JP2006182479A

JP2006182479A - エレベータドアの制御装置

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Publication number: JP2006182479A
Application number: JP2004376502A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Fujimura; 俊平藤村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】ドアパネルの重量が大幅に変更されても、振動や騒音が小さく、ドア開閉時間が変わらずにドアの開閉を制御するエレベータドアの制御装置を提供する。
【解決手段】エレベータドアの制御装置は、エレベータドアを開閉するモータに対する速度指令とフィードバックされた上記モータの速度との速度偏差を可変のゲインで制御して得られるトルク指令を上記モータに入力して上記エレベータドアの開閉制御を行うエレベータドアの制御装置において、異なる大きさの複数の上記ゲインが予め記憶されているゲインテーブルと、階床毎にエレベータドアの開放または閉鎖１回当たりの上記速度偏差の絶対値の積算値を求める速度偏差積算部と、上記積算値が予め定められた許容値を超えたとき、そのときのゲインの次に大きいゲインに変更するゲイン変更要否判断部と、を有するゲイン設定部が備えられた。
【選択図】図１

Description

この発明は、エレベータドアの開閉を制御するエレベータドアの制御装置に関する。

従来のエレベータドアの制御装置は、停止階床データ、ドア開閉指令、検出電流値、モータ回転速度、開閉位置情報を帰還して、停止した階床に対応するドア開閉速度パターンに合わせてドアモータに要求されるトルク指令値に相当する電流指令値を帰還制御する。
しかし、ドア制御の制御応答速度を決めるゲイン定数を一定にしているため、現地でのドア重量の変更やドア据付性能の差異により、エレベータドアの開閉速度指令に対する実際のドア速度の追従が悪くなり、振動、ドア枠とドアパネルとの接触による騒音が発生している。そこで、過去複数回のドア開閉におけるドア総トルクとドアモータの角加速度とからドア重量を同定し、そのドア重量に基づいてドア開閉速度パターンを補正し、例えば重量が増した時には開閉速度を落とすことにより、結果的にトルク指令を減少している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１５９４６１号公報

しかし、ドアの開閉速度を落とすことにより対処すると、ドア開閉時間が長くなるので利用者が待ち時間への不満を抱くとともに、エレベータの運用効率が悪化するという問題がある。

この発明の目的は、ドアパネルの重量が大幅に変更されても、振動や騒音が小さく、ドア開閉時間が変わらずにドアの開閉を制御するエレベータドアの制御装置を提供することである。

この発明に係わるエレベータドアの制御装置は、エレベータドアを開閉するモータに対する速度指令とフィードバックされた上記モータの速度との速度偏差を可変のゲインで制御して得られるトルク指令を上記モータに入力して上記エレベータドアの開閉制御を行うエレベータドアの制御装置において、異なる大きさの複数の上記ゲインが予め記憶されているゲインテーブルと、階床毎にエレベータドアの開放または閉鎖１回当たりの上記速度偏差の絶対値の積算値を求める速度偏差積算部と、上記積算値が予め定められた許容値を超えたとき、そのときのゲインの次に大きいゲインに変更するゲイン変更要否判断部と、を有するゲイン設定部が備えられた。

この発明に係わるエレベータドアの制御装置の効果は、速度パターンと実速度との偏差の積算値が予め定められた許容値より大きいとき、速度偏差からトルク指令を算出する速度制御部のゲインを大きくして帰還制御し、実速度を速度パターンに追従させることができるので、ドア開閉時間を変えなくてもドア重量の変更に伴って起こる振動や騒音を小さいままに維持できる。

図１は、この発明の実施の形態に係わるエレベータドアの制御装置のブロック図である。
実施の形態に係わるエレベータドアの制御装置は、エレベータの各乗場に備えられている乗場ドアを制御すると同時に、乗りかごに備えられている乗りかごドアも乗場ドアの開閉パターンに合わせて制御する。但し、一般的に乗場ドアの重さが異なることが多いので、以下の説明において乗場ドアの制御に絞って説明行うが、乗りかごドアの開閉の制御も同様に行うことができる。

