auf eine unterschiedliche Lagerung der Aufzugskabine 1 an den vier Rollenführungen 5 in X- und/oder in Y-Richtung zurückzuführen.The various shifts or rotations in the five degrees of freedom are each on a different storage of the elevator car 1 to the four roller guides 5 due in the X and / or Y direction.

Um Schwingungen der Kabine 1 in allen fünf oben genannten Freiheitsgraden erfassen zu können, sind pro Rollenführung 5 zunächst zwei Positionssensoren 11 vorgesehen, ein erster Sensor zur Erfassung der Lage des mittleren Hebels 7 mit der zugehörigen Führungsrolle 6 und ein zweiter Sensor zum Erfassen der Lage der beiden seitlichen Hebel 7 mit den zugehörigen seitlichen Führungsrollen 6. Darüber hinaus ist jede Rollenführung 5 mit zwei horizontal ausgerichteten Beschleunigungssensoren 12 ausgestattet, von denen einer Beschleunigungen in Verschiebungsrichtung der mittleren Führungsrolle 6 und der zweite Beschleunigungen senkrecht dazu in Verschiebungsrichtung der beiden seitlichen Führungsrollen 6 erfasst. Die Messsignale der Sensoren 11 und 12 geben Auskunft über die aktuelle Lage der Aufzugskabine 1 in Bezug auf die beiden Führungsschienen 15 und informieren ferner darüber, ob der Kabinenkörper 1 aktuellen Beschleunigungen ausgesetzt ist, die zu Schwingungen führen können.To vibrations of the cabin 1 in all five above degrees of freedom To be able to grasp, two position sensors 11 are initially per roller guide 5 provided, a first sensor for detecting the position of the central lever 7 with the associated guide roller 6 and a second sensor for detecting the position of two lateral lever 7 with the associated lateral guide rollers. 6 In addition, each roller guide 5 with two horizontally aligned Acceleration sensors 12 equipped, one of which accelerations in Displacement direction of the middle guide roller 6 and the second Accelerations perpendicular to it in the direction of displacement of the two lateral Guide rollers 6 detected. The measuring signals of the sensors 11 and 12 provide information about the current position of the elevator car 1 with respect to the two Guide rails 15 and also inform about whether the cabin body 1 current accelerations, which can lead to vibrations.

Ein auf der Decke des Kabinenkörpers 2 befestigtes Steuergerät 14 verarbeitet die von den Sensoren 11 und 12 übermittelten Signale und steuert nach Auswertung der Sensorsignale mit Hilfe eines Leistungsteils die elektrischen Aktuatoren 10 der vier Rollenführungen 5 an, um den Beschleunigungen und Vibrationen in geeigneter Weise entgegenzuwirken.A mounted on the ceiling of the cabin body 2 control unit 14 processes the from the sensors 11 and 12 transmitted signals and controls the evaluation of the Sensor signals by means of a power section, the electric actuators 10 of the four Roller guides 5 to the accelerations and vibrations in a suitable Counteract way.

Bevor die Ausgestaltung des Steuergerätes 14, insbesondere der darin angeordneten Regeleinrichtung näher erläutert wird, ist noch darauf hinzuweisen, dass bei der in Figur 1 dargestellten Aufzugskabine ein besonderes Merkmal darin besteht, dass an einer Rollenführung 5 (hier bei der rechten oberen Rollenführung) ein Drehbewegungssensor 13 vorgesehen ist, der den Drehwinkel einer ihm zugeordneten Führungsrolle 6 misst. Die über diesen Drehbewegungssensor 13 erhaltenen Messwerte geben Auskunft über den Fahrweg der Kabine sowie über deren aktuelle Fahrgeschwindigkeit in vertikaler, also in Z-Richtung. Hierdurch wird die nachfolgend beschriebene geschwindigkeitsvariable Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht.Before the design of the control unit 14, in particular the arranged therein Is further explained, it should be noted that in the in Figure 1 shown elevator car is a special feature in that on a roller guide 5 (here in the upper right roller guide) a Rotary motion sensor 13 is provided, the angle of rotation of him associated guide roller 6 measures. The about this rotary motion sensor 13th The measured values obtained provide information about the travel path of the car as well as about their current driving speed in vertical, ie in the Z direction. This will the speed-variable control described below according to the allows the present invention.

