FI96674B - Menetelmä ja laite asennoittimen käyttimen säätelemiseen, erityisesti hissilaitteistoissa - Google Patents

Description

96674

Menetelmä ja laite asennoittimen käyttimen säätelemiseen, erityisesti hissilaitteistoissa · ~ Förfarande och anordning för regiering av ett positionsdrivorgan, särskilt för hissar.

Keksintö koskee asennoittimen käyttimen säätelemiseen tarkoitettua menetelmää ja kaskadirakenteista laitetta, jossa siirtymän pitoarvoa Sg sekä nopeuden ja ankkurivirran säätöpiireihin myötäsuunnassa korjaaviksi suoraan ennakkoon asetettujen nopeuden ja kiihtyvyyden pitoarvoja V<, ja Bg ohjataan asettamalla ennakkoon vastaava nykäysmalli ja integroimalla se kolmesti ajan suhteen. Tällaisella säätelyllä pyritään parantamaan asennoittimen käyttimen dynaamista käyttäytymistä, jotta todelliset ajokäyrät vastaisivat paremmin annettuja pitoarvokäyriä. Ennalta valittuun kohtaan voidaan tällöin ajaa optimaalisesti, pitoarvoajokäyrien antamien ehtojen mukaisesti.

Asennoitinten käyttimiltä vaaditaan, että ne kykenevät ajamaan haluttuun paikkaan ennalta annettujen ehtojen mukaisesti. Joskus ehtona on, että asen-nointitarkkuuden ja paikalletulonopeuden toleranssialue on hyvin pieni tai että pääteasento on saavutettava liiemmittä heilahduksitta. Asennoinnin on usein myös tapahduttava pienimmässä mahdollisessa ajassa laitteiden asettamien nykäysten, kiihtyvyyden, hidastuvuuden ja nopeuden raja-arvojen rajoissa. Vaatimuksena voi myös olla mahdollisimman pienet energiahäviöt. Kaikissa näissä tapauksissa säätölaitteen ja siihen ohjaussuureina vaikuttavien pito-arvoa jokäyrien merkitys on keskeinen.

DE-OS 30 01 778:sta tunnetaankin menetelmä ja laite asennoittimen käyttimen säätelemiseen. Siinä on ohjesuureanturi, jonka pitoarvoajokäyrät vaikuttavat patenttivaatimuksen 1 yläkäsitteen mukaiseen kaskadisäätoön. Ohjesuureantu-rissa muodostetaan nykäysarvot kolmesti ajan suhteen integroimalla ohjesuu-reita siirtymän pitoarvoksi. Kiihtyvyydelle eli nykäyksen aikaintegraalille on suurimpaan mahdolliseen nykäykseen rajoitettu täyden nopeuden säädin, jonka pitoarvo muuttuu lyhyillä ajomatkoilla jäljellä olevasta ajomatkasta riippuen ja pidemmillä matkoilla nopeudesta riippuen. Siirtymän, nopeuden ja kiihtyvyyden saadut pitoarvot esi asetetaan kaskadisäädölle; nopeuden ja kiihtyvyyden pitoarvot johdetaan tällöin, myötäsuuntaan korjaaviksi, suoraan siinä oleville nopeuden ja ankkurivirran säätimille. Koska kiihtyvyyden pitoarvoa ohjataan pienillä ajomatkoilla jäljellä olevasta matkasta riippuen, tämän matkan tarkka määrittäminen synnyttää ongelman. Matkaa ei määritetä ainoastaan 96674 aina matkan alkaessa, vaan jatkuvasti, ennalta annetun pääteasennon ja ohje-suureanturin antaman siirtymän pitoarvon erotuksesta. Tämä määritystapa edellyttää, että siirtymän tosiarvo kykenee seuraamaan pitoarvon muutoksia suuremmitta laahausvirheittä. Jos tästä ei ole varmuutta, pitoarvoajokäyristä ei tule optimaalisia niiden pohjana olevien jäljellä olevan matkan määrityksien epätarkkuuksien vuoksi, joten ajon loppuosa on joka tapauksessa ajettava hitaasti, jotta syntynyt säätövirhe voidaan korjata. Optimaalisen ajokäyrän muodostaminen vaatii siis ehdottomasti kaskadisäädön hyvää ohjauskäyttäyty-raistä.

Mutta silloinkin, kun käytössä on optimaalisia, esimerkiksi tunnetuilla ajo-käyrälaskimilla annetuista tiedoista laskettuja pitoarvoajokäyriä, optimaalinen ajo saavutetaan vain, jos siirtymän tosiarvo kykenee jatkuvasti seuraamaan pitoarvoa, eli kun säätölaitteen siirtymänsäätövirhe on aivan pieni.

Nyt on osoittautunut, että DE-OS 30 01 718:ssa esitetty nopeuden ja ankkuri-virran säätöpiirien käyttö sekä niiden myötäsuuntaan korjaaminen vastaavilla nopeuden ja kiihtyvyyden pitoarvoilla ei usein riitä ohjaustarkkuuden takaamiseen esimerkiksi asennointilaitteilla, jotka vaativat tarkkaa pysähtymis-tarkkuutta. Näin erityisesti usein suurien kuormitusmuutosten vuoksi, jotka voivat häiriöinä vaikuttaa laitteeseen. Tästä seuraa lisähaittana, että tällä lailla säädellyistä käytöistä on usein tehtävä ylisuuria, jotta ne voisivat seurata pitoarvoa myös epäedullisemmissa kuormitusolosuhteissa.

