JPH07257831A

JPH07257831A - エレベーターの振動抑制制御装置

Info

Publication number: JPH07257831A
Application number: JP6046805A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Inaba; 博美稲葉; Akihiro Omiya; 昭弘大宮; Hideki Nihei; 秀樹二瓶; Shunichi Tanae; 俊一田苗; Hiroshi Nagase; 長瀬　　博; Toshio Meguro; 都志雄目黒; Takeyoshi Ando; 武喜安藤; Akihiro Nokita; 昭浩軒田
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Building Systems Engineering and Service Co Ltd; Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Building Systems Engineering and Service Co Ltd; Hitachi Building Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-03-17
Filing date: 1994-03-17
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はエレベーター制御に関し、特に、エレ
ベーター乗りかごの機械系振動の抑制方法を提供するこ
とにある。【構成】エレベーターモデルをエレベーターの速度制御
装置内に持つこと、あるいは乗りかご速度脈動を検出す
ることによって決定される振動抑制信号によって乗りか
ご、あるいは釣合い錘内に組み込まれた駆動用電動機を
制御するよう構成にした。【効果】エレベーター乗りかごの振動成分を抽出し、こ
の脈動信号を用いて振動抑制制御ができるので、縦ゆれ
の少ない良好な乗心地を有するエレベーターシステムを
実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエレベーターの制御装置
に係り、特に、良好な乗心地を提供しうるエレベーター
振動抑制制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平3−30161号公報（特願昭59−1102
64号公報）には、操作量指令値に応じて制御対象を操作
する操作機構と、制御対象の制御量を検出する検出器
と、検出器の出力である制御量検出値と制御量指令値と
を入力して操作量指令値を出力する制御演算部とを備え
た制御装置において、制御演算部が、制御量検出値を任
意の伝達関数Ｇｘ（ｓ）を介して得られる値Ａと、制御
量検出値と制御量指令値とを入力とする制御増幅器の出
力に操作量指令値から制御量検出量までの伝達関数ＧL
（ｓ）を模擬した伝達関数ＧLH(ｓ）と伝達関数Ｇｘ
（ｓ）の積の伝達関数Ｇｘ（ｓ）・ＧLH（ｓ）に１を加
えた伝達関数（Ｇｘ（ｓ）・ＧLH（ｓ）＋１）を介して
得られる値Ｂとの差（Ｂ−Ａ）を操作量指令値として出
力することにより、指令値応答を変化させることなく外
乱応答を改善する提案がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術は、制御
量指令値と制御量検出値との偏差信号を入力とし、操作
量指令から検出値までのモデルを通した演算結果として
得られる制御量の推定値と制御量検出値との偏差を操作
量指令値部に加算することにより外乱への性能を改善し
ようとしたものである。

【０００４】しかし、この方式では、すでにそのモデル
に対する入力信号である操作量指令値に振動外乱成分も
混入している為、モデルを通した演算結果として得られ
る制御量の推定値は、制御量指令に対する推定値成分と
外乱成分に対する推定値成分が入っていることになり、
制御量検出値との差信号を求めても、その値は、制御量
検出部において外乱をゼロにする指令とは直接ならな
い。つまり、仮に、制御量の推定値と制御量検出値との
位相関係が理想的に一致している場合を考えても、外乱
抑制信号のもととなる成分は（制御量の推定値−制御検
出値）となり、本来抑制信号に使用するべきものよりも
その値は小さくなってしまい、ゲイン補正等が必要とな
る。さらに、制御量の推定値と制御量検出値との位相関
係が一致していない場合には、外乱成分に関する基本信
号以外の信号成分（位相，大きさが位相差に応じて変化
するような成分等）が外乱抑制信号に混入することにな
り、強力に振動抑制を効かせることは、他の悪影響の発
生と相まって困難ではないかと思われる。

【０００５】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、エレベーター乗りかご、または釣合い錘に組み
込まれた電動機の推力脈動などにより発生する不快な乗
りかご振動を抑制しうるエレベーターの振動抑制装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、乗りかご速度脈動を直接検出すること、あるいはエ
レベーターモデルを持つことなどによって求められる振
動抑制信号を速度制御系のメインループである速度帰還
ループの内側に入力することによって電動機を制御する
ことにより達成される。