この実施の形態に係わるエレベータドアの制御装置が備えられているエレベータは、階床数がＭのビルに備えられおり、１階からＭ階の乗場にそれぞれエレベータの昇降路に空いた開口を開閉する乗場ドアが設けられている。乗場ドアは、それに接続されているエレベータドア機構部１がモータ２により駆動されることにより開閉される。モータ２は、電源３から供給される電力をインバータ４により制御することにより回転制御されている。このようにエレベータドアの駆動手段は、エレベータドア機構部１、そのエレベータドア機構部１を駆動するモータ２およびモータ２を駆動するインバータ４から構成されている。

次に、エレベータドア制御装置６について説明する。
エレベータドア制御装置６は、あらかじめ設定されている速度パターンに従うように乗場ドアの速度を制御する。そして、エレベータドア制御装置６では、乗場ドアの速度をモータ２の回転速度に変換し、モータ２の回転速度に関してフィードバック制御を行っている。そのため、モータ２の回転軸７には、パルス発生器８が取り付けられ、パルス発生器８から回転軸７の回転に従ったパルス信号が出力されるとともに回転軸７の位相θが出力される。
そして、速度変換部９は、パルス発生器８からのパルス信号が入力され、モータ２の実モータ速度ω_ＲＥＡＬを算出する。

一方、速度指令部１０には、図２に示すような、時刻ＴＯ_０から時刻ＴＯ_Ｅまでの開放時間に亘って、また時刻ＴＣ_０から時刻ＴＣ_Ｅまでの閉鎖時間に亘って、モータの速度ω_ＲＥＦが設定モータ速度パターンとしてあらかじめ設定されて記憶されている。
そして、速度指令部１０は、外部から開放開始指令または閉鎖開始指令を受信すると、その時刻を時刻ＴＯ_０または時刻ＴＣ_０に合わして、時刻の推移に従って設定モータ速度パターンに従った速度指令ω_ＲＥＦを加算信号として第１の加算器１１に入力する。

第１の加算器１１には、速度変換部９からの実モータ速度ω_ＲＥＡＬが減算信号として入力されている。
そこで、第１の加算器１１は、速度指令ω_ＲＥＦから実モータ速度ω_ＲＥＡＬを減算して速度偏差Δωを算出し、その速度偏差Δωを速度制御部１２に入力する。
速度制御部１２は、入力された速度偏差ΔωをゲインＧが可変可能な伝達関数Ｈに従ってトルク指令値Ｉ_ＲＥＦを算出し、第２の加算器１３に入力する。

一方、インバータ４から出力され、電流検出器１４で検出される実モータ電流Ｉ_ＲＥＡＬが減算信号として第２の加算器１３に入力される。
第２の加算器１３は、トルク指令値Ｉ_ＲＥＦから実モータ電流Ｉ_ＲＥＡＬを減算してトルク偏差ΔＩを算出し、電流制御部１５に入力する。
電流制御部１５は、トルク偏差ΔＩとパルス発生器８から入力された位相θとから電流指令値Ｉを算出し、インバータ４に送信する。
このようにして、エレベータドアの開閉のフィードバック制御が行われる。

次に、速度制御部１２の伝達関数ＨのゲインＧを変更するゲイン設定部１７について説明する。
速度偏差積算部２１は、第１の加算器１１から出力される速度偏差Δωを、サンプリング周期α毎にサンプリングしてサンプリング値Δω（ｉ×α）を得る。そして、そのサンプリング値Δω（ｉ×α）の絶対値｜Δω（ｉ×α）｜を算出し、開放開始指令または閉鎖開始指令を受信してから開放完了信号または閉鎖完了信号を受信するまでの間のサンプリング値絶対値｜Δω（ｉ×α）｜を積算して速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜を求める。

積算値記憶部２２は、許容値記憶部２３に予め記憶されている速度偏差許容値Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}をｋ倍して予め定められた閾値としての上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）を算出し、速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜がその上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）以上のとき、得られた速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜が不正常な乗場ドアの動作に基づくものであると判断し、記憶しない。逆に、速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜が上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）未満のとき、インデックスｐに１を加算してそれをインデックスｐとし、そのインデックスｐに該当するレジスタ２４に速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜を記憶する。そして、インデックスｐが５であるか否かを判断し、インデックスｐが５のとき、インデックスｐを０に変更し、ゲイン見直し指令を出力する。インデックスｐが５未満のとき、新たな速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜の入力を待機する。なお、ｋは速度偏差積算値の妥当性を判断するためのものであるので、１．５または２．０である。