Tämä vaikuttaa tietysti niiden taloudellisuuteen. Tähän keksintö hakee parannusta.

Hakemuksen mukaisen keksinnön tehtävänä onkin luoda menetelmä ja laite, joilla taataan kulkua säätävien asennoitinten käyttöjen parempi ohjauskäyttäytyminen, niin että siirtymän tosiarvo kykenee jatkuvasti tarkasti seuraamaan annettua pitoarvoa. Hyvän ohjaustarkkuuden tulee olla taattu erityisesti silloin, kun käyttöön vaikuttaa erilaisia häiriöitä tai kun päätepisteessä, pysähtymisen jälkeen, pitää vielä tehdä siirtymäkorjaus.

Tehtävä ratkaistaan keinoin, jotka on esitetty riippumattomissa patenttivaatimuksissa. Edulliset kehitelmät on esitetty alavaatimuksissa.

Tällä tavoin muotoillulla menetelmällä ja laitteella on lisäksi seuraavat edut:

Moninkertaisesta integroinnista saatujen ohjaussuureiden käytöstä ei aiheudu lisävirheitä. Näin tapahtuisi, jos väliohjaussuureet muodostettaisiin 3 96674 siirtymän pitoarvo moneen kertaan derivoimalla. Lisäetuna voidaan pitää sitä, että kaikki säädellyt osajärjestelmät seuraavat hyvin tarkasti ja lähes viiveettä ennalta annettuja ohjaussuureita. On myös osoittautunut, että säätelyn ohjauskäyttäytyminen on pitkälti riippumaton säädinten vahvistuskertoimista ja säätövyöhykkeen parametrien arvojen muutoksista.

Keksintöä valaistaan seuraavassa hissilaitteistossa käytön kuvauksen ja piirrosten avulla, mutta esitettyä laitetta voidaan käyttää aina, kun halutaan ajaa säädellyllä käyttimellä tarkasti johonkin paikkaan. Vain tämän yhden käyttötavan kuvailevista piirroksista kuvio 1 esittää hissilaitteiston kulultaan säädellyn asennoittimen käyttimen periaatteellisen rakenteen, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen, keksinnön mukaisen kaskadisäädön lohko-kaavion, kuvio 3a esittää olosuhteet optimoitaessa kaskadisäädön ohjauskäyttäytymistä vakioidun säätövyöhykkeen suhteen; siirtymän ennalta antamiseen ja nelinkertaiseen myötäkorjäämiseen tarvittavine johdettuine pitoarvokäyrineen, kuvio 3b esittää kuvion 3a mukaiset olosuhteet optimoimattoman ohjauskäyttäy-tymisen aikaisine ajokäyrineen, kun myötäkorjataan vain Vrllä ja B:llä, kuvio 3c esittää kuvion 3a mukaiset olosuhteet optimoidun ohjauskäyttäytymi-sen aikaisine ajokäyrineen, kun myötäkorjataan V-KV:llä, B:llä, R:llä ja V-KU:11a, kuvio 4a esittää olosuhteet, kun eliminoidaan kaskadisäädön ohjauskäyttäyty-miseen vaikuttavat häiriöt, tunnetun häiriön (kuorman mittausvirhe ALM) ja satunnaisten häiriöiden aiheuttamine ajokäyrineen, kuvio 4b esittää kuvion 4a mukaiset ajokäyrät, mutta tunnettu häiriö ALM kompensoituna, kuvio 4c esittää kuvion 4a mukaiset ajokäyrät, mutta tunnettu häiriö ALM kompensoituna ja satunnaiset häiriöt säädeltyinä, kuvio 5 esittää olosuhteet nopeassa käynnistyksessä pysähdyksen jälkeen.

Kuvion 1 esimerkissä säädelty asennoittimen käytin koostuu kaskadisäädöstä KR ja sen perään kytketystä, hissin käyttönä toimivasta säätövyöhykkeestä RS. Ohjesuureanturissa FG muodostetaan säätösuureiden pitoarvot, jotka johdetaan kaskadisäädölle KR johdettuina pitoarvoina Rg, Bg, Vg, Sg. Kaskadisäätö 4 96674 KR on keksinnön tunnusmerkkien mukainen, minkä vuoksi sitä kuvataan vielä tarkemmin kuviossa 2. Hissin käyttimen sisältävässä säätövyöhykkeessä RS on sähkömoottori 1, johon on kytketty käyttöpyörä 2. Niillä voidaan tavalliseen tapaan ajaa hissikoria 5 kuilussa 6 köyden 3 ja vastapainon 4 avulla. Sähkömoottoriin 1 syötettävää ankkurivirtaa IA säädellään kaskadisäädön KR asetuselimellä 7, ja ankkurivirtapiirin virtarauuntaja 8 johtaa virran todellisen arvon IA^ virran säätimelle 9. Virran säätimen 9 edessä on nopeuden säädin 10, joka saa nopeuden todellisen arvon sähkömoottoriin 1 kytketyltä takogeneraattorilta 12. Nopeuden säätimen 10 edessä on vielä siirtymän säädin 13, joka saa siirtymän todellisen arvon hissikorin käyttämältä mittaus-anturilta 14. Sisäkkäin oleville säätöpiireille ja asetuselimelle 7 on lisäksi asetettu ennalta suoraan myötäsuunnassa korjaaviksi korjaussuureiksi johdetut pitoarvot Vg, Bg ja Rg. Sinänsä jo tunnettu sisäkkäisten säätöpiirien ja niiden vastaavat ohjaussuureet suoraan ennalta asettamalla tapahtuvan myötä-korjaamisen periaate suo tehokkaan apukeinon säädeltyjen järjestelmien dynaamisen käyttäytymisen parantamiseen. Ohjesuureanturissa FG muodostetaan nykäys-malli kolmesti integraattoreissa 15, 16 ja 17 integroimalla siirtymän pito-arvoja ja johdetaan johdettuna siirtymän pitoarvona Sg kaskadisäädölle KR.