【０００７】

【作用】電動機推力脈動の速度制御系への影響の発生し
やすい構造のエレベーターシステムに対して、乗りかご
はゆれを抑制されるように高速に制御されるので、乗り
心地の良いエレベーターを実現できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明によるエレベーターの振動抑制
制御装置の実施例を図面により詳細に説明する。図１は
本発明が適用されるエレベーター装置の全体構成を示す
ブロック図である。図１において、エレベーターシステ
ムに与えられる速度指令１とエレベーター乗りかご１３
を間接的に駆動する電動機１１−１の実速度３は比較器
４でメジャーループである速度帰還制御系を構築してい
る。比較器４の出力はゲイン要素あるいは積分要素を含
む制御演算部５に入力されトルク指令８を得る。トルク
指令８と後述する振動抑制指令９は加算器７で加算され
図示していないベクトル演算などの処理を行い、電力変
換器１０を制御する。電力変換器１０の出力は釣合い錘
１４に取り付けられたリニアモータの１次側１１−１に
供給される。このリニアモータの１次側１１−１に対向
してリニアモータの２次側１１−２が昇降路壁面３６に
設置、固定されており、この固定された２次側に対し
て、移動可能な１次側が発生推力により一体となった釣
合い錘１４とともに移動する。この釣合い錘１４には軸
の回転によりパルス信号を発生するパルス発生器あるい
はアナログ出力の得られる速度発電機などの速度検出器
２が取り付けられており、レール３５にローラを介して
フリクション駆動されることにより電動機の実速度３を
検出している。パルス発生器の場合にはパルスの幅の測
定が必要であるが、構造的に接触部が無く信頼性が高
く、速度発電機の場合にはブラシなどの接触部がありメ
ンテの手間が伴うが、速度値を遅れなく直読可能なメリ
ットがある。この釣合い錘１４の移動にともなって主ロ
ープ１２を介して綱車６は回転し、主ロープ１２で結合
された乗りかご１３も移動する。振動抑制以外の通常の
速度制御系はこのような形で動作するが、さらに振動抑
制制御は次のような形で動作する。つまり、速度指令１
を入力とし、駆動電動機の推定速度を出力とするエレベ
ーターモデル１５を設ける。このモデルのなかには制御
演算モデル１８，電力変換器モデル１９，電動機モデル
２０，エレベーター機械系を完全剛体と見なした慣性系
２１などを備え、トルク脈動と機械系などとの共振に伴
い生じる脈動成分などを含まない電動機の推定速度１７
を求め、比較器１６で速度帰還制御系をモデル内部で構
築している。この脈動成分を含まない電動機の推定速度
１７と機械系などとの共振に伴い生じる脈動成分を含む
可能性のある電動機の検出速度３との差演算が比較器２
２で行われ、脈動成分２３が求められ、この信号の中か
ら不必要な高周波成分除去や、ゲイン調整，位相調整、
などの信号処理が信号変換器２４で行われ、速度帰還制
御系の内側の点である加算点７への信号としての振動抑
制指令９が作成される。

【０００９】この構成において、動作原理を図２を用い
て説明する。図２において、Ｓ１は速度指令１の例，Ｓ
３は検出した電動機検出速度信号３の例，Ｓ１７はエレ
ベーター剛体モデル１５から得られる推定速度１７の
例，Ｓ２３は検出乗りかご速度信号３と推定速度１７と
の偏差信号の例，Ｓ９は信号変換器２４の出力である脈
動抑制信号９の例である。ここで、検出速度Ｓ３には加
減速中に機械系振動、特にここではロープ系の共振周波
数に電動機が発生するトルク脈動成分が一致した際に顕
在化する速度脈動成分が重畳しているが、推定速度Ｓ１
７には機械系モデルが剛体モデルとして扱われているの
で、ロープのバネ系に代表される機械系振動に起因する
振動成分や、モデルを簡略化して置いているため電動機
が発生するトルク脈動成分自体もまったく重畳しない。
従って、Ｓ３とＳ１７の偏差信号であるＳ２３は電動機
の振動成分をそのままの形で忠実に抽出可能である。次
に、この信号Ｓ２３を信号変換器２４を介して、電力変
換器１０や電動機１１の遅れ要素やメインロープ１２の
長さにより変化する伝達関数要素を補償し、Ｓ９のよう
に位相調整φやゲイン調整を行って加算点７、つまりメ
インループである速度帰還ループの内側にマイナループ
として入力し、この指令成分によって釣合い錘１４のポ
イントで振動発生を打ち消すような制御系を構築するの
である。この場合、制御系をマイコンなどのようなディ
ジタル制御装置で構築する場合、それらのタスクの演算
間隔をすべて高速にするのではマイコンの処理にかかる
負荷が増加するので、ここでは速度検出，速度推定を含
め新たに構築するマイナループの演算間隔を少なくとも
メインループである速度帰還ループの演算間隔よりも短
くして、安価なマイコンを用いてもシステムを構築でき
るようにしている。これによって、乗りかご１３と釣合
い錘１４が逆方向にゆれる２次振動モードに対しては、
釣合い錘１４の制振、つまり電動機部で振動抑制すれば
乗りかご１３の振動を抑制することができる。さらに、
この２次振動モードについては綱車６も同様の脈動成分
を持って回転するので、実速度の検出を電動機部ではな
く、図３に示すように、綱車６で行って、綱車６のポイ
ントで脈動を低減させるように電動機を制御すれば乗り
かごの振動を同様に抑制することができる。この場合に
は、速度検出器２を綱車６の軸に直結したり、ローラで
綱車にフリクション駆動したりすることにより脈動検出
を行うことができるので、速度検出器を機械室など設置
環境としてより好ましい場所に設置することができるの
で信頼性の高い機器構成をとることができる効果があ
る。

