JP2011231490A - 自動ドア駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、特定の速度域において最適となるように調整された制御ゲインがその速度域以外では最適な制御ゲインとならないことに起因する速度の不安定性を解消でき、制御の応答性を向上できる自動ドア駆動制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明による自動ドア駆動制御装置では、フィードバック速度制御部３２は、自動ドアのドア体を開閉するモータ１０への入力電圧２０ａを、速度指令４３ａと検出開閉速度６０ａとに基づいて制御することで、ドア体の開閉速度制御を行う。ゲイン変更部３３は、ドア体の現在位置４２ａに応じてゲイン変更指令３３ａをフィードバック速度制御部３２に入力して、フィードバック速度制御部３２の開閉速度制御の制御ゲインを変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動ドアのドア体の駆動制御を行う自動ドア駆動制御装置に関するものである。

一般に、人の出入りを感知して自動でドア体を開閉する自動ドアシステムが建物等の出入口に構築されている。このような自動ドアの駆動制御装置として、例えば下記の特許文献１等では、ドア体の最大設定重量、最高設定速度、及びドア駆動用のモータの駆動能力に基づいてドア体の加速カーブを決定する構成が提案されている。また、例えば下記の特許文献２等では、インバータ電源の周波数指令と電圧指令とをそれぞれ独立して記憶して、微速運転期間において、インバータ電源周波数に連動した速度フィードバック制御によりドア体を駆動する構成が提案されている。

特開平９−１００６７８号公報 特開平９−２１５３８７号公報

上記のような従来の自動ドア駆動制御装置では、どの速度域であっても同一の制御ゲインで駆動制御を行うので、特定の速度域において最適となるように制御ゲインを調整した場合に、その速度域以外では最適な制御ゲインとならない為、速度の安定性が得られなかったり、制御の応答性が悪化したりするという問題が発生していた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、特定の速度域において最適となるように調整された制御ゲインがその速度域以外では最適な制御ゲインとならないことに起因する速度の不安定性を解消でき、制御の応答性を向上できる自動ドア駆動制御装置を提供することである。

本発明に係る自動ドア駆動制御装置は、自動ドアのドア体を開閉するモータへの入力電圧を、ドア体の所定の速度パターンに対応する速度指令と、速度検出手段によって検出されたドア体の検出開閉速度とに基づいて制御することで、ドア体の開閉速度制御を行うフィードバック速度制御部と、位置検出手段によって検出されたドア体の現在位置に応じてフィードバック速度制御部にゲイン変更指令を入力して、開閉速度制御の制御ゲインを変更するゲイン変更部とを備える。

本発明の自動ドア駆動制御装置によれば、位置検出手段によって検出されたドア体の現在位置に応じて、ゲイン変更部からフィードバック速度制御部にゲイン変更指令が入力されて、フィードバック速度制御部の開閉速度制御の制御ゲインが変えられるので、開閉動作中にドア体の開閉速度が変更される構成においても、各速度域において最適な制御ゲインを用いて開閉速度制御を行うことができる。これにより、特定の速度域において最適となるように調整された制御ゲインがその速度域以外では最適な制御ゲインとならないことに起因する速度の不安定性を解消でき、制御の応答性を向上できる。

本発明の実施の形態１による自動ドア駆動制御装置を示すブロック図である。 図１のフィードフォワード速度制御部及びフィードバック速度制御部の開閉速度制御を示すブロック図である。 図１のゲイン変更部の構成を示すブロック図である。 図３のゲイン変更部による制御ゲインの変更動作の具体例を示す説明図である。 図４の開閉完了位置近傍でのゲイン変更の作用を説明する説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による自動ドア駆動制御装置を示すブロック図である。図において、自動ドアのドア体を開閉するモータ１０には、電力変換回路２０を介して速度制御手段３０及び制御指令手段４０が接続されている。これら電力変換回路２０、速度制御手段３０、及び制御指令手段４０は、後述のようにモータ１０の駆動制御を行うことで、ドア体の開閉を制御するものである。

また、モータ１０には、モータ１０の回転軸の回転に応じたパルス信号、すなわちドア体（ドア体の端部）の移動距離に応じたパルス信号５０ａを出力する回転検出器５０が接続されている。回転検出器５０からのパルス信号５０ａは、速度変換手段６０と上述の制御指令手段４０とに入力される。速度変換手段６０は、パルス信号５０ａの信号処理（微分処理）を行うことで、ドア体の検出開閉速度６０ａを得るものである。この検出開閉速度６０ａは、速度制御手段３０及び制御指令手段４０に入力される。後に詳しく説明するように、これらパルス信号５０ａ及び検出開閉速度６０ａは、速度制御手段３０及び制御指令手段４０の動作に利用される。なお、本実施の形態では、回転検出器５０と速度変換手段６０とによって速度検出手段が構成されている。