Tämän kolminkertaisen ajan mukaan integroinnin välisuureina saadaan nopeuden ja kiihtyvyyden pitoarvot, jotka annetaan yhdessä niiden pohjana olevan ny-käysmallin R^ kanssa myötäsuuntaan korjaaviksi johdetuiksi pitoarvoiksi Vg,

Bg, Rg kaskadisäätöön KR. Kulun ohjaus AS koordinoi ohjesuureanturin FG ja kaskadisäädön KR toimintaa.

Kuvio 2 esittää kaskadisäädön KR periaatteellisen lohkokaavion, joka on yksityiskohtainen, koska siinä näkyvät kaikki keksinnön tunnusmerkkien mukaiset osat. Kuvattakoon nyt ensin menetelmää ja laitetta, joita käytetään säätelyn ohjauskäyttäytymisen optimointiin vakiosäätövyöhykkeen suhteen, siis kaskadisäädön KR nelinkertaista myötäsuuntaan korjausta. Säätövyöhykkeen vakioirait-seksi sen parametrien (P^, P0*1 jaksi on laitettu vakioitu arvosarja (Wj, 1^2- -·)* Kaskadirakenteessa on uloimpana siirtymän säätöpiiri, jossa on

S-vertaaja 19 ja S-säädin 13. S-säädin 13 koostuu verrannollisuusvahvisti-mesta 13.1, jonka kanssa voidaan kytkimellä 13.2 kytket rinnan integrointivahvis-tin 13.3. Siirtymän säätöpiirin sisässä on nopeuden säätöpiiri, johon kuuluu V-vertaaja 20 ja V-säädin 10, ja sen sisässä on virran säätöpiiri, jossa on IA-vertaaja 21 ja IA-säädin 9. Asetuselin 7 voi olla staattinen tai pyörivä muunnin tai se voi koostua jännitteen säätöpiiristä. Tämä kaskadisäätö KR

5 96674 on rayötäsuunnassa korjattu, johdetut pitoarvot Vg, Bg ja Rg on toisin sanoen sopivat mittasuhteet huomioonottaen asetettu suoraan sen sisäänsä sulkemille säätöpiireille ja asetuselimelle 7, nimittäin: johdettu pitoarvo Vg V-korjaus-elimen 22 kautta V-säätimelle 10 ja V-korjauselimen 26 kautta asetuselimelle 7; johdettu pitoarvo Bg yhdessä johdetun pitoarvon Rg kanssa B-korjauselimen 24 ja R-korjauselimen 25 kautta IA-säätimelle 9. Korjauselimiin 22, 24, 25, 26 liittyvät mittasuhdekertoimet KV, KB, KR ja KU. Säätöpiirit saavat tämän seurauksena ohjesuureanturin FG tuottaman ohjaussuureen suoraan, viiveettä ja tarkasti. Edellä olevalta säätimeltä tulevan lähtösuureen ei siis enää säätöpiirin säätövirheen poistamiseksi tarvitse olla sama kuin vastaavan tosiarvo-signaalin takaisinkytkentäsuure.

Seuraavaksi esitellään kytkennät, joiden avulla eliminoidaan siirtymän säätö-virheet ASp, joita syntyy vakiosäätövyöhykkeeseen SR vaikuttavien tunnettujen ja satunnaisten häiriöiden vuoksi. Tunnettujen häiriöiden aiheuttamat säätö-virheet ÄSFD joutuvat mittalaitteeseen 29, jossa niiden koon määrittämiseksi muodostetaan vastaava mittausarvo, joka tallennetaan. Säätövirheet, jotka matkan aikana tasoittuvat itsestään, esimerkiksi köyden dynaamisen venymisen seurauksena, lasketaan laskimessa 31 ja vähennetään erotusvahvistimessa 32 siirtymän todellisesta arvosta S^. Keksinnön hyvänä pidetyssä sovellutuksessa mittauslaite 29 on integraattori, jonka kulun ohjaus AS aktivoi jokaisen ajon alussa tietyksi ajaksi. Mittauslaitteen 29 mittausarvot toimivat funktio-generaattorin 30 tulosuureina. Sen lähtösignaali johdetaan yhteenlaskupisteen 23 kautta IA-säätimen 9 tulossa olevalle IA-vertaajalle 21. Satunnäisten häiriöiden aiheuttamat siirtymän säätövirheet ASpg joutuvat kertojan 35 kautta S-säätimeen 13 ja sen verrannollisuusvahvistimeen 13.1 sekä kytkimellä 13.2 kytkettävissä olevaan integrointivahvistimeen 13.3.

