FI79506C

FI79506C - Foerfarande foer instaellning av en positionsregulator i en hiss.

Info

Publication number: FI79506C
Application number: FI880724A
Authority: FI
Inventors: Seppo Ovaska
Original assignee: Kone Oy
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1990-01-10
Also published as: FI880724A0; CA1313574C; JPH02106575A; US4940117A; GB8900970D0; FR2627174A1; JP2645464B2; FR2627174B1; GB2215865A; BR8900675A; FI79506B; DE3904736A1; GB2215865B; DE3904736C2

Description

79506

MENETELMÄ HISSIN PAIKKASÄÄTIMEN VIRITTÄMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR INSTÄLLNING AV EN POSITIONSREGULATOR I EN HISS

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä hissin paikkasäätimen 5 virittämiseksi.

Nykyisin hissin paikkasäädin viritetään askelvasteen ja säätöpinnan avulla. Tällä tavalla tapahtuva hissin paikkasäätimen tietokoneavusteinen virittäminen johtaa pitkään 10 asettumisaikaan tai oskillointiin tavoitepalkan lähiympäristössä. Optimaalisen pysähtymisen, jolla tarkoitetaan sitä, että hissin nopeus saavuttaa nollan samalla hetkellä, kun hissi on saavuttanut oikean pysähdyspisteen, saavuttaminen on vaikeaa.

15 Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edelläesitetyt epäkohdat. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että paikkasäädin viritetään syöttämällä hissikäytölle keinotekoinen heräte, mittaamalla herätettä vastaava vaste, 20 laskemalla hissijärjestelmälle matemaattinen malli, simuloimalla hissijärjestelmän käyttäymistä, etsimällä sellaiset säätöparametrien arvot, jotka minimoivat todellisen paikkaohjeen ja toteutuneen paikan välisen virheen, painottamalla yksittäisiä virheitä kohdepaikan läheisyydessä suu-25 rella luvulla, asettamalla paikkasäätimelle optimoidut parametrit, syöttämällä hissijärjestelmään todellinen herä-tesignaali, suorittamalla uusi malliparametrien estimointi sekä toistamalla edelläesitettyjä vaiheita, kunnes malli- ja säätöparametrit suppenevat.

. : 30

Keksinnön mukaisen viritysmenetelmän etuna askelvasteen avulla tapahtuvaan virittämiseen verrattuna on se, että saavutetaan hissin säätöparametrien optimaalinen asetus ja samalla mahdollisimman optimaalinen pysähtyminen.

2 79506

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovel-lutusmuodolle on tunnusomaista se, että säätöparametrien arvot etsitään minimi-p-menetelmällä.

5 Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovel-lutusmuodolle on myös tunnusomaista se, että säätimenä käytetään digitaalista PID-säädintä.

PID-säätimen termien optimaalinen valinta voidaan tehdä kek-10 sinnön avulla automaattisesti. Säätämiseen ei tarvita välttämättä erikoismittalaitteita. Menetelmä lyhentää hissin käyntiinpanoaikaa asennusvaiheessa tai muutoksia tehtäessä. Menetelmän avulla voidaan asennuspaikalla selvitä ilman erikoiskoulutettua henkilökuntaa.

15

Keksinnön mukaisen menetelmän vielä eräälle edulliselle so-vellutusmuodolle on tunnusomaista se, että pitkän aikavälin muutokset kompensoidaan suorittamalla säätöparametrien viritys automaattisesti määräajoin.

20

Keksinnön mukaisen menetelmän eräälle edulliselle sovel-lutusmuodolle on tunnusomaista se, että järjestelmän dynaamisten ominaisuuksien vaihtelut kompensoidaan muistiin talletetun parametritaulukon avulla.

25

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin esimerkin avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa

Kuvio 1 esittää virityslaitteella varustetun paikkaservon . 30 periaatekaaviota.

Kuvio 2a esittää paikan ohjearvokäyrää.

Kuvio 2b esittää todellista paikkakäyrää, kun paikkasäädin 35 on viritetty askelvasteen mukaan.

li 3 79506

Kuvio 2c esittää keksinnön mukaisella menetelmällä viritetyllä paikkasäätimellä varustetun hissisysteemin paik-kakäyrää.

5 Seuraavassa esitetään säätöparametrien automaattinen virity smenetelmä, joka johtaa ideaalisissa olosuhteissa aina optimaaliseen pysähtymiseen. Menetelmä perustuu tavoite-funktion ja saavutusfunktion välisen virheen minimointiin minimi-p-menetelmällä. Minimi-p-menetelmä on esitetty esi-10 merkiksi kirjassa R.W. Daniels: "An Introduction to Nu merical Methods and Optimization Techniques", North Holland, New York, N.Y., U.S.A, 1978. Tavoitefunktiona on hissin paikkaohjekäyrä ja saavutusfunktiona on hissin todellinen paikka. Menetelmää voidaan käyttää PID-säätimien kertoimien 15 sekä yleisempienkin säätöpolynomien optimointiin.