Die Figuren 2 und 3 zeigen das Signalflussschema des erfindungsgemäßen Systems zur aktiven Schwingungsdämpfung. Der grundsätzliche Aufbau gemäß Figur 2 entspricht dabei dem Verfahren, wie es auch in der EP 0 731 051 B1 zum Einsatz kommt. Die dargestellten Signale sind dabei als Vektorsignale zu verstehen, welche mehrere Signale gleicher Art umfassen. Die Regeleinrichtung ist als sogenannter MIMO (Multi-Input Multi-Output) Regler ausgestaltet, der anhand von mehreren Eingangssignalen mehrere Stellsignale für die an den Rollenführungen befindlichen Aktuatoren ermittelt.FIGS. 2 and 3 show the signal flow diagram of the system according to the invention for active vibration damping. The basic structure according to FIG. 2 corresponds to the method, as used in EP 0 731 051 B1 comes. The signals shown are to be understood as vector signals, which include several signals of the same kind. The control device is as so-called MIMO (multi-input multi-output) controller designed on the basis of several Input signals several actuating signals for those located on the roller guides Actuators determined.

Bei dem in Figur 1 dargestellten System wirken auf die Kabine 1 äußere Störungen ein, welche sich aus indirekten Störkräften von den Schienen 15 sowie aus direkt an der Kabine 1 angreifenden Störkräften 16 in Form von Kabinenlast, Seil- und Windkräften zusammensetzen. Mit Hilfe der Positionssensoren 11 und der Beschleunigungssensoren 12 wird der aktuelle Zustand der Kabine ermittelt, wobei zunächst die von den Positionssensoren 11 gemessenen Positionen in einem Summationsblock 17 mit Referenzwerten verglichen werden, welche eine Referenzstellung der Kabine 1 in Bezug auf die Schienen 15 wiedergeben. Resultat der Summenbildung ist das Fehlersignal oder die Regelabweichung ep, welche die Abweichungen der Positionen der Rollenführungen hinsichtlich der Referenzstellung beschreibt. Im Summationsblock 18 hingegen werden die Beschleunigungswerte der Beschleunigungssensoren 12 negiert, d.h. von dem Ideal- bzw. Referenzwert 0 (keine Beschleunigungen) abgezogen, wodurch das zweite Fehlersignal ea erzeugt wird.In the system shown in Figure 1 act on the cabin 1 external disturbances, which are composed of indirect disturbing forces from the rails 15 and from directly acting on the cabin 1 disturbing forces 16 in the form of cabin load, rope and wind forces. With the aid of the position sensors 11 and the acceleration sensors 12, the current state of the car is determined, wherein first the positions measured by the position sensors 11 are compared in a summation block 17 with reference values which represent a reference position of the car 1 with respect to the rails 15. The result of the summation is the error signal or the control deviation ep, which describes the deviations of the positions of the roller guides with respect to the reference position. In contrast, in the summation block 18, the acceleration values of the acceleration sensors 12 are negated, ie subtracted from the ideal or reference value 0 (no accelerations), whereby the second error signal e a is generated.

Die Regeleinrichtung 19 setzt sich wie bereits erwähnt aus zwei Reglern zusammen, einem Positionsregler (Kp) 20 sowie einem Beschleunigungsregler (Ka) 21. Der Grund für die Verwendung zweier getrennter Regler besteht darin, dass ein Ziel der Regeleinrichtung 19 darin besteht, Kabinenschwingungen im hohen Frequenzbereich (zwischen 0,9 und 15 Hz, und vorzugsweise zwischen 0,9 und 5 Hz) zu unterdrücken, ohne dass der geregelte Aufzug außerhalb dieses Frequenzbereiches sich schlechter verhält als der ungeregelte. Auf der anderen Seite muss die Regeleinrichtung 19 dafür sorgen, dass die Einstellung des Kabinenrahmens 3 bezüglich der Führungsschienen 15 so geregelt wird, dass jederzeit ein ausreichender Dämpfungsweg an den Rollen zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Kabine 1 asymmetrisch beladen wird.The controller 19 is composed, as already mentioned, of two controllers, a position controller (K p ) 20 and an acceleration controller (K a ) 21. The reason for using two separate controllers is that a target of the controller 19 is cabin vibrations in the high frequency range (between 0.9 and 15 Hz, and preferably between 0.9 and 5 Hz) without the controlled elevator outside this frequency range behaving worse than the unregulated. On the other hand, the control device 19 must ensure that the setting of the cabin frame 3 with respect to the guide rails 15 is controlled so that at any time a sufficient Dämpfungsweg is available to the rollers. This is particularly important when the car 1 is loaded asymmetrically.