【００１０】さらに、実速度の検出を電動機部ではな
く、乗りかご１３の側で行えば、直接乗りかごの振動が
振動抑制用の情報の原信号となるので、乗りかご１３と
釣合い錘１４が逆方向にゆれる２次振動モードばかりで
はなく、乗りかご１３と釣合い錘１４が同方向にゆれる
１次振動モードやさらに高次の振動モードなど振動の種
類にかかわらず乗りかごの振動を抑制制御することがで
きる効果がある。ただし、この場合に乗りかご１３側の
制振のため釣合い錘１４側をあまりに大きくゆらす必要
が生じる場合には釣合い錘側の装置の強度などの関係か
ら望ましくない現象が生じることがある。このように脈
動信号が所定値以上の場合には、この信号の加算点７へ
の信号の阻止や低減のための構成がシステム全体として
の信頼性を高める効果を持つ。また、このように電動機
部（加振部）と制振の目標ポイントが異なる場合には両
者間にロープが介在するので、乗りかご位置の変化によ
る影響や乗客数自体の変化の影響があり、画一的な制御
では十分な制振効果が得られない場合がある。このよう
な場合には信号変換器内のゲインや位相をこれらの運転
条件で変化させればより高い制振効果が得られる。

【００１１】さらに、図１で乗りかご１３の側にモータ
１１−１を取付け、釣り合い錘１４や主ロープ１２，綱
車６などがまったくないロープレスエレベーターにおい
ては、実速度の検出を電動機部である乗りかご１３で、
あるいは主ロープ以外のガバナロープなどのロープで駆
動されるプーリ部に取り付けた速度検出器で速度検出を
行えば、上述したエレベーターモデルとの組合せ、ある
いは着目周波数成分のみを通過させるフィルタを介して
この検出実速度から脈動成分を抽出して、不必要な高周
波成分除去や、ゲイン調整，位相調整、などの信号処理
を信号変換器２４で行い、振動抑制指令９を作成し、ト
ルク指令８と加算すれば、振動抑制制御が可能である。
このシステムの場合、釣合い錘１４が付いていないシス
テムゆえ、運転時にモータが発生すべきトルクは釣合い
錘付きのシステムよりもはるかに大きく、定格トルクに
対する発生トルクリプルの絶対値も大きくなることか
ら、ロープ系などの機械系の共振がなくてもトルク脈動
に伴う乗り心地の悪化は大きな問題となることが懸念さ
れるが、これらのエレベーターの乗りかご振動抑制に対
してもこの実施例の制振制御は有効である。

【００１２】ここでは駆動電動機として、釣合い錘１４
に組み込んだリニアモータを用いているが、リニアモー
タの自重を釣合い錘のウエイト分に利用できることや、
最上階に巻き上げ機を設置する機械室が不要であるとい
うメリットがある反面、リニアモータの端効果による推
力脈動自体が通常の回転型モータよりも大きく、かつ減
速機等を用いない直接駆動であることからこの影響が生
じやすく、釣合い錘併用方式では通常の綱車駆動方式よ
りも等価的なロープ長が長くなるため乗りかご振動が発
生しやすいなどの特徴があるが、本実施例の効果である
振動抑制により上述したようなメリットを持ち、かつエ
レベーターとして乗り心地の良いシステムを構築でき
る。

