KR100393157B1 - 좌표화제어기를구비하는승강기의능동안내시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 빌딩의 승강기통의 안내레일상에서 작동하는 피레임을 가지는 승강기(12)를 구비하는 승강기시스템을 특징으로 한다. 상기 승강기(12)는 X축을 따라 이루어지는 측방향 이동, Y축을 따라 이루어지는 전후이동, X축을 중심으로 한 피치회전, Y축을 중심으로 한 롤회전, 그리고 Z축을 중심으로 한 요우회전을 포함하는 5개의 자유도에 의해 운동학적으로 정의되는 총괄 좌표계(X, Y, Z)내에서의 강성체운동을 포함한다. 상기 승강기시스템은 총괄좌표계(X, Y, Z)의 5개 자유도의 각각에서 감지되는 국부매개변수에 응답하여 국부매개변수신호(Gm, Am)를 제공하는 국부매개변수감지수단(14)과, 상기 국부매개변수신호(Gm, Am)에 응답하여 좌표화된 제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)를 제공하는 좌표화제어수단(16)과, 상기 좌표화제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)에 응답하여 승강기(12)의 위치를 빌딩의 승강기통에 대해 좌표화시키도록 상기 프레임과 안내레일사에에 요구되는 틈새를 유지시키기 위한 좌표화된 국부힘(Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3)을 제공하는 국부힘발생수단(18)을 구비한다.

Description

좌표화제어기를 구비하는 승강기의 능동안내시스템
본 발명은 승강기에 관한 것으로, 특히 개선된 탑승특성을 갖는 승강기에 관한 것이다.
승강기시스템들은 항상 보다 빠르면서도 부드럽게 그리고 보다 지능적으로빌딩의 승강기통(elevator shaft)을 상,하이동할 수 있게 설계되고 있다. 최근에는 수평진동을 감소시키는데 개선의 역점을 두어 왔다.
종래의 승강기시스템은 빌딩의 승강기통에 배치된 안내레일과 상호 작동하는 지지프레임을 갖는 승강기플래트홈과, 승강기가 승강기통을 통해 상,하이동함에 따라 상기 승강기플래트홈, 지지프레임 그리고 안내레일사이에서 발생하는 기계적인 힘을 제어하기 위한 수동(passive) 서스팬션시스템을 구비하고 있다. 일례로, 승강기플래트홈은 전형적으로 경질의 고무패드를 갖는 지지프레임에 부착되고, 그 지지프레임은 4개의 부착지점에 설치된 강성스프링을 갖는 휘일 또는 슬라이딩 지브(sliding gib)에 의해 지지되는 안내레일을 따라 이동하게 되어 있다. 전형적으로, 지지프레임과 안내레일사이에 형성되는 공간은 제한되어 있는데, 이 때문에 연성스프링을 사용할 수 없으며, 안내레일에 변형이 발생하게 되면 승강기플래트홈에서 심한 진동이 발생하게 된다. 또한, 탑승특성은 전형적으로 승강기가 승강기통을 상,하이동함에 따라 프레임과 안내레일사이에서 발생되는 고진동수의 힘과 승강기플래트홈내에서의 승객의 운동 또는 빌딩의 바람 충격(wind buffeting)이나 상쇄하중에 의해 발생되는 힘과 같이 승강기에 작용하는 저진동수의 힘에 의해 발생되는 저진동수의 기계적인 힘에 의해 영향을 받는다. 이러한 저진동수의 기계적인 힘은 고강성을 요구하나, 고진동수의 기계적인 힘은 저강성을 요구한다.
수동서스팬션시스템을 구비하는 승강기시스템의 단점으로는 강성 스프링이 변형된 안내레일과 상호작용하여 심각한 승강기플래트홈진동을 유발시킨다는 것과, 고진동수의 기계적 힘에 대한 저진동수의 기계적 힘의 완화사이에서 나타나는 고유적인 교환으로 인해 탑승특성이 나빠지게 된다는 것이다. 더우기, 종래의 승강기는 안내레일을 따라 이동함에 따라 심각한 레벨의 소음이 발생하고 이 소음이 안내휘일에 의해 승강기의 캡(cab)에 전달되는 단점도 가지고 있다.
이러한 문제점들은 특히 유럽특허출원 제 0 467 673 호 및 미국 특허 제 5,321,217 호, 제 5,304,751 호, 제 5,294,757 호, 제 5,308,938 호 그리고 제 5,322,144 호에 기재된 바와 같은 능동(active)안내시스템을 구비하는 승강기시스템에 의해 해결된다. 상기 능동안내시스템은 승강기가 승강기통을 상,하이동함에 따라 승강기탭의 지지프레임과 안내레일들사이에서 발생하는 기계적인 힘들을 제어하기 위한 능동서스팬션시스템을 구비하고 있다. 이 능동안내시스템의 경우, 지지프레임은 안내레일과 상호작동하는 능동로울러안내부재들, 자기 안내헤드들, 또는 다른 능동적인 수평 서스팬션들을 가지고 있으며, 또한 승강기가 승강기통내부에서 상,하이동할 때 서보제어루프내에서의 수평진동 또는 이동을 나타내는 하나 또는 그이상의 선택된 매개변수를 독립적으로 제어하기 위한 제어기를 가지고 있다.
그러나, 상기의 종래 능동안내시스템들은 각 운동축에서 안내레일과 안내헤드들, 로울러안내부재들, 슬라이드안내부재들 등등간의 물리적인 관계를 독립적으로 제어코저 하는 국부식 제어기들을 이용하고 있다. 이러한 국부식 제어기들은 정보를 서로 공유하지 않게 되어 있다. 국부식 제어기들을 갖는 능동안내시스템의 단점으로는 일 축을 제어하는 힘들이 다른 축들에 대해 역효과를 나타낼 수 있다는 것이다.
본 발명에서 제안된 승강기 능동안내시스템은 유효제어를 승강기의 주축과일렬로 정렬된 총괄 좌표계로 변형시켜 시스템동역학을 분리코져하는 좌표제어기를 이용하고 있다. 본 시스템은 각 안내헤드로 부터의 정보(감지 및 작동)을 공유시킴으로써 동역학적인 결합의 정도를 최소화시킬 수 있고 (즉, 시스템프렌트(system plant)전송기능에서의 오프-다이아고날(off-diagonal)조건을 최소화시킬 수 있고), 이에 따라 상기의 신규 총괄좌표계에서의 각제어축에 대해 유효한 단일-입력/단일-출력 제어논리를 적용할 수 있다. 이것이 바로 모델화되지 않고 상쇄되지 않는 동적 상호 작용에 의해 성능이 제한되는 국부식 제어를 이용하는 종래의 능동안내시스템에 대한 개선인 것이다.
본 발명은 빌딩의 승강기통의 안내레일상에서 작동하는 프레임을 갖는 승강기를 구비하는 승강기 능동안내시스템을 특징으로 하고 있다. 상기 승강기는 X축을 따라 이루어지는 측방향 이동, Y축을 따라 이루어지는 전후이동, X축을 중심으로 한 피치회전, Y축을 중심으로 한 틀회전, 그리고 Z축을 중심으로 한 요우(yaw)회전을 포함하는 5개의 자유도에 의해 운동학적으로 정의되는 총괄 좌표계(X, Y, Z)내에서의 강성체운동을 포함한다. 상기 승강기 능동안내시스템은 상기 총괄 좌표계(X, Y, Z)의 5개 자유도의 각각에서 감지된 국부매개변수에 응답하여 국부매개변수신호를 제공하는 국부매개변수 감지수단과, 상기 국부매개변수신호에 응답하여 좌표화된 제어신호를 제공하기 위한 좌표화제어수단과, 상기 좌표화제어신호에 응답하여 요구되는 매개변수들을 좌표방식으로 유지시키기 위한 국부적인 좌표화힘을 제공하는 국부힘발생수단을 구비하고 있다.
본 발명의 목적은 각각의 능동 레일과 안내레일과 같은 선택된 대상체간의물리적인 관계가 좌표적으로 제어되게 되어 있는 능동안내시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징은 모든 능동안내부재들로 부터의 센서정보를 이용하여 모든 능동안내부재들에 대한 좌표화힘 및 운동을 동시에 발생시키는 능동안내시스템을 제공하는 것이다. 실제로, 상기 좌표화 제어기는 시스템의 동적 결합을 최소화시키고 시스템동역학을 효과적으로 분리시켜 위치궤환제어(승강기를 그의 주행범위내에서 공칭적인 중심에 유지시키기 위한 제어) 및 가속도계궤환제어(승강기의 수평진동레벨 및 그에 따른 자기지지강성도를 감소시키기 위한 제어)의 가능한 궤환대역폭을 최대화시키는 안내시스템을 좌표화시킨다.
자기식 능동안내시스템의 경우, 좌표화제어기는 안내헤드와 안내레일간의 비교적 작은 허용오차(즉, 수 밀리미터)로 인해 요구되는 높은 자기성 지지강성도(즉, 위치궤환제어대역폭) 및 밴런스가 맞지 않는 승강기를 센터링시키는 데 요구되는 잠재적으로 큰 반발력에 기인하는 중요한 개선점을 제공한다.
또한 능동안내시스템은 레일에서 발생되는 승강기진동을 최소화시킬 수 있도록 안내레일의 프로파일(profile)에 관한 데이타에 대한 우선 지식과 연관하여 승강기시스템에서 좌표화제어를 이용할 수 있고, 이에 따라 위치참조를 위한 안내와이어(미국특허 제 4,754,849 호 참조)의 필요성이 배제된다.
