KR20160043558A - 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법 - Google Patents

유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160043558A
KR20160043558A KR1020140137375A KR20140137375A KR20160043558A KR 20160043558 A KR20160043558 A KR 20160043558A KR 1020140137375 A KR1020140137375 A KR 1020140137375A KR 20140137375 A KR20140137375 A KR 20140137375A KR 20160043558 A KR20160043558 A KR 20160043558A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydraulic
car speed
value
command value
elevator
Prior art date
Application number
KR1020140137375A
Other languages
English (en)
Inventor
한상수
Original Assignee
가천대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가천대학교 산학협력단 filed Critical 가천대학교 산학협력단
Priority to KR1020140137375A priority Critical patent/KR20160043558A/ko
Publication of KR20160043558A publication Critical patent/KR20160043558A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B1/00—Control systems of elevators in general
    • B66B1/24—Control systems with regulation, i.e. with retroactive action, for influencing travelling speed, acceleration, or deceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Elevator Control (AREA)

Abstract

본 발명은 유압 인버터 엘리베이터의 비선형성과 유압 펌프의 누유량으로 인한 진동 및 속도 편차를 감소시키기 위한 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 상기 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 출력하는 제어부; 및 제어부의 카속도 명령값 및 부하보상 명령값을 이용하여 엘리베이터의 카속도를 제어하면서 엘리베이터의 카가 상측 또는 하측방향으로 구동되도록 하는 카 구동부를 포함한다. 이에 따라 부하변동에 강하고 비선형인 유압 엘리베이터 시스템에 안정적인 좋은 속도 및 가속도 응답특성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법{Load compensation and speed control apparatus for hydraulic inverter-fed elevator and method thereof}
본 발명은 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 유압 인버터 엘리베이터의 비선형성과 유압 펌프의 누유량으로 인한 진동 및 속도 편차를 감소시키기 위한 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
유압식 엘리베이터는 로프식 엘리베이터에 비하여 설치가 용이하고, 설치 시 건물 하중에 영향을 줄여주는 등의 장점이 있다. 그러나 유압식은 유압잭 높이에 따른 설치 높이의 한계성과 저속의 속도 한계성 그리고 소비 전력이 크고 유압 모터의 기동과 정지 시 진동이나 충격이 발생하고 운반체의 부하 변동에 따른 유량제어밸브의 특성변화로 인하여 주행속도 편차가 발생한다.
이러한 유압식 엘리베이터의 단점은 벡터제어를 이용한 인버터제어 방식을 이용하여 유압모터를 연속적으로 가변속 운전을 시켜 유압펌프의 회전수를 제어하여 실린더의 유량을 제어함으로서 개선할 수 있다.
유압식 인버터 엘리베이터는 일반 유압식 엘리베이터보다 소비전력이 작고 부드러운 승차감을 얻을 수 있으나 전동기, 유압펌프, 유압실린더, 로프, 카 구조물을 포함한 유압시스템의 기계적인 공진과 온도 및 부하에 따라 변동하는 비선형성을 가지며 유압 펌프의 누유량으로 인한 제어 시스템의 진동 및 속도 편차가 발생한다는 문제점이 있다.
이러한 유압시스템의 비선형 쿨롱마찰특성을 제어하기 위해 Bang Bang 제어기법, 또는 관측기 등을 이용한 제어기법이 소개되었으나 실 시스템에 적용하는 경우 Bang Bang 제어기법의 경우 정확한 파라미터 선정 및 마찰 모델의 변동문제가 발생하였으며, 관측기를 사용한 방법은 관측기의 응답대역의 제한에 의한 마찰 추정오차가 발생한다는 문제점이 있다.
한국 등록특허 제 10-0319933 호 한국 등록특허 제 10-0351278 호
이와 같은 연구개발 요구에 부응하기 위해 본 발명은 유압 인버터 엘리베이터의 비선형성과 유압 펌프의 누유량으로 인한 진동 및 속도 편차를 감소시키기 위한 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 상기 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 출력하는 제어부; 및 제어부의 카속도 명령값 및 부하보상 명령값을 이용하여 엘리베이터의 카속도를 제어하면서 엘리베이터의 카가 상측 또는 하측방향으로 구동되도록 하는 카 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 제어부의 카속도 명령값은, 상기 유압펌프 압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 부하보상이 이루어진 상태에서 밸브가 개방되고, 모터의 회전속도가 제어된 상태에서 유압잭의 유량 변화값을 기반으로 생성될 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 카 구동부는, 제어부의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 출력하는 부하보상 제어부; 제어부의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 출력하는 카속도 제어부; 부하보상 제어신호와 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값를 출력하는 가산부; 가산부의 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카를 기동시키는 유압공급부; 기동되는 엘리베이터 카의 속도를 검출하는 카속도 