偏差積算値平均部２５は、ゲイン見直し指令が入力されたとき、積算値記憶部２２のレジスタ２４から５つの速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜を読み出し、それらを平均して比較値としての速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲを算出する。

ゲイン変更要否判断部２６は、速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲを速度偏差許容値Ｗ_ＲＥＦと比較し、速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲが速度偏差許容値Ｗ_ＲＥＦを超えているとき、現在指定されているゲインＧ_ｋがゲインテーブル２７に登録されているゲインＧ_１〜Ｇ_Ｎのうち最大ゲインＧ_Ｎであるか否かを判断する。現在指定されているゲインＧ_ｋが最大ゲインＧ_Ｎの場合、ゲイン生成指令を発生する。現在指定されているゲインＧ_ｋが最大ゲインＧ_Ｎでない場合、ゲインテーブル２７の現在指定されているゲインＧ_ｋの次に大きなゲインＧ_ｋ＋１を速度制御部１２の伝達関数Ｈに代入する。
また、ゲイン変更要否判断部２６は、速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲが速度偏差許容値Ｗ_ＲＥＦ以下のとき、現在指定されているゲインＧ_ｋのままでよいので速度制御部１２の伝達関数Ｈを変更しない。

ゲイン生成部２８は、ゲイン生成指令を受信したとき、図３に示すように、ゲインテーブル２７に登録されている最小ゲインＧ_１と最大ゲインＧ_Ｎを読み出し、最小ゲインＧ_１に数ａ_１から数ａ_５を掛けて５つの加算値ａ_１×Ｇ_１、ａ_２×Ｇ_１、ａ_３×Ｇ_１、ａ_４×Ｇ_１、ａ_５×Ｇ_１を求め、次に、最大ゲインＧ_Ｎに５つの加算値をそれぞれ加算して、新たなゲイン（Ｇ_Ｎ ^１＝Ｇ_Ｎ＋ａ_１×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ ^２＝Ｇ_Ｎ＋ａ_２×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ ^３＝Ｇ_Ｎ＋ａ_３×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ ^４＝Ｇ_Ｎ＋ａ_４×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ ^５＝Ｇ_Ｎ＋ａ_５×Ｇ_０）を求めてゲインテーブル２７に追加登録し、ゲイン（Ｇ_Ｎ ^１＝Ｇ_Ｎ＋ａ_１×Ｇ_１）を速度制御部１２の伝達関数Ｈに代入する。なお、数ａ_１〜ａ_５は、最大ゲインＧ_Ｎから少しづつゲインを大きくして最適ゲインを探るための値なので、１．０以下の数である。

次に、ゲインテーブル２７への登録について説明する。
エレベータの設計段階で法定あるいは規定に従って決められたエネルギー仕様に基づいてドアパネル重量に関する適用最大重量が決められる。同時に、適用最小重量も決められている。
ゲインテーブル２７は、設計の段階または試作の段階で、適用最小重量から適用最大重量の間で１０ｋｇづつ異なる最軽量ドアから最重量ドアまでＮ種類の乗場ドアを用意し、速度制御部１２の伝達関数Ｈのゲイン（伝達利得）Ｇを可変しながら、速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜が最も小さくなるゲインをそれぞれの乗場ドアのゲインＧ_１〜Ｇ_Ｎとして登録されている。

次に、ゲイン設定部１７の動作について図４を参照して説明する。
ステップ（以下の説明においてＳと略記する。）１０１では、速度偏差積算部２１は、乗場ドアの開閉動作が開始されることを意味する開閉開始信号を受信したか否かを判断する。開閉開始信号を受信したとき、Ｓ１０２へ進み、開閉開始信号を受信していないとき、Ｓ１０１を繰り返す。
Ｓ１０２では、速度偏差積算部２１は、速度偏差Δωをサンプリング周期αでサンプリングし、そのサンプリング値の絶対値｜Δω（ｉ×α）｜を算出し、絶対値｜Δω（ｉ×α）｜を積算し、Ｓ１０３へ進む。
Ｓ１０３では、速度偏差積算部２１は、乗場ドアの開閉動作が完了したことを意味する開閉完了信号を受信したか否かを判断する。開閉完了信号を受信したとき、それまでに積算してきた速度偏差の絶対値の積算値を速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜とし、Ｓ１０４へ進む。開閉完了信号を受信していないとき、Ｓ１０２へ戻る。