본 발명의 또 다른 이점으로는 승강기시스템에서의 캡진동, 소음 레벨 그리고 유지보수의 감소를 들 수 있다. 특히, 본 발명은 캡진동레벨을 한자리만큼 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
I. 전체 승강기능동안내시스템
일반적으로, 제 1 도에는 빌딩(도시 안됨)의 승강기통(도시 안됨) 내에서의 승강기(12)의 수평운동을 제어하기 위한 승강기능동안내시스템(2)이 도시되어 있다. 승강기(12)는 제 2 도에 상세히 도시되어 있는데, 이에 도시되어 있는 바와 같이 4개의 안내헤드(10),(20),(30),(40)을 가지고 있는 승강기프레임(13)을 구비하고 있다. 본 실시예의 경우, 상기 안내헤드들은 자기성 안내헤드로 구성되어 있다. 그러나, 본 발명의 안내시스템은 능동로울러안내부재, 능동슬라이드안내부재 등등과 같은 여하한 형태의 능동안내부재를 다수 구비하고 있는 승강기시스템에 적용될 수 있게 구성되어야만 한다. 승강기(12)는 제 3 도 내지 제 5 도에 도시된 안내레일(20a)과 같은 레일을 따라 상,하로 이동하게 되어 있다. 제 2도에 도시된 실시예의 경우, 승강기능동안내시스템(2)은 안내헤드들과 레일들간의 국부적인 위치의 함수로서 승강기통(도시 안됨)에 대한 승강기(12)의 총괄위치를 제어하는 자기성 능동안내시스템이다.
그러나, 제 1 도에 도시된 바와 같이, 일반적으로 승강기시스템(2)은 선택된 대상체에 대해 승강기(12)의 회전운동을 제어하도록 서로 협력하는 국부매개변수 감지수단(14), 좌표화제어수단(16), 그리고 국부힘 발생 수단(18)을 특징으로 한다.
제 2 도의 실시예의 경우, 국부매개변수 감지수단(14)은 국부매개변수신호Gm,Am를 제공하도록, X, Y, Z축을 갖는 총괄좌표계 GCS 의 5개의 강성체 자유도의 각각에서 감지되는 국부매개변수에 응답한다. 일례로, 국부매개변수신호 Gm,Am들은 안내헤드(10),(20),(30),(40)과 안내레일(도시 안됨)들 사이에서 감지되는 국부공기틈새Gm와, 안내헤드(10),(20),(30), (40)에서 감지되는 국부가속신호 Am를 포함한다. 이 신호들에 응답하여, 국부매개변수 감지수단(14)은 국부적으로 감지된 관련 매개변수신호들을 점선(12a)로 표시되어 있는 라인(14a)에 출력한다. 제 2도의 실시예의 경우, 매개변수감지수단(14)는 제 3 도 내지 제 5 도를 참조하여 후술하겠다.
제 2 도의 실시예의 경우 좌표화제어수단(16)은 좌표화제어신호 CCx1,CCx2,CCy1,CCy2,CCy3를 라인(16a)상에 제공하도록 국부매개변수신호Gm,Am에 응답한다. 제 2 도의 실시예의 좌표화제어수단(16)은 제 6, 7, 8, 9, 9a 도를 참조하여 후술하겠다. 좌표화제어수단(16)은 국부매개변수신호Gm,Am의 형태로 모든 안내헤드들로 부터 수집되는 정보를 이용하며, 승강기(12)의 다중-축 운동들과 동시에 조화를 이루는 좌표화방식으로 라인(16a)상에 좌표화제어신호 CCx1,CCx2,CCy1,CCy2,CCy3들을 제공한다.
국부힘발생수단(18)은 빌딩의 승강기통에 대해 승강기(12)의 위치를 좌표화시키기 위해 안내헤드(10),(20),(30),(40)과 안내레일사이에 요구되는 틈새를 유지시킬 수 있도록 점선(18a)상에 좌표화된 국부힘 Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3을 제공할 수있게 끔 라인(16a)상의 좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3에 응답한다. 상기 국부힘발생수단(18)은 후술하는 자기 구동기/전자석들을 구비할 수 있다.
제 2 도에 도시된 바와 같이, 승강기(12)의 강성체운동은 X축을 따라 이루어지는 측방향 이동, Y축을 따라 이루어지는 전후이동, X축을 중심으로 한 피치회전, Y축을 중심으로 한 롤회전, 그리고 Z축을 중심으로한 요우(yaw)회전에 의해 X, Y, Z축을 갖는 총괄좌표계 GCS의 5개의 자유도내에 운동학적으로 한정된다. 도시된 바와 같이, 상기 총괄좌표시스템 GCS는 승강기(12)의 기하학적 (또는 질량)중심에 원점을 두고 있다 측방향 선형이동 Xc은 총괄좌표시스템 GCS내에서 X축을 따라 측정되며, 힘 Fx는 X축을 따라 정의된다. 전후방향 선형이동 Yc은 총괄좌표시스템 GCS내에서 Y축을 따라 측정되며, 힘 Fy는 Y축을 따라 정의된다. 피치회전 θx은 총괄좌표시스템 GCS내에서 X축을 중심으로 회전적으로 측정되며, 모멘트 Mx는 X축을 중심으로 정의 된다. 롤회전 θY은 총괄좌표시스템 GCS내에서 Y축을 중심으로 회전적으로 측정되며, 모멘트 My는 Y축을 중심으로 정의 된다. 요우회전 θZ은 총괄좌표시스템 GCS내에서 Z축을 중심으로 회전적으로 측정되며, 모멘트 Mz는 Z축을 중심으로 정의 된다. 제 2 도에 도시된 3개의 회전화살표의 각각은 각 축에 대한 위치모멘트의 방향을 나타낸다. (여기서 주지할 점은 승강기(12)의 측정 및 운동은 Z축방향의 이동에 관해서는 자기 능동시스템에 의해 제어되지 않는다는 것이다.)
또한, 안내헤드(10),(20),(30),(40)들은 각각 축 xi, yi, zi를 갖는 국부좌표시스템 LCS10, LCS10, LCS10을 구비한다. 일례로, 안내헤드(10)는 도시된 바와 같이 축 x1, y1을 갖는 국부좌표시스템 LCS10을 구비하고 있다. 여기서, 축 x1, y1을 따라서는 힘 Fx1, Fy1이 정의 된다. 안내헤드(20)는 도시된 바와 같이 축 x2, y2을 갖는 국부좌표시스템 LCS20을 구비하고 있다. 여기서, 축 x2,y2을 따라서는 힘 Fx2, Fy2이 정의된다. 안내헤드(30)는 도시된 바와 같이 축 x3, y3을 갖는 국부좌표시스템 LCS30을 구비하고 있다. 여기서, 축 x3, y3을 따라서는 힘 Fx3, Fy3이 정의 된다. 한편, 안내헤드(40)는 도시된 바와 같이 축 x4, y4을 갖는 국부좌표시스템 LCS40을 구비하고 있다. 여기서, 축 x4, y4을 따라서는 힘 Fx4, Fy4이 정의 된다.
4개의 안내헤드(10),(20),(30),(40)들의 경우, 각각의 세 전자석들은 각각의 국부축 xi, yi을 따라 힘 Fx1, Fy1, Fx2, Fy2, Fx3, Fy3, Fx4Fy4을 발생시킨다. 상기 축 xi, yi을 따른 국부힘들은 각각의 국부좌표시스템 LCSi의 원점을 통해 작용하는 것으로 가정된다. 이러한 운동학적 특성화에 추가의 길이매개변수들을 부가시킴으로써 자석의 위치선정에 따라 국부축 zi에서의 어떠한 상쇄도 설명할 수 있을 것이다. 하기의 설명은 위치가 단일 지점에 의해 가깝게 될수 있는 안내헤드들상에 국부감지수단(14)와 국부힘발생수단(18)들이 상호위치되게 되어 있는 승강기에 구현된 승강기 능동안내시스템에 관련된 것이다. 이에 있어서는 승강기상의 동일지점을 감지하고 그 지점에서 동작하는 틈새센서, 가속도계, 그리고 힘발생기들이 설명되어 있다. 운동학분석분야에서 숙련된 자라면 상기의 접근이 이루어지지 않은 시스템에도 본 설명이 해당될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 본 발명에 따른 새롭게 교체된 시스템기하학에 근거하여 운동학적변환매트릭스 (T1, T3, T4)들을 수정할 수 있을 것이다.
국부좌표시스템 LCS10, LCS20, LCS30, LCS40들은 제 2 도에 도시된 바와 같이 5개의 길이 a, b, c, d, e에 근거한 총괄좌표시스템 GCS에 관련된다. 길이 a,b들은 X축을 중심으로한 피치회전θx및 Y축을 중심으로 한 피치회전 θY에 대한 레버아암들을 정의한다. 길이 c,d,e들은 Z축을 중심으로 한 요우회전 θZ에 대한 레버아암을 정의한다. 전형적인 경우 a=b, d=e, c=0을 가정할 수 있다. 이하, 제 6 도 내지 제 8 도를 참조하여 상기 자기 능동안내시스템에서 5개의 길이 a,b,c,d,e들이 어떻게 사용되는가에 대해 설명하겠다.
하기에 설명되는 본 발명의 일 실시예의 경우, 승강기(12)의 위치는 4개의 국부좌표시스템들중 세 시스템 LCS10, LCS20, LCS30에서 측정되며, 이 세 국부좌표시스템 LCS10, LCS20, LCS30에는 좌표화된 국부 힘 Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3들이 인가되게 된다. 상기 측정은 총괄좌표시스템 GCS 의 요구되는 위치로 부터의 승강기(12)외 편향 및 승강기(12)을 다시 총괄좌표시스템 GCS 의 요구되는 위치로 이동시키는데 필요한 힘들을 결정하는데 사용된다. 추출하는 다른 실시예의 경우에는 승강기(12)의 위치는 네 국부좌표시스템 LCS10, LCS20, LCS30, LCS40모두에서 측정되며, 이 네 국부좌표시스템 LCS10, LCS20, LCS30, LCS40모두에는 좌표화된 국부힘 Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3, Fy4들이 인가되게 된다.
