FI72016C - Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. - Google Patents
Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. Download PDFInfo
- Publication number
- FI72016C FI72016C FI832946A FI832946A FI72016C FI 72016 C FI72016 C FI 72016C FI 832946 A FI832946 A FI 832946A FI 832946 A FI832946 A FI 832946A FI 72016 C FI72016 C FI 72016C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- speed
- setpoint
- controller
- transfer function
- equation
- Prior art date
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 9
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 101150069598 Lrrc7 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 description 1
- 101100216020 Mus musculus Anpep gene Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B1/00—Control systems of elevators in general
- B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
- B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
- B66B1/30—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical effective on driving gear, e.g. acting on power electronics, on inverter or rectifier controlled motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
- B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
- B66B1/00—Control systems of elevators in general
- B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
- B66B1/28—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical
- B66B1/285—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration electrical with the use of a speed pattern generator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/06—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current
- H02P7/18—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power
- H02P7/24—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices
- H02P7/28—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices
- H02P7/285—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only
- H02P7/292—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC
- H02P7/293—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for regulating or controlling an individual dc dynamo-electric motor by varying field or armature current by master control with auxiliary power using discharge tubes or semiconductor devices using semiconductor devices controlling armature supply only using static converters, e.g. AC to DC using phase control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/90—Specific system operational feature
- Y10S388/906—Proportional-integral system
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S388/00—Electricity: motor control systems
- Y10S388/907—Specific control circuit element or device
- Y10S388/917—Thyristor or scr
- Y10S388/919—Triggered by resistor or capacitor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Elevator Control (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Description
7201 6
MENETELMÄ JA LAITE HISSIN TASAVIRTAMOOTTORIN STABILOIMISEKSI -FÖRFARANDE OCH ANORDNING FÖR STABILISERING AV EN LIKSTRÖMSMOTOR I EN HISS
Tämän keksinnön kohteena on menetelmä hissin tasavirtamoottorin nopeudensäädön stabiloimiseksi ja nopeussäätäjä, jossa nopeuden-säädössä takaisinkytkentätietoina käytetään virtäti etoa ja no-peustietoa.
Tasavirtamoottorit ovat luontaisen säädettävän nopeuden ja tärinättömyyden tähden suosittuja hissien nostomoottoreina. Korkealuokkainen tasavirtamoottorin nopeudensäätö on monimutkaisen teorian takia kuitenkin vaikeasti tehtävissä, josta syystä tunnettujen nopeudensäätäjien heikkouksina ovat hissin liikkeiden erilaiset poikkeamat nopeussäätäjän antamasta ohjeesta. Poikkeamat ilmenevät mm. hissin nopeuden jättämisenä ohjearvosta kiihdytyksessä ja hetkellisessä ylinopeudessa ja heilahtelussa vauhdin tasaantuessa kiihdytyksen jälkeen tai hissin pysähtyessä.
Normaaleissa asuintai ohisseissä päästään tavanomaisella tekniikalla kohtuulliseen suorituskykyyn, koska hissit ovat hitaita. Nopeissa pikahisseissä sen sijaan ohjeenseurantavirheet korostuvat ja ovat syynä siihen, että tunnetuilla pikahisseillä on melko huono suorituskyky. Jos hissi on nopea, on sen käynti epämukavaa ja nykivää, ja kohtuullisen käynnin saavuttamiseksi on taas nopeudesta tingittävä.
Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellämainitut pikahissin nopeudensäädön epäkohdat. Keksinnön mukaiselle hissin tasa-viramoottorjn nopeudensäädön stabiloinnille on tunnusomaista se, että virtasäätäjää approksimoidaan ideaalisella integraattori1-la, jonka avulla saatua matemaattista mallia käytetään säätöjärjestelmän nopeussilmukan tai silmukoiden vahvistuksen ja aikavakioiden määräämiseksi, jotka järjestelmäkohtaiset parametrit kompensoidaan vastaavilla lyhytaikaisilla ohjearvokorostuksi11a käytännöllisesti katsoen viiveettömän ohjeenseurantakyvyn ai- 7201 6 kaansaamiseksi . Keksinnön etuina ovat tällöin se, että ohjeen-muodostus yksinkertaistuu, koska todellinen nopeus tarkasti seuraa ohjejännitettä, ja se että saadaan täsmällinen pysähtyminen, jcka paitsi että se on hississä olijoille mukavampaa mahdollistaa pienemmän tarkkuusasetusikkunan käyttämisen ja näinollen saavutetaan parempi pysähdys tarkkuus . Tarkkuusase tusikkuna11 a tarkoitetaan sitä kerrostason molemmin puolin olevaa aluetta, johon hissi voi pysähtyä ilman että tapahtuu korjaus. Jos siis hissi yrittää pysähtyä tarkkuusasetusikkunan ulkopuolelle, niin tämä ei onnistu, vaan hissi liikkuu hitaasti oikeaan pysähdyspaikan suuntaan, kunnes tarkkuusasetusikkuna on löytynyt.
Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellutusmuo-dolle on tunnusomaista se, että ideaalinen integraattori muodostuu virtasäätäjän siirtofunktiosta, joka on muodostettu sovelletusta matematiikasta tunnetuin menetelmin Lap1 ace-muunnoksen avulla s-tasossa.
Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovellutusmuo-dolle on myös tunnusomaista se, että ohjearvokorostukset toteuttava kytkentä mitoitetaan tunnetun peruskytkennän siirtofunktion perusteella Laplace-muunnoksella vertaamalla kytkennän parametrejä nopeussäädön approksimaatiosta saatuihin.
Keksinnön mukaista menetelmää soveltavalle nopeussäätäjälle on pääasiassa tunnusomaista se, että säätäjässä on ohjearvokorostus-piiri, joka on peruskytkennältään sinänsä tunnettu operaatiovah-vistinsovellutus, jossa on vaihejohtokompensointi niin, että piirin ulostulossa on kapasitiivinen vaihe-edeltämä sisääntuloon verrattuna, ja jossa säätäjässä on kaksinkertainen nopeuden takaisinkytkentä, ohjearvokorostuspiirissä vastaavasti kaksi derivoivaa korostuspiiriä, jotka sisääntulon eli ohjearvon muuttuessa generoivat korostuksia niin, että hissin oloarvon muutokset käytännöllisesti katsoen viiveettömästi seuraavat ohjearvon muutoksia.
Il 3 7201 6
Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuvio 1 esittää tavanomaisen nopeudensäädön ohjetta ja oloarvoa. Kuvio 2a esittää optimaalista ajokäyrää.
Kuvio 2b esittää ryömintäviiveellä varustettua hissin ajokäyrää.
Kuvio 3 esittää tavanomaisen nopeudensäädön lohkokaaviota.
Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista nopeudensäädön analysointiin sopivaa lohkokaaviota.
Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen nopeusohjeen korostuspiiriä.
Kuvio 6 esittää esimerkkihissin nopeuskäyrää ja vastaavaa säätäjän lähtöjännitettä.
Kuvio 7 esittää esimerkin keksinnön mukaisesta nopeudensäädön mitoituksesta.
Kuvio 8 esittää toisen esimerkin keksinnön soveltamisesta.
Kuvio 9 esittää esimerkki 2:n säätäjän analyysin sijaiskytken-tää .
Kuvio 10 esittää esimerkki 2:n suljetun nopeussilmukan siirto-funktion Bode-diagramman amplitudikäyrää.
Kuvion 1 mukaisessa tilanteessa hissin oloarvokäyrä 2 jää ohje-arvokäyrän 1 jälkeen kiihdytyksessä (nouseva reuna) vakiomäärän 3 verran. Kun hissin kiihdytysvaihe on loppunut ja siirrytään tasaiseen nopeuteen, oloarvo ei välittömästi tunnista tilanteen muutosta, vaan heilahtaa säätöjärjestelmän ominaishitauden takia oikean arvon molemmin puolin vaimenevalla amplitudilla 4. Vastaava tilanne esiintyy pysähdyksessä, nyt oioarvonopeus 2 jää jonkin verran suuremmaksi kuin ohjearvo 1 hidastuksen aikana ja pysähtymisessä esiintyy taas oloarvon heilahtelua.
7201 6
Kuviossa 2a on esitetty optimaalista tapausta kuvion 1 mukaisessa tilanteessa, jolloin nopeus menee nollaan samalla hetkellä, kun hissi on löytänyt oikean pysähdyspxs teen, joten käyrät 1 ja 2 yhtyvät käyräksi 5; kuviossa 2b on esitetty miten syntyy ajanhukkaa, jos ei ajeta optimaalista käyrää. Ryömintäviive 6 tuhlaa aikaa tarpeettomasti, eikä kiihdytysvaiheen seurantavirheistä olla päästy eroon.
Kuvion 3 tavanomaista tekniikkaa edustavassa nopeudensäätöratkaisussa on siis vaikeutena saada itse säätäjä, virtasäätäjä 7, tyristorien sytytinpiiri 8 ja tyristorisilta 9, analyyttisesti ratkaistua, jotta täsmälleen tiedettäisiin säätäjän tila joka hetkellä, mikä on edellytys ja lähtökohta säätäjän ominaisarvojen mielekkäälle modifioinnille. Nopeussäätäjä 16 muodostuu ns. PI-säätäjästä (PI = Proportional Integral), joka sinänsä on täysin hallittavissa. Kuviossa 3 on lisäksi esitetty hissin koneistoa, hissimoottori 10, takometrigeneraattori 11, taittopyörä 12, hissikori 13 ja vastapaino 14, joihin numeroihin jäljempänä viitataan. VM tarkoittaa virtamuuntajaa.
Esi-arkki 1
Selvitetään seuraavaksi esimerkin valossa keksinnön mukaisen stabiloinnin mitoittamista.
Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista menetelmää nopeudensäädön malliksi. Kuviossa 4 on erikoista se, että koko virtasäätösi1-mukka on approksimoitu integraattori1la 17. Tämä tekee mahdolliseksi yksinkertaisten mallien kehittelyn. Toisaalta tällainen approksimaatio on hisseissä erityisen tarkka, koska virtasäätä-jässä esiintyvät aikavakiot ovat noin 10 ms luokkaa, kun taas nopeussilmukan aikavakiot ovat 300 ms luokkaa.
Määrätään seuraavaksi kuvion 4 siirtofunktio. Operaatiovahvistimien teoriasta on tuttua, että säätäjän 16 siirtofunktio (= G1) on seuraavaa: 5 72016 K1 ( 1 + s*T1 )
Gi = ---------------- (1) s Tässä yhtälössä s on Laplace-muuttuja, K1 on säätäjäkytkennän vahvistus ja Tl on säätäjäkytkennän aikavakio.
Yhtälössä 1 on: K1 = 1/(R2*C1) (2)
Tl = R1 * C1 (3)
Rl, R2 ja Cl ovat säätäjäkytkennän komponentteja kuvion 4 mukaisesti.
Koko avoimen silmukan siirtofunktio (G2) kuviossa 4 ilman takaisinkytkennän osuutta on seuraava: K.? ( 1 + s*Tl ) G2 = (4) s*s jossa: K2 = K1*K3 (5) Säätötekniikan teorian mukaan saadaan suljetun systeemin siirto-funktio (=G3) seuraavasti: G3 = G2/(l + G2*K4) (6)
Sijoitetaan yhtälö (4) yhtälöön (6). Pienen sieventelyn jälkeen saadaan: G3 = K2*(1 + s*Tl)/(s*s + s*K2*K4*Tl+K2*K4) (7)
Tutkitaan yhtälön (7) nimittäjän nollakohtia: 6 72016 s*s + s*K2*K4*Tl + K 2 * K 4 = 0 (8)
Juuriksi saadaan: si, s2 = (K2*K4*T1)/2 +(-) SQR (A) (9) jossa: A = (K2*K2*K4*K4*T1*T1)/4 - K2*K4 (10) Säätötekniikan teorien mukaisesti systeemiin ei synny toisen asteen termiä, jos vahvistus K on korkeintaan niin suuri, että yhtälö 10 on nolla. Tämä on välttämätön edellytys ylityksen poisjäämiseksi. Saadaan ns. kriittinen vahvistus:
Saadaan sievennyksen jälkeen: K2*K4*T1*T1 = 4 (11)
Kun otetaan yhtälö (5) huomioon, niin saadaan: K1*K3*K4*T1*T1 = 4 (12)
Vakiot K1 ja Tl määräytyvät edellä esitetyn perusteella säätäjän komponenteista Rl, R2 ja C. Komponentit K3 ja K4 määräytyvät hissin moottorin ominaisuuksista ja mekaanisista huimista. Nämä voidaan laskea melko helposti, mutta seuraavaksi esitetään menetelmä näiden vakioiden määräämiseksi yksinkertaisen mittauksen avulla.
Kun mitataan jännite U2 kuviossa 4 ja 6 kiihtyvyydellä a, niin saadaan jännite Ua. Koska K3 on jännitteen ja kiihtyvyyden välinen kerroin, niin: K 3 = a/Ua (13)
Tutkitaan vakiota K4. Kun hissin nopeus on nimellinen Vn, niin takometrin lähtöjännite 18 kuviossa 4 on Ub. Tämän perusteella saadaan: 7 7201 6 K 4 = Ub/Vn (14)
Kun yhtälöön 12 sijoitetaan yhtälöt 13, 14, 2 ja 3, niin saadaan sievennyksen jälkeen:
Cl = (4*R2*Ua*Vn)/(Ub*Rl*Rl*a) (15)
Yhtälö 15 ilmoittaa säännön, jonka perusteella määrätään säätäjän kapasitanssi, kun systeemin muut vakiot on tunnettu. Kun yhtälön 15 mukaista ratkaisua käytetään, niin suljetun säätäjän siirtofunktion nimittäjään tulee kaksi yhtäsuurta aikavakiota, koska vahvistus on viritetty kriittiseksi.
Nimittäjän aikavakio saadaan yhtälöstä 9. Kun kerran vahvistus on valittu niin suureksi, että neliöjuuritermi on nolla, niin yhtälön alkuosan käänteisarvo antaa halutun aikavakion. Olkoon tämän aikavakion nimi T2. Saadaan: T2 = 2/(K2*K4*T1) (16)
Jos sijoitetaan yhtälöön 16 yhtälöt 5, 2, 3, 13 ja 14, niin saadaan : • T2 = (2*R2*Ua*Vn)/(a*Rl*Ub) (17)
Yhtälön 7 perusteella saadaan kriittisellä vahvistuksella varustetun säätäjän lopulliseksi suljetun silmukan siirtofunktioksi: G4 = K 5(1 + s*Tl) /((1 + s*T2)(l + s*T2)) (18) K5 on suljetun systeemin vahvistus, K5:n arvo ei vaikuta tässä selostettavaan mitoitukseen, joten sitä ei käsitellä enempää. Tämän siirtofunktion aikavakiot saadaan yhtälöstä 3 ja 17.