Ｓ１０４では、積算値記憶部２２は、許容値記憶部２３に記憶されている速度偏差許容値Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}を読み出し、それにｋを掛けて上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）を求める。そして、速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜と上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）とを比較し、速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜が上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）を超えているとき、Ｓ１０１へ戻る。速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜が上限許容値（ｋ×Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}）以下のとき、Ｓ１０５へ進む。
Ｓ１０５では、積算値記憶部２２は、インデックスｐに１を加算し、その和をインデックスｐとしてＳ１０６へ進む。
Ｓ１０６では、積算値記憶部２２は、インデックスｐに該当するレジスタ２４に速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜を記憶してＳ１０７へ進む。
Ｓ１０７では、積算値記憶部２２は、インデックスｐが５であるか否かを判断する。インデックスｐが５のとき、インデックスｐを０にし、ゲイン見直し指令を偏差積算値平均部２５に送信してＳ１０８へ進む。インデックスｐが５未満のとき、Ｓ１０１へ戻る。

Ｓ１０８では、偏差積算値平均部２５は、インデックス１からインデックス５に該当するレジスタ２４に記憶されている５個の速度偏差積算値Σ｜Δω（ｉ×α）｜を読み出し、それを平均して速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲを算出し、Ｓ１０９へ進む。
Ｓ１０９では、ゲイン変更要否判断部２６は、速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲと許容値記憶部２３に記憶されている速度偏差許容値Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}とを比較し、速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲが速度偏差許容値Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}を超えているとき、Ｓ１１０へ進む。速度偏差積算平均値Ｗ_ＡＶＲが速度偏差許容値Ｗ_{ＬＩＭＩＴ}以下のとき、ゲイン見直しを終了する。
Ｓ１１０では、ゲイン変更要否判断部２６は、速度制御部１２の現時点におけるゲインＧ_ｋがゲインテーブル２７に登録されている最大ゲインＧ_Ｎであるか否かを判断する。現時点におけるゲインＧ_ｋが最大ゲインＧ_Ｎでないとき、Ｓ１１１へ進む。現時点におけるゲインＧ_ｋが最大ゲインＧ_Ｎであるとき、ゲイン生成指令をゲイン生成部２８に送信し、Ｓ１１２へ進む。
Ｓ１１１では、ゲイン変更要否判断部２６は、ゲインテーブル２７に登録されているゲインのうち、現時点のゲインＧ_ｋの次に大きいゲインＧ_ｋ＋１を速度制御部１２の伝達関数Ｈに代入してゲイン見直しを終了する。

Ｓ１１２では、ゲイン生成部２８は、ゲイン生成指令を受信したとき、ゲインテーブル２７に登録されている最小ゲインＧ_１と最大ゲインＧ_Ｎを読み出し、最小ゲインＧ_１に数ａ_１から数ａ_５を掛けて５つの加算値ａ_１×Ｇ_１、ａ_２×Ｇ_１、ａ_３×Ｇ_１、ａ_４×Ｇ_１、ａ_５×Ｇ_１を求め、次に、最大ゲインＧ_Ｎに５つの加算値をそれぞれ加算して、新たなゲイン（Ｇ_Ｎ＋ａ_１×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ＋ａ_２×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ＋ａ_３×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ＋ａ_４×Ｇ_１）、（Ｇ_Ｎ＋ａ_５×Ｇ_１）を求めてゲインテーブル２７に追加登録して、Ｓ１１３へ進む。
Ｓ１１３では、ゲイン生成部２８は、ゲイン（Ｇ_Ｎ＋ａ_１×Ｇ_１）を速度制御部１２の伝達関数Ｈに代入してゲイン見直しを終了する。

このようなエレベータドア制御装置は、速度偏差を積算し、その積算値が速度偏差許容値を超えるとき、次に大きいゲインの伝達関数を用いて速度偏差に基づくトルク指令を求めるので、速度パターンに従って乗場ドアの開閉が行われ、開閉に係わる時間が長くならず、交通時間の低減や乗客に与えるイライラ度も低減することができる。

また、ドアに関する当たり音、振動、挟まれたときの衝撃などが少なくなる最適な速度パターンを設定しておけば、速度パターンが変わらないので、いつも最適な状態でドアの開閉が行われる。