II. 국부매개 변수감지수단(14)
제 3 도에 도시된 바와 같이, 제 2 도의 안내헤드(20)과 같은 전형적인 안내헤드는 3개의 전자석(22),(24),(26)을 구비하고 있다. 전자석(22),(26)들은 안내레일(20a)의 후방 및 전방에 각각 위치되어, 전후방축으로서 또한 언급되는 축 y방향으로 힘을 발휘한다. 전자석(24)은 측방향축으로서 또한 언급되는 축 x방향으로 힘을 발휘한다. 각 자석에 의해 발생되는 힘은 각 자석극면상의 자속센서들, 즉 전자석(22)상의 자속센서(60), 전자석(24)상의 자속센서(64) 그리고 전자석(26)상의 자속센서(62)에 의해 검출된다. 유도된 자력은 감지된 각 자속신호의 제곱에 비례한다. 자속신호들은 레일의 형상때문에 축방향자속센서로 구성된다. 그러나, 본 발명의 범위는 자속센서의 특정형태로 국한되지는 않는다. 일례로, 안내레일이 다른 형태를 가진 경우에는 횡방향 자속센서들을 사용할 수도 있을 것이다.
안내레일(20a)에 대한 안내헤드(20)의 위치는 비접촉형 공기틈새센서들을 사용하여 축 x2, y2모두를 따라 국부적으로 측정되게 된다. 제 4 도에 도시된 바와 같이, 안내헤드(20)는 안내레일(20a)사이에서 축 x2를 따라 형성되는 측방향 공기틈새를 측정하기 위한 비접촉형 공기틈새센서(66)을 구비하고 있다.
제 5 도에 도시된 바와 같이, 안내헤드(20)는 또한 안내레일(20a)과 전자석(20)사이에서 축 y2을 따라 형성되는 전우방향틈새를 측정하기 위한 비접촉형 공기틈새센서(68)을 구비하고 있다. 이 비접촉형 공기틈새센서(66),(68)들은 당해 기술분야에서 공지되어 있다. 비접촉형 공기틈새센서(66),(68)들로 부터의 정보는 승강기(12)에서의 강성체운동량 및 동적승강기 비틀림을 결정할 수 있도록 처리되며 국부힘발생수단(18)에 힘명령을 제공하는데 사용된다.
또한, 제 3 도에 도시된 바와 같이 안내헤드(20)는 그에 설치된 가속도계(70),(72)를 포함할 수 있다. 다른 3개의 안내헤드(10),(30),(40)상에도 유사한 가속도계들이 설치된다. 가속도계(70),(72)들은 안내헤드(10),(20),(30),(40)에서의 측방향 및 전후방향 승강기가속도를 감지한다. 감지된 국부가속신호 Am는 후술하는 바와 같는 가속궤환루프에서 사용될 것이다.
III. 좌표화제어수단(16)
제 6 도는 제 1 도에 도시된 좌표화제어수단(16)을 구체적으로 도시한다. 능동안내 센테링 및 진동제어시스템의 핵심은 총괄좌표시스템 GCS에서의 등가 강성체운동들을 결정하도록 국부공기틈새신호 및 가속신호들을 포함하는 국부매개변수신호들을 처리하는 방법에 있다. 일반적으로, 최상의 성능(즉, 최고의 대척폭위치 및 기속도계궤환제어)은 총괄좌표시스템 GCS가 시스템응답에서의 동적 교차결합의 양을 최소화시킴에 따라 승강기의 무게중심과 일치하게 될 때 달성될 수 있을 것이다. 능동안내시스템의 좌표화제어기에는 4개의 기본제어논리소자들, 즉, 위치궤환좌표화제어기(100), 가속도계궤환좌표화제어기(200), 힘좌표화기(300), 그리고 동적프레임휨제어기(400)들이 구비되는데, 이에 대해서는 후술하겠다.
도시된 실시예의 경우, 승강기제어시스템에는 3 종류의 기본 입력신호, 즉 안내헤드(10),(20),(30),(40)과 그에 대응하는 각 안내레일사이에서 감지되고 벡터 Gm으로 표시되는 공기틈새신호들과, 4개의 안내헤드(10),(20),(30),(40)들에서 감지되고 벡터 Am으로 표시되는 가속신호들과, 승강기통(도시 안됨)내에서의 승강기(12)의 위치에 대해 감지되고 매개변수 Vp로 표시되는 수직위치신호가 있다. 상기 공기틈새신호 Gm, 가속신호 Am, 그리고 수직위치신호 Vp들은 모두 좌표화제어수단(16)에 영향을 미치며, 승강기가 승강기통내에서 상,하이동할 때 그 승강기의 운동을 어떻게 제어하는 가를 결정한다.
A. 학습-레일시스템(80)
제 6 도는 승강기 능동시스템(12)가 미국 특허출원 제 07/668,544호에 기재된 기술을 사용하여 개방-루프 또는 예측방식으로 레일의 불규칙성을 보상하는 학습-레일시스템(80)을 구비하고 있는 것을 도시하고 있다. 이 기술에 있어서는, 승강기주행중에 가속 및 위치매개변수신호들이 감지되고, 이 감지된 신호들은 조합된 후 제 6 도에 도시된 바와 같이 레일프로파일불규칙도맵(82)를 구성할 수 있도록 승강기수직위치의 함수로서 인덱스된 레일 변위에 관한 정보로서 컴퓨터메모리내에 저장되게 된다. 작동중에, 요구되는 공기틈새 Gd(여기서, Gd= Gd10, Gd20, Gd30)에 대한 값들은 승강기수직위치를 사용하는 테이블 룩업(lookup)에 근거한 교정레일프로파일변위정보에 따라 증가된다. 일례로, 요구되는 공기틈새 Gd들은 요구되는 공칭틈새 Go, 승강기캡의 수직위치 Vp에서의 예측된 레일불규칙도 Xr을 합산함으로써 결정된다.
도시된 바와 같이, 레일프로파일불규칙도맵은 예측된 레일맵불규칙도신호 Xr을 제공할 수 있도록 승강기(12)의 수직위치신호 Vp에 응답한다. 합산회로(84)는 각 안내헤드(10),(20),(30),(40)에서 요구되는 공기틈새를 나타내는 요구되는 공기틈새신호 Gd를 제공할 수 있도록 예측된 레일맵불규칙도신호 Xr에 응답하고 또한 요구되는 공칭틈새신호 Go에 응답한다.
본 발명에 따르면, 국부좌표계 LCS10, LCS20, LCS30, LCS40내의 안내헤드(10),(20),(30),(40)에서 감지된 공기틈새신호 Gm는 요구되는 국부틈새신호 Gd로 부터 감지된 공기틈새신호 Gm를 감산하여 결정되는 위치오차신호 Gme를 제공하도록 폐쇄루프방식으로 학습-레일신호 Xr에 의해 증가된 요구공칭틈새 Go에 비교될 수 있게 상술한 5 개의 국부틈새센서에 의해 감지된 실제 국부공기틈새신호들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 감산수단(95)은 국부위치오차신호 x1pe, x2pe, y1pe, y2pe, y3pe의 형태로된 위치오차신호 Gme를 제공할 수 있도록 공기틈새신호 Gm및 요구공기틈새신호 Gd에 응답한다.
본 발명의 범위는 학습레일시스템(80)과 같은 시스템을 사용하는 실시예로 국한되지는 않는다. 이러한 학습레일시스템이 배제된 능동안내시스템(12)의 경우에는 공기틈새오차신호 Gm들은 요구공칭틈새신호 Go와만 비교되고, 그 차가 위치오차신호 Gme로서 좌표화제어기(16)에 제공되게 된다.
B. 위치궤환제어기(100)
일반적으로, 위치궤환제어기(100)는 좌표화총괄힘(소정의 축을 따른) 또는 모멘트(소정의 축을 따른)에 대한 위치궤환신호 FCp들을 제공하도록 국부위치오차신호 Gme에 응답한다. 상기 국부위치오차신호 Gme는 안내헤드(10),(20),(30),(40)와 안내레일사이에서 밀리미터단위로 측정된 공기틈새의 칫수를 나타내며, 상기 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치궤환신호 FCp들은 국부위치신호오차신호 Gme들에 대응하는, 뉴우톤단위로 측정된 총괄힘 또는 모멘트궤환을 나타낸다.
안내헤드(10),(20),(30),(40)에서의 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치궤환신호 FCp들의 요구되는 성분들은 다음의 공식에 의해 구해진다.
여기서, FCp= [FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp], [C(s)] = diag [Ctx(s), Cty(s), Crx(s), Cry(s), Crz(s)], Gme= [x1pe, x2pe, y1pe, y2pe, y3pe], 그리고 매트릭스 T1는 국부대총괄좌표화위치궤환제어기(102)에 의해 사용된 변환매트릭스를 나타낸다. 국부좌표계 LCS10, LCS20, LCS30, LCS40에서의 공기틈새오차신호 Gme는 국부대총괄좌표화위치궤환제어기(102)에 의해 5개의 자유도 총괄좌표시스템 GCS내의 좌표로 변환되게 된다. 결과적인 좌표화총괄위치오차신호 Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe들은 그 뒤에 [C(s)]에 대한 매트릭스로 표시되는 위치궤환제어기 (104) 내지 (112)로 전송되게 된다. 상기 위치궤환제어기들은 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호 FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp를 제공한다.