Pysähdyksen jälkeisen nopean käynnistyksen saa aikaan vertaajan 19 ja S-säätimen 13 välinen siirtymän säätövirheen kertoja 35. Sillä on kertotekijä m, jota voidaan uudelleen käynnistämisessä ohjata kulun ohjauksella AS ja liikkeen ilmaisimena toimivalla takogeneraattorilla 12 tulojen 35.1 ja 35.2 kautta: kulun ohjauksella AS ennen liikkeen alkua arvoon >1, takogeneraattorilla 12 liikkeen alkaessa taas takaisin arvoon 1.

Kuviot 3, 4 ja 5 esittävät kaavioita, jotka selventävät hakemuksen mukaisen säätölaitteen olemusta ja toimintaa. Niistä näkyy, että kulun ohjauksen ohjauskäyttäytyminen paranee kolmella tavalla: kaskadisäädön KR nelinkertaisella myötäsuuntaan korjauksella (kuvio 3), 6 96674 häiriöistä johtuvien siirtymän säätövirheidenASp pois sulkemisella (kuvio 4), sekä nopealla käynnistyksellä pysähdyksen jälkeen (kuvio 5). Kuvio 3a sisältää integroinneista syntyvät, kaskadisäädön KR myötäkorjäämiseen käytettävät pitoarvoajokäyrät: johdetun nykäyksen pitoarvon Rg, johdetun nopeuden pito-arvon Vg, johdetun kiihtyvyyden pitoarvon Bg sekä johdetun siirtymän pito-arvon Sg. Selvästi erottuvat vakiona pysyvän nykäyksen vaiheet R^, R2, Rg, ^4 ja vakiokiihtyvyyden vaiheet , 82« Kuviot 3b ja 3c esittävät edellä mainittuja pitoarvoajokäyriä vastaavat ankkurivirran IA^, nopeuden ja siirtymän säätövirheen Asp todelliset käyrät; kuviossa 3b nopeus ja kiihtyvyys tunnetulla tavalla myötäkorjattuina, kuviossa 3c tapauksessa, jossa on keksinnön mukaisesti myötäkorjattu lisäksi ankkurivirran säädin 9 johdetulla nykäyksen pitoarvolla Rg ja asetuselin 7 johdetulla nopeuden pitoarvolla Vg.

Kuvioiden 4a, 4b ja 4c pohjana ovat häiriöt: kuormituksen mittausvirheen ALM muodossa esiintyvä tunnettu häiriö ja esittämättä jätetyt satunnaiset häiriöt. Niiden aiheuttama siirtymän säätövirhe ASp näkyy kuviossa 4a täydellisenä.

Se värähtelee hieman vaimentuen päätepisteessä noin 60 siirtymän yksikön ajan. Kuviossa 4b tunnettu kuormituksen mittausvirhe ALM on ensimmäisen ny-käysvaiheen Rj lopusta alkaen tasoitettu signaalilla K. Tätä varten siirtymän säätövirhe ASp integroidaan ensimmäisen nykäysvaiheen aikana käynnistyskokeena virhesignaaliksi I, ja funktiogeneraattorissa 30 siihen liitetään vastaava tasaussignaali K. Tämä tasaussignaali K koostuu noususta 33 ja vakiona pysyvästä osasta 34. Tämän tasauksen ansiosta siirtymän säätövirhe ASp pienenee päätepistettä kohti selvästi, mutta ei kuitenkaan kokonaan katoa. Kuviossa 4c on ensimmäisen nykäysvaiheen jälkeen kytketty tasaussignaalin lisäksi myös integrointivahvistin 13.3, joka säätää pois kaikki loput siirtymän säätövirheet ASp, erityisesti satunnaiset virheet ASpg. Näiden toimenpiteiden ansiosta häiriöiden aiheuttamat siirtymän säätövirheet ASp on päätepisteessä kokonaan eliminoitu.

Kuviosta 5 näkyy, että uudelleen käynnistystä voidaan nopeuttaa, jos hissikori mainituista toimenpiteistä huolimatta esimerkiksi jäljelle jääneen siirtymän säätövirheen ÄSpp vuoksi sattuu pysähtymään ennen kerrosta ajankohtana tj.

Reillä ja Rasila merkitään hankaus- ja tartuntakitkaa, joilla on merkitystä uudelleen käynnistyksessä. Suhteellisen pienestä ASp^:stä ja siirtymän säätimen 13 pienestä asetusnopeudesta seuraa moottorin vääntömomentin loiva nousu lineaariseksi oletetun käyrän 38 mukaisesti, niin että uudelleen käynnistys voi 7 96674 tartuntakitkan saavuttamisen jälkeen tapahtua vasta ajankohtana t^ ja kerros on saavutettu vasta ajankohtana t^. Vastaava siirtymän todellinen ajo-käyrä seuraa pitoarvokäyrää Sg pitkällä viiveellä t^-tj. Pitoarvokäyrää Sg paremmin seuraava tosiarvoajokäyrä on merkitty S12 :llä. Sitä varten siirtymän säätövirheen kertojan 35 kertotekijä m asetetaan ajankohtana tj arvoon >1. Ankkurivirran IA ja samalla myös moottorin vääntömomentin nousu tapahtuu tämän vuoksi jyrkemmin, taasen lineaariseksi oletetun käyrän 39 mukaisesti, niin että liike alkaa tartuntakitkan ylittämisen jälkeen jo ajankohtana t-2 ja kerros on saavutettu jo ajankohtana tg. Siirtymän tosiarvoajokäyrä S^ seuraa siis pitoarvokäyrää Sg suhteellisen hyvin myös uudelleen käynnistyksessä, vain viiveellä tg-tj.

