KR19990039517A - 엘리베이터의 기동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엘리베이터의 기동제어장치에 관한 것으로, 종래 엘리베이터의 기동제어장치는 부하검출부가 노화, 변형되면 카의 부하를 정확히 검출하지 못하게 되며, 이에 따라 카와 균형추의 불평형 토크 값을 정확하게 보상하지 못하여 카의 기동시 승차감이 나빠지게 되는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 카의 위치 및 부하를 검출하고 연산하여 카와 균형추의 불평형 토크의 값을 보상하여 출력하고, 그 보상이 정확히 이루어졌는가를 판단하여 적절하지 못한 보상인 경우 보상방법을 변환하는 불평형 토크 연산 신경회로망을 구비함으로써, 정확한 불평형 토크의 보상으로 카의 승차감을 향상시키는 효과와 카의 부하를 검출하는 부하검출부의 노화에 따른 프로그램 재설정을 할 필요 없이 지속적으로 사용함이 가능하여 사용효율을 증대 시키는 효과가 있다.

Description

엘리베이터의 기동제어장치

본 발명은 엘리베이터의 기동제어장치에 관한 것으로, 특히 카의 부하와 카의 위치를 입력으로 하는 신경회로망을 이용하여 카와 균형추의 무게 차를 정확히 검출하여 보상함으로써, 승차감을 향상시키는데 적당하도록 한 엘리베이터의 기동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 최근의 엘리베이터는 대용량, 초고속의 형태로 개발되고 있으며, 그 승차감을 향상시키기 위한 기술개발이 진행되고 있다. 이와 같이 카의 승차감을 향상시키기 위한 방법으로는 카의 부하와 속도지령을 입력받아 그 차를 보상하여 승차감을 향상시키는 기동제어장치를 사용하고 있으며, 이와 같은 종래 엘리베이터의 기동제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 종래 엘리베이터 기동제어장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 속도지령과 카의 실제속도의 차를 보상하는 토크지령을 출력하는 속도제어부(1)와; 카(10)의 부하를 검출하는 부하검출부(11)와; 상기 부하검출부(11)에서 검출한 부하를 토크로 변환하는 부하 토크 변환부(4)와; 상기 부하 토크 변환부(4)의 출력토크와 상기 속도제어부(1)의 토크지령을 입력받아 그에 해당하는 전류를 출력하는 전류제어부(2)와; 상기 전류제어부(2)의 출력전류를 입력받아 이를 일정한 값의 전류로 변환하여 출력하는 인버터부(3)와; 상기 인버터부(3)의 출력전류를 입력받아 실제 토오크를 발생시키는 유도전동기(5)와; 상기 유도전동기(5)의 실제속도를 검출하여 상기 속도제어부(1)로 입력하는 속도검출부(12)와; 상기 유도전동기(5)의 출력토크를 카(10)에 전달하는 로프 풀리(6), 로프(7) 및 풀리(8)와; 상기 카(10)와 평형을 맞추어 상기 유도전동기(5)의 부하를 줄이는 균형추(9)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 종래 엘리베이터 기동제어장치의 동작을 설명한다.

먼저, 사용자의 속도지령과 속도검출부(12)에서 검출한 유도전동기(5)의 실제속도의 차를 입력받은 속도제어부(1)는 이를 보상하는 토크지령을 전류제어부(2)로 출력한다. 즉, 카(10)가 정지한 상태에서 주행명령이 있는 경우 속도제어부는 현재 유도전동기(5)의 회전속도가 0이므로 상기 주행명령에 해당하는 토크지령을 출력한다.

그 다음, 상기 속도제어부(1)의 토크지령을 입력받은 전류제어부(2)는 상기 부하검출부(11)에서 검출한 카(10)의 부하를 토크로 변환한 부하 토크 변환부(4)의 출력토크를 입력받아 이에 해당하는 전류를 출력하게 된다. 즉, 카(10)의 부하가 큰 경우에는 부하가 작은 경우보다 동일한 속도를 내기 위해서는 더 큰 힘이 필요하여 이에 따라 전류제어부(2)는 출력전류값을 변환하여 출력한다.

그 다음, 상기 전류제어부(2)의 출력전류를 입력받은 인버터부(3)는 그 값을 안정화하여 유도전동기(5)로 인가하여 유도전동기(5)를 기동시킨다.