이를 위해, 좌표화제어기(16)는 5개의 국부틈새센서들에 의해 3개의 안내헤드(10),(20),(30)에서 축을 따라 측정된 국부틈새신호 x1, x2, y1, y2, y3들을 이용한다. 도시된 실시예에 있어서, 제 4 도 및 제 5 도의 틈새센서(66),(68)들은 안내헤드(20)의 축을 따라 측정된 틈새신호 x2,y2들을 제공하며, 유사한 틈새센서(66'),(68')(도시 안됨)들는 안내헤드(10)의 축을 따라 측정된 틈새신호 x1,y1들을 제공하며, 유사한 틈새센서(68")(도시 안됨)는 안내헤드(30)의 측을 따라 측정된 틈새신호 y3를 제공한다.
총괄좌표시스템 GCS에서의 강성체운동은 선형식 1 을 이용하여 5개의 국부틈새센서로부터의 국부틈새신호들로 부터 다음과 같이 결정된다.
여기서, a,b,c,d,e는 제 2 도에 관련하여 상술한 바와 같이 총괄좌표계 GCS에 대한 국부좌표계LCS10, LCS20, LCS30LCS40들을 나타내며, Xc는 측방향이동을 나타내며, Yc는 전후방향이동을 나타내며, θX는 피치회전을 나타내며, θY는 롤회전을 타나내며, θZ는 요우회전을 나타내며, x1, x2, y1, y2, y3는 안내헤드(10),(20),(30)에서 감지된 측방향 및 전후방향 측정축들을 나타낸다. 식 1에 의하면 안내헤드위치들이 승강기(12)의 중심위치의 함수로서 예상될 수 있다.
실제로, 식 1은 다음과 같은 선형함수들에 대한 압축수학표시법이다.
여기서, +부호는 제 2 도의 화살표방향으로의 회전을 나타내며, -부호는 상기 화살표방향의 반대방향으로의 회전을 나타낸다. 제 2 도의 5개의 길이 a,b,c,d,e의 값들은 당해기술분야에서 숙련된 자에게 인지될 수 있는 바와 같이 매트릭스 T1에서의 유사하게 쵸시되는 계수들의 값들을 나타낸다.
식 1을 반전시키게 되면 총괄좌표계 GCS에서의 강성체운동이 식 2에 의해 국부틈새오차신호들로 부터 다음과 같이 결정된다는 것을 쉽게 알 수 있다.
식 2는 식 1의 역으로, 안내헤드(10),(20),(30)의 국부위치들의 함수로서 승강기(12)의 중심위치를 예측할수 있게 해준다.
실제로, 식 2는 또한 다음과 같은 선형식들에 대한 압축수학표시법이다.
이 식들을 풀게 되면, 총괄좌표계 GCS내에서의 좌표화총괄변위오차XC, YC,θX, θY, θZ들이 결정되게 된다. 즉, 승강기(12)의 중심이 요구되는 중심위치로 부터 얼마나 많이 편심되었는가가 결정된다.
특히, 국부대총괄위치궤환제어기(102)는 식 2에 따라 좌표화된 총괄위치오차신호 Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe를 제공하도록 국부위치오차신호 X1pe, X2pe, y1pe, y2pe, y3pe에 응답한다. 또한, 국부대총괄위치궤환제어기(102)는 국부좌표계 LCS10, LCS20, LCS30에서 감지된 국부변위오차신호들을 총괄좌표계 GCS내의 좌표화된 총괄변위신호로 변환시킨다. 상기 국부대총괄센터링좌표화제어기(102)는 아날로그 또는 디지탈방식으로 실시될 수 있다. 도시된 바와 같이, Gme는 총괄좌표계 GCS에서 요구되는 힘들 및 모멘트들을 발생시키도록 센터링제어기(100)에 의해 처리되는 오차벡터를 수학적으로 나타낸다. 본 발명의 범위는 단지 5개의 국부입력신호들로만 국한되지는 않는다. 일례로, 후술하는 바와 같이 국부위치오차신호 y4pe들은 본 발명의 범위를 이탈함이 없이 안내헤드(40)에서 측정된 추가신호를 포함할 수 있다.
C. 가속도계궤환제어기(200)
제 6 도에 도시된 바와 같이, 좌표화제어수단(16)은 또한 승강기의 완충 및 진동의 제어를 좌표화시키는 가속도계궤환제어기(200)을 구비하고 있다.
이 가속도계궤환제어기(200)는 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환신호 FCA(Am= [x1a, x2a, y1a, y2a, y3a] 그리고 FCA= [FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza]들을 제공하도록 국부가속신호Am에 응답한다.
안내헤드(10),(20),(30),(40)들에서의 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트 가속궤환신호의 요구되는 성분들은 다음의 식에 의해 FCA로 부터 유도된다.
여기서, [M] = diag [Mtx(s), Mty(s), Mrx(s), Mry(s), Mrz(s)]이고 매트릭스 T4는 국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)에 의해 사용된 변환매트릭스를 나타낸다.
가속도계(70),(72)등등에 의해 감지된 가속신호 Am들은 가속궤환 보상을 이용하여 캡 및 프레임의 진동을 완화시키도록 가속도계궤환제어기(200)에 의해 처리된다. 상기 가속신호 Am들은 국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)에 의해 총괄좌표계 GCS내의 5개 자유도의 좌표로 변환된 국부신호들이다. T4는 상기 국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)에 의해 사용된 변환매트릭스를 수학적으로 나타낸다.
국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)는 좌표화된 총괄가속신호 XA(XA= [Xa, Ya, RXa, RYa, RZa])를 제공하도록 국부가속신호 X1a, X2a, y1a, y2a, y3a들에 응답한다. 국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)에서의 매트릭스 T4를 결정하기위한 변환함수들은 상술한 바와 같이 위치 궤환제어기(102)에서의 매트릭스 T1을 결정하기 위한 변환함수들과 특성면에서 매우 유사하다.
그러나, 가속도계들의 위치가 틈새센서들의 위치와 상당히 다른 경우에는 변환매트릭스 T1을 결정하기 위한 운동학이 변환매트릭스 T4를 결정하기 위한 운동학과 다를 수 있다는 것을 인지해야만 할 것이다. 만일 가속도계가 틈새센서에 근접되어 있는 경우에는, T1과 T4의 변환함수들은 서로 대체로 동일한 것으로 가정될 수 있다. 그러나, 만일 가속도계가 틈새센서에 근접되어 있지 않은 경우에는 적당한 변환함수 T4가 확인되어야 한다.
D. 위치 및 가속도계궤환보상기
본 발명의 승강기능동안내시스템의 소정의 특징을 예시하기 위해서는 각각 수학적으로 C(s) 및 M(s)로 표시되는 위치 및 가속궤환보상기(104),(106),..., (112),(204),(206), ..., (212)들의 설계에 대한 분석이 필요할 것이다. 이에 관련하여, 위치궤환좌표화제어기(102), 가속궤환좌표화제어기(202) 그리고 힘좌표화기(300)들이 시스템동역학을 효과적으로 분리시킨다는 가정하에서 단일제에축이 시험되게 될 것이다. 승강기의 동역학은 본 발명의 상기 궤환보상기들의 안정성 및 성능에 대한 엄한 평가를 목적으로 하지 않고 보상설계와 관련된 전형적인 특징 및 결과를 예시하기 위한 목적으로 사용하도록 단순화된 분석에서의 순수 관성으로서 나타내진다. 궤환보상기설계분야에서 숙련된 자라면, 승강기캡 및 프레임의 구조적인 동역학, 위치센서 및 가속도계의 동적 응답 및 소음특성, 액츄에이터(즉, 힘 발생기)의 동역학, 그리고 제어기의 하드웨어특성들이 위치궤환보상기 C(s) 및 가속궤환보상기 M(s)들의 설계상에 영향을 미친다는 충격을 이해할 수 있을 것이다.
1. 위치궤환보상기
제 7 도에 도시되어 있는 바와 같이, 제 6 도에 도시된 바와 같은 위치궤환제어기(100)은 버스(100b)에 의해 램(100c), 롬(100d), 그리고 입출력장치(100e)에 접속된 중앙처리장치(100a)를 구비하는 디지탈신호처리기에 구현될 수 있을 것이다. 대응하는 국부위치오차신호 x1pe, x2pe, y1pe, y2pe, y3pe들이 입력라인(100f)에 입력된 후 처리되며, 좌표화된 총괄위치오차신호 Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe들이 출력(100g)에 인가된다. 제 7 도의 신호처리기는 예시의 목적으로 도시된 것으로 라인(100f),(100g)상의 입출력신호들의 동일성이 사용되는 신호처리기들의 갯수 및 그에 의해 수해되는 기능들에 따라 결정되게 될 수 있도록 제 6 도에 도시된 기능들의 일부 또는 전부를 수행하는데 사용할 수 있어야만 한다.