また、積算値と予め定められた閾値とを比較し、積算値が閾値より大きいときその積算値を後続の処理で用いないので、突発的な外乱が制御に影響を与えることを防止できる。

また、積算値の平均値と予め定められた許容値とを比較するので、頻繁にゲインが変更されることが防止できる。

また、乗場ドアの重量が設計段階における適用最大重量よりも重い乗場ドアを設置されても、想定していた最重量ドアより重いドアに適する伝達関数を生成できるので、そのような場合にも対応することができる。

また、１０ｋｇづつ重量が異なるドアパネルを用いて速度偏差の積算値が最小になるゲインがゲインテーブルに記憶されているので、広範囲のドア重量の変動に柔軟に対応することができる。

なお、速度偏差積算値の平均値を速度偏差許容値と比較してゲインを変更するか否かを判断した例を上述の実施の形態で説明したが、速度偏差積算値が算出された都度速度偏差許容値と比較してもよい。

この発明の実施の形態に係わるエレベータドアの制御装置のブロック図である。速度指令と実モータ速度との関係を説明する図である。実施の形態１に係わるゲイン生成部の機能ブロック図である。実施の形態に係わるゲイン設定部の動作についてのフローチャートである。

符号の説明

１エレベータドア機構部、２モータ、３電源、４インバータ、６エレベータドア制御装置、７回転軸、８パルス発生器、９速度変換部、１０速度指令部、１１加算器、１２速度制御部、１３加算器、１４電流検出器、１５電流制御部、１７ゲイン設定部、２１速度偏差積算部、２２積算値記憶部、２３許容値記憶部、２４レジスタ、２５偏差積算値平均部、２６ゲイン変更要否判断部、２７ゲインテーブル、２８ゲイン生成部。

Claims

エレベータドアを開閉するモータに対する速度指令とフィードバックされた上記モータの速度との速度偏差を可変のゲインで制御して得られるトルク指令を上記モータに入力して上記エレベータドアの開閉制御を行うエレベータドアの制御装置において、
異なる大きさの複数の上記ゲインが予め記憶されているゲインテーブルと、
階床毎にエレベータドアの開放または閉鎖１回当たりの上記速度偏差の絶対値の積算値を求める速度偏差積算部と、
上記積算値が予め定められた許容値を超えたとき、そのときのゲインの次に大きいゲインに変更するゲイン変更要否判断部と、
を有するゲイン設定部が備えられたことを特徴とするエレベータドアの制御装置。
エレベータドアを開閉するモータに対する速度指令とフィードバックされた上記モータの速度との速度偏差を可変のゲインで制御して得られるトルク指令を上記モータに入力して上記エレベータドアの開閉制御を行うエレベータドアの制御装置において、
異なる大きさの複数の上記ゲインが予め記憶されているゲインテーブルと、
階床毎にエレベータドアの開放または閉鎖１回当たりの上記速度偏差の絶対値の積算値を求める速度偏差積算部と、
複数の上記積算値の平均値を求める偏差積算値平均部と、
上記平均値が予め定められた許容値を超えたとき、そのときのゲインの次に大きいゲインに変更するゲイン変更要否判断部と、
を有するゲイン設定部が備えられたことを特徴とするエレベータドアの制御装置。
上記ゲインテーブルは、異なる重量の複数のエレベータドアに関して、それぞれゲインを可変したときに最も小さい上記速度偏差の絶対値の積算値になるときのゲインが記憶されていることを特徴とする請求項１または２に記載するエレベータドアの制御装置。
上記ゲイン設定部は、上記積算値が予め定められた閾値より大きいときには、該積算値を無視することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載するエレベータドアの制御装置。
上記ゲイン設定部は、さらに、現時点のゲインが上記ゲインテーブルに記憶されているゲインのうち最も大きいゲインであり、かつ上記積算値が上記許容値を超えたとき、上記最も大きいゲインより大きいゲインを生成して上記ゲインテーブルに追加するゲイン生成部を有することを特徴とする請求項１、３、４のいずれか一項に記載するエレベータドアの制御装置。
上記ゲイン設定部は、さらに、現時点のゲインが上記ゲインテーブルに記憶されているゲインのうち最も大きいゲインであり、かつ上記平均値が上記許容値を超えたとき、上記最も大きいゲインより大きいゲインを生成して上記ゲインテーブルに追加するゲイン生成部を有することを特徴とする請求項２、３、４のいずれか一項に記載するエレベータドアの制御装置。