Für den ersten Regelungszweck ist eine Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitsrückführung mit Trägheitssensoren ausreichend, während hingegen für das zweite Regelungsziel eine Positionsrückführung erforderlich ist. Beide Rückführungen haben zwei widersprüchliche Ziele, welche durch die Verwendung der beiden getrennten Regler 20 und 21 verfolgt werden. Wie in Figur 2 dargestellt ist, berücksichtigt der Positionsregler 20 ausschließlich die Messwerte der Positionssensoren 11 und ist dementsprechend für die Aufrechterhaltung der Führungsspiele der Kabine 1 verantwortlich. Der Beschleunigungsregler 21 hingegen verarbeitet die Messwerte der Beschleunigungssensoren 12 und ist für die Unterdrückung der Schwingungen erforderlich. Die Soll- bzw. Stellwerte beider Regler 20 und 21 werden in dem Summationsblock 22 addiert und als ein gemeinsames Stellsignal den Aktuatoren 10 zugeführt.For the first control purpose is an acceleration or Velocity feedback with inertial sensors sufficient, while however, a position feedback is required for the second control target. Both returns have two contradictory goals, which are determined by the Using the two separate controllers 20 and 21 are tracked. As in figure 2, the position controller 20 takes into account only the measured values the position sensors 11 and is accordingly for the maintenance of the Leading games of the cabin 1 responsible. The acceleration controller 21 on the other hand, it processes the measured values of the acceleration sensors 12 and is responsible for the Suppression of vibrations required. The setpoints or set values of both Regulator 20 and 21 are added in the summation block 22 and as a common actuating signal supplied to the actuators 10.

Die Lösung zum Vermeiden des oben angesprochenen Konflikts zwischen den beiden Reglern 20 und 21 basiert auf dem Umstand, dass die für eine Schieflage der Kabine 1 verantwortlichen Kräfte (eine nicht-symmetrische Beladung der Kabine, eine große seitliche Seilkraft und dergleichen) sich wesentlich langsamer ändern als die anderen Störquellen, welche die Kabinenschwingungen verursachen. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Schienenunebenheiten oder Luftstörkräfte. Die Verstärkungsänderungen im Frequenzbereich sind immer kontinuierlich, das heißt: es gibt keine festen Grenzen. Bei einer bestimmten Frequenz haben beide Regler 20 und 21 gleich viel Einfluss. Darüber wirkt der Beschleunigungsregler 21 stärker, darunter wirkt der Positionsregler 20 stärker.The solution to avoiding the above-mentioned conflict between the two Regulators 20 and 21 is based on the circumstance that for an imbalance of Cabin 1 responsible forces (a non-symmetrical loading of the cabin, a large lateral cable force and the like) change much more slowly than the other sources of interference that cause the cabin vibrations. in this connection These are mainly rail unevenness or air disturbances. The Amplification changes in the frequency domain are always continuous, that is: there are no fixed limits. At a certain frequency both controllers have 20 and 21 the same amount of influence. In addition, the acceleration controller 21 acts stronger, underneath, the position regulator 20 acts more strongly.

Durch die Unterteilung der Regeleinrichtung 19 in einen Positions-Regelkreis sowie einen Beschleunigungs-Regelkreis können somit beide oben angesprochenen Regelziele verfolgt werden. Ein weiterer Vorteil der Unterteilung besteht ferner darin, dass die Regler 20 und 21 keine Nicht-Linearitäten enthalten. Anderenfalls wäre eine Stabilitätsanalyse und somit eine entsprechende Konfigurierung der beiden Regler nur schwer möglich.By the subdivision of the control device 19 in a position control loop as well An acceleration control loop can thus both be mentioned above To be tracked. Another advantage of the subdivision is further in that the controllers 20 and 21 contain no non-linearities. Otherwise, would be a stability analysis and thus a corresponding configuration of the two Controller difficult.