Optimointi tapahtuu seitsemässä vaiheessa digitaalisessa paikkasäätimessä osana perusohjelmistoa tai erillisenä yksikkönä kuviossa 1 esitetyn periaatekaavion, jossa on vi-20 rityslaitteella varustettu paikkaservo, mukaisesti seuraavasti. Ensimmäisessä vaiheessa hissikäytölle (ES) 1 syötetään keinotekoinen herätesekvenssi TU kytkimen SW kautta, esimerkiksi laajakaistaista kohinaa yksiköstä (AE) 2, ja mitataan herätettä vastaava vaste, esimerkiksi nopeus tako-25 metrillä (T) 3. Toisessa vaiheessa systeemille lasketaan matemaattinen malli M käyttäen lähtötietoina herätesekvenssiä I ja nopeutta O esimerkiksi pienimmän neliösumman menetelmällä yksikössä (RLS) 4 viitteessä L. Ljung, T. Söderström: "Theory and Practice of Recursive Identification", MIT 30 Press, Cambridge, MA, U.S.A., 1983, esitetyllä tavalla. Kolmannessa vaiheessa simuloidaan hissisysteemin käyttäytymistä tietokoneessa, ja etsitään minimi-p-menetelmällä sellaiset säätöparametrien C arvot, jotka minimoivat tavoitefunktion ja saavutusfunktion välisen virheen. Säätöparametrien C ar-35 vot saadaan optimoimalla mallin M arvoja optimointiyksikössä (TO) 5.

4 79506

Virhettä e(i) kuvaa yhtälö e(i)=c(i)(r(i-d)-y(i)l2 (1) 5 j ossa l ™ 1/ 2 f .« », m r(i) = tavoitefunktion (paikkaohje generaattorista (PRG) 8) arvo hetkellä i 10 y(i) = saavutusfunktion (todellinen paikka, joka saadaan integroimalla todellista nopeutta integrointi-yksikössä (S(v)) 9) arvo hetkellä i d = tavoitefunktion ja saavutusfunktion välinen viive c(i) = painokerroin 15

Paikkaohjeen ja todellisen paikan erotus saadaan eroelimestä (Σ) 10.

Painokertoimien arvot c(i) = 1 lukuunottamatta aivan koh-20 depaikan läheisyyttä, jossa yksittäisiä virheitä painotetaan suurella luvulla (*10000). Näin varmistetaan optimaalinen pysähtyminen. Suljetun piirin systeemi on aina stabiili iteraation tuloksena saatavilla säätöparametrien arvoilla.

25 Neljännessä vaiheessa viritetään hissin digitaalinen paikka-säädin (PID) syöttämällä optimoidut säätöparametrit C virit-timen (TUNER) 6 kautta säätimeen. Viidennessä vaiheessa syötetään hissisysteemiin (ES) todellinen herätesignaali NO kytkimellä SW. Kuudennessa vaiheessa suoritetaan uusi malli-30 parametrien estimointi. Seitsemännessä vaiheessa toistetaan vaiheita 1 - 6, kunnes malli- ja säätöparametrit suppenevat.

Esimerkin vuoksi viritetään optimaalinen PID-paikkasäädin. Digitaalinen PID-algoritmi on li m(n+1 )=m(n)+KcC(1+^+^)e(n)-(1+2I|)e(n-1 )+^|e(n-2)l (2) 79506 j ossa 5 Kc = suhteellinen vahvistus

Ti = integrointiaikavakio

Td = derivointiaikavakio T = näytteenottovälin pituus m(n) s säätimen ulostulo hetkellä n 10 e(n) = säätimen ohjearvon ja prosessin todellisen ulostulon erotus hetkellä n

Merkitään P=Kc, TI=T/Ti ja TD=Td/T (optimoitavat parametrit ).

15

Hissimallina käytetään erään tasavirtakäyttöisen hissin numeerista mallia. Mainitun hissin numeerisesti identifioitu diskreettinen siirtofunktio (nopeus/virtaohje) on . 2.7140E-2-8.2442E-2 z~1»6.3082E-2 z~2 ....

on H(z)- z 5 lj) 1-1.7051 z +0.70887 z"Z Näytteenottotaajuus on 29.4 Hz.

Viritysohjelmalle syötetään alkuarvoina: 25 P =1.0 (vahvistus) TI =0.0 (integrointi) TD =100 (derivointi) d =27 30 m =113 p =2 c(i) = 1, kun i = 1 , , 93 c(i) = 10000, kun i = 94, ..., 113 35 Käytetyn tavoitefunktion (paikkaohje) spesifikaatiot ovat: 6 79506

Ajomatka = 2 m

Kiihtyvyys/hidastuvuus = 1 m/s^

Kiihtyvyyden/hidastuvuuden muuttumisnopeus = 2.5 m/s^ 5 Iteraatio etenee seuraavan taulukon mukaisesti.