그 다음, 유도전동기(5)의 회전토크는 로프 풀리(6)에 전달되어 로프 풀리(6)가 회전하며, 로프(7)는 그 로프 풀리(6)의 회전을 상하 직선운동으로 변환하고, 풀리(8)는 그 로프(7)의 상하 직선운동을 안정되게 카(10)에 전달하여 카(10)를 상하로 이동시키게 된다.

이때, 다른 층에서 사람 또는 짐의 이동으로 카(10)의 부하량이 변하게 되면, 상기 부하 토크 변환부(4)는 부하검출부(11)의 출력 값과 상기 카(10)와 균형을 이루는 균형추(9)의 무게와의 불평형 토크 값을 다시 상기 전류제어부(2)에 출력하여 전류제어부(2)의 출력전류를 변화시켜 카(10)가 다시 이동하기 위해 브레이크를 개방하기 이전에 불평형 토크를 보상하여 카(10)의 기동시 급격한 움직임을 방지하여 승차감을 개선하였다.

그러나, 상기와 같은 종래 엘리베이터의 기동제어장치는 부하검출부가 노화, 변형되면 카의 부하를 정확히 검출하지 못하게 되며, 이에 따라 카와 균형추의 불평형 토크 값을 정확하게 보상하지 못하여 카의 기동시 승차감이 나빠지게 되는 문제점과 아울러 로프 등의 무게에 의해 카의 위치에 따라 발생하는 카와 균형추의 불평형 토오크를 검출하지 못해 카의 승차감이 좋지 않은 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점은 부하검출부가 노화 및 변형되어도, 정확한 불평형 토크 값을 검출하고 보상하여 승차감을 향상시킨 엘리베이터의 기동제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 엘리베이터 기동제어장치의 블록도.

도 2는 본 발명 엘리베이터 기동제어장치의 블록도.

도 3은 카의 하중에 따른 부하검출기의 출력신호를 나타낸 그래프도.

도 4는 부하검출기의 노화 및 변형에 따른 출력신호 이상을 나타낸 그래프도.

도 5는 도 2에 있어서, 불평형 토크 연산 신경회로망의 연산과정 모식도.

도 6은 시간에 따른 유도전동기의 속도와 카의 부하 토크의 관계 그래프도.

도 7은 도 2의 동작순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:속도제어부 2:전류제어부

3:인버터부 5:유도전동기

6:로프 풀리 7:로프

8:풀리 9:균형추

10:카 11:부하검출부

12:속도검출부 13:전류검출부

15:불평형 토크 연산 신경회로망 16:불평형 토크 에러 연산부

17:카위치 검출부

상기와 같은 목적은 속도지령과 실제 카의 속도를 입력받아 그 차에 따른 토크지령을 출력하는 속도제어부와; 카의 위치를 검출하는 카위치검출부와; 상기 카의 부하를 검출하는 부하검출부와; 상기 카위치검출부와 부하검출부의 출력신호를 입력받아 카의 부하와 카와의 균형을 맞추는 균형추간의 불평형 토크를 연산하여 출력하는 불평형 토크 연산 신경회로망과; 상기 속도제어부의 토크지령과 불평형 토크 연산 신경회로망의 출력신호를 입력받아 비교하여 그 결과에 해당하는 전류를 출력하는 전류제어부와; 상기 전류제어부의 출력전류를 입력받아 안정된 전류를 출력하는 인버터부와; 상기 인버터부의 출력전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 전류검출부의 출력신호를 입력받아 실제 불평형 토크를 연산하고, 그 연산결과와 상기 불평형 토크 연산 신경회로망의 출력신호와의 오차를 검출하여 신경회로망으로 출력하는 불평형 토크 에러 연산부와; 상기 인버터부의 출력전류를 입력받아 구동하여 로프 풀리, 로프, 풀리를 통해 카를 이동시키는 유도전동기와; 상기 유도전동기의 회전속도를 검출하여 상기 속도제어부로 출력하는 속도검출부로 구성함으로써 달성되는 것으로, 이와 같은 본 발명 엘리베이터의 기동제어장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명 엘리베이터 기동제어장치의 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 속도지령과 실제 카의 속도를 입력받아 그 차에 따른 토크지령을 출력하는 속도제어부(1)와; 카(10)의 위치를 검출하는 카위치검출부(17)와; 상기 카(10)의 부하를 검출하는 부하검출부(11)와; 상기 카위치검출부(17)와 부하검출부(11)의 출력신호를 입력받아 불평형 토크를 연산하여 출력하는 불평형 토크 연산 신경회로망(15)과; 상기 속도제어부(1)의 토크지령과 불평형 토크 연산 신경회로망(15)의 출력신호를 입력받아 비교하여 그 결과에 해당하는 전류를 출력하는 전류제어부(2)와; 상기 전류제어부(2)의 출력전류를 입력받아 안정된 전류를 출력하는 인버터부(3)와; 상기 인버터부(3)의 출력전류를 검출하는 전류검출부(13)와; 상기 전류검출부(13)의 출력신호를 입력받아 실제 불평형 토크를 연산하고, 그 연산결과와 상기 불평형 토크 연산 신경회로망(15)의 출력신호와의 오차를 검출하여 신경회로망(15)으로 출력하는 불평형 토크 에러 연산부(16)와; 상기 인버터부(3)의 출력전류를 입력받아 전기에너지를 회전운동에너지로 변환하는 유도전동기(5)와; 상기 유도전동기(5)의 회전속도를 검출하여 상기 속도제어부(1)로 출력하는 속도검출부(12)와; 상기 유도전동기(5)의 동작을 카(10)에 전달하는 로프 풀리(6), 로프(7) 및 풀리(8)와; 상기 카(10)와 균형을 맞춰 상기 유도전동기(5)의 부하를 줄이는 균형추(9)로 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 엘리베이터의 기동제어장치의 동작을 설명한다.

