JP2645464B2 - エレベータの位置制御装置の調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はエレベータの位置制御装置の調整方法に関す
る。

背景技術 エレベータの位置制御装置の調整は、現状ではステッ
プ応答と調整面を用いて行なっている。コンピユータ応
用の位置制御装置では、目標位置付近への到達時間がか
かり過ぎたり、振動を起こし易い。したがって、エレベ
ータに最適停止特性を確実に付与し、換言すれば、エレ
ベータが目標の停止位置に達した瞬間にエレベータの速
度を確実に零とする調整条件を得ることは、困難であ
る。

目 的 本発明は上述の欠点を解消することを目的とする。

発明の開示 本発明によるエレベータの位置制御装置の調整方法
は、乗客の利用に供する通常運転に入る前に位置制御装
置を調整するために、エレベータ駆動システムに模擬駆
動信号に入力し、この模擬駆動信号に対する応答を測定
し、エレベータ駆動システムの数式モデルを駆動シーケ
ンスおよび応答速度によって計算し、実際の位置設定値
とシミュレートされたエレベータの位置との誤差が最小
になる時のエレベータ駆動システムの動作を数式モデル
を使ってシミュレートし、位置制御パラメータ値を、目
標位置近傍の個々の誤差には、反復最適化アルゴリズム
の中で大きな値で重み付けして導出し、位置制御パラメ
ータを最適値に設定し、実際の駆動信号をエレベータ駆
動システムに入力し、数式モデルを位置制御パラメータ
の最適値で再度評価し、前記一連の動作をモデルパラメ
ータおよび位置制御パラメータが収束するまで繰り返
す。

ステップ応答調整法と比較すると、本発明の方法の利
点は、エレベータの位置制御パラメータおよび最適停止
特性の最適設定が同時に行なえることである。

本発明の好ましい実施例は、位置制御パラメータの値
を最小ｐ法で決定することを特徴としている。

本発明の好ましい実施例はまた、本方法で使用する制
御装置がデジタルPID制御装置であることを特徴として
いる。本発明によれば、PID制御装置の最適項を自動的
に選定できる。この調整には特別な測定機器を要しな
い。本発明の方法では、エレベータを設置または交換し
た際のスタートアップ時間が短縮される。本方法によれ
ば、特別に訓練された作業員によらなくともエレベータ
システムを設置できる。

本発明の他の好ましい実施例は、位置制御パラメータ
を定期的に自動調整することによって長期変動を補償す
ることを特徴としている。

本発明の他の好ましい実施例は、メモリに記憶されて
いるパラメータ表でエレベータ駆動システムの動特性の
変化を補償することを特徴としている。

実施例の説明 次に添付図面を参照して例を示して本発明を説明す
る。以下に位置制御パラメータの自動調整方法を説明す
る。理想的条件では、この方法でエレベータの最適停止
特性が常に得られる。この方法は、最小ｐ法により目標
関数と終結関数との誤差を最小にすることに基づいてい
る。この方法、例えばR.W.ダニエルス（R.W.Daniels）
による「数値制御法と最適化技術入門」（An Introduct
ion to Numerical Methods and Optimization Techniqu
es）（ノースホランド社刊、米国ニューヨーク州ニュー
ヨーク、1978年）に記載されている。この目標関数は位
置設定値であり、終結関数は実際のエレベータの位置で
ある。この方法はまた、PID制御装置に用いられる係数
や、より一般的には多項制御の最適化に適用可能であ
る。

最適化動作は、ディジタル位置制御装置によって７つ
の段階で基本プログラムの一部か別個の装置のいずれか
として、第１図に示される原理に沿って次のように実行
される。この第１図には、調整装置を備えた位置サーボ
装置が示されている。第１段階では、たとえば広帯域ノ
イズを含むランプ信号である模擬駆動シーケンスTUを模
擬駆動ユニット（AE）２からエレベータシステム（ES）
１にスイッチSWを経由して入力し、この駆動信号に対す
る応答、例えば速度を回転速度計（Ｔ）３によって測定
する。第２段階では、駆動シーケスＩと速度Ｏをスター
トデータとして用いて、本システムの数式モデルＭをユ
ニット（RLS）４で計算する。この場合、例えばL.ユン
グ（L.Ljung）と、T.シェーダストレーム（Ｓderstr
ｍ）の「巡回アイデンティフィケーションの理論と実
際」（Theory and Practice of Recursive Identificat
ion）（MIT出版、米国マサチュセッツ州ケンブリッジ、
1983年）に記載の最小自乗法を用いる。第３段階では、
エレベータシステムの動作をコンピュータでシュミレー
トし、目標関数と終結関数との誤差を最小にする位置制
御パラメータ値Ｃを最小ｐ法を用いて導出する。位置制
御パラメータ値Ｃは最適化ユニット（TO）５で数式モデ
ルＭの値を最適化して求める。