특히, 위치궤환보상기(104),(106),(108),(110),(112)들은 제 7 도에 도시된 바와 같은 마이크로프로세서구조로 실시될 수 있다. 어쨌든, 이 보상기들은 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호 FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp들을 제공하도록 좌표화총괄위치오차신호 Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe에 각각 응답한다. 수학적으로 Ctx(s)(104), Cty(s)(106), Crx(s)(108), Cry(s)(110), Crz(s)(112)로 표시된 위치궤환보상기(104),(106),(108),(100),(112)들은 5개의 강성체 자유도의 각각을 보상한다. 일례로, 위치궤환보상기(104)는 축 Xc를 따라 좌표화된 총괄변위오차 신호를 축Yc를 따른 총괄힘신호로 변환시키며, 위치궤환보상기(106)는 축 Yc를 따라 좌표화된 총괄변위오차신호를 축Xc를 따라 좌표화된 총괄힘신호로 변환시킨다. 유사하게, 위치궤환보상기(108),(110),(112)의 각각은 축 X, Y, Z에 대해 좌표화된 대응하는 총괄오차신호를 각 축(즉, X-회전축, Y-회전축, Z-회전축)에 대해 좌표화된관련 총괄모멘트신호로 변환시킨다.
제 8 도는 통상의 비례-적분-미분제어기로서 실시되는 위치궤환보상기(104)〈(106),(108),(110),(112)의 소프트웨어에 대한 블록도를 도시하고 있다. 위치궤환보상기(104),(106),(108),(110),(112)들은 적분기수단(122) 와 적분이득수단(124)과 병렬로 배치되고 또한 미분기수단(126) 및 미분이득수단(128)과 병렬로 배치되는 비례이득수단(120)을 구비하고 있다. 또한, 위치궤환보상기(104)는 가산수단(130)과 저역필터수단(132)를 구비하고 있다. 나머지 위치궤환보상기(104),(106),(108),(110),(112)들은 비례-적분제어기들이 될 수 있다. 본 발명의 범위는 특정 종류의 위치궤환보상기들로 국한되지는 않는다.
수학적으로, 위치제어를 위한 힘 및 모멘트의 벡터는 FCp= [FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp]로 정의되며, 대응행렬은 총괄위치궤환제어가 식 3에 의해 수학적으로 다음과 같이 결정될 수 있게 Cc(s) = diag [Ctx(s), Cty(s), Crx(s), Cry(s), Crz(s)]로 정의된다.
여기서, Xd는 요구되는 강성체자유도의 행벡터, 즉 (여기서 {Xd} = [T1]{Gd}는 요구되는 틈새의 행벡터)이다.
제 9 도는 라플라스변환함수에 의해 수학적으로 다음과 같이 표시되는 이중지연(lag)필터를 구비하는 비례적분제어기들로서 실시되는 위치궤환보상기(104)의블록도를 도시한다.
여기서, Ks, Kp, t3, t4들은 각 능동안내센터링제어축에 대해 적당한 안정성의 여유를 보장하면서 궤환대역폭을 최대화시키도록 세트된 시스템상수들이다. 안정화된 질량의 가속도, 속도, 그리고 위치들이 레일불규칙도입력신호들과 함께 도시되어 있다. 질량에 가해지는 힘들은 외부에서 가해진 힘과, 위치 및 가속도계궤환에 기인하는 힘들이다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, ta = tp = 0.001초, t1 = 0.03초, t2 = 0.01ch, t3 = 0.015초, t4 = 0.006초이다. 틈새좌표화제어기는 센서정보를 공유하며 안내헤드(10),(20),(30),(40)들을 모두 동시에 사용하여 힘 및 모멘트를 발생시키며, 이에 의해 국부화된 단일입력, 단일출력궤환제어를 사용하는 능동자기안내개념에서 존재하는 루프상호작용의 비안정효과를 최소화시킨다.
식 4의 분자 및 분모는 비례이득수단(120), 적분기(122), 적분이득수단(124) 그리고 이중저역필터(132)에 대한 변수들을 나타낸다. 식 4의 변환함수의 상수들은 시험을 통해 결정된 시스템매개변수들로서, 시스템이 사용되는 시간동안 주기적으로 조정되어야만 할 것이다.
도시된 바와 같이, 위치궤환제어기(104)는 비례제어기(104a),(104b)를 구비하고 있다. 위치궤환상수ks는 고 진동수에서의 스프링율을 제어하며, 상수kp는 정적 스프링율을 제어하며, 시간상수tp는 정적궤환이 중단되게 하는 진동수를 제어한다. 위치궤환제어기(104)는 또한 이중지연필터(104c)를 구비하고 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 특정의 위치궤환보상기로 국한되지는 않는다.
제 9a 도 및 제 9b 도는 본 발명의 다른 실시예들에 대한 블록도를 도시하고 있다. 제 9a 도는 미분기들이 고유적으로 제어시스템에서의 바람직하지 않은 소음을 유발시키는 무한응답 및 동적응답범위를 갖기 때문에 시스템제어에 순수 미분기들이 없다는 점에서 필요하게 되는 미분기제어기(104(d)') 및 이중지연필터 (104(e)')를 구비하는 비례-적분-미분제어기를 도시하고 있다. 이중지연필터(104(e)')는 포화시 미분기응답으로 부터 바람직하지 않은 소음을 제거시키기 위해 필요하다.
제 9b 도는 가산접합(199)에의 출력을 갖는 비례적분제어위치궤환제어기(104")를 도시하고 있다. 또한 이중지연필터(201)이 도시되어 있다.
2. 가속도계궤환보상기
국부대총괄가속도계좌표화제어기(202)는 아날로그 또는 디지탈방식으로 실시될 수 있다. 디지탈방식의 경우에는, 그의 기능을 수행하도록 제 7 도의 동일 프로세서가 사용되고, 만일 분리된 경우라도 그의 구조는 제 7 도에 도시된 디지탈신호처리기와 유사하게 될 것이다. 이 처리기는 버스(100b)에 의해 램(100c), 롬(100d), 그리고 입출력장치(100e)에 접속된 중앙처리장치(100a)를 구비한다.
또한, 가속도계궤환제어기(200)은 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza들을 제공하도록 총괄좌표화가속신호 Xa, Ya, RXa, RYa, RZa에 응답하는 가속도계궤환보상기(204),(206),(208),(210),(212)들을 구비하고 있다. 이 가속도계궤환보상기(204),(206),(208),(210),(212)들은 행렬 [M(s)] = diag [Mtx(s), Mty(s), Mrx(s), Mry(s), Mrz(s)]에 의해 수학적으로 표시되며, 5개 강성체자유도의 각각을 제어하고 보상한다.
제 9 도는 다음의 식에 의해 수학적으로 표시되는 전형적인 가속도계궤환보상기(204)를 도시하고 있다.
여기서 Ka는 전체궤환이득이며, t1, t2, ta는 안정성확고 및 성능간의 밸런스를 제공하도록 조정되는 3개의 일차순서시간지연이다. 본 발명의 일실시예에 있어서, t1은 가속도계 드리프트(drift)효과(일차 대역필터와의 적분동작을 효과적으로 나타내는)를 제한하도록 약 10초정도로 세트되며, t2와 ta는 시스템안정성확고도를 증대시키도록 진동궤환루프에 롤-로프(roll-off)를 추가시킬 수 있도록 약 0.005 내지 0.04초의 값들을 갖는다.
이 식을 이용하여, 일례로 가속도계궤환보상기(204)는 축Xc를 따라 좌표화된 총괄가속신호 Xa를 축 Xc를 따라 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCXa로 변환시키며, 가속도계궤환보상기(206)는 축 Yc를 따라 좌표화된 총괄가속신호 Ya를 축 Xc를 따라 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCYa로 변환시킨다. 유사하게, 가속도계궤환보상기(208),(210),(212)들의 각각은 축 X,Y,Z에 대해 좌표화된 총괄가속신호 RXa, RYa, RZa들을 축(즉, X-축, Y-축, Z-축)에 대해 죄표화된 총괄 힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCMxa, FCMya, FCMza들로 변환시킨다. 이러한 교시에 근거하여, 당해기술분야에서 숙련된자라면 정형적인 가속도계궤환보상기(204),(206),(208),(210),(212)들을 어떻게 실시할 수 있는가를 인지할 수 있다.
3. 가속계궤환을 이용한 좌표화제어기의 단일축분석
통상의 자기 베어링들의 설께는 단지 위치궤환을 이용하고 있지만 승강기적용을 위한 좌표화제어기의 설계는 성능의 증대 및 비용의 감소를 이루게 할 수 있는 가속도계유도궤환의 사용을 가능하게 한다. 이것은 종래의 자기베어링들이 이동하도록 구성되어 있지 않기 때문에 보다 큰 강성도를 요구하고 약 300 헤르쯔 범위의 진동수대역폭을 갖기 때문이다. 승강기에 적용시, 자기베어링의 강성도는 상당히 작으며, 전형적으로 수 헤르쯔의 진동수 대역폭을 갖는다. 또한, 종래의 자기 베어링에 있어서는 좌표변환이 필요하기 때문에 가속도계 궤환을 사용할 수 없다.
축이 좌표화 제어에 의해 효과적으로 분리되기 때문에, 비례-적분-미분제어기는 각 축에 대해 독립적으로 설계될 수 있다. 그러나, 이것은 구조적인 공명을 명백히 고려하고 있지 않다는 것을 주지해야 한다. 이러한 공명은 항상 존재하며 응답속도를 제한할 것이다. 만일 응답속도가 이차적인 고려사항이 되는 경우에는 항상 안정된 루프폐쇄가 가능하게 된다. 부록는 5개의 자유도 중 하나에 대한 매트랩(Matlab) 프로그래밍 코드로 기록된 리스트를 보여주는 것이며, 하기의 논의는 일축에 대해 컴퓨터로 모의 테스트한 결과에 대한 분석에 관한 것이다.
요구되는 승강기 시스템에 있어서는 베어링에서 비교적 높은 정적 스프링율이 달성되어야만 한다. 필요 최소율은 전후방향 베어링의 경우 약 300N/mm이고 측방향 베어링의 경우 400N/mm이다.