먼저, 속도제어부(1)는 사용자의 속도지령과 현재 유도전동기(5)의 회전속도를 검출한 속도검출부(12)의 출력신호를 입력받아 그 차에 해당하는 토크지령을 출력한다.

그 다음, 부하검출부(11)는 카(10)의 부하를 검출하여 출력하고, 카위치검출부(17)는 카(10)의 현재 위치를 검출하여 출력한다. 이때, 부하검출부(11)의 출력신호는 도3에 도시한 바와 같이 정상적인 경우 카(10) 내의 하중에 선형으로 비례하는 출력 값을 출력하게 되나, 그 부하검출부(11)가 노화된 경우에는 도4에 도시한 바와 같이 원래의 출력 값보다 작은 출력신호를 출력하게 된다.

그 다음, 상기 부하검출부(11)와 카위치검출부(17)의 출력신호를 입력받은 불평형 토크 연산 신경회로망(15)은 카(10)와 균형추(9)의 불평형 토크 값을 연산하여 출력한다. 이때의 연산과정은 도5에 도시한 바와 같이 먼저 중간층 뉴런(Hj)을 구하고, 다음으로 출력층 뉴런(OUT)의 출력 즉, 실제 출력을 구하게 되며, 이를 식1과 식2에 나타내었다.

Hj=f( Wjn×Xn) ------- <1>

OUT=g( Wn×Hn) ------- <2>

여기서 f()와 g()는 임계함수로서 일반적으로 잘 알려진 시그모이드 함수, 스텝함수 또는 램프함수 등을 적절히 취한다. 또한, 학습규칙은 출력층(OUT)과 중간층 뉴런(Hjj)에 연결된 가중치(Wji)를 수정하고, 다음으로 중간층 뉴런(Hj)과 입력(Xi)들에 연결된 가중치(Wji)를 수정하는 방법을 사용하며 이를 아래의 수식에 나타내었다.

E= ×Tq_error²

Wj(n)=Wj(n-1)+ Δ Wj(n)

Δ Wj(n) = - η + αΔWj(n-1)

= ηδHj+αΔWj(n-1)

= η Tq_error×g'(NET)Hj+ αΔWj(n-1)

Wji(n)=Wji(n-1)+ ΔWji(n-1)

ΔWji(n) = - η + αΔWji(n-1)

= ηδXji+αΔWji(n-1)

= η f'(NETj) δWjXi+αΔWji(n-1)

상기의 수식에서 NET= Wn×Hn, NETj= Wjn×Xn를 의미하며, η 는 학습률 또는 학습속도계수, δ,δj 는 각각 출력층의 오차항과 중간층의 오차항, α 는 모멘트항에서의 모멘트계수를 나타내고, Δ Tq는 불평형 토크, Tq_error는 실제 불평형 토크와 측정한 불평형 토크간의 에러를 의미한다.