Seuraavaksi näytetään, miten sopivasti ohjearvoa korostamalla saadaan yhtälön (18) mukainen siirtofunktio seuraamaan ohjearvoa viiveettömästi ja ilman ylitystä.
8 72016 '1 arkas tel laan kuvion 5 mukaista korostusky tken tää . Korostuskyt-kentää käytetään siten, että esim. operaatiovahvistimesta 21 kuvioon 4 tuleva nopeuden ohjejännite 19 kulkee ensin kuviossa 5 esitetyn korostuskytkennän kautta.
Kuvion 5 kytkennän siirtofunktioksi saadaan operaatiovahvistimen teorian perusteella: G5 = ((1 + s*T3)(1 + s*T4))/(l + s*T5) (19) jossa: T3 = R10*C4 (20) T 4 = R13*C5 (21) T5 = R15*C6 (22)
Edelliset siirtofunktiot ja aikavakiot pitävät paikkansa, jos vastus R12 on riittävän pieni vastukseen RIO verraten. Tämä pidetäänkin mitoitusperusteena. Vastus R12 tarvitaan vain operaatiovahvistimen 20 sisäisen stabiliteetin säilyttämiseksi. Vastaavasti R14 tulee olla pieni R13 suhteen. Edelleen tulee RIO olla yhtäsuuri kuin Rll ja R15 yhtäsuuri kuin R13. Nämä yhtäsuuruudet määräävät siirtofunktion 19 vahvistustermiksi yhden.
Korostuspiirin aikavakiot pitää valita siten, että: T3 = T4 = T2 ja T5 = Tl (23)
Edellisen perusteella todetaan, että yhtälön 19 aikavakiot kumoavat yhtälön 18 aikavakiot. Näin siis on saatu keksinnön mukainen hyvä ohjeenseurantakyky.
Tarkastellaan vielä numeerisen esimerkin valossa miten keksinnön mukainen stabilointi suoritetaan. Olkoon kuviossa 6 stabiloitavasta hissistä mitatut nopeuskäyrä ja nopeussäätäjän lähtöjänni-te U2. Tätä mittausta varten hissi on kuormattava puolelle kuormalle. Mitattuun nopeuskäyrään on piirretty tangentti tg. Tangentin avulla määrätään hissin kiihtyvyys. Olkoon mitattu dv = 2 m/s ja dt = 2 see. Tästä saadaan laskettua kiihtyvyydeksi 1 m/s*s. Olkoon edelleen mitattu Ua = 5V ja Ub = 20 V kun hissin nimellisnopeus on 4 m/s. Nopeussäätäjän kuvion 4 vastukset R2 ja il 9 72016
Rl valitaan kokeellisesti siten, että hissi kulkee tärinättömäs-ti. Kuitenkin niin, että vahvistus on mahdollisimman suuri. Jos esim. R2 on 100 k ohm, niin Rl valitaan siis mahdollisimman suureksi. Mittaukset ja kokeilut tehdään ei-optimaa1ise 11a säätäjällä, koska optimaalista säätäjää ei vielä tunneta tässä vaiheessa. Oletetaan, että Rl:n arvoksi tuli 500 k ohm. Nyt voidaan kondensaattorin Cl arvo laskea yhtälöstä 15. Saadaan:
Cl = (4*100k*5V*4)/(20V*500k*500k) = 1,6 mikrof Määrätään seuraavaksi korostuspiirin kuvio 5 aikavakiot. Asetetaan korostuspiirissä aluksi vastukset RIO, Rll, R13 ja R15 yh-täsuuriksi, esim. 100 k ohm. Tämän jälkeen määrätään Tl yhtälöstä 3. Saadaan:
Tl = 1,6E-6*500E3 = 0,8 see Tämän perusteella saadaan kondensaattorin C6 arvoksi 8 mikrof. Määrätään sitten aikavakio T2 yhtälöstä 17: T2 = (2*100k*5V*4)/(l*500k*20V) = 400 msec Tämän perusteella saadaan C4 = 0,4 mikrof ja C5 = 0,4 mikrof.
Näin saatiin mitoitettua keksinnön mukainen säätäjä. Huomautettakoon vielä, että virtasäätäjä on hyvä mitoittaa kokeellisesti niin, että siinä ei ole yhtään ylitystä suurellakaan virralla.
Kuviossa 7 on esitetty edellisen esimerkin mukainen mitoitus. Huomautettakoon, että kuvion 5 vastusten R12 ja R14 arvoiksi on pantu 2k ohm, joka vastaa edellä esitettyä mitoitusperiaatetta. Kuvion 7 osien R6, R7, R8, R4 ja C3 mitoitusta ei ole esitetty, koska edellä esitetyn perusteella naiden arvojen määrääminen on ammattimiehelle selvää, eikä tämä enää kuulu tämän keksinnön puitteisiin. Hissin nopeusohjearvo on niinikään muodostettu sinänsä tunnetulla tavalla.