【００１３】また、この実施例では、リニアモータの１
次側１１−１を移動体に、対向するリニアモータの２次
側１１−２を昇降路壁面３６に設置して、巻線コストの
削減と銅損の低減とを図っている。また、逆の構成をと
ることも可能であり、この場合には、セクション別給電
により、同一昇降路内に複数の乗りかごを配置したマル
チカーシステムを構築でき、独立した乗りかごごとの振
動抑制制御を提供できることは言うまでもない。

【００１４】図４に信号変換器２４の具体的構築例を示
す。図４は加算器７から電動機１１までの要素の遅れ特
性を考慮し、乗りかご部において脈動発生を適切に抑制
するための位相の進み遅れ調整要素とゲイン調整要素を
組み込んだものである。

【００１５】さらに、図５には、エレベーターモデルと
検出速度との間の直流成分誤差を除去するため低域除去
フィルタを組み込んでいる。

【００１６】さらに、図６に示すように、信号変換器２
４内に振動抑制の対象とする周波数帯域ｆ₀以外の成分
を遮断するバンドパスフィルタを設ければ、振動抑制の
対象周波数以外の周波数帯成分に対する本脈動信号注入
ルートの働きを無効にすることができるので、本ルート
の他の周波数帯への悪影響をほとんどなくすことができ
る。このフィルタによって除去される信号成分として代
表的なものは、プーリ３７を駆動するガバナロープ系や
フロアコントローラ駆動用スチールテープ系の機械的な
共振周波数成分や、プーリ３７と第二速度検出器３８と
の間の駆動用ギヤのガタやバックラッシュ成分などのメ
カ的な要素のほか、電力変換器から発生するスイッチン
グノイズ成分などの電気的な要素、さらには通常の運転
に伴う加減速度などの比較的低い周波数成分も除去する
ことができる。

【００１７】そこで、第３の実施例として信号変換器２
４を図６に示すような構成とすれば、図７に示すように
エレベーターモデルを持たず、脈動成分の抽出を信号変
換器２４で合わせて行うシステムも構築可能である。こ
の場合には、エレベーターモデルに関する演算が不要な
ため、マイコンの処理は非常に軽減され、安価なマイコ
ンでシステムを構築できる効果が生じる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、乗
りかごを駆動する駆動電動機が乗りかご、または釣合い
錘に組み込まれたエレベーターシステムにおいて、乗り
かごの振動現象を抑制することができるので、良好な乗
り心地を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のエレベーター装置の全体構
成図。

