JP2005187212A - エレベータケージのアクティブ制御による振動減衰のための制御管理 - Google Patents

Abstract

【課題】エレベータの乗り心地のアクティブ制御システムの不安定性を検出し、不安定性さが発生した場合にシステムを停止させる。
【解決手段】エレベータケージ（１）はガイドエレメントによってレール（１５）に沿って案内されるとき、ケージに取り付けられた複数のセンサ（１１、１２）が進行方向に横向きの振動を測定する。センサからの信号がコントローラ（１９）に入力され、このコントローラがコントローラ出力信号（Ｆ）を生成する。この信号（Ｆ）を利用して、ケージとガイドエレメントとの間に配置されたアクチュエータ（１０）を作動させ、これによってケージに作用する振動を減衰させる。不安定性が発生すると、コントローラ信号が増大する。このコントローラ信号を比較器（２８）によって監視し、コントローラ信号が所定値（Ｆ_{ａ ｍａｘ}）より大きくなる場合には、アクチュエータの作動を停止させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エレベータ設備におけるエレベータケージの振動をアクティブに減衰するために用いられるコントローラの不安定性を検出する方法および装置に関する。

欧州特許第０７３１０５１号明細書は、複数の電磁リニアアクチュエータを用いて乗り心地がアクティブに制御されるエレベータ設備を記載している。このようなシステムは一般に、乗り心地アクティブ制御システムと称される。エレベータケージがエレベータ昇降路に設けられたガイドレールに沿って走行するとき、ケージに取り付けられたセンサが進行方向に横向きに発生する振動を測定する。センサからの信号はコントローラに入力され、コントローラは、各リニアアクチュエータについて、検出した振動を抑制するのに必要な動作電流を算出する。これらの動作電流は、振動をアクティブに減衰するリニアアクチュエータに供給され、これによってケージ内の乗客の乗り心地を向上させる。

コントローラは、位置フィードバックを有する位置コントローラと、加速度フィードバックを有する加速度コントローラとを備える。位置コントローラはかなり遅く、これの出力はアクチュエータが過熱しないレベルに制限される。この手順は、本発明者らの同時係属出願である「電磁モータの熱保護（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｔｏｒｓ）」に詳細に記載されている。しかし、加速度コントローラからの出力は制限されず、アクチュエータにおいて大きな振幅の共振力を発生させることができる。

すべての閉ループコントローラは、フィードバックゲインが高すぎる場合、不安定になる。実際、安定性につながるフィードバックゲイン余裕が２倍程度に低くなるため、加速度コントローラは容易に不安定になる可能性がある。したがって、単純なハードウェアの故障またはソフトウェアのエラーが容易に加速度コントローラを不安定にする。不安定な状態はエレベータケージ内の乗客の安全性には必ずしも支障はないが、間違いなく乗客を少なからず不愉快にさせる。乗り心地のアクティブ制御システムは乗客の満足度を向上させるためだけに設計されているため、不安定で振動するシステムは乗り心地のアクティブ制御システムの目的を無効にし、利用者の信頼を完全に損なう。
欧州特許第０７３１０５１号明細書

したがって、本発明の目的は、乗り心地のアクティブ制御システムの不安定性を検出し、不安定性さが発生した場合にシステムを停止させることである。振動レベルは増大するが、不安定な乗り心地のアクティブ制御システムに固有のレベルには達しない。

この目的は添付の特許請求の範囲による装置および方法を提供することにより満たされる。

単なる例示の目的で、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、欧州特許第０７３１０５１号明細書による乗り心地のアクティブ制御システムを組み込んだエレベータ設備の概略図である。エレベータケージ１は、エレベータシャフト（図示せず）に取り付けられたレール１５に沿ってローラガイドアセンブリ５によって案内される。ケージ１は、受動的な振動減衰のために、ケージフレーム３内に弾性的に懸垂される。受動的な振動減衰はいくつかのゴムばね４によって行われ、ゴムばね４は５０Ｈｚより高い周波数の音または振動を絶縁するために比較的堅く設計されている。

ローラガイドアセンブリ５は、ケージフレーム３の上方および下方に横方向に取り付けられる。各アセンブリ５は取付ブラケットと、ブラケットに回転可能に連結されたレバー７上に保持される３つのローラ６とを含む。ローラ６のうちの２つは、ガイドレール１５の両側に係合するように横方向に配置される。これら２つの横並びのローラ６を保持するレバー７は連結部９によって相互に連結され、同期運動を保証する。残りの中央のローラ６は、ガイドレール１５の遠位端と係合するように配置される。各レバー７は接触圧力ばね８によってガイドレール１５の方向に付勢される。レバー７のこのばね付勢、したがってそれぞれのローラ６は受動的に振動を減衰する従来の方法である。