Die Ausgestaltung des Positions- und des Beschleunigungsreglers 20, 21 als lineare Regler hat allerdings zur Folge, dass diese nicht in geeigneter Weise auf nicht-lineare Vorgänge reagieren können, die beispielsweise beim Anfahren und beim Abbremsen der Aufzugskabine oder beim Ein- und Ausschalten der Regeleinrichtung entstehen. Um auch diese Vorgänge berücksichtigen zu können, wird das Verhalten der beiden Regler 20 und 21 nunmehr gemäß der vorliegenden Erfindung zeit- und geschwindigkeitsvariabel gestaltet, was nachfolgend anhand von Figur 3 erläutert werden soll.The embodiment of the position and the acceleration controller 20, 21 as a linear However, the effect of the controller is that it is not suitably non-linear Can react, for example, when starting and braking the elevator car or when switching on and off of the control device arise. In order to be able to consider these processes, the behavior of the two Regulator 20 and 21 now according to the present invention time and designed variable in speed, which explained below with reference to Figure 3 shall be.

Figur 3 zeigt dabei das erweiterte Signalflussschema des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei nur die erweiterte Regeleinrichtung 19 gezeigt ist, da die anderen Teile des Systems - Kabine, Aktuatoren und Sensoren - unverändert bleiben.FIG. 3 shows the extended signal flow diagram of the invention Method, wherein only the extended controller 19 is shown, since the others Parts of the system - cab, actuators and sensors - remain unchanged.

Die erfindungsgemäße zeit- und geschwindigkeitsvariable Ausgestaltung der Regeleinrichtung wird dadurch erzielt, dass die von dem Summationspunkt 17 gelieferten Fehlersignale ep für den Positionsregler 20 zunächst mit bestimmten Faktoren gewichtet bzw. multipliziert werden, bevor sie dem Positionsregler 20 zugeführt werden. Das variable Verhalten der Beschleunigungs-Regelungsschleife hingegen wird dadurch realisiert, dass die von dem Beschleunigungsregler 21 anhand der ihm zugeführten Fehlersignale ea ermittelten Stellsignale mit mehreren Verstärkungsfaktoren gewichtet werden. In beiden Fällen wird hierdurch letztendlich die Verstärkung des Reglers 20 bzw. 21 variiert, wobei dies im Hinblick auf den Zeitpunkt und die Vertikalgeschwindigkeit der Kabine erfolgt.The time and speed variable embodiment of the control device according to the invention is achieved by first weighting or multiplying the error signals e p supplied by the summation point 17 for the position controller 20 with certain factors before they are fed to the position controller 20. By contrast, the variable behavior of the acceleration control loop is realized by weighting the control signals determined by the acceleration controller 21 on the basis of the error signals e a supplied to it with a plurality of amplification factors. In both cases, this ultimately varies the gain of the controller 20 and 21, respectively, with respect to the timing and the vertical speed of the car.

Das zeitvariable Verhalten der beiden Regler 20 und 21 wird durch zwei sog. Zeitverzögerungsblöcke 23 und 24 bewirkt, die von einem gemeinsamen Ein- oder Aus-Signal mit dem Wert 1 oder 0 angesteuert werden. Nach einem Einschalten der Regeleinrichtung wird zuerst der Verstärkungsfaktor kPt für den Positionsregler 20 kontinuierlich hochgefahren und zwar mit einem linearen Anstieg von 0 auf 1. Der Verstärkungsfaktor kat für den Beschleunigungsregler 21 hingegen folgt mit einer gewissen Zeitverzögerung ebenfalls mit einem linearen Anstieg von 0 auf 1. Nach Ausschalten der Regeleinrichtung wird zuerst die Verstärkung kat für den Beschleunigungsregler 21 linear von 1 auf 0 reduziert, während hingegen die Verstärkung kPt für den Positionsregler 20 zeitverzögert abgesenkt wird. Die auf diese Weise erzielte gestaffelte Inbetriebnahme und Deaktivierung der beiden Regler 20, 21 gestattet es, besonders gut auf die Vorgänge beim Ein- und Ausschalten der Regeleinrichtung zu reagieren.The time-variable behavior of the two controllers 20 and 21 is effected by two so-called. Time delay blocks 23 and 24, which are controlled by a common on or off signal with the value 1 or 0. After the controller has been switched on, the gain factor k Pt for the position controller 20 is first ramped up continuously with a linear increase from 0 to 1. The gain factor k at for the acceleration controller 21, on the other hand, follows with a certain time delay likewise with a linear increase of 0 1. After switching off the control device, first the gain k at for the acceleration controller 21 is linearly reduced from 1 to 0, while on the other hand the gain k Pt for the position controller 20 is lowered in a time-delayed manner. The staggered commissioning and deactivation of the two regulators 20, 21 achieved in this way makes it possible to respond particularly well to the events when the control device is switched on and off.