誤差ｅ（ｉ）は次式で表わされる。

ｅ（ｉ）＝ｃ（ｉ）［ｒ−（ｉ＋ｄ）−ｙ（ｉ）］
^２ （１） ただし、 ｉ＝1,2……,m ｒ（ｉ）＝時間ｉにおける目標関数値（発振器（PRG）
８から得られる位置設定値） ｙ（ｉ）＝時間ｉにおける終結関数値（実速度を積分ユ
ニット（Ｓ（ｖ）９）で積分して得られるシミュレート
したエレベータの位置） ｄ＝目標関数と終結関数との遅延時間 ｃ（ｉ）＝重い係数 位置設定値とシミュレートしたエレベータの位置との
差は差分回路（Σ）10で算出する。

重み係数ｃ（ｉ）は目標位置のごとく近傍以外は１と
する。この近傍では、誤差の重み付けを大きくしている
（≒10,000）。そのため、この方法で確実に最適停止特
性が得られる。この閉ループシステムは、繰返しによっ
て得られる制御パラメータ値を使用すれば、常に安定す
る。

第４段階では、ディジタル位置制御装置（PID）７
は、最適制御パラメータＣを調整器６を経由してこの位
置制御装置に入力することによって調整する。第５段階
では、実際の駆動信号NOをスイッチSWを経由してエレベ
ータシステム（ES）１に入力する。第６段階では、モデ
ルパラメータを再度評価する。第７段階では、このモデ
ルパラメータと制御パラメータが収束するまで第１段階
から第６段階までを繰り返す。

次に最適PID位置制御装置の調整動作例を示す。この
ディジタルPIDアルゴリズムは、 ｍ（ｎ＋１）＝ｍ（ｎ）＋Kc［（１＋T/Ti＋Td/T）ｅ
（ｎ） −（１＋2Td/T）ｅ（ｎ−１）＋Td/Txe（ｎ−２）］
（２） ただし、 Kc＝相対利得 Ti＝積分時定数 Td＝微分時定数 Ｔ＝サンプル間隔 ｍ（ｎ）＝時刻ｎでの制御装置出力 ｅ（ｎ）＝時刻ｎでの制御装置設定値と実プロセス出力
値との差 また、表記Ｐ＝Kc,TI＝T/Ti,TD＝Td/T（被最適化パラ
メータ）を用いる。

対象エレベータモデルは直流駆動エレベータの数値モ
デルである。このエレベータについて数値を入れた離散
的伝達関数（速度／電流を基準として）は次式となる。

Ｈ（ｚ）＝（2.7140E−２−8.2442E−2z^-1＋6.3082E −2z^-2）／（１−1.7051z^-1＋0.70887z^-2） （３） サンプリング周波数は29.4Hzである。

この調整プログラムには次の初期値が与えられる。

ｐ＝1.0（利 得） TI＝0.0（積分値） TD＝100（微分値） ｄ＝27 ｍ＝113 ｐ＝２ ｃ（ｉ）＝1,ただしｉ＝1,……,93 ｃ（ｉ）＝1000,ただしｉ＝94,……,113である。

目標関数（位置設定値）の具体例は、 移動距離＝2m 加速度／減速度＝1m/s² 加速度／減速度の変化率＝2.5m/s³ である。

反復動作は下表に示すように進行する。

上掲算出の制御パラメータを用いると、エレベータは
理想的条件では目標レベルに正確に停止する。２メート
ルの移動では、最大の行き過ぎ距離はわずか0.5mmであ
る。実際のシステムでは、この行き過ぎ距離は位置測定
の精度に左右される。ここで提案した調整アルゴリズム
で決定される制御パラメータの適否は、使用するシステ
ムモデルの正確性とモデルパラメータの安定性に大きく
依存するので、アイデンティフィケーションに用いるサ
ンプルされたデータは確実にノイズのないものであるこ
とにとくに注意しなければならない。

上述の方法で最適化したPID制御装置を使用すれば、
被制御システムの特性がほぼ一定であるかぎり良い結果
が得られる。長期変動は、たとえば月に１回、制御パラ
メータを自動調整して補償可能である。

システムの動的特性の変化は、負荷とエレベータ位置
に関係するが、制御コンピュータのメモリに記憶してあ
るパラメータ表で補償される。この表には、様々な負荷
と位置との組合せに対応する制御パラメータが含まれて
いる。表中の離散的な値の中間値は、制御コンピュータ
が公知の内挿法で算出する。負荷測定装置（LWD）11は
始動を円滑にするのに用い、それから得られる情報を加
算回路（Σ）12で実駆動信号に加える。