10 7201 6
Es ime rkk i^_2
Tarkastel laan vielä toinen esimerkki keksinnön soveltamisesta. Tätä esittää kuvio 8. Kuvion 8 ratkaisu eroaa kuvion 7 tapauksesta siinä, että takometritakaisinkytkentä on käytetty kahdesti nimittäin vastuksen R17 ja R22 kautta. Tästä kaksinkertaisesta takaisinkytkennästä seuraa etuna se, että kuvion 5 korostuskon-densaattoria C6 ei tarvitse käyttää. Tämä tosiasia osoitetaan jäljempänä. Tämä on sikäli hyvä, että C6:n määräämä aikavakio on suuri, jolloin kompensoinnin stabiilisuus kondensaattorin toleranssille ja lämpötilariippuvuudelle on huono. Näin ollen kuvion 8 ratkaisu on edullisempi kuin kuvion 7 tapaus.
Analysoidaan aluksi kuvion 8 ensimmäisen nopeustakaisinkytkennän muodostaman silmukan siirtofunktio.
Avoimen silmukan siirtofunktio (= G6) on seuraava ilman takai sinkytkennän osuutta: G6 = K6/s (24) ...
Jossa: Kö = (K3*R16)/R17 (25)
Muodostetaan nyt suljetun silmukan siirtofunktio käyttäen yhtälön (6) periaatetta: G7 = (K6/s)/(l +(K6*K4)/s) (26) Tämä yhtälö sievenee muotoon: G7 = K7/(l + s*T6) (27) n 11 7201 6 jossa : K7 = 1/K4 (27a)
Havaitaan, että kun sisemmän nopeudensäädön säätäjä 16a on vas-tustakaisinkytkettyä tyyppiä, niin suljettuun silmukkaan tulee vain aikavakio eikä enää integrointitermiä kuten tapahtui kuvion 4 tapauksessa. Tämä helpottaa korostuspiirin mitoitusta, kuten tulemme näkemään.
Johdetaan seuraavaksi yhtälö aikavakion T6 määräämiseksi. Yhtälöstä (27) ja (26) saadaan: T6 = 1/(K4*K6) (28)
Kun otetaan huomioon yhtälöt (25), (13) ja (14), niin saadaan: T6 = (Ua*Vn*R17)/(a*Ub*R16) (29) Tässä onkin haluttu aikavakion yhtälö.
Ujomman nopeudensäätösilmukan stabilointi tapahtuu seuraavasti. Mitoitetaan säätäjän 16b takaisinkytkentä R21, C8 siten, että näiden muodostama aikavakio R21*C8 on yhtäsuuri kuin aikavakio T6. Tällöin mainitut kaksi aikavakiota kompensoivat toisensa. Nyt ulompaan nopeudensäätölenkkiin jää vahvistimen 16b integ-rointitermi ja vahvistimen 16c takaisinkytkennän muodostama aikavakio T7: T7 = C7*R19 (29a)
Tilanne muodostuu kuvion 9 mukaiseksi. Oletetaan, että R20 = R19, jolloin vahvistimen 16c vahvistus on yksi.
Määrätään seuraavaksi kuvion 9 suljetun silmukan siirtofunktio. K8 = K7*K9/(R22*C8) (30) 7201 6 ! 2
Jossa K9 = R17/R18 (30a)
Silmukan avoin siirtofunktio on:
G8 = K8/s*(l+s*T7) (3D
Tästä päästään suljetun silmukan siirtofunktioon: G9 = G8/(1+G8*K4) (32) G9 = K8/(s*(l+s*T7)+K8*K4) (33) G9 = (K8/T7)/(s*s+s/T7 + K8*K4/T7) (34)
Tutkitaan nimittäjän nollakohtia: sl,2 = -1/(2*T7) + (-) SQR(1/(4*T7*T7)-K8*K4/T7) (35) Säätö saadaan kriittiseksi kun neliöjuuritermi on nolla: 1/4*T7*T7 - K8*K4/T7 = 0 (36)
Eli : 4*K8*T7*K4 = 1 (37)
Yhtälöön (37) sijoitetaan yhtälöt (14), (27a), (29a, (30) ja (30a), jolloin saadaan: C8 = 4*R19*C7*R17/(R22*R18) (38)
Kun yhtälöstä 38 lasketaan kondensaattori C8, niin saadaan kriittiseen viritykseen johtava vahvistus.