Die von den Zeitverzögerungsblöcken 23 und 24 gelieferten Verstärkungsfaktoren kPt und kat werden in den Blöcken 27 und 28 darüber hinaus auch jeweils mit einem geschwindigkeitsabhängigen Faktor kPv und kav multipliziert, so dass sich die Verstärkungsfaktoren kPvt für den Positionsregler 20 bzw. kavt für den Beschleunigungsregler 21 ergeben. Die Geschwindigkeitsfaktoren kPv und kav werden von zwei Blöcken 25 und 26 erzeugt, die in Abhängigkeit von dem von dem Drehbewegungssensor 13 ermittelten Geschwindigkeitswert v die beiden Gewichtungsfaktoren ermitteln, wobei die geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungswerte in Tabellen abgelegt sind und linear interpoliert werden. Wichtig ist, dass die beiden vom absoluten Betrag der Geschwindigkeit v abhängigen Verstärkungsfaktoren kPv und kav selbst nie Null werden, wodurch sichergestellt ist, dass auch bei Stillstand der Kabine noch eine Regelung erfolgt.The amplification factors k Pt and k at provided by the time delay blocks 23 and 24 are also multiplied in each case by a speed-dependent factor k Pv and k av in the blocks 27 and 28, so that the gain factors k Pvt for the position controller 20 or k avt for the acceleration controller 21. The speed factors k Pv and k av are generated by two blocks 25 and 26, which determine the two weighting factors in dependence on the speed value v determined by the rotary motion sensor 13, wherein the speed-dependent gain values are stored in tables and are linearly interpolated. It is important that the two gain factors k Pv and k av , which depend on the absolute magnitude of the speed v, never become zero themselves, which ensures that control is still carried out even when the car is stationary.

Der in der soeben beschriebenen Weise gebildete Verstärkungsfaktor kavt für den Beschleunigungsregler 21 wird dann in Block 29 mit dem Ausgangs- oder Stellsignal des Beschleunigungssensors 21 multipliziert. Der Verstärkungsfaktor kPvt für den Positionsregler 20 hingegen wird in dem Multiplikationsblock 38 mit einem modifizierten Fehlersignal ePlq multipliziert und dem Positionsregler 20 zugeführt.The amplification factor k avt for the acceleration controller 21 formed in the manner just described is then multiplied in block 29 by the output or setting signal of the acceleration sensor 21. The amplification factor k Pvt for the position controller 20, however, is multiplied in the multiplication block 38 with a modified error signal e Plq and fed to the position controller 20.

Das von dem Summationsblock 17 gelieferte Fehlersignal eP unterliegt selbst noch einmal einer Modifikation, die berücksichtigt, dass bei relativ großen Abweichungen in der Position, wie sie im Stillstand der Kabine (beispielsweise beim Beladen) vorkommen können, eine schnelle Korrektur zur Verfügung stehen muss. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, wird in Block 30 das Quadrat des Positionsfehlers eP mit gleichem Vorzeichen gebildet, so dass zum einen der Positionsfehler eP in linearer und zum anderen in quadratischer Form vorhanden ist. Bei relativ großen Abweichungen soll das quadrierte Fehlersignal verwendet werden, um eine genügend schnelle Positionskorrektur zu erzielen. Während der Fahrt der Kabine allerdings würde die große Verstärkung zu Vibrationen und sogar zu Instabilitäten führen, weshalb es notwendig ist, abhängig von der Fahrgeschwindigkeit vom quadratischen Positionsfehler auf den linearen Positionsfehler umzuschalten.The error signal e P delivered by the summation block 17 itself is once again subject to a modification which takes account of the fact that a quick correction must be available given relatively large deviations in the position, such as may occur during standstill of the car (for example during loading). To account for this fact, the square of the position error e P is formed with the same sign in block 30, so that on the one hand, the position error e P is present in linear and the other in a square shape. For relatively large deviations, the squared error signal should be used to achieve a sufficiently fast position correction. However, during the ride of the cab, the large gain would cause vibrations and even instabilities, so it is necessary to switch from the square position error to the linear position error depending on the vehicle speed.