Asennoittimen käyttimen toiminnan valaisemiseksi viitattakoon kuvioihin 1-5 ja lähdettäköön liikkeelle keksinnön pohjana olevan menetelmän vaiheista.

Tällöin oletetaan, että laitetta käytetään hissilaitteistossa, jossa hissi-koria voidaan tavalliseen tapaan ajaa kerrosten välillä. Säätölaitteen tehtävä on siis muuttaa korin asemaa ohjesuureanturin FG esiasettaman matka-aikafunktion mukaisesti. Siirtymän pitoarvon Sg ajallisesta muutoksesta ei saa seurata oleellisia säätöpoikkeamia (sijaintivirheitä) siirtymän todelliseen arvoon S^ nähden, ei myöskään vaikka käyttöolosuhteet, kuten hissin kuorma, muuttuvat ajosta toiseen. Toiminnallisesti tämä saavutetaan kolmivaiheisella toiminnalla: kaskadisäädön KR ohjauskäyttäytymisen optimoinnilla parametrien P^, P2«..Pn vakioidun arvosarjan Wj, su^teen» häiriöistä johtuvien siirtymän säätövirheiden ASp eliminoinnilla ja nopealla käynnistyksellä pysähdyksen jälkeen.

Säädön ohjauskäyttäytymisen parantamiseksi se ensinnäkin vaiheiden a ja b mukaisesti toteutetaan kaskadisäätönä KR ja sovitetaan hissin parametrien P., P0...P arvoihin W,, W„...W . Arvot W., W„...W voidaan valita mielival-12 n 12 n 12 n taisesti, mutta edullisinta on valita ne niin, että ne keskimäärin vastaavat hissin normaalin käytön olosuhteita. Ne määritellään siksi seuraavasti: hissikorin kuormitus on yhtä kuin puolet nimelliskuormituksesta, kuormituksen tasaus vastapainolla puolet nimelliskuormituksesta, mahdollinen epätasapaino sekä hankauskitka tasoitetaan täysin. Näin käytetty hissi perustuu kaskadisäädön KR säätövyöhykkeenä vakioituihin käyttöolosuhteisiin ja sitä kutsutaankin jatkossa vakiosäätövyöhykkeeksi SR. Tämän vakiosäätövyöhykkeen SR säätely perinteisellä kaskadisäädöllä KR johtaisi siirtymän säätövirheisiin 8 96674 ÄSp, jotka johtuisivat pääasiassa siirtymän säätimen 13 vahvistuksesta, säädön sisällä olevien säätöpiirien vahvistuksesta sekä säätövyöhykkeen dynaamisesta käyttäytymisestä. Näitä säätövirheitä ÄSp ei voida tarpeeksi vähentää tunnetuilla säädintyypeillä, kuten PI, PD ja PID, eikä niin sanotulla häiriösuu-reiden rinnankytkennällä kuvion 2 tapaan, koska hidas ja heikosti vaimennettu mekaaninen järjestelmä sallii vain hyvin hitaat korjaukset siirtymän säätöpiirissä. Näiden virheiden seurauksena olisi joko erittäin hidas ajo pääte-kerrokseen tai viiveellä tapahtuva suunnanvaihto kerroksen ohiajon jälkeen ja sen jälkeen hidas ajo. Kaskadisäädön KR ohjauskäyttäytyrnistä vakiosäätö-vyöhykkeellä SR optimoidaan sen vuoksi keksinnössä nelinkertaisella myötä-suuntaan korjauksella. Siirtymän pitoarvon Sg ajallisesta muutoksesta johtuvat siirtymän säätövirheet dSp voidaan suurimmaksi osaksi poistaa raittasuhdeker-rointen KV, KA, KR ja KU sopivalla valinnalla. Kertoimet lasketaan vakio-säätövyöhykkeen SR parametreista. Kuviossa 2 näkyvät mittasuhdekertoimet mitoitetaan siten, että ohjaussuureen ja mittasuhdekertoimen tuloksi saadaan vastaavan säätöpiirin kulloinkin ideaalinen pitoarvo. Silmukan alaosan säätö-virheitä saadaan vähennettyä tarpeeksi vain esiasettamalla samanaikaisesti Vg, Bg ja Rg. Erityisen tärkeää on nykäyksen esiasetus. Virran säätöpiirin hitaudesta johtuvat viiveet voidaan vähentää juuri silloin, kun ohjesuure-anturi FG vaatii hetkellisiä muutoksia. Asetuselin 7 voi näin myös muuttaa liikkeeksi asetetut ajon kulut. Valaistakoon tätä tasavirtakäytön avulla.