Nopeudensäätösilmukan lopulliseksi määräämiseksi tarvitaan vielä suljetun silmukan siirtofunktio kriittisen vahvistuksen tapauksessa. Tämä voidaan johtaa yhtälöstä 34, kun otetaan huomioon, että nyt saadaan nimittäjään kaksi yhtäsuurta aikavakiota. Saadaan: ti 13 7201 6 G10 = K10/((l+s*T8)*(l+s*T8)) (39)
Yhtälön 39 aikavakio voidaan päätellä yhtälöstä (35): TH = 2*T7 (40)
Nyt olemme määritelleet sopivan kondensaattorin C8 arvon, jolla saadaan kriittinen vahvistus ja lopullisen nopeussilmukan siirtofunktio ja sen aikavakiot. Seuraavaksi esitämme miten tämän esimerkin tapauksessa saadaan sopiva nopeusohjeen korostus, jotta saataisiin viiveetön ohjeenseurantakyky. Kuviossa 8 onkin piirrettynä näkyviin vahvistimien 20 ja 21 ympärille oikea kom-pensointikytkentä. Nyt riittää kahden aikavakion kompensointi. Kompensointi on oikea kun: C9*R29 = Cl0*R28 = T8 (41) Näin onkin saatu valmiiksi esimerkin 2 teoreettinen käsittely.
Esitetään vielä numeerinen ratkaisu esimerkkiin 2. Oletetaan, että hissistä mitatut arvot ovat samat kuin esimerkin 1 numeerisessa ratkaisussa. Vastukset R16 ja R17 voidaan valita melko vapaasti. Otetaan arvot R16 = 300 k ja R17 = 100 k. Nyt saadaan yhtälöstä 29 ensimmäisen silmukan aikavakio: T6 = (5V*4m/s*100k)/(lm/(s*s)*20V*300k) = 0,33 see
Olkoon edelleen R18=R19=R20=100kohm. Nämä vastukset voidaan valita vapaasti. Kondensaattori C7 määrätään niin suureksi kuin tarvitaan, jotta hissin mekaaninen resonanssi ei aiheuta tärinää. Tämä arvo löydetään kokeellisesti. Olkoon C7=l,0 mikrof. Yhtälön (29a) perusteella saadaan: T7 = 1,Omikrof*100kohm = 100 msec 14 7201 6
Nyt saadaan yhtälön 40 perusteella nopeussilmukan aikavakioksi: T8 = 200 msec
Olkoon kompensointipiirin vastukset R24=R29=R26=R28=100kohm. Tällöin siis yhtälön 41 perusteella saadaan kondensaattorien C9 ja CIO arvoiksi 1 mikrof. Seuraavaksi määräämme kondensaattorin C8 arvon. Tätä ennen voidaan valita R22 vapaasti. Olkoon R22 = lOOkohm. Tämä tapahtuu yhtälön 38 perusteella: C8 = 4*100k*lmikrof*100k/(100k*100k) = 4,0 mikrof
Kun C8 on saatu, niin R21 pitää valita niin, että T6=C8*R21. Tämän perusteella saadaan: R21 = T6/C8 = 0,33 see / 4,0 mikrof = 82 kohm
Nyt onkin haluttu mitoitus suoritettu.
Tarkastellaan tämän jälkeen keksinnön yksityiskohtaa kuvion 10 perusteella. Kuvio 10 esittää keksinnön esimerkki 2 mukaisen siirtofunktion Bode-diagramman amplitudikäyrää 22 ja sen asym-toottiesitystä 23. Lisäksi kuvioon 10 on merkitty tyypillinen vaihteettomassa hississä esiintyvä mekaanisen resonanssin alue 24. Kuvion 10 esittää seuraavan siirtofunktion:
Gil = 1/((1 + s*0,2)*(l + s *0.2) (42)
Kuvion 10 perusteella selviää, että nopeussäätäjän lopullinen siirtofunktio on viritettävä siten, että mekaanisen resonanssin alueella on riittävä vaimennus. Tarvittavan vaimennuksen suuruusluokka on noin 40 dB.
Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovellutus-muodot eivät rajoitu ainoastaan yllä esitettyyn esimerkkiin, vaan voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
Il
Claims (4)
1. Menetelmä hissin tasavirtamoottorin (10) nopeudensäädon stabi-loimiseksi, jossa nopeudensäädössä takaisinkytkentätietoina käytetään virtatietoa ja nopeustietoa, tunnettu siitä, että virtasäätäjää approksimoidaan ideaalisella integraattorilla (17), jonka avulla saatua matemaattista mallia käytetään säätöjärjestelmän nopeussilmukan tai silmukoiden vahvistuksen ja aikavakioiden määräämiseksi, jotka järjestelmäkohtaiset parametrit kompensoidaan vastaavilla lyhytaikaisilla ohjearvokorostuksilla käytännöllisesti katsoen viiveettömän ohjeenseurantakyvyn aikaansaamiseksi .