本発明の方法は、PID制御装置を使用し、調整基準の
運行パラメータ（距離、速度、加速／減速、および加速
／減速の導関数）に関して最適停止特性を得る。より一
般的設計の制御装置構成を使用すれば、それに適した伝
達関数を用いて最適停止可能範囲を拡大することができ
る。

第2a図は位置設定値を示すグラフであり、横軸は時
間、縦軸は距離を表わす。第2b図は、位置制御装置をス
テップ応答で調整したときのエレベータの実際位置を示
す曲線である。距離2mを示す線の近傍で前記調整法の典
型的な振動が観測されている。第2c図は、本発明の方法
によって調整された位置制御装置を有するシステムにお
けるエレベータの実際の位置を示す曲線である。この方
法は、誤差項に重み付けをし、これによってエレベータ
が確実に目標レベルで停止する。同図中の△は不感時間
である。

当業者に明らかなように、本発明の様々な実施態様が
上述の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲
の記載内で変形してもよい。

要約すると、本発明によるエレベータの位置制御装置
の調整方法では、位置盛業装置７を調整するために、エ
レベータ移動システム１にたとえば付加的広帯域ノイズ
を含むランプ信号である模擬駆動信号TUを入力し、この
模擬駆動信号に対する応答測定し、エレベータ駆動シス
テムの数式モデルＭを駆動シーケンスおよび応答速度に
よって計算し、実際の位置設定値とシミュレートされた
エレベータの位置との誤差が最小になる時のエレベータ
駆動システムの動作を数式モデルを使ってシミュレート
し、位置制御パラメータ値Ｃを目標位置近傍の個々の誤
差には反復最適化アルゴリズムの中で大きな値で重み付
けして導出し、位置制御パラメータを最適値に設定し、
実際の駆動信号NOをエレベータ駆動システムに入力し、
数式モデルを位置制御パラメータの最適値で再度評価
し、これら一連の動作をモデルパラメータおよび制御パ
ラメータが収束するまで繰り返す。

【図面の簡単な説明】

第１図は調整装置を有する位置サーボ装置の動作原理を
示すブロック図、 第２図は上から順に、位置設定値を示す曲線、位置制御
装置をステップ応答法で調整したときの実際のエレベー
タの位置を示す曲線、および本発明の方法で位置制御装
置を調整したシステムにおける実際のエレベータ位置を
示す曲線のグラフである。 主要部分の符号の説明 １……エレベータシステム（ES） ２……模擬駆動ユニットAE ３……回転速度計（Ｔ） ４……RLSユニット ５……最適化ユニット（TO） ６……調整器 ７……ディジタルPID位置制御装置 ８……発振器（PRG） ９……積分ユニット 10……差分回路（Σ） 11……負荷測定装置（LWD） 12……加算回路（Σ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−42003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63621（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−241004（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−118406（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乗客の利用に供する通常運転に入る前に、
   エレベータの位置制御装置を調整する方法において、 該方法は、該位置制御装置を調整するために、 エレベータ駆動システムに模擬駆動信号を入力し、 該模擬駆動信号に対する応答を測定し、 前記エレベータ駆動システムの数式モデルを駆動シーケ
   ンスおよび応答速度を用いて導出し、 実際の位置設定値とシミュレートされたエレベータの位
   置との間の誤差が最小になる時の前記エレベータ駆動シ
   ステムの動作を前記数式モデルを使ってシミュレート
   し、 位置制御パラメータ値を、目標位置の近傍では個々の誤
   差に反復最適化アルゴリズムの中で大きな値で重み付け
   することによって導出し、 前記位置制御パラメータを最適値に設定し、 実際の駆動信号を前記エレベータ駆動システムに入力
   し、 前記数式モデルを前記位置制御パラメータの最適値で再
   度評価し、 前記一連の動作を前記数式モデルおよび位置制御パラメ
   ータが収束するまで繰り返すことを特徴とするエレベー
   タの位置制御装置の調整方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、前記位置
   制御パラメータ値を算出するのに最小ｐ法を用いること
   を特徴とする調整方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の方法において、
   該方法に用いる位置制御装置はディジタルPID制御装置
   であることを特徴とする調整方法。
4. 【請求項４】請求項１、２または３に記載の方法におい
   て、前記位置制御パラメータを定期的に自動的に調整し
   て長期変動を補償することを特徴とする調整方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の方法
   において、メモリに記憶してあるパラメータ表を用いて
   前記エレベータ駆動システムの動的特性の変化を補償す
   ることを特徴とする調整方法。