Koska kentältään heikentämättömien moottorien smv on pitkälti verrannollinen hissikorin nopeuteen, Vg:n ja mittasuhdekerrointen KV ja KU avulla voidaan asetuselimen 7 tai vastaavan jännitteen säätöpiirin kautta suoraan esiasettaa nostomoottorin haluttuun nopeuteen tarvittava ankkurivirta. Jotta ankkuri-virtaa voidaan muuttaa tarpeeksi nopeasti aina nykäysvaiheen alussa ja lopussa, Rgin ja mittasuhdekertoimen KR avulla vaikutetaan lisäksi virran säätimen 9 kautta asetuselimen lähtöjännitteeseen. Sama voidaan tehdä käytettäessä jännitteen säätöpiiriä. Kentältään heikennetyillä käytöillä mittasuhdekertoimet KR, KV ja KU on mukautettava kentän heikennykseen.

Edellä kuvatulla myötäkorjauksella kaskadisäädön KR ohjauskäyttäytyminen on optimoitu hissin parametrien vakioidun arvosarjan suhteen, niin että ohjaus-suureiden nopeiden muutosten aiheuttamat siirtymän säätövirheet ASp on pitkälti poistettu. Hissilaitteiston käytössä ei kuitenkaan voida lähteä liikkeelle muuttujien muuttumattomista arvoista, koska käyttöolosuhteet muuttuvat yleensä ajosta toiseen. Ainakin osa muuttujien arvoista muuttuu tällöin: 9 96674 esimerkiksi kuormitus ja samalla myös massa, kuorman asema, hankauskitka ja ylipäänsä hissin esittämän jousi-massa -järjestelmän tiedot. Kaikkia näitä vakioitujen parametriarvojen arvoihin kohdistuvia muutoksia AW^, AWj.-.AW^ nimitetään jatkossa häiriöiksi. Näiden häiriöiden seurauksena nelinkertaisen myötäkorjaamisen avulla aikaansaatu kaskadisäädön KR ja säätövyöhykkeen RS keskinäinen viritys ei enää ole optimaalinen, mikä johtaa uusiin siirtymän säätövirheisiin ÄSp. Keksinnön mukaisen menetelmän vaiheiden le, Id ja le tarkoituksena onkin poistaa myös näistä häiriöistä johtuvat, ajosta toiseen muuttuvat siirtymän säätövirheet ASp. Tällöinlähdetään havainnosta, että oleelliset hissilaitteistoon vaikuttavat säätötekniset häiriöt ovat siinä suhteessa tunnettuja, että ne voidaan koota käynnistyskokeella ja että ne ajon aikana pysyvät vakioina. Jäljelle jäävät, määrältään vähemmän tärkeät häiriöt ovat siinä suhteessa satunnaisia, että niitä ei voida määritellä käynnistyskokeella ja että ne voivat satunnaisesti muuttua ajon aikana. Tunnettujen häiriöiden aiheuttamat siirtymän säätövirheet ASpp ovat sen vuoksi ennustettavissa, niin että vastaava muutos voidaan vapaasti ohjelmoida kaskadi-säätöön KR ilman takaisinkytkentää. Keksinnön mukainen neljästi myötäsuuntaan korjattu kaskadisäätö KR on sen vuoksi myös adaptiivinen säätöjärjestelmä, joka itsenäisesti mukautuu tunnettuihin parametrimuutoksiin. Häiriöistä johtuvien siirtymän säätövirheiden ASp pois sulkemiseksi tunnetut siirtymän säätövirheet Asfd tasataan keksinnön mukaan tasaussignaalilla K ja satunnaiset siirtymän säätövirheet ASpg säädellään säätimen 13 integrointivahvistimella 13.3. Tämä häiriöiden ehkäisymenetelmä on esitetty graafisesti kuvioissa Aa,

Ab ja Ac. Kuviossa Aa on oletettu tunnetuksi häiriöksi -20%:n kuorman mittausvirhe ALM, mistä seuraa siirtymän säätövirheen ASp^ vastaava kulku. Hissikori pysähtyy noin 60 matkan yksikköä eli noin 30 mm ennen kerrosta, koska oletetun kuorman mittausvirheen ALM = 65 A tasaukseen tarvitaan noin 60 matkan yksikköä. Kuvio Ab esittää tämän tunnetun kuorman mittausvirheen tasauksen: Siirtymän säätövirhe ASp^ integroidaan ajan mukaan mittauslaitteessa 29 ensimmäisen nykäyksen R^ aikana. Integraalia merkitään I:llä ja se on oletetun kuorman mittausvirheen ALM, tai yleisemmin kaikkien tunnettujen häiriöiden mitta. Funktiogeneraattorissa 30 muodostetaan hieman kohoava tasaussignaali K, jossa on nouseva osa 33 ja vakiona pysyvä osa 3A, ja se johdetaan IA-säätimelle 9 sillä seurauksella, että jäljelle jäävän ajomatkan osalle tuleva siirtymän säätövirhe ASpp on tasattu kokonaan. I:n ja K:n amplitudin suhde on matemaattisesti tai empiirisesti johdettavissa, ja se on tallennettu funktiona funktio- 10 96674 generaattoriin 30. Tämän tasauksen seurauksena on jäävä siirtymän säätövirhe ÄSF ajon lopussa pieni ja se koostuu lähinnä satunnaisista siirtymän säätö-virheistä ASpg. Nekin säädellään kuvion 4c mukaisesti ajon loppuun mennessä pois kytkemällä päälle S-säätimen 13 integrointivahvistin 13.3. Tähän pois säätämiseen sisältyvät tietysti myös muut, esimerkiksi epätarkkuuksien vuoksi tasoittumatta jääneet tunnetut siirtymän säätövirheet ASp^. Vasta tasaus-signaalilla K tapahtuva huomattava tunnettujen säätövirheiden ASp^ vähentäminen tekee mahdolliseksi PI-säätimen menestyksellisen käyttämisen siirtymän säätöpiirissä. PI-säädin säätää aivan pienellä mahdollisella asetusnopeudellaan jäljelle jäävän siirtymän säätövirheen ASp nollaksi lyhyessä ajassa, joka on käytettävissä ennen ajon loppua. Suuremmat asetusnopeudet eivät ole säätöpiirissä vakavuussyistä mahdollisia, koska mekaaninen järjestelmä reagoi hyvin hitaasti ja heikosti vaimennetusti.