さらに、モータ１０と電力変換回路２０との間には、モータ１０に流れるモータ電流の電流値を検出する電流検出器７０が設けられている。電流検出器７０によって検出される検出電流値７０ａは、制御指令手段４０の動作に利用される。

以下、上述の構成についてより詳細に説明する。まず、制御指令手段４０には、端位置検出部４１、現在位置検出部４２、及び速度指令作成部４３が設けられている。

端位置検出部４１は、速度変換手段６０からの検出開閉速度６０ａと電流検出器７０からの検出電流値７０ａとに基づいて、ドア体が端位置に位置していることを検出する。具体的には、端位置検出部４１は、検出開閉速度６０ａが所定の基準速度未満であり、かつ検出電流値７０ａが所定の閾値以上である場合に、ドア体が端位置に位置していることを検出する。これは、モータ１０によって開閉されるドア体が端位置に位置した場合に、ドア体の開閉速度が物理的に０とされる一方で、検出開閉速度６０ａを後述の速度指令４３ａに追従させようと、より大きな電流をモータ１０に供給する速度制御ループが機能することを利用するものである。なお、端位置とは、戸開端又は戸閉端であり、開閉完了位置である。

現在位置検出部４２は、端位置検出部４１からの端位置検出情報４１ａと、回転検出器５０からのパルス信号５０ａとに基づいて、ドア体の現在位置４２ａを検出して出力するものである。具体的には、現在位置検出部４２は、端位置検出部４１によってドア体が端位置に位置していることが検出された後に、ドア体の移動距離に対応する回転検出器５０からのパルス信号５０ａのパルス数をカウントすることで、ドア体の現在位置４２ａを検出する。すなわち、本実施の形態では、現在位置検出部４２によって検出されるドア体の現在位置４２ａは、ドア体の戸開端又は戸閉端からの移動距離によって規定される。なお、本実施の形態では、端位置検出部４１、現在位置検出部４２、回転検出器５０、及び速度変換手段６０によって位置検出手段が構成されている。

速度指令作成部４３は、現在位置検出部４２によって検出されたドア体の現在位置４２ａに応じて、後述の図４に示すようなドア体の速度パターンに対応する速度指令４３ａを作成するものである。

速度制御手段３０には、フィードフォワード速度制御部３１、フィードバック速度制御部３２、ゲイン変更部３３、及び出力制限部３４が設けられている。

フィードフォワード速度制御部３１は、速度指令作成部４３からの速度指令４３ａに基づいてフィードフォワード電圧指令３１ａを生成することで、電力変換回路２０からモータ１０に印加される入力電圧２０ａを制御するものである。フィードバック速度制御部３２は、速度指令作成部４３からの速度指令４３ａと速度変換手段６０からの検出開閉速度６０ａとに基づいてフィードバック電圧指令３２ａを生成することで、モータ１０への入力電圧２０ａを制御するものである。モータ１０は、電力変換回路２０からの入力電圧２０ａによって駆動されることで、上述の速度パターンに対応する開閉速度でドア体を開閉する。すなわち、フィードフォワード速度制御部３１及びフィードバック速度制御部３２は、入力電圧２０ａを制御することで、ドア体の開閉速度制御を行うものである。

ゲイン変更部３３は、後に詳しく説明するように、現在位置検出部４２からのドア体の現在位置４２ａに応じてフィードバック速度制御部３２にゲイン変更指令３３ａを入力して、フィードバック速度制御部３２の開閉速度制御の制御ゲインを変更するものである。

出力制限部３４は、フィードフォワード電圧指令３１ａとフィードバック電圧指令３２ａとが互いに加算された電圧指令３０ａの大きさを制限するものである。すなわち、出力制限部３４は、電圧指令３０ａが所定の制限値以上であるか否かを監視して、電圧指令３０ａが制限値未満である場合には該電圧指令３０ａをそのまま出力し、電圧指令３０ａが制限値以上である場合には制限値を示す信号を電圧指令３０ａとして出力する。

電力変換回路２０は、コンバータ及びインバータから構成されるものであり、外部からの交流電圧を直流電圧に変換するとともに、この直流電圧を速度制御手段３０からの電圧指令３０ａに基づいてパルス幅変調するものである。電力変換回路２０は、このパルス幅変調された直流電圧を入力電圧２０ａとしてモータ１０に入力する。

次に、図２は、図１のフィードフォワード速度制御部３１及びフィードバック速度制御部３２の開閉速度制御を示すブロック図である。まず、図に示すように、フィードフォワード速度制御部３１は、速度指令作成部４３からの速度指令４３ａにフィードフォワード制御ゲイン３１０を乗算することで、フィードフォワード電圧指令３１ａを生成する。