【図２】本発明の一実施例の動作原理の説明図。

【図３】本発明の他の実施例のエレベーター装置の全体
構成図。

【図４】本発明の一実施例の信号変換器の構成図。

【図５】本発明の一実施例の信号変換器の構成図。

【図６】本発明の一実施例の信号変換器の構成図。

【図７】本発明の第三の実施例のエレベーター装置の全
体構成図。

【符号の説明】

１…速度指令、２…速度検出器、３…駆動装置の検出速
度信号、７…加算器、９…振動抑制指令、１０…電力変
換器、１１−１，１１−２…エレベーター駆動用電動
機、１３…乗りかご、１４…釣合い錘、１５…エレベー
ター剛体モデル、１７…電動機推定速度、１８…制御演
算部モデル、１９…電力変換器モデル、２０…電動機モ
デル、２１…慣性系モデル、２２…比較器、２３…速度
脈動信号、２４…信号変換器、３５…レール、３６…昇
降路壁面、Ｋ…信号変換器のゲイン、Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃
…信号変換器内の伝達要素の時定数、ｆ₀…バンドパス
フィルタの中心周波数。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者二瓶秀樹茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者田苗俊一茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者長瀬博茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者目黒都志雄茨城県勝田市市毛1070番地株式会社日立製作所水戸工場内 (72)発明者安藤武喜東京都千代田区神田錦町一丁目６番地株式会社日立ビルシステムサービス内 (72)発明者軒田昭浩東京都千代田区神田錦町一丁目６番地株式会社日立ビルシステムサービス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乗りかごを駆動する駆動電動機が乗りかご
に組み込まれ、この駆動電動機の速度制御を行うエレベ
ーター制御装置を備えたエレベーター制御システムにお
いて、前記乗りかご速度の脈動信号を求め、これを前記
エレベーター制御装置内の速度制御ループの内側に入力
することを特徴とするエレベーターの振動抑制制御装
置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の前記脈動信号
は、前記駆動装置の速度指令を入力とし、前記駆動電動
機の推定速度を出力とするエレベーターモデルを設け、
このモデルの出力と前記乗りかご速度との偏差より算出
することを特徴とするエレベーターの振動抑制制御装
置。
【請求項３】乗りかごと釣合い錘が主ロープで綱車につ
るべ状につり下げられ、この乗りかごを駆動する駆動電
動機が乗りかご、または釣合い錘に組み込まれ、この駆
動電動機の速度制御を行うエレベーター制御装置を備え
たエレベーターシステムにおいて、前記乗りかご、また
は前記釣合い錘、または前記綱車の脈動信号を求め、こ
れを前記エレベーター制御装置内の速度制御ループの内
側に入力することを特徴とするエレベーターの振動抑制
制御装置。
【請求項４】特許請求の範囲第３項記載の前記脈動信号
は、前記駆動電動機の速度指令を入力とし、前記駆動電
動機の推定速度を出力とする前記乗りかごなど機械系を
含むエレベーターモデルを設け、このモデルの出力と前
記乗りかご速度または釣合い錘速度または前記綱車速度
との偏差より求めることを特徴とするエレベーターの振
動抑制制御装置。
【請求項５】特許請求の範囲第２項および第４項記載の
前記エレベーターモデルは、前記乗りかごを含む機械系
を完全剛体と見なした慣性系を含むことを特徴とするエ
レベーターの振動抑制制御装置。
【請求項６】特許請求の範囲第３項記載の前記脈動信号
は、前記乗りかご又は釣合い錘又は綱車の検出速度、又
は前記乗りかご又は釣合い錘の検出加速度の抽出脈動成
分であることを特徴とするエレベーターの振動抑制制御
装置。
【請求項７】特許請求の範囲第１項および第３項記載の
前記エレベーター制御装置内の速度制御ループの内側へ
の脈動信号の入力とは、前記速度指令と前記駆動電動機
の検出速度との速度偏差信号であるトルク指令算出点以
降に前記脈動信号を加算することを特徴とするエレベー
ターの振動抑制制御装置。
【請求項８】特許請求の範囲第１項および第３項記載の
前記駆動電動機は、一次側または二次側をエレベーター
昇降路に設置したリニアモータであることを特徴とする
エレベーターの振動抑制制御装置。
【請求項９】特許請求の範囲第１項および第３項記載の
前記乗りかご、または釣合い錘、または綱車の速度およ
び脈動速度は、それぞれ前記エレベーター乗りかご、ま
たは釣合い錘の移動に伴い、駆動されるパルス発生器の
出力から演算される速度であることを特徴とするエレベ
ーターの振動抑制制御装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第９項記載の前記乗りか
ご、または釣合い錘の速度および脈動速度は、主ロープ
以外のロープによって駆動されるプーリに結合されたパ
ルス発生器より求めることを特徴とするエレベーターの
振動抑制制御装置。
【請求項１１】特許請求の範囲第９項記載の前記綱車の
速度および脈動速度は、綱車に直結あるいはフリクショ
ン駆動されるパルス発生器より求めることを特徴とする
エレベーターの振動抑制制御装置。
【請求項１２】特許請求の範囲第１項および第３項記載
の前記脈動信号は、前記エレベーターの運転条件で可変
制御されることを特徴とするエレベーターの振動抑制制
御装置。
【請求項１３】特許請求の範囲第１２項記載の前記エレ
ベーターの運転条件とは、前記乗りかごの位置、または
乗りかご内乗客量であることを特徴とするエレベーター
の振動抑制制御装置。
【請求項１４】特許請求の範囲第１２項記載の前記可変
制御とは、前記脈動信号のゲインまたは位相を制御する
ことを特徴とするエレベーターの振動抑制制御装置。
【請求項１５】特許請求の範囲第１項および第３項記載
の前記脈動信号は、バンドパスフィルタを介して速度制
御ループの内側に入力されることを特徴とするエレベー
ターの振動抑制制御装置。
【請求項１６】特許請求の範囲第１５項記載の前記バン
ドパスフィルタの中心周波数は、前記エレベーターシス
テムの機械系の共振周波数であることを特徴とするエレ
ベーターの振動抑制制御装置。
【請求項１７】特許請求の範囲第１項および第３項記載
の前記乗りかご，釣合い錘，綱車の速度あるいは速度脈
動の検出間隔は、前記速度制御ループで用いる速度の検
出間隔よりも短いことを特徴とするエレベーターの振動
抑制制御装置。
【請求項１８】特許請求の範囲第１項および第３項記載
の前記脈動信号が所定値以上の場合には、前記脈動信号
の前記速度制御ループへの入力を阻止、あるいは低減し
て入力することを特徴とするエレベーターの振動抑制制
御装置。