승강기용의 베어링은 순수자기 베어링일 필요는 없다. 언제나 부상이 요구되지는 않는다. 주행중에는 완전 부상이 이루어지게 되지만, 승객이 승강기에 타거나 그로부터 내릴때에는 자기베어링은 적당히 설계된 정지부에 대해 바닥접촉하게 된다.
부록에 도시되어 있는 바와같이, 베어링 컴퓨터 모델은 단순히 기계적인 완충이 없는 제 2순서시스템이다. "플랜트"이동함수는 다음과 같다.
"제어기"이동함수는 다음과 같다.
만일 가속도계 궤환이 사용되는 경우에는 위치궤환에 대해 실시될 제어기는 다음과 같다.
또한 고려되는 다른 제어기는 다음과 같다.
H는 가속도계 궤환이 H_mod와 함께 사용될 때 실현가능하다.
만일 가속도계가 사용되지 않을 경우에는 H-filt가 사용되어야만 한다.
시스템의 스텝응답은 다음의 예에서 시험할 수 있다. 일례로, 질량은 1톤(1,000kg)으로 취해진다. 질량이 톤단위일때 길이의 단위는 mm가 된다. 힘의 단위는 뉴우톤이다. 변수 ks는 상기 예의 경우 m * ωo2, where ωo = 2 * π * fo로서 계산된다. 위치궤환필터는 시간강요 tp=30s를 갖는다. 변수들의 가산 kp+ks에 의해 N/mm 단위의 정적 강성도가 결정된다. 변수 kp는 변수 ks 보다 훨씬 크다. 그리하여, 변수 kp는 대부분 정적강성도를 결정한다. 완충은 매우 낮은 저대역 필터를 통해 가속을 구환시킴으로써 얻어진다. 이득 ka=100(N/(mm/s2)) 및 시간상수 ta=10s를 가속필터에 대해 사용하였다.
제 10도에는 이러한 시스템에 대한 분석이 100N스텝이 적용될 때의 위치 대 시간그래프로 도시되어 있다. 이러한 분석에 의해 비록 시동시에 발생할 수 있지만 아주 과장된 조건하에서의 시스템응답을 시험할 기회가 주어진다. 승강기에 적용되는 경우, 힘은 항상 2 내지 5초내에 100N까지 증가하게 된다. 제 10도의 곡선은 500 내지 2,000의 범위에 있는 변수 kp에 의해 동적성능이 만족스럽게 된다는 것을 보여주고 있다.
진동수의 함수로서의 베어링강성도를 나타내는 폐쇄루프선도가 도시되어 있으며, 제 11(a),(b)도 및 제 12(a),(b)도에서의 구조적 공명에 대한 감도의 평가를 가능하게 하는 개방-루프선도가 도시되어 있다.
특히, 제 11(a),(b)도는 힘입력으로 부터 위치출력까지의 이동함수 GH 및 역 폐쇄루프응답에 대한 보드(bode)선도를 도시하고 있다. 역 폐쇄루프응답은 N/mm단위의 베어링의 스프링율이다. 상수 kp=50N/mm 및 그외의 변수들은 이미 사용된 것과 동일하다. 개방-루프 제어 크로스오버(crossover)(dlemr=0 Db) 진동수는 1.6헤르쯔이다. 이 진동수는 주로 변수 ks에 의해 제어된다. 위상 여유는 70°이상이다. 폐쇄루프응답의 시험에 의하면 0.01헤르쯔에서 48Db의 이득이 얻어지는 것을 알 수 있다. 이 시스템에 대한 정적이득은 54.6Db(20*log(500+39.4))이다. 베어링 강성도는 자기 능동안내시스템에 적용하는데 적합한 것으로 생각된다.
제 11(a),(b)도는 힘입력으로 부터 위치출력까지의 이동함수 GH 및 역 폐쇄루프응답의 보드선도를 나타내며, 변수 kp가 500N/mm로 부터 2,000N/mm까지 증가될 때 발생되는 현상을 나타낸다. 0.01 헤르쯔에서의 정적 이득은 제 11 도에 걸쳐 12Db 를 증가하여, 60 Db 까지 된다. 개방 루프선도는 제 11도에서와 같이 1.6헤르쯔에서의 크로스오버를 보여주고 있다. 그러나, 구조적 공명에 대한 수용이나 위상마진은 kp의 증가에 의해 증가가 전혀 없다.
제 13(a),(b)도는 제어기에 대한 진동수 응답을 도시하고 있다. 도시된 바와같이, 제어기 H는 그의 이득이 진동수의 증가에 따라 계속 상승하기 때문에 실시될 수 없다. 제어기 Hmod는 가속궤환이 사용될 때 필요하게 된다.
H제어기는 최소한 이중지연 필터와 조합될 수 있다. 제 14(a),(b)도는 이득대 진동수 및 위상 대 진동수의 보드선도와 그리고 이중지연필터를 갖는 H-필트(filt)를 도시하고 있다.
도시된 파괴점 진동수는 낮게될 수 있다. 이것은 제 11도와 유사한 선도의 시험에 의해 증명되었다. 안정성은 저하되지 않으면서, 고 진동 고명에 대한 거부 능력은 증가하게 된다.
제 9(a)도의 시스템에 대해 시험을 하겠다. 이 시스템은 고유진동수가 fo (wo^2 = ks/m; wo = 2*π*fo) 인 이차시스템이다. 이 시스템의 완충율은 ξ = (kd+ka/ta)/(4*π*fo*m)로 정의된다. 고유진동수 fo는 1.0헤르쯔이다. kd=o 그리고 ka/ta=10 에 대해 ξ=0.8이다. 이론적으로 시스템완충은 변수 kd 또는 ka를 사용하여 얻을 수 있다. 그러나, 실제로는 변수 kd를 사용하는 것이 다음의 2가지 이유때문에 바람직하다. 첫째는, 상술한 바와같이, 완충신호가 보다 작은 소음을 갖게 되기 때문이다. 둘째는, 완충신호가 관성공간에 조회되게 되기 때문이다. 관성공간에 조회되는 댐퍼의 사용에 의해 고유적으로 진동완충이 이루어진다. 변수 ka가 크면 클수록 진동완충도 커지게 된다. 완충신호가 위치센서를 사용하여 구해지는 바와같이 상대위치로 부터 구해지게 되면, 완충율이 약 0.3으로 될 때까지 진동은 감소하게 된다. 완충율이 0.3을 초과하게 되면 시스템의 완충은 이루어지나 승강기에 레일파동이 가해지게 된다. 레일파동에 기인하는 진동은 위치궤환을 사용하여 유도되는 완충이 ξ=0.3이상으로 증가함에 따라 증가하게 될 것이다.
가속궤환을 사용하는 좌표화 제어기의 성능과 가속궤환을 사용하지 않는 좌표화 제어기의 성능비교에 의하면, 가속계 궤환을 사용하는 경우에 시스템 성능의향상이 있다는 것을 알 수 있다. 이러한 성능향상은 제어기(실제로 비례적분 제어기)에서 미분이 요구 않는 것에 기인함. 또한, 가속계 궤환을 사용하는 승강기 시스템의 경우 소정의 중요한 이점이 제공된다. 즉, 가속계 궤환은 관성공간에 조회되는 완충을 제공한다. 이것은 진동을 억압시키는데 매우 유리하다. 이러한 제어기의 설계에 있어서는 또한 기계적 시스템의 주축들간의 결합효과에 의해 나타나는 효과, 작동 온/오프정지 및 변압기의 포화와 같은 시스템 비선형성에 의해 나타나는 효과, 그리고 가열등에 의해 초래되는 매개 변수변화로 인해 나타나는 효과를 고려해야만 한다. 최종적으로, 위치궤환을 갖는 승강기 자기베어링에서의 가속계궤환의 사용에 따라 진동제어 및 완충제어가 제공되게 된다. 가속계 궤환은 초기적으로 조회되는 완충을 제공할 수 있도록 적분기 또는 저역필터를 통과하게 된다. 이러한 형태의 완충은 점성(기계적으로 유도된) 완충 보다 훨씬 효과적이다. 본 발명의 양호한 실시예의 경우에는 적분된 가속도계 출력 및 최대 완충을 얻기 위한 위치의 도함수에 대한 궤환이 있을 수 있다. 이 궤환은 적분 및 비례가속계 정보의 궤환이다. 이는 초기적으로 조회된 완충외에 전자 기계적인 궤환에 의한 질량증가를 제공한다.
E. 힘 좌표화기(300)
좌표화제어수단(16)은 총괄대국부힘 및 모멘트제어기를 좌표화시키는 힘좌표화기(300)을 포함한다.
수학적으로, 안내헤드(10),(20),(30),(40)에서 요구되는 힘 및 모멘트는 다음의 식 5 에 의해 FCPA로 부터 유도되게 된다.
여기서, CCxy= [CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3]', 그리고 FCPA= [FCXp, + FCXa, FCYp+ FCYa, FCMxp+ FCMxa, FCMyp+ FCMya, FCMzp+FCMza], 여기서 T3는 다음과 같이 식 6에 의해 정의되는 변환행렬이다.
위치궤환보상기(104),(106),(108),(110)<(112)들 및 가속도계궤환보상기 (204) 내지 (212)로 부터의 요구들은 적절히 (즉, x-이동, y-이동, x-회전, y-회전, z-회전) 합산된 후, 힘제어변환수단(314)를 이용하는 힘좌표화기(300)으로 전송된다. T3은 총괄좌표화계 GCS내의 총괄힘 및 모멘트 보상신호들을 국부좌표화계 LCS10, LCS20, LCS30내에 인가된 힘 및 모멘트를 제어하는 좌표화제어신호로 변환시키도록 힘좌표화기(300)의 변환수단(314)에 의해 사용된 변환행렬을 나타낸다.