Die Umschaltung selbst darf allerdings wiederum nicht sprunghaft erfolgen, um keine weiteren Instabilitäten zu erzeugen. Der demzufolge angestrebte kontinuierliche Übergang wird mit Hilfe einer durch die Blöcke 30 bis 37 gebildeten Fehlersignal-Modifikationseinrichtung erzielt, wobei Block 31 zunächst ein Ausgangssignal von 0 auf 1 schaltet, wenn die (richtungsunabhängige) Fahrgeschwindigkeit v einen Schwellenwert vsw überschreitet. Block 32 ist ein Tiefpassfilter und bewirkt eine zeitlich verzögerte kontinuierliche Änderung des Ausgangssignals bei sprunghafter Änderung des von Block 31 erhaltenen Eingangssignals. Der Ausgang des Tiefpassfilters wird mit dem linearen Positionsfehler in Block 35 multipliziert, während hingegen in dem Summationsblock 34 eine Differenz zwischen dem Referenzwert 1 und dem von dem Tiefpassfilter 32 gelieferten Ausgangswert erzeugt wird. Die Summe der dem Multiplikationsblock 35 für den linearen Fehler einerseits und dem Multiplikationsblock 36 für den quadratischen Fehler andererseits zugeführten Verstärkungswerte ist somit immer 1, d.h., der Anteil des quadratischen Fehlers nimmt nach Überschreiten der Grenzgeschwindigkeit vsw kontinuierlich ab während hingegen der Anteil des linearen Fehlers zunimmt. In dem Summationsblock 37 werden die auf diese Weise gewichteten linearen und quadratischen Positionsfehler überlagert und schließlich mit dem zeit- und geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungsfaktor kPvt in dem Block 38 multipliziert. Die auf diese Weise gewichteten Werte werden letztendlich dem Positionsregler 20 als Eingangssignale zugeführt.The switching itself, however, must not be sudden, so as not to create further instabilities. The consequently desired continuous transition is achieved by means of an error signal modification device formed by blocks 30 to 37, wherein block 31 first switches an output signal from 0 to 1 when the (direction-independent) travel speed v exceeds a threshold value v sw . Block 32 is a low-pass filter and causes a time-delayed continuous change of the output signal in the event of a sudden change in the input signal obtained from block 31. The output of the low-pass filter is multiplied by the linear position error in block 35, while in the summation block 34 a difference between the reference value 1 and the output value provided by the low-pass filter 32 is generated. The sum of the amplification values supplied to the linear error multiplication block 35 on the one hand and the quadratic error multiplication block 36 on the other hand is thus always 1, ie the proportion of the quadratic error continuously decreases after exceeding the limit velocity v sw while the proportion of the linear error decreases increases. In summation block 37, the linear and quadratic position errors weighted in this way are superimposed and finally multiplied by the time and speed dependent gain factor k Pvt in block 38. The values weighted in this way are ultimately fed to the position controller 20 as input signals.

Die auf diese Weise realisierte Gewichtung und Verstärkung der Positions- und Beschleunigungs-Regelschleifen ermöglicht die Anpassung des Verhaltens der Regeleinrichtung an nicht-lineare Vorgänge, die beim Ein- und Ausschalten der Regler bzw. beim Anfahren und Abbremsen der Aufzugskabine entstehen. Ein entscheidender Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Positions- und Beschleunigungs-Regler nach wie vor linear und zeitinvariant ausgelegt werden können und sich somit der Aufwand zum Konfigurieren der Regeleinrichtung insgesamt nur geringfügig erhöht. Die Berücksichtigung der zeitund geschwindigkeitsabhängigen Faktoren kann dabei ohne größeren Aufwand erfolgen, so dass das gesamte Regelverhalten der erfindungsgemäßen Einrichtung auf einfache Weise signifikant verbessert werden kann. Das Umschalten zwischen dem linearen und dem quadratischen Fehlersignal für die Position der Führungselemente gestattet es darüber hinaus auch, im Stillstand der Aufzugskabine eine möglichst schnelle Regelung im Hinblick auf Positionsänderungen zu erzielen.The weighting and amplification of position and weight realized in this way Acceleration control loops allow the behavior to be adjusted Control device to non-linear processes, which when switching on and off the Controller or when starting and braking the elevator car arise. One decisive advantage of the solution according to the invention is that the Position and acceleration controls are still linear and time-invariant can be designed and thus the effort to configure the Overall control only slightly increased. The consideration of the time and speed-dependent factors can be done without much effort take place, so that the entire control behavior of the device according to the invention can be significantly improved in a simple way. Switching between the linear and the square error signal for the position of the In addition, guide elements also allows, at a standstill Elevator cabin as fast as possible with regard to To achieve position changes.