그 다음, 전류제어부(2)는 상기 속도제어부(1)의 토크지령과 상기 불평형 토크 연산 신경회로망(15)의 출력을 입력받아 비교하여 그에 해당하는 전류를 출력하며, 이는 인버터부(3)에서 안정된 값으로 출력된다.

그 다음, 상기 인버터부(3)의 출력전류는 전류검출부(13)에 의해 검출되어 그 값은 불평형 토크 에러 연산부(16)로 입력되고, 그 불평형 토크 에러 연산부(16)는 상기 전류검출부(13)의 출력을 연산하여 실제 불평형 토크를 얻으며, 이를 상기 불평형 토크 연산 신경회로망(16)의 출력과 비교하여 오류가 있는 경우 그 정보를 다시 불평형 토크 연산 신경회로망(16)으로 출력하여 그 오류를 보상하게 된다.

그 다음, 상기 인버터부(3)의 출력신호를 입력받은 유도전동기(5)는 전기에너지를 회전운동에너지로 변환하고, 그 유도전동기(5)의 동작은 로프 풀리(6), 로프(7) 및 풀리(8)에 영향을 주어 결국 카(10)를 상하로 움직이게 한다.

이때, 도6은 시간에 따른 유도전동기의 속도와 카의 부하 토크의 관계 그래프도로서, 이에 도시한 바와 같이 카(10)가 주행을 위해 브레이크를 개방하는 시점(t1)에서 약간의 쇼크가 일어나는 주요 원인은 카(10)와 균형추(9)의 무게의 차이에 의해 나타나게 된다.

도7은 본 발명 엘리베이터 기동제어장치의 동작순서도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기와 같은 기동쇼크를 방지하기 위해 불평형 토크 연산 회로망(15)은 그 불평형 토오크를 부하검출부(11)의 출력과 카위치 검출부(17)의 출력신호를 입력받아 브레이크 개방시점(t1) 이전에 불평형 토오크를 보상하여 출력하고, 보상된 인버터부(3)의 출력전류를 다시 입력받아 불평형 토크의 보상이 정확히 이루어졌는가를 판단하여 보상이 정확히 이루어지지 않은 경우 그 보상방법을 변환하여 정확한 보상을 함으로써, 카(10)의 기동쇼크를 줄여 승차감을 향상시킨다.

상기한 바와 같이 본 발명 엘리베이터 기동제어장치는 카의 위치 및 부하를 검출하고 연산하여 카와 균형추의 불평형 토크의 값을 보상하여 출력하고, 그 보상이 정확히 이루어졌는가를 판단하여 적절하지 못한 보상인 경우 보상방법을 변환하는 불평형 토크 연산 신경회로망을 구비함으로써, 정확한 불평형 토크의 보상으로 카의 승차감을 향상시키는 효과와 카의 부하를 검출하는 부하검출부의 노화에 따른 프로그램 재설정을 할 필요 없이 지속적으로 사용함이 가능하여 사용효율을 증대 시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 속도지령과 카의 속도를 입력받아 그 차에 따른 토크지령을 출력하는 속도제어부와; 카의 위치를 검출하는 카위치검출부와; 상기 카의 부하를 검출하는 부하검출부와; 상기 카위치검출부와 부하검출부의 출력신호를 입력받아 카의 부하와 카와의 균형을 맞추는 균형추간의 불평형 토크를 연산하여 출력하는 불평형 토크 연산 신경회로망과; 상기 속도제어부의 토크지령과 불평형 토크 연산 신경회로망의 출력신호를 입력받아 비교하여 그 결과에 해당하는 전류를 출력하는 전류제어부와; 상기 전류제어부의 출력전류를 입력받아 안정된 전류를 출력하는 인버터부와; 상기 인버터부의 출력전류를 검출하는 전류검출부와; 상기 전류검출부의 출력신호를 입력받아 실제 불평형 토크를 연산하고, 그 연산결과와 상기 불평형 토크 연산 신경회로망의 출력신호와의 오차를 검출하여 신경회로망으로 출력하는 불평형 토크 에러 연산부와; 상기 인버터부의 출력전류를 입력받아 구동하여 로프 풀리, 로프, 풀리를 통해 카를 이동시키는 유도전동기와; 상기 유도전동기의 회전속도를 검출하여 상기 속도제어부로 출력하는 속도검출부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 엘리베이터의 기동제어장치.