특히, 힘좌표화기(300)은 국부힘좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3를 제공하도록 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호 FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp및 좌표화총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza에 응답한다. 실제로, 힘좌표화기(300)은 대응하는 좌표화총괄팀 또는 모멘트위치궤환보상신호 FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp및 좌표화총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza들을 아날로그자석구동기(140),(142),(144),(146), (148)들에 각각 제공되는 대응 국부힘좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3들로 변환시킨다.
힘좌표화기(300)은 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호 FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp및 국부화총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호 FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza에 각각 응답하는 가산회로(302),(304),(306),(308),(310)을 구비하고 있다. 가산회로(302),(304), (306),(308),(310)들은 합산된 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치 및 가속궤환보상신호 FCXpa, FCYpa, FCMxpa, FCMypa, FCMzpa들을 제공한다.
힘 및 모멘트제어변환수단(314)는 총괄대국부힘 및 모멘트좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3들을 제공하도록 상기 합산된 좌표화총괄힘 또는 모멘트위치 및 가속궤환보상신호 FCXpa, FCYpa, FCMxpa, FCMypa, FCMzpa들에 응답한다.
힘 및 모멘트제어변화수단(314)는 아닐로그 또는 디지탈회로로 실시될 수 있다. 그의 기능은 제 7 도에 도시된 바와 같은 센터링제어기(100)용으로 사용되는 것과 같은 신호처리기에 의해 수행될 수 있거나, 버스(100b)에 의해 램(100c), 롬(100d), 그리고 입출력장치(100e)에 접속된 중앙처리장치(100a)를 구비하는, 제 7 도에 도시된 것과 유사한 별도의 신호 처리기에서 실시될 수 있을 것이다.
IV. 국부힘발생수단(18)
제 6 도에 도시된 바와 같이 자기능동시스템은 6개의 전자석쌍으로 부터 양방향힘발생요소를 발생시키도록 전자석코일에 공급되는 전류를 조절하는 국부제어레벨에서의 아날로그자석구동기(140),(142),(144),(146),(148)을 구비한다. 전자석 및 사용되는 다른 형태의 액츄에이터용으로 다른 형태의 구동기를 사용할 수 도 있다.
일반적으로, 아날로그자석구동기(140),(142),(144),(146),(148)들은 최소한 3개의 안내헤드(10),(20),(30)에 관련된 국부좌표화자석힘 Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3들을 제공하도록 국부힘좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3들에 응답한다. 이 아날로그자석구동기(140),(142),(144),(146),(148)들은 제 20 도 에 그리고 미국특허 제 5,294,757 호에 도시된 것을 사용할 수 있다.
특히, 안내헤드(20)에서 축 y2방향으로 제어된 힘을 발생시키도록 다이오드스위칭논리를 이용하여 전자석(22),(24),(26)에 대한 전류공급을 조절하는 구동기(140)는 자속센서신호(14),(15)의 제곱의 차와 라인(28)을 통한 힘요구간의오차를 조절하기위한 아날로그 비례-적분-미분제어를 이용한다. 이 다이오드스위칭논리 및 비례-적분-미분제어는 상술한 미국 특허 제 5,294,757 호에 기재되어 있다.
센터링제어기(100), 진동제어기(200) 그리고 힘좌표화기(300)의 다른 형태도 다른 승강기 능동안내시스템센서 및/또는 액츄에이터구조에 맞게 쉽게 개발될 수 있을 것이다. 위에서 설명한 것은 최소의 감지 및 작동으로 5개의 강성체운동을 제어하는 승강기 능동안내시스템이다. 그러나, 용장감지 및/또는 작동을 이용하는 다른 실시예도 가능하다.
V. 동적 휨예측기(400)
일반적으로, 승강기프레임에는 정적 휨이 있고, 이에 의해 전후방향틈새들이 평면화되지 않고 자기 능동안내시스템에 오차가 발생하게 될 수도 있다.
이것을 극복하기 위해, 제 6도에 도시된 바와 같이 본 발명은 프레임휨궤환제어기(170)과 협력하는 동적 프레임휨예측기(165)를 구비하고 있다. 이 동적프레임휨예측기(165)는 국부적으로 측정된 틈새 Gm를 공칭의 강성체예상위치 Y4o로변환시킨다. 가산기(164)에 의해 상기 공칭강성체예상위치 Y4o와 축 y4에서 정적변형신호y4바이어스(162)가 합산되고, 이에 따라 요구되는 국부틈새신호 y4d가 제공되며, 이 국부틈새신호 y4d는 가산기(168)에서 측정된 오차신호 y4m에 가산되어 결국 동적 휨신호 dy4가 얻어지게 된다. 이 동적휨신호 dy4는 프레임휨 궤환제어기(170)에 인가된다.
제 6 도에 도시된 바와 같이, 나머지 전후방향제어축 y4은 승강기 프레임(14)에서의 동적 전후방향휨정도를 제어하는 데 사용된다. 축 y4에서의 전후방향틈새값은 강성체(휨이 없는)운동의 가정에 근거하여 측정된 틈새의 벡터 Gm로 부터 발생된다. 수학적으로, 공칭강성체예상위치 Y4o는 식 7에 의해 다음과 같이 결정된다.
이 행렬들을 곱하면 다음의 식 8이 얻어진다.
여기서, T2= [0 0 1 -1 1].
축 y4에서의, 즉 y4바이어스의 정적 변형의 측정은 전후방향틈새센서들로 부터의 국부틈새측정신호 y1, y2, y3y4로 부터 예측된다. 축 y4에서의, 즉 y4바이어스의 정적 변형의 측정은 전후방향틈새센서들로 부터의 초기판독데이타(Y1i, Y2i, Y3i Y4i)로 부터 식 9 에 의해 다음과 같이 예측된다.
이와 같이, 안내헤드(26)에서의 전후방향축에서의 동적 휨량은 식 10에 의해다음과 같이 정의된다.
ki = 0을 갖는 궤환보상기(140),(142),(144),(146),(148)과 형태면에서 유사한 궤환제어기(170)(C4(s))은 승강기 동적휨량을 제어하도록 실시될 수 있다.
자기 능동안내센터링제어시스템요의 요구되는 설정점들은 초기시스템셋업중에 세트되게 된다. Gd의 성분들은 모든 측방향축들상의 좌우측틈새를 동일화 시킬 수 있도록 그리고 모든 전후방향축상의 전후방향틈새들을 동일화시키도록 세트될 수 있다.
VI. 다른 실시예
본 발명의 범위는 5개의 좌표화제어신호 CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3들을 발생시키는 것으로 국한되지는 않는다. 일례로, 국부힘좌표화제어신호들은 안내헤드(40)용으로 발생되는 제 6의 제어신호 CCy4를 포함할 수 있다. 이 방법은 5개의 강성체자유도를 제어하도록 6개의 힘발생전자석쌍들을 모두 이용한다. 즉, 국부좌표시스템 LCSi에서의 강성체운동은 총괄좌표계 GCS에서의 강성체운동으로 부터다음과 같이 결정된다.
위 행렬은 식 11에 의해 압축행렬표시법으로 다음과 같이 표시될 수 있다.
행렬A의 좌측역을 이용하여, 국부좌표계 LCS의 틈새센서의 전체 판독데이타를 이용한 총괄좌표계 GCS의 자유도의 예측값을 결정할 수 있다. 즉, 식 12에 의해 행렬 B가 다음과 같이 정의 된다.
이러한 좌측역은 식 13의 형태로 총괄좌표계 GCS의 자유도의 예측시의 오차를 최소화시킬 수 있다.
이에 대해서는 Academic Press Inc., 1976, pp.106-107, 길버트스트랭(Gilbert Strang)의 "Linear Algebra And Its Applications"를 참조하기 바란다.
이 특정의 경우에 대해서는, 다음의 결과가 얻어진다.
여기서,
유사한 방식으로, 6개의 안내헤드들에서의 요구되는 힘은 식 14에 의해 다음과 같이 Fc에 관련될 수 있다는 것을 쉽게 도시할 수 있다.
여기서, T3는 다음과 같이 정의되는 변환이다.
그리고
행렬 T1은 행렬 T3의 호환이며, 그 역도 성립한다.
이와 같이, 본 발명의 승강기 능동안내시스템은 용장감지(일례로, yp4e위치 및/또는 y4a센서를 포함하고 T1 및/또는 T4행렬에 또 다른 행을 추가시키는) 및/또는 용장작동(일례로, T3행렬에 또 다른 열을 추가시킴으로써 Ccy4작동을 포함하는)을 포함하도록 확장될 수 있다.
제 6 도에 도시된 바와 같이, 힘좌표화기(314)는 추가의 국부힘좌표화제어신호 CCy4를 제공한다. 이 신호들은 가산기(312)에 의해 궤환보상기(170)으로 부터의 보상신호 C4(s)에 가산되어, 아날로그 자기구동기(150)을 구동시키는 바이어스 국부힘좌표화제어신호 CCy4'를 제공한다. 동적휨제어를 포함하지 않는 시스템의 경우는 상기 추가의 국부힘좌표화제어신호 CCy4들은 또한 아날로그 자기구동기(150)에 직접적으로 결합될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이, 상기 좌표화제어시스템은 진동억압의 효과를 잠재적으로 증가시키도록 미국특허 제 5,294,757 호에 기재된 능동로울러 안내장치를 구비하는 승강기시스템과 같은 다른 능동안내시스템에서도 사용할 수 있을 것이다.