Claims (12)

Einrichtung zur Reduktion von Schwingungen einer an Schienen (15) geführten Aufzugskabine (1), aufweisend: mehrere Führungselemente (5, 6, 7) zum Führen der Aufzugskabine (1) entlang der Schienen (15), einen Sensor (11, 12) zum Erfassen von Positionsänderungen der Aufzugskabine (1) und/oder von an der Aufzugskabine (1) auftretenden Beschleunigungen, einen zwischen der Aufzugskabine (1) und den Führungselementen (5, 6, 7) angeordneten Aktuator (10) sowie eine Regeleinrichtung (19), welche auf Basis der von dem Sensor (11, 12) übermittelten Werte den Aktuator (10) zur Veränderung der Lage der Kabine (1) gegenüber den Schienen (15) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) eine in Abhängigkeit von der Vertikalgeschwindigkeit (v) der Aufzugskabine (1) veränderbare Verstärkung aufweist.Device for reducing vibrations of an elevator car (1) guided on rails (15), comprising: a plurality of guide elements (5, 6, 7) for guiding the elevator car (1) along the rails (15), a sensor (11, 12) for detecting changes in position of the elevator car (1) and / or accelerations occurring at the elevator car (1), a between the elevator car (1) and the guide elements (5, 6, 7) arranged actuator (10) and a control device (19) which, on the basis of the values transmitted by the sensor (11, 12), actuates the actuator (10) for changing the position of the car (1) relative to the rails (15), characterized in that the control device (19) has a function of the vertical speed (v) of the elevator car (1) variable gain. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) eine Zeitverzögerungseinrichtung (23, 24) aufweist, welche die Verstärkung der Regeleinrichtung (19) nach einem Aktivieren der Regeleinrichtung (19) kontinuierlich anhebt bzw. nach einem Ausschalten kontinuierlich absenkt.Device according to claim 1,
characterized in that the control device (19) has a time delay device (23, 24) which continuously raises the gain of the control device (19) after activation of the control device (19) or continuously lowers after switching off. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal, das die Vertikalgeschwindigkeit darstellt, ist an einem Aufzugsantrieb erfassenden und zur Regeleinrichtung (19) über ein Hängekabel übertragen.Device according to claim 1 or 2,
characterized in that a signal representing the vertical speed is detected at an elevator drive and transmitted to the control device (19) via a suspension cable. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzugskabine (1) einen die Vertikalgeschwindigkeit erfassenden Geschwindigkeitssensor (13) aufweist, dessen Messwert von der Regeleinrichtung (19) in einen geschwindigkeitsabhängigen Verstärkungsfaktor (kPv, kav) umgesetzt wird, der mit einem Eingangssignal für einen Regler (20, 21) und/oder einem von dem Regler (20, 21) ermittelten Stellsignal zur Ansteuerung des Aktuators (10) multipliziert wird. Device according to claim 1 or 2,
characterized in that the elevator car (1) has a vertical speed detecting speed sensor (13) whose measured value is converted by the control device (19) into a speed-dependent gain factor (k Pv , k av ), which is supplied with an input signal for a controller (20 , 21) and / or one of the controller (20, 21) detected actuating signal for driving the actuator (10) is multiplied. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) eine Fehlersignal-Modifikationseinrichtung (31-37) aufweist, über welche das von an der Aufzugskabine (1) angeordneten Positionssensoren (11) ermittelte Fehlersignal (ep) unterhalb einer vorgegebenen Grenzgeschwindigkeit (vsw) der Kabine (1) in quadratischer Form und oberhalb der Grenzgeschwindigkeit (vsw) der Kabine (1) in linearer Form als modifiziertes Fehlersignal einem Positionsregler (20) zugeführt wird. Device according to one of the preceding claims,
characterized in that the control device (19) has an error signal modification device (31-37) via which the error signal (e p ) determined by the position sensors (11) arranged on the elevator car (1). below a predetermined limit speed (v sw ) of the car (1) in a square shape and above the limit speed (v sw ) of the car (1) in linear form as a modified error signal to a position controller (20) is supplied. Einrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel von dem quadratischen zu dem linearen Fehlersignal und umgekehrt bei einem Über- oder Unterschreiten der Grenzgeschwindigkeit (vsw) kontinuierlich erfolgt.Device according to claim 5,