Kuviossa 5 on vielä esitetty, että keksinnön mukaisen laitteen ohjauskäyttäy-tyminen pysyy hyvänä myös, kun hissi virheellisesti pysähtyy muualla kuin päämääränä olleessa kerroksessa. Näin voi sattua, jos kaskadisäädön KR optimoinnista ja häiriöiden aiheuttamien siirtymän säätövirheiden ASp^ ja ASpg eliminoinnista huolimatta jää jäljelle siirtymän säätövirhe ASpg, joka saa hissikorin pysähtymään hieman ennen haluttua kerrosta tai hieman sen jälkeen. Säätöteknisesti tämä merkitsee säätövyöhykkeen RS rakenteen muuttumista. Se koostuu tällöin enää tartuntakitkan sulkeman nostomoottorin ankkurivirta-piiristä. Hyvä ohjauskäyttäytyminen vaatii tässä tapauksessa nopeutettua uudelleen käynnistystä, jotta hissi saavuttaa osoitteenaan olevan kerroksen mahdollisimman nopeasti. Vaikeutena on tällöin se, että moottorin vääntö-momentti kohoaa jäljelle jääneellä pienellä siirtymän säätövirheellä ASp^ ja säätimen 13 pienellä asetusnopeudella vain hitaasti lineaariseksi oletetun käyrän 38 mukaisesti, jolloin liike alkaa vasta ajankohtana t^, kun tartunta-kitka ylittyy, ja kerros saavutetaan todellisen ajokäyrän mukaisesti vasta ajankohtana t^, eli pitkän viiveen t,.-t^ jälkeen. Uudelleen käynnistyksestä halutaan tietysti nopeampi ja viiveestä lyhyempi. Tässä auttaa siirtymän säätövirheen kertoja 35 ja sen kertotekijä m. Kertotekijä asetetaan ennen liikkeen alkamista arvoon >1, niin että ankkurivirran ja samalla moottorin vääntömomentin kohoaminen lähtee suuremmasta siirtymän säätövirheestä ASp^ ja tapahtuu lisäksi jyrkemmin, lineaariseksi oletetun käyrän 39 mukaisesti. Tartuntakitka R^ ylitetään tällöin jo ajankohtana t2> jolloin liike alkaa.

Tekijä m palautetaan liikkeen alkaessa vakavuussyistä arvoon 1 liikkeen 11 96674 ilmaisimella 12, niin että hissikori ajaa kerrokseen moottorin vääntömoraen-tilla tosiarvoajokäyrän mukaisesti, ja saavuttaa kerroksen lyhyen viiveen t^-tj jälkeen ajankohtana t^·

Ammattimiehelle on helposti ymmärrettävää, että keksintö ei rajoitu edellä kuvattuun toteutusesimerkkiin. Erityisesti se sopii hissitekniikassa myös ovien käyttöihin. Keksinnön mukaisen menetelmän toteutus ei myöskään ole sidottu analogisiin rakenneosiin, yhtä hyvin voidaan käyttää hybriditekniikkaa tai mikrosuoritinta tai muuta vastaavalla kulkusuunnitelmalla käytettyä digitaalista tietokonetta.

Claims (8)