지금까지 본 발명의 실시에에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 첨부된 특허청구의 범위내에서 변경이 가능함은 물론이다.
제 1 도는 본 발명의 승강기 능동안내시스템의 블록도,
제 2 도는 자기 능동안내시스템에서의 승강기(12)를 도시하는 개략도,
제 3 도는 제 2 도에 도시된 승강기의 전형적인 자기 능동안내헤드의 평면도,
제 4 도는 제 3 도에 도시된 자기 능동안내헤드의 축방향축을 도시하는 측면도,
제 5 도는 제 3 도에 도시된 자기 능동안내헤드의 전후방향축을 도시하는 측면도,
제 6 도는 제 1 도에 도시된 좌표화제어기(16)의 수학적인 구성에 대한 블록도,
제 7 도는 제 6 도에 도시된 위치궤환제어기(100)의 하드웨어를 도시하는 블록도,
제 8 도는 제 6 도에 도시된 궤환보상기의 소프트웨어를 도시하는 블록도,
제 9 도는 제 6 도에 도시된 가속도계 및 위치궤환보상기의 사이멀링크(Simulink) 다이아그램의 형태로 단일 자유도 자기베어링제어를 도시하는 도면,
제 10 도는 100뉴우톤 인가스텝을 위한 위치 대 시간에 관한 그래프,
제 11(a) 및 11(b) 도는 힘 입력으로 부터 위치출력까지의 GH이동함수 및 역 폐쇄루프응답에 대한 보드(Bode)선도,
제 12(a) 및 12(b) 도는 힘 입력으로 부터 위치출력까지의 GH이동함수 및 역 폐쇄루프응답에 대한 또 다른 보드(Bode)선도,
제 13(a) 및 13(b) 도는 제어기에 대한 진동수응답을 도시하는 도면,
제 14(a) 및 14(b) 도는 제어기에 대한 응답을 도시하는 도면,
제 14(c) 도는 제 14(b) 도에서의 응답에 대한 필터를 도시하는 블록도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2: 승강기능동안내시스템 10,20,30,40: 안내헤드
14: 국부매개변수감지수단 16: 좌표화 제어수단
18: 국부힘발생수단 80: 학습레일 시스템
100: 위치궤환제어기 200: 가속도계궤환제어기
300: 힘좌표화기 400: 동적휨예측기

Claims (23)

  1. 빌딩의 승강기통의 안내레일상에서 작동하는 프레임을 갖는 승강기(12)를 구비하는 승강기시스템에 있어서,
    총괄좌표계(X, Y, Z)의 5개 자유도의 각각에서 감지되는 국부매개변수에 응답하여 국부매개변수신호(Gm, Am)를 제공하는 국부매개변수 감지수단(14)과,
    상기 국부매개변수신호(Gm, Am)에 응답하여 좌표화된 제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)를 제공하는 좌표화제어수단(16)과,
    상기 좌표화제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)에 응답하여 승강기(12)의 위치를 빌딩의 승강기통에 대해 좌표화시키도록 상기 프레임과 안내레일사에에 요구되는 틈새를 유지시키기 위한 좌표화된 국부 힘(Fx1, Fx2, Fy1, Fy2, Fy3)을 제공하는 국부힘발생수단(18)을 구비하고, X축을 따라 이루어지는 측방향 이동, Y축을 따라 이루어지는 전후이동, X축을 중심으로 한 피치회전, Y축을 중심으로 한 롤회전, 그리고 Z축을 중심으로 한 요우회전을 포함하는 5개이상의 자유도에 의해 총괄 좌표계(X, Y, Z)내에서의 강성체운동이 운동학적으로 정의되는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표화제어수단은 상기 국부매개변수신호(Gm, Am)내의 국부위치오차신호(Gm, Gme)에 응답하여 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호(FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp)를 제공하는 위치궤환좌표화제어기(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 위치궤환좌표화제어기(100)은 상기 국부위치오차신호(Gm, Gme)내의 국부위치오차신호(x1pe, x2pe, y1pe, y2pe, y3pe)에 응답하여 좌표화된 총괄위치오차신호(Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe)를 제공하는 국부대총괄 좌표화위치제어기(102)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제어기(100)은 상기 좌표화된 총괄위치오차신호(Xpe, Ype, RXpe, RYpe, RZpe)에 응답하여 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호(FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp)를 제공하는 위치궤환보상기(104,106,108,110,112)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치궤환보상기(104, 106, 108, 110, 112)들의 각각은 비례-적분-미분제어기인 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표화제어수단(16)은 국부가속신호(x1a, x2a, y1a, y2a, y3a)를 포함하는 국부가속신호(Am)에 응답하여 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호(FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza)들을 제공하는 가속도계궤환좌표화제어기(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가속도계궤환좌표화제어기(200)는 상기 국부가속신호(x1a, x2a, y1a, y2a, y3a)에 응답하여 좌표화된 총괄가속신호(Xa, Ya, RXa, RYa, RZa)들을 제공하는 국부대총괄 가속도계좌표화제어기(202)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 국부대총괄 가속도계좌표화제어기(202)는 상기 좌표화된 총괄가속신호(Xa, Ya, RXa, RYa, RZa)에 응답하여 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속궤환보상신호(FCXa, FCya, FCMxa, FCMya, FCMza)들을 제공하는 가속도계궤환보상기(204, 206, 208, 210, 212)들을 구비하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가속도계궤환보상기(204, 206, 208, 210, 212)들의 각각은 비례-적분제어기인 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 좌표화제어수단(16)은 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호(FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp)에 응답하고 또한 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속도궤환보상신호(FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza)에 응답하여 좌표화된 제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)들을 제공하는 총괄대국부힘 및 모멘트좌표화제어기(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 총괄대국부 힘 및 모멘트좌표화제어기(300)은 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치궤환보상신호(FCXp, FCYp, FCMxp, FCMyp, FCMzp)에 응답하고 또한 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트가속도궤환보상신호(FCXa, FCYa, FCMxa, FCMya, FCMza)에 응답하여 합산되고 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치 및 가속궤환보상신호(FCXpa, FCYpa, FCMxpa, FCMypa, FCMzpa)를 제공하는 합산회로(302, 304, 306, 308, 310)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 총괄대국부힘 및 모멘트좌표화제어기(300)는 상기 합산되고 좌표화된 총괄힘 또는 모멘트위치 및 가속도궤환보상제어신호(FCXpa, FCYpa, FCMxpa, FCMypa, FCMzpa)에 응답하여 좌표화된 제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)를 제공하는 힘 및 모멘트변환수단(314)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동수단(18)은 상기 좌표화된 제어신호(CCx1, CCx2, CCy1, CCy2, CCy3)에 응답하여 3개이상의 안내헤드(10, 20, 30)에 관련되는 좌표화된 자력을 제공하는 아날로그자석구동기(140, 142, 144, 146, 148)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 틈새측정수단(14)은 승강기의 프레임과 안내레일사이에 형성되는 공기틈새를 측정하여 국부틈새측정신호를 제공하는 하나이상의 비접촉위치센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 국부위치오차신호(Gm, Gme)에 응답하여 승강기(12)의 프레임의 동적 휨을 보상하기 위한 추가의 총괄좌표화힘위치궤환보상제어신호(FCY4p)를 제공하는 동적 휨예측기수단(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 동적 휨예측기수단(400)은 상기 국부위치오차신호(Gm)에 응답하여 공칭강성체위치신호(Y4o)를 제공하는 동적 휨예측기수단(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 동적 휨예측기수단(400)은 상기 공칭강성체위치신호(Y4o)에 응답하고 또한 동적 휨바이어스신호(Y4bias)에 응답하여 예측된 강성체위치신호(Y4est)를 제공하는 가산회로(164)를 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 동적 휨예측기수단(400)은 상기 예측된 강성체위치신호(Y4est)에 응답하고 또한 측정된 강성체위치신호(Y4m)에 응답하여 미분신호(Dy4)를 제공하는 감산회로(168)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    동적 휨예측기수단(400)은 상기 미분신호(Dy4)에 응답하여 추가의 총괄좌표화힘위치궤환보상제어신호(FCY4p)를 제공하는 위치궤환보상수단(1700을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 힘발생수단(18)은 상기 추가의 총괄힘좌표화힘위치궤환보상제어신호(FCY4p)에 응답하여 제 4 의 안내헤드(26)에 동적휨국부힘(Fy4)을 제공하는 아날로그자석구동기(150)을 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  21. 제 2 항에 있어서,
    상기 승강기시스템은 승강기(12)의 스칼라 수직위치 (Vp)에 응답하여 레일맵신호(Xr)을 제공하는 레일맵수단(80), 상기 레일맵신호(Xr)에 응답하고 또한 요구되는 공칭틈새(Go)에 응답하여 관련된, 요구되는 국부틈새신호(Gd)를 제공하는 가산회로(82), 그리고 상기 국부위치오차신호(Gm)에 응답하고 또한 상기 국부틈새신호(Gd)에 응답하여 국부위치오차신호(x1pe, x2pe, y1pe, y2pe, y3pe)의 형태로측정된 오차신호(Gme)를 제공하는 감산수단(95)를 포함하는 학습-레일시스템(80)을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 힘좌표화기(314)는 추가의 국부힘좌표화제어신호(CCy4)를 제공하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 승강기시스템은 상기 추가의 국부힘좌표화제어신호(CCy4)를 상기 궤환보상기(170)로 부터 출력되는 추가의 총괄좌표화힘위치궤환보상제어신호(FCY4p)에 가산하여 아날로그자기구동기(150)을 구동시키는 바이어스국부힘좌표화제어신호(CCy4)를 제공하는 가산기(312)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 승강기시스템.
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