characterized in that the change from the quadratic to the linear error signal and vice versa in case of exceeding or falling below the limit speed (v sw ) takes place continuously. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (19) eine Zeitverzögerungseinrichtung (23, 24) aufweist, welche die Verstärkung der Regeleinrichtung (19) nach einem Aktivieren der Regeleinrichtung (19) kontinuierlich anhebt bzw. nach einem Ausschalten kontinuierlich absenkt.Device according to one of the preceding claims,
characterized in that the control device (19) has a time delay device (23, 24) which continuously raises the gain of the control device (19) after activation of the control device (19) or continuously lowers after switching off. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung aufweist einen Positionsregler (20), welcher den Aktuator (10) in Abhängigkeit von Signalen von an der Aufzugskabine (1) angeordneten Positionssensoren (11) derart ansteuert, dass die Führungselemente (5, 6, 7) eine vorgegebene Position einnehmen, sowie einen Beschleunigungsregler (21), welcher den Aktuator (10) in Abhängigkeit von Signalen von an der Aufzugskabine (1) angeordneten Beschleunigungssensoren (12) derart ansteuert, dass an der Aufzugskabine (1) auftretenden Schwingungen unterdrückt werden, wobei die Stellsignale des Positionsreglers (20) und des Beschleunigungsreglers (21) addiert und dem Aktuator (10) als Summensignal zugeführt werden.Device according to one of the preceding claims,
characterized in that the control device comprises a position controller (20) which controls the actuator (10) in response to signals from position sensors (11) arranged on the elevator car (1) in such a way that the guide elements (5, 6, 7) assume a predetermined position and an acceleration controller (21) which controls the actuator (10) in response to signals from acceleration sensors (12) arranged on the elevator car (1) in such a way that vibrations occurring at the elevator car (1) are suppressed, wherein the control signals of the position controller (20) and the acceleration regulator (21) are added and supplied to the actuator (10) as a sum signal. Einrichtung nach Anspruch 7 und Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem ersten Zeitverzögerungsblock (23) gebildeter Verstärkungsfaktor (kpt) für den Positionsregler (20) nach einem Aktivieren der Regeleinrichtung (19) linear ansteigt und nach einem Abschalten der Regeleinrichtung (19) linear auf 0 abfällt.Device according to claim 7 and claim 8,
characterized in that one of a first time delay block (23) formed gain factor (k pt ) for the position controller (20) after activation of the control device (19) increases linearly and decreases after a shutdown of the control device (19) linearly to 0. Einrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abfall des Verstärkungsfaktor (kpt) für den Positionsregler (20) nach dem Abschalten der Regeleinrichtung (19) zeitlich verzögert erfolgt.Device according to claim 9,
characterized in that the drop in the amplification factor (k pt ) for the position controller (20) after switching off the control device (19) is delayed in time. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass ein von einem zweiten Zeitverzögerungsblock (24) gebildeter Verstärkungsfaktor (kat) für den Beschleunigungsregler (21) nach einem Aktivieren der Regeleinrichtung (19) zeitverzögert linear ansteigt und nach einem Abschalten der Regeleinrichtung (19) linear auf 0 abfällt.Device according to claim 9 or 10,
characterized in that a gain factor (k at ) for the acceleration controller (21) formed by a second time delay block (24) increases in a time-delayed linear manner after activation of the control device (19) and linearly decreases to 0 after the control device (19) has been switched off. Einrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsfaktor (kat) für den Beschleunigungsregler (21) nach einem Aktivieren der Regeleinrichtung (19) im Vergleich zu dem Verstärkungsfaktor (kpt) für den Positionsregler (20) zeitverzögert ansteigt, und
dass die Absenkung des Verstärkungsfaktors (kat) für den Beschleunigungsregler (21) nach einem Abschalten der Regeleinrichtung (19) unmittelbar beginnt, während die Absenkung des Verstärkungsfaktors (kpt) für den Positionsregler (20) zeitverzögert erfolgt.Device according to claim 11,
characterized in that the gain factor (k at ) for the acceleration controller (21) increases in a time-delayed manner after activation of the controller (19) compared to the gain factor (k pt ) for the position controller (20), and
that the lowering of the gain factor (k at) begins for the acceleration controller (21) after switching off the control device (19) directly, while the lowering of the gain factor (k pt) with a time delay for the position controller (20).
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