一方で、フィードバック速度制御部３２は、速度指令作成部４３からの速度指令４３ａと速度変換手段６０からの検出開閉速度６０ａと差である速度偏差３２０に基づいて、積分制御処理３２１と比例制御処理３２２とを行うことで、フィードバック電圧指令３２ａを生成する。積分制御処理３２１では、速度偏差３２０に積分ゲイン３２３が乗算されるとともに、この乗算値３２４に前回算出された速度積分項３２５の微分値３２６が加算されて、新たな速度積分項３２７が算出される。比例制御処理３２２では、積分制御処理３２１で算出された新たな速度積分項３２７に速度偏差３２０が加算されて、この加算値３２８に比例ゲイン３２９が乗算される。この加算値３２８に比例ゲイン３２９が乗算されたものが、フィードバック電圧指令３２ａとなる。

次に、図３は、図１のゲイン変更部３３の構成を示すブロック図である。図において、ゲイン変更部３３には、変更時定数決定部３３０、ゲイン変更指令生成部３３１、及び目標値決定部３３２が設けられている。

変更時定数決定部３３０は、フィードバック速度制御部３２による開閉速度制御の制御ゲイン、すなわち積分ゲイン３２３及び比例ゲイン３２９の変更が必要か否かを、現在位置検出部４２からのドア体の現在位置４２ａに基づいて判定する。具体的には、変更時定数決定部３３０は、所定の速度パターンに従ってドア体の開閉速度が切換えられる位置をドア体が通過したことを現在位置４２ａに基づいて検出した場合に、各ゲイン３２３，３２９の変更が必要と判定する。

また、変更時定数決定部３３０は、各ゲイン３２３，３２９の変更が必要と判定した場合に、必要と判定したドア体の現在位置４２ａに基づいて、各ゲイン３２３，３２９の変更時定数を決定する。変更時定数とは、各ゲイン３２３，３２９の単位時間当りの変更割合に対応する。変更時定数決定部３３０は、各ゲイン３２３，３２９の変更時定数を決定した場合に、該変更時定数に従う増減値３３０ａを出力する。

ゲイン変更指令生成部３３１は、図３に示す閉ループと加算部とから構成されており、増減値３３０ａを繰り返し加算することで、変更後の各ゲイン３２３，３２９を示すゲイン変更指令３３ａを生成するものである。すなわち、本実施の形態の構成では、制御ゲイン３２３，３２９は、変更時定数決定部３３０によって決定された変更時定数に従って徐々に増減される。このように構成することで、制御ゲイン３２３，３２９が急に切換えられることを回避でき、開閉速度制御が不安定になることを回避できる。

目標値決定部３３２は、現在位置検出部４２からのドア体の現在位置４２ａに基づいて制御ゲイン３２３，３２９の変更後の目標値を決定する。また、目標値決定部３３２は、ゲイン変更指令３３ａが示す制御ゲイン３２３，３２９の値が目標値に達するか否かを監視して、制御ゲイン３２３，３２９の値が目標値未満である場合には該値のゲイン変更指令３３ａをそのまま出力し、各ゲイン３２３，３２９の値が目標値に達している場合には目標値のゲイン変更指令３３ａを出力する。すなわち、目標値決定部３３２は、ゲイン変更指令３３ａが示す値を目標値に制限するものである。なお、変更時定数及び目標値は、積分ゲイン３２３及び比例ゲイン３２９に対して異なる値とすることができる。

次に、図４は、図３のゲイン変更部３３による制御ゲインの変更動作の具体例を示す説明図であり、上段にドア体の位置変化に伴うドア体の開閉速度の変化を示し、下段にドア体の位置変化に伴う制御ゲインの変化を示している。図中上段に示すように、本実施の形態では、ドア体は、開閉開始位置から第１変更位置までは高速度（第１速度）で開閉され、第１変更位置から第２変更位置までは低速度（第２速度）で開閉され、第１変更位置から開閉完了位置までは微速度（第３速度）で開閉される。図１の速度指令作成部４３は、この速度パターンに従う速度指令４３ａ（高速速度指令、低速速度指令、及び微速速度指令）を出力する。

図３の変更時定数決定部３３０は、ドア体が第１変更位置を通過したことを現在位置検出部４２からの現在位置４２ａに基づいて検出した場合に、制御ゲイン３２３，３２９の変更が必要と判定するとともに、該第１変更位置に対応する制御ゲイン３２３，３２９の変更時定数を決定する。また、目標値決定部３３２は、ドア体が第１変更位置を通過したことを現在位置検出部４２からの現在位置４２ａに基づいて検出した場合に、第１変更位置に対応する各ゲイン３２３，３２９の変更後の目標値を決定する。図中下段に示すように、制御ゲイン３２３，３２９は、変更時定数決定部３３０によって決定された変更時定数に従う傾きで、所定のゲイン値まで変更される。この実施の形態では、開閉開始位置から第１変更位置までの高速用ゲインに対して、第１変更位置から開閉完了位置までの低速用ゲインは高くされている。