各ローラガイドアセンブリ５はさらに、中央のレバー７をｙ方向に、２つの相互接続された横方向レバー７をｘ方向にそれぞれアクティブに動かすよう配置された２つの電気アクチュエータ１０を含む。

レール１５の不均一性、牽引ケーブルから生じる牽引力の横向きの成分、走行中の負荷の位置変化および動的空気力によって、ケージフレーム３およびケージ１が振動し、これにより走行の快適さを損なう。ケージ１のこのような振動は低減させる必要がある。ローラガイドアセンブリ５につき２つの位置センサ１１は、中央のレバー７の位置と相互接続された横方向レバー７の位置をそれぞれ連続的に監視する。さらに加速度計１２が、ケージフレーム３に作用する横方向の振動または加速度を測定する。

位置センサ１１および加速度計１２から発生する信号が、ケージ１の上面に取り付けられたコントローラボックス１４に送られる。コントローラボックス１４は、アクチュエータ１０を駆動するのに必要なパワー電子回路と、センサ１１、１２からの信号を処理して、検出された振動と反対方向にアクチュエータ１０を作動させる閉ループフィードバックコントローラ１９とを含む。これによって、フレーム３およびケージ１に作用する振動の減衰が達成される。振動は、エレベータの乗客に感知できない程度まで低減される。

図２は、本発明による不安定性検出を組み込んだ図１のエレベータ設備の乗り心地のアクティブ制御システムの信号のフローチャートを示す。ケージ１およびフレーム３がガイドレール１５に沿って進むにつれて外部擾乱が作用する。これら外部擾乱は一般に、主にガイドレール１５の不均一性による高周波振動と、ケージ１の非対称な負荷、牽引ケーブルからの横方向の力および空気擾乱または風力によって生成される比較的低周波の力１６とを含む。擾乱は、コントローラ１９に送られる信号を発生する位置センサ１１および加速度計１２によって検出される。

コントローラ１９において、検出された位置信号は加算点１７で基準値Ｐ_ｒｅｆと比較されて、位置誤差信号ｅ_ｐを生成する。位置誤差信号ｅ_ｐはその後、位置フィードバックコントローラ２０に送られ、位置フィードバックコントローラ２０はリミッタ２２によって最大絶対値Ｆ_ｍａｘに制限される出力信号Ｆ_ｐを生成する。Ｆ_ｍａｘの値は電気アクチュエータ１０の温度Ｔ_ａｃｔと熱変形に耐える能力とに依存する。この温度限界は、本発明者らの同時係属出願である「電磁モータの熱保護（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｏｔｏｒｓ）」に詳細に記載されている。リミッタ２２からの出力Ｆ_ｐＬは加算点２３に送られる。

加速度計１２からの信号は加算点１８で反転され、加速度フィードバックコントローラ２１に加速度誤差信号ｅ_ａとして送られる。加速度コントローラ２１からの出力Ｆ_ａは、加算点２３でリミッタ２２からの出力Ｆ_ｐＬと加算される。結果として得られる出力制御信号Ｆは、アクチュエータ１０の電流を生成する電力増幅器（図示せず）の入力として用いられて、擾乱力を相殺し、これによりケージ１の振動を低減させる。

加速度コントローラ２１の出力Ｆ_ａは広帯域の周波数を含み、高周波信号の振幅は比較的大きくなることがある。不安定性を検出するには、信号の振幅を観測するだけでは不十分であり、継続時間にも重点を置かれなければならない。安定性に適する測定値は移動２乗平均平方根すなわちＲＭＳ値である。これは、信号に含まれるエネルギーまたは電力についての測定値であり、継続時間の重みを自由に選択できる。移動ＲＭＳ値は最大許容値と比較され、移動ＲＭＳ値が許容値を超える場合、エラーフラグが真に設定される。次に、エラー信号は乗り心地のアクティブ制御システムを動作停止させ、エレベータケージは受動的な振動減衰で運転を続行する。動作停止とはスイッチを切ること、またはアクチュエータ１０に供給される電流を徐々に低減することを意味する。本実施形態においては、加速度コントローラの出力信号Ｆ_ａはブロック２４で２乗される。２乗された信号は常に正の符号を有する。ブロック２５で、２乗された信号は１次ローパスフィルタを通してフィルタリングされる。ローパスフィルタの時定数はシステムおよび経験に基づく知識により定義されなければならない。ブロック２６において、フィルタリングされた信号の平方根が算出される。信号はいくつかの値を含むベクトル信号であるため、最大値がブロック２７で選択され、この結果、ブロック２７からの出力は最大のＲＭＳ振幅を有した信号を表す。この信号がブロック２８で最大許容値Ｆ_{ａ ｍａｘ}と比較される。この最大ＲＭＳ信号が許容値よりも大きい場合、エラーフラグＥｒｒ＿Ｆａが真に設定され、乗り心地のアクティブ制御システムが作動停止される。許容値もシステムおよび経験に基づく知識から求められる。所定時間後、乗り心地のアクティブ制御システムは再び動作開始される。