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ideaalinen integraattori (17) muodostuu virtasäätäjän siirtofunktiosta, joka on muodostettu sovelletusta matematiikasta tunnetuin menetelmin Laplace-muunnoksen avulla s-tasossa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että ohjearvokorostukset toteuttava kytkentä mitoitetaan tunnetun peruskytkennän siirtofunktion perusteella Laplace-muunnoksella vertaamalla kytkennän parametrejä nopeussäädön approksimaatiosta saatuihin.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukaista menetelmää soveltava hissin tasavirtamoottorin nopeudensäätäjä, tunnet tu siitä, että säätäjässä on ohjearvokorostuspiiri, joka on peruskytkennältään sinänsä tunnettu operaatiovahvistinsovellutus, jossa on vaihejoh-tokompensointi niin, että piirin ulostulossa on kapasitiivinen vaihe-edeltämä sisääntuloon verrattuna, ja jossa säätäjässä on kaksinkertainen nopeuden takaisinkytkentä, ohjearvokorostuspii-rissä vastaavasti kaksi derivoivaa korostuspiiriä, jotka sisääntulon eli ohjearvon muuttuessa generoivat korostuksia niin, että hissin (13) oloarvon muutokset käytännöllisesti katsoen viiveettömästä seuraavat ohjearvon (U4) muutoksia. 16 PATENTKRAV 72 01 6
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI832946A FI72016C (fi) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. |
| GB08419723A GB2146141B (en) | 1983-08-17 | 1984-08-02 | Method and device for elevator dc drive motor stabilization |
| US06/637,870 US4684856A (en) | 1983-08-17 | 1984-08-06 | Method and drive for elevator DC drive motor stabilization |
| DE19843429721 DE3429721A1 (de) | 1983-08-17 | 1984-08-13 | Verfahren und einrichtung fuer aufzug-gleichstrom-antriebsmotor-stabilisierung |
| BR8404053A BR8404053A (pt) | 1983-08-17 | 1984-08-14 | Processo para a estabilizacao de controle de velocidade e regulador de velocidade |
| FR848412842A FR2550897B1 (fr) | 1983-08-17 | 1984-08-16 | Procede de stabilisation de la commande de vitesse d'un moteur a courant continu d'entrainement d'un ascenseur et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede |
| JP59170507A JPH0785671B2 (ja) | 1983-08-17 | 1984-08-17 | エレベータｄｃ駆動モータの速度制御システム |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI832946A FI72016C (fi) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. |
| FI832946 | 1983-08-17 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI832946A0 FI832946A0 (fi) | 1983-08-17 |
| FI832946A FI832946A (fi) | 1985-02-18 |
| FI72016B FI72016B (fi) | 1986-11-28 |
| FI72016C true FI72016C (fi) | 1987-03-09 |
Family
ID=8517612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI832946A FI72016C (fi) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4684856A (fi) |
| JP (1) | JPH0785671B2 (fi) |
| BR (1) | BR8404053A (fi) |
| DE (1) | DE3429721A1 (fi) |
| FI (1) | FI72016C (fi) |
| FR (1) | FR2550897B1 (fi) |
| GB (1) | GB2146141B (fi) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315692A (ja) * | 1986-07-07 | 1988-01-22 | Hitachi Ltd | 電動機の速度制御装置 |
| JPS63274385A (ja) * | 1987-04-30 | 1988-11-11 | Fanuc Ltd | サ−ボモ−タの速度制御装置 |
| US4804895A (en) * | 1987-08-04 | 1989-02-14 | Allen-Bradley Company, Inc. | Charge balancing current sampler for a digital motor control |
| US5377295A (en) * | 1990-11-07 | 1994-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speed controller of motor |
| JP2892891B2 (ja) * | 1992-10-22 | 1999-05-17 | 株式会社日立製作所 | エレベーター装置 |
| DE9401601U1 (de) * | 1994-02-01 | 1994-03-17 | Pfannenberg Industriemontagen | Regelschaltung für einen Schwenkantrieb, insbesondere einer Schranke |
| KR0186121B1 (ko) * | 1995-11-23 | 1999-04-15 | 이종수 | 엘리베이터의 진동보상을 위한 속도 제어장치 |
| DK174766B1 (da) * | 2001-04-30 | 2003-10-27 | Guldmann V As | Fremgangsmåde til drift af et hejseapparat samt et hejseapparat. |
| FI112790B (fi) * | 2001-08-01 | 2004-01-15 | Kone Corp | Menetelmä kestomagneettimoottorin nopeustakaisinkytkennän korjaamiseksi |
| FI119764B (fi) * | 2007-11-14 | 2009-03-13 | Kone Corp | Kuljetusjärjestelmän parametrien sovittaminen |
| RU2608081C2 (ru) * | 2015-06-26 | 2017-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина" (ИГЭУ) | Способ компенсации влияния гармонических колебаний момента нагрузки в электромеханической системе и устройство для его осуществления |
| RU2660183C1 (ru) * | 2017-09-14 | 2018-07-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Способ автоматического регулирования координат электропривода и устройство для его осуществления |