12 96674

1. Kaskadirakenteisen asennoittimen käyttimen kulun säätömenetelmä, jossa siirtymän pitoarvoa (Sg) sekä nopeuden ja ankkurivirran säätöpiireihin suoraan rayötäsuuntaan korjaaviksi esiasetettujen nopeuden ja kiihtyvyyden pitoarvoja (Vg) ja (Bg) ohjataan asettamalla ennakkoon vastaava nykäysmalli ja integroimalla se kolmesti ajan suhteen, tunnettu seuraavista vaiheista: a) Asennoittimen käyttimen perustana oleva säätövyöhyke määritellään häiriöille alttiiksi vakiosäätövyöhykkeeksi (SR), jota luonnehtivat parametrien (P^, ^2’’’^n^ vaRi°idut arvot (W^, ), joihin häiriöiden aiheuttama vaikutus tuottaa muutokset (ÄW^, AV^... AW^). b) Kaskadisäätö (KR) viritetään asennoittimen käyttimen koeajossa neljästi myötäkorjäämällä vakiosäätövyöhykkeen (SR) parametrien (P^, vakioi duille arvoille (Wj, ^...W^) ja optimoidaan ohjauskäyttäytymiseltään niiden suhteen, jolloin nopeuden säädin (10) korjataan myötäsuuntaan johdetulla nopeuden pitoarvolla (Vg), virran säädin (9) sekä johdetulla kiihtyvyyden pito-arvolla (Bg) että johdetulla nykäyksen pitoarvolla (Rg) ja asetuselin (7) johdetulla nopeuden pitoarvolla (Vg). c) Ajon aikana vakiosäätövyöhykkeeseen (SR) mahdollisesti vaikuttavat häiriöt jaetaan kahteen luokkaan: tunnetut häiriöt, jotka voidaan määrittää käynnis-tyskokeella ja satunnaiset häiriöt, joita ei kyetä tällöin määrittämään. d) Tunnetut häiriöt määritetään ja kootaan aina ajon alussa käynnistyskokeessa ja niistä muodostetaan tasaussignaali (K), joka täysin tasoittaa vastaavan, jäljelle olevan ajomatkan osalle tulevan siirtymän säätövirheen ASpp. e) Satunnaisten häiriöiden aiheuttamat siirtymän säätövirheet ASpg johdetaan käynnistyskokeen jälkeen päälle kytkettävissä olevalle siirtymän säätimen (13) integrointivahvistimelle (13.3), joka säätää ajon loppuun mennessä pois kaikki optimoinnin ja tasauksen jälkeen vielä jäljelle jäävät siirtymän säätövirheet ASp. f) Väärässä paikassa tapahtuneen pysähtymisen jälkeinen uudelleen käynnistys tapahtuu vastaava siirtymän säätövirhe hetkeksi moninkertaistamalla.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siinä tehdään käynnistyskoe, joka koostuu siitä, että ajon aikana itsestään tasoittuvat häiriöt lasketaan jatkuvasti ja vähennetään siirtymän todellisesta arvosta ja että jäljelle jäävästä siirtymän säätövirheestä ASp muodostetaan ensimmäisen nykäysvaiheen (Rj) aikana aikaintegraali. 13 96674

3. Vaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseen tarkoitettu laite, tunnettu siitä, että siinä - kaskadisäädön (KR) ohjauskäyttäytymisen optimoimiseksi parametrien (Pj, Ρ2·..Ρη) vakioitujen arvojen (Wj, ^...W ) luonneht*man vakiosäätövyöhykkeen (SR) suhteen on kiihtyvyyden ja nykäyksen johdetut pitoarvot (Bg) ja (R<,) johdettu vastaavien, mittasuhdekertoimet (KB ja KR) sisältävien, korjaus-elinten (24 ja 25) kautta yhteenlaskuelimelle (23) ja sen lähdöstä virran vertailulaitteen (21) kautta virran säätimen (9) tuloon ja nopeuden johdettu pitoarvo (V<,) mittasuhdekertoimen (KU) sisältävän korjauselimen (26) kautta asetuselimelle (7), - tunnettujen häiriöiden aiheuttamien siirtymän säätövirheiden (^Spp) tasoittamiseksi on siirtymän vertailulaitteen (19) lähdön ja funktiogeneraatto-rin (30) tulon väliin kytketty mittauslaite (29), joista funktiogeneraattorin lähtö on yhteydessä yhteenlaskuelimen (23) kanssa, - satunnaisten häiriöiden aiheuttamien siirtymän säätövirheiden (ASpg) pois säätämiseksi on siirtymän säätimessä (13) integrointivahvistin (13.3), joka käynnistyskokeen jälkeen kytketään kytkimellä (13.2) verrannollisuusvahvisti-men (13.1) rinnalle, - siirtymän säätövirheen ASp hetkelliseksi korottamiseksi pysähtymisen jälkeisessä uudelleen käynnistyksessä on siirtymän säätövirheen kertoja (35), jonka kertotekijää (m) voidaan säätää, joka on kytketty siirtymän vertailu-laitteen (19) perään ja joka kertotekijän (m) ohjaamiseksi on yhteydessä kulun ohjaukseen (AS) ja liikkeen ilmaisimeen (12), joilla kertotekijää (m) ohjataan ennen liikkeen alkua arvosta 1 arvoon >1 ja liikkeen alkaessa tästä arvosta >1 taas takaisin arvoon 1.

4. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että korjauselinten (22, 24, 25, 26) mittasuhdekertoimia (KV, KB, KR, KU) voidaan asetella.

5. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittauslaite (29) on integraattori, joka integroi siirtymän säätövirheen ASr, Γ 1. nykäysvaiheen aikana.

6. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että funktiogeneraattori (30) tuottaa tasaussignaalin (K), joka koostuu nousevasta osasta (33) ja tasaisesta, vakiona pysyvästä osasta (34). 14 96674

7. Vaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että vakiona pysyvän osan (34) amplitudi on mittauslaitteen (29) muodostaman virhesignaalin (I) funktio, ja nouseva osa (33) saavuttaa sen joko jyrkkyys vaihdellen ja nousuaika vakiona tai nousuaika vaihdellen ja jyrkkyys vakiona.

8. Vaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että hissin aseman ilmoittaa köyden dynaamisen venymisen laskemisessa siirtymän todellinen arvo (S^). 15 96674