ガイドアセンブリ５は、ローラ６の代わりにガイドシューを組み込むことにより、ケージ１をガイドレール１５に沿って案内できることが理解されよう。

ガイドレールに沿って走行するエレベータケージの概略図であり、ケージの振動を抑制するためにリニアアクチュエータを組み込んでいる。 本発明による不安定性検出を組み込んだ、図１に示すエレベータ設備の乗り心地のアクティブ制御システムの信号フローチャートである。

符号の説明

１ エレベータケージ
３ ケージフレーム
４ ゴムばね
５ ローラガイドアセンブリ
６ ローラ
７ レバー
９ 連結部
１０ 電気アクチュエータ
１１ 位置センサ
１２ 加速度計
１４ コントローラボックス
１５ ガイドレール
１６ 低周波の力
１７、１８、２３ 加算点
１９ 閉ループフィードバックコントローラ
２０ 位置フィードバックコントローラ
２１ 加速度フィードバックコントローラ
２２ リミッタ
２４、２５、２６、２７、２８ ブロック

Claims (8)

1. 走行方向に横向きの振動を測定するようにケージ（１）に取り付けられた複数のセンサ（１１、１２）と、
   ケージ（１）とガイドエレメント（６）との間に配置された少なくとも１つのアクチュエータ（１０）と、
   センサ（１１、１２）からの信号に応答してコントローラ出力信号（Ｆ）を生成して、アクチュエータ（１０）を作動させる閉ループフィードバックコントローラ（１９）と、を備える、
   ガイドエレメント（６）によってレール（１５）に沿って案内されるエレベータケージ（１）の振動を減衰させる装置であって、
   コントローラ（１９）は、コントローラ信号（Ｆ）の選択された成分（Ｆ_ａ、Ｆ_ｐ、Ｆ）が所定値よりも大きい場合にはアクチュエータ（１０）を一時的に作動停止させ、それによって不安定性の発生を防止する比較器（２８）を含むことを特徴とする、装置。
2. 複数のセンサ（１１、１２）は位置センサ（１１）と加速度計（１２）とを含み、コントローラ（１９）は、位置センサ（１１）と加速度計（１２）からの信号にそれぞれ応答する位置コントローラ（２０）と加速度計コントローラ（２１）とを備え、コントローラ（２０、２１）からの出力（Ｆ_ｐ、Ｆ_ａ）が結合されて、コントローラ出力信号（Ｆ）を生成する、請求項１に記載の装置。
3. コントローラ信号（Ｆ）の選択された成分は加速度計コントローラ（２１）からの出力（Ｆ_ａ）である、請求項２に記載の装置。
4. 加速度計コントローラ（２１）からの出力（Ｆ_ａ）は２乗平均平方根決定ユニット（２４、２５、２６、２７）を通り、決定された最大値が比較器（２８）に入力される、請求項３に記載の装置。
5. コントローラ（１９）は、位置コントローラ（２１）からの出力（Ｆ_ｐ）をアクチュエータ（１０）の温度に依存する最大値（Ｆ_ｐ）に制限するリミッタ（２２）をさらに備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 走行方向に横向きのケージ（１）の振動を測定するステップと、
   測定された振動に応答して、ケージ（１）とガイドエレメント（６）との間に配置された少なくとも１つのアクチュエータ（１０）を作動開始させる制御信号（Ｆ）を生成するステップとを備える、
   ガイドエレメント（６）によってレール（１５）に沿って案内されるエレベータケージ（１）の振動を低減させる方法であって、
   制御信号（Ｆ）の成分が所定値よりも大きい場合にはアクチュエータ（１０）を作動停止させ、それによって不安定性の開始を防止することを特徴とする、方法。
7. 振動を測定するステップはケージ（１）の位置と加速度の測定を含み、制御信号（Ｆ）の加速度成分（Ｆ_ａ）が所定値（Ｆ_{ａ ｍａｘ}）よりも大きい場合に、アクチュエータ（１０）を作動停止させるステップが発生する、請求項６に記載の方法。
8. 制御信号（Ｆ）の位置成分（Ｆ_ｐ）を、アクチュエータ（１０）の温度に依存する最大値（Ｆ_ｐＬ）に制限するステップをさらに備える、請求項７に記載の方法。

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