ゲイン変更指令生成部３３１は、変更時定数決定部３３０によって決定された変更時定数で各ゲイン３２３，３２９を目標値まで徐々に増加させるゲイン変更指令３３ａを生成する。フィードバック速度制御部３２は、ゲイン変更部３３からのゲイン変更指令３３ａが示す値に制御ゲイン３２３，３２９の値を変更して、開閉速度制御を行う。このように制御ゲインを変更して開閉速度制御が行われることで、特定の速度域において最適となるように調整された制御ゲインがその速度域以外では最適な制御ゲインとならないことに起因する速度の不安定性を解消でき、制御の応答性を向上できる。

次に、図５は、図４の開閉完了位置近傍でのゲイン変更の作用を説明する説明図であり、上段に開閉完了位置近傍でのドア体の開閉速度の変化を示し、下段に図１の電流検出器７０によって検出される検出電流値７０ａの変化を示している。図中上段に示すように、ドア体が開閉完了位置（端位置）まで開閉されると、検出開閉速度６０ａは実質的に０となる。このとき、図中破線で示すように速度指令４３ａは一定値を維持しているため、図中下段に示すように検出電流値７０ａが増大される。

図１の端位置検出部４１は、検出開閉速度６０ａが所定の基準速度未満であり、かつ検出電流値７０ａが所定の閾値４１ｂ以上である場合に、ドア体が開閉完了位置に位置していることを検出する。このとき、図中下段に示すように、制御ゲイン３２３，３２９の値が高いときの検出電流値７０ａ_１は、図中破線で示す制御ゲイン３２３，３２９の値が低いときの検出電流値７０ａ_２に比べて急峻に増大される。すなわち、図４に示したように、開閉開始位置での制御ゲイン３２３，３２９に比べて、開閉完了位置での制御ゲイン３２３，３２９を高くすることで、ドア体が開閉完了位置に位置していることを検出するのに要する時間を短縮でき、該検出の検出精度を向上できる。

このような自動ドア駆動制御装置では、端位置検出部４１、現在位置検出部４２、回転検出器５０、及び速度変換手段６０によって検出されたドア体の位置に応じて、ゲイン変更部３３からフィードバック速度制御部３２にゲイン変更指令３３ａが入力されて、フィードバック速度制御部３２の開閉速度制御の制御ゲイン３２３，３２９が変えられるので、開閉動作中にドア体の開閉速度が変更される構成においても、各速度域において最適な制御ゲイン３２３，３２９を用いて開閉速度制御を行うことができる。これにより、特定の速度域において最適となるように調整された制御ゲインがその速度域以外では最適な制御ゲインとならないことに起因する速度の不安定性を解消でき、制御の応答性を向上できる。

また、目標値決定部３３２は、ドア体の開閉開始位置での制御ゲイン３２３，３２９に比べて、ドア体の開閉完了位置での制御ゲイン３２３，３２９を高くするので、ドア体が開閉完了位置に位置していることを検出するのに要する時間を短縮でき、該検出の検出精度を向上できる。

なお、実施の形態では、開閉速度制御の制御ゲイン３２３，３２９は、ドア体が第１変更位置を通過した際に高速用ゲインから低速用ゲインに変えられるように説明したが、開閉速度制御の制御ゲインは、ドア体の１回の開閉中に複数段にわたって変えられてもよい。

１０ モータ、２０ａ 入力電圧、３２ フィードバック速度制御部、３３ ゲイン変更部、３３ａ ゲイン変更指令、４２ａ 現在位置、４３ａ 速度指令、６０ａ 検出開閉速度、３２３ 積分ゲイン（制御ゲイン）、３２９ 比例ゲイン（制御ゲイン）、３３０ 変更時定数決定部、３３１ ゲイン変更指令生成部、３３２ 目標値決定部

Claims (2)

1. 自動ドアのドア体を開閉するモータへの入力電圧を、前記ドア体の所定の速度パターンに対応する速度指令と、速度検出手段によって検出された前記ドア体の検出開閉速度とに基づいて制御することで、前記ドア体の開閉速度制御を行うフィードバック速度制御部と、
   位置検出手段によって検出された前記ドア体の現在位置に応じて前記フィードバック速度制御部にゲイン変更指令を入力して、前記開閉速度制御の制御ゲインを変更するゲイン変更部と
   を備えていることを特徴とする自動ドア駆動制御装置。
2. 前記ゲイン変更部は、前記ドア体の開閉開始位置での前記制御ゲインに比べて、前記ドア体の開閉完了位置での前記制御ゲインを高くする目標値決定部を含むことを特徴とする請求項１記載の自動ドア駆動制御装置。

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