| CN113651242B (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-28 | 苏州汇川控制技术有限公司 | 集装箱起重机的控制方法、装置及存储介质 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1563768A1 (de) * | 1966-10-22 | 1970-07-02 | Siemens Ag | Drehzahlregeleinrichtung fuer einen Reihenschlussmotor |
| JPS4815498B1 (fi) * | 1968-09-16 | 1973-05-15 | ||
| JPS513044B1 (fi) * | 1969-11-14 | 1976-01-30 | ||
| DE2338630C3 (de) * | 1973-07-30 | 1984-05-24 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Regeleinrichtung mit lückstromaddaptierter Regelkreisparameteränderung zur Stromregelung einer Stromrichteranordnung |
| US3916279A (en) * | 1973-08-20 | 1975-10-28 | Hitachi Ltd | Friction compensating apparatus for load moving machines |
| US3983464A (en) * | 1974-05-13 | 1976-09-28 | Westinghouse Electric Corporation | Direct current motor speed control apparatus |
| JPS5127253A (fi) * | 1974-08-30 | 1976-03-06 | Mitsubishi Electric Corp | |
| DE2501786A1 (de) * | 1975-01-17 | 1976-07-22 | Siemens Ag | Regelvorrichtung fuer einen ueber einen stromrichter gespeisten motor |
| US4072212A (en) * | 1975-08-28 | 1978-02-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Elevator speed control system |
| JPS54882A (en) * | 1977-06-03 | 1979-01-06 | Fujitsu Ltd | Manufacture of field effect transistor |
| JPS5465322A (en) * | 1977-11-04 | 1979-05-25 | Hitachi Ltd | Motor speed control system |
| US4161236A (en) * | 1978-06-01 | 1979-07-17 | Westinghouse Electric Corp. | Elevator system |
| US4366422A (en) * | 1980-08-25 | 1982-12-28 | Rockwell International Corporation | Velocity sensing pulse pair servo apparatus |
| GB2100942B (en) * | 1981-06-18 | 1984-10-10 | Elevator Gmbh | Apparatus for interfacing weighing data with a lift control system |
| US4432439A (en) * | 1982-03-10 | 1984-02-21 | Westinghouse Electric Corp. | Elevator system |
-
1983
- 1983-08-17 FI FI832946A patent/FI72016C/fi not_active IP Right Cessation
-
1984
- 1984-08-02 GB GB08419723A patent/GB2146141B/en not_active Expired
- 1984-08-06 US US06/637,870 patent/US4684856A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-08-13 DE DE19843429721 patent/DE3429721A1/de not_active Withdrawn
- 1984-08-14 BR BR8404053A patent/BR8404053A/pt not_active IP Right Cessation
- 1984-08-16 FR FR848412842A patent/FR2550897B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1984-08-17 JP JP59170507A patent/JPH0785671B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785671B2 (ja) | 1995-09-13 |
| DE3429721A1 (de) | 1985-03-07 |
| JPS6091886A (ja) | 1985-05-23 |
| US4684856A (en) | 1987-08-04 |
| GB2146141A (en) | 1985-04-11 |
| FI832946A (fi) | 1985-02-18 |
| FI72016B (fi) | 1986-11-28 |
| FR2550897A1 (fr) | 1985-02-22 |
| BR8404053A (pt) | 1985-07-16 |
| GB8419723D0 (en) | 1984-09-05 |
| FR2550897B1 (fr) | 1994-06-10 |
| FI832946A0 (fi) | 1983-08-17 |
| GB2146141B (en) | 1987-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI72016C (fi) | Foerfarande och anordning foer stabilisering av en likstroemsmotor i en hiss. | |
| KR100442034B1 (ko) | 모터제어장치 | |
| JP3575148B2 (ja) | サーボ機構の自動ゲイン調整方法及び装置 | |
| JPS6333389B2 (fi) | ||
| KR20060072136A (ko) | 모터 제어 장치 | |
| JPH052179B2 (fi) | ||
| KR100290121B1 (ko) | 전동기 속도제어장치 | |
| JP3017788B2 (ja) | 速度センサを持たないエレベータ装置用の制御装置 | |
| KR910001852B1 (ko) | 수평운동 구동 엘레먼트 제어장치 | |
| JPH0813194B2 (ja) | エレベ−タの制御装置 | |
| US10804827B2 (en) | Closed-loop-controlled voltage generating apparatus and method for operating a closed-loop-controlled voltage generating apparatus | |
| KR100220889B1 (ko) | 신경 회로망을 사용한 전동기의 최적 효율 속도 제어 시스템 | |
| JP2011526233A (ja) | 可変速ドライブの速度ループを設定する方法 | |
| CA1282508C (en) | Method and device for elevator dc drive motor stabilization | |
| SU1155992A1 (ru) | Система регулировани скорости двигател посто нного тока | |
| JPS633554B2 (fi) | ||
| SU1043591A1 (ru) | Самонастраивающа с система автоматического регулировани | |
| SU439052A1 (ru) | Устройство дл регулировани скорости электродвигател посто нного тока | |
| JP2923993B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP2997278B2 (ja) | 電動機の制御装置 | |
| JP3266391B2 (ja) | 制御装置 | |
| SU612379A1 (ru) | Автоматический регул тор реверсивного синхронного компенсатора | |
| JPH09328266A (ja) | エレベータ速度制御装置 | |
| SU720653A1 (ru) | Устройство дл регулировани скорости электродвигател переменного тока | |
| JP2624847B2 (ja) | エンジン試験装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed | ||
| MM | Patent lapsed |
Owner name: KONE OY |