~~ N | P ~ TI | TD | VIRHE

1 1 .512150 -0.00379583 41.9215 0.565341E3 2 0.847566 -0.00366833 59.8217 0.188979E3 3 0.637460 -0.00179276 72.4777 0.481527E2 10 4 0.503186 -0.00125536 86.2565 0.190194E2 5 0.509150 -0.00193232 88.5911 0.978937E0 6 0.510998 -0.00188863 88.1934 0.877784E0 7 0.510977 -0.00189038 88.2042 0.877783E3

Edellälasketuilla säätöparametreilla saavutetaan ideaali-15 sissa olosuhteissa tarkka tasolletulo. Kahden metrin ajomatkaan syntyy ainoastaan 0.5 mm maksimaalinen ylitys. Todellisen systeemin ylitys on riippuvainen paikanmittauksen tarkkuudesta. Koska esitetyn viritysalgoritmin tuottamien säätöparametrien hyvyys riippuu suuresti käytettävissä ole-20 van systeemimallin tarkkuudesta ja malliparametrien pysyvyydestä, on identifiointiin käytettävien näytejonojen häiriöttömyyteen kiinnitettävä erityistä huomiota.

Edelläkuvatulla optimointimenetelmällä viritetyllä PID-sää-25 timellä savutetaan hyviä tuloksia, jos säädettävä systeemi pysyy ominaisuuksiltaan lähes vakiona. Pitkän aikavälin muutokset voidaan konmpensoida suorittamalla säätöparametrien viritys automaattisesti esimerkiksi kerran kuukaudessa.

30 Kuormasta ja hissikorin paikasta riippuvat systeemin dynaamisten ominaisuuksien vaihtelut voidaan kompensoida säätä j ätietokoneen muistiin talletetulla eri kuorma/paikka-kom-binaatioita vastaavalla säätöparametritaulukolla. Taulukon arvot viritetään edellämainitulla viritysmenetelmällä. Tau-lukkoon talletettujen diskreettien arvojen väliarvot laske- 7 79506 taan säätäjätietokoneessa käyttämällä jotakin tunnettua in-terpolointimenetelmää. Korivaakaa (LWD) 11 käytetään lähdön pehmentämiseen ja sen antama tieto yhdistetään todelliseen herätesignaaliin s uituna ime s sa (Σ) 12.

5 PID-säätimellä optimaalinen pysähtyminen saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä viritysreferenssin ajopa -rametreilla (matka, nopeus, kiihtyvyys/hidastuvuus, kiihtyvyyden ja hidastuvuuden derivaatat). Optimaalisen py-10 sähtymisen toteutumisaluetta voidaan laajentaa käyttämällä yleisempiä, rationaalisiirtofuntioon perustuvia säädinraken-teita.

Kuviossa 2a on esitetty paikan ohjearvokäyrä koordinaa-15 tistossa, jossa vaaka-akseli kuvaa aikaa ja pystyakseli matkaa. Kuviossa 2b on esitetty todellinen paikkakäyrä, kun paikkasäädin on viritetty askelvasteen mukaan. 2 m kohdalla olevan viivan esittämän tavoitepalkan ympärillä havaitaan tällöin mainitulle viritysmenetelmälle tyypillinen oskil-20 lointi. Kuviossa 2c on esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä viritetyllä paikkasäätimellä varustetun hissisys-teemin paikkakäyrä. Keksinnön mukaisella virhetermin painatukseen perustuvalla menetelmällä saavutetaan tarkka tasolletulo tavoitepalkassa. A kuvaa systeemin kuollutta 25 aikaa.

Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön eri sovel-lutusmuodot eivät rajoitu yksinomaan edelläesitetyyn esimerkkiin, vaan ne voivat vaihdella jäljempänä esitettävien 30 patenttivaatimusten puitteissa.

Claims

8 79506

1. Menetelmä hissin paikkasäätimen virittämiseksi, tunnettu siitä, että paikkasäädin (7) viritetään 5 syöttämällä hissikäytölle (1) keinotekoinen heräte (TU), mittaamalla herätettä vastaava vaste, laskemalla hissijär-jestelmälle matemaattinen malli (M), simuloimalla hissijär-jestelmän käyttäymistä, etsimällä sellaiset säätöparametrien (C) arvot, jotka minimoivat todellisen paikkaohjeen ja to-10 teutuneen paikan välisen virheen, painottamalla yksittäisiä virheitä kohdepaikan läheisyydessä suurella luvulla, asettamalla paikkasäätimelie optimoidut parametrit, syöttämällä hissijärjestelmään todellinen herätesignaali (NO), suorittamalla uusi malliparametrien estimointi sekä toistamalla 15 edelläesitettyjä vaiheita, kunnes malli- ja säätöparametrit suppenevat.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että säätöparametrien arvot etsitään minimi-p- 20 menetelmällä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätimenä käytetään digitaalista PID-säädintä. 25

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pitkän aikavälin muutokset kompensoidaan suorittamalla säätöparametrien viritys automaattisesti määräajoin. 30

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestelmän dynaamisten ominaisuuksien vaihtelut kompensoidaan muistiin talletetun pa-rametritaulukon avulla.