검출부; 및 제어부의 카속도 명령값과 카속도 검출부의 카속도 값을 입력받아 이를 감산하고, 감산결과 값을 카속도 명령값으로 카속도 제어부로 출력하는 제 1 감산기를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 부하보상 제어부는 유압펌프 압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 보상이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 부하보상 제어부는 유압공급부로 출력되는 토출압력값을 피드백받아 미리 설정된 값 이하의 토출압력값만 통과시키는 제 1 로우패스필터와, 부하보상 명령값에서 제 1 로우패스필터에서 출력되는 토출압력값을 감산시켜 출력하는 제 2 감산기와, 제 2 감산기의 감산 결과값을 기반으로 유압펌프 토크값을 산출하여 출력하는 PI 제어기와, PI 제어기의 유압펌프 토크값을 기반으로 유압펌프 토출 압력값에 시스템 전달함수를 승산시켜 부하보상 제어신호를 생성시켜 출력하는 부하보상 제어기로 이루어질 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 가속도 제어부는 유압모터로 출력되는 토크 명령값을 피드백받아 미리 설정된 특정값 이하의 토크 명령값만 통과시키는 제 2 로우패스필터와, 카속도 명령값에서 제 2 로우패스필터에서 출력되는 토크 명령값을 감산시켜 출력하는 제 3 감산기와, 제 3 감산기의 감산 결과값을 기반으로 유압모터토크 명령값을 생성시켜 출력하는 PID 제어기와, PID 제어기의 유압모터 토크 명령값에 카속도값을 승산시켜 카속도 제어신호를 생성시켜 출력하는 카속도 제어기로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어방법은 제어부가, 외부로부터 입력되는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 부하보상 제어부로 출력하는 단계; 부하보상 제어부가, 제어부의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 가산기로 출력하는 단계; 가산부가, 부하보상 제어신호와 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값를 유압공급부로 출력하는 단계; 및 유압공급부가, 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카를 기동시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 제어부가 카속도 제어부로 카속도 명령값을 출력하고, 카속도 제어부가 제어부의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 가산부로 출력할 수 있다.
본 발명과 관련된 실시예로서, 카속도 제어부로 입력되는 카속도 명령값은, 제 1 감산기에 의해 카속도 명령값과 카속도 값 감산결과 값을 기반으로 생성될 수 있다.
본 발명은 유압 인버터 엘리베이터의 비선형성과 유압 펌프의 누유량으로 인한 진동 및 속도 편차를 감소시킴으로써, 부하변동에 강하고 비선형인 유압 엘리베이터 시스템에 안정적인 좋은 속도 및 가속도 응답특성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 부하보상 제어부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 카속도 제어부의 상세 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 PID 제어기의 개루프 전달함수의 주파수 특성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하 본 발명에 따른 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치에 대해서 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치는 유저 인터페이스부를 통해 입력되는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 유압펌프 및 개폐밸브를 제어하여 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하여 엘리베이터 카속도를 제어하는 유압식 엘리베이터에 적용되어, 부하변동에 강인하고 비선형인 유압 엘리베이터 시스템에 안정적이고, 좋은 속도 및 가속도 응답 특성을 가지도록 한다.
유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이
유저 인터페이스부(100), 제어부(200), 부하보상 제어부(300), 카속도 제어부(400), 가산부(500), 유압공급부(600), 카속도 검출부(700), 제 1 감산기(800)로 이루어진다.
유저 인터페이스부(100)는 엘리베이터가 움직이는 각 층별로 구비된 업다운버튼을 비롯하여 엘리베이터 내부에 구비된 층별 버튼 등으로, 사용자에 의해 소정이 버튼이 눌려지는 경우 제어부(200)로 엘리베이터 카 구동요청신호를 출력한다.
제어부(200)는 유저 인터페이스부(100)로부터 입력되는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 출력한다.
부하보상 제어부(300)는 제어부(200)의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카(900)의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 출력한다.
카속도 제어부(400)는 제어부(200)의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 출력한다.
가산부(500)는 부하보상 제어신호와 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값을 유압공급부(600)로 출력한다.
유압공급부(600)는 가산부(500)의 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카(900)를 기동시킨다.
카속도 검출부(700)는 기동되는 엘리베이터 카(900)의 속도를 검출하여, 제 1 감산기(800)로 출력한다.
제 1 감산기(800)는 제어부(200)의 카속도 명령값과 카속도 검출부(700)의 카속도 값을 입력받아 이를 감산하고, 감산결과 값을 카속도 명령값으로 카속도 제어부(400)로 출력한다.
부하보상 제어부(300)는 유압펌프 압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 보상이 이루어지도록 제어하는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 유압공급부(600)로 출력되는 토출압력값을 피드백받아 미리 설정된 값 이하의 토출압력값만 통과시키는 제 1 로우패스필터(310)와, 부하보상 명령값에서 제 1 로우패스필터(310)에서 출력되는 토출압력값을 감산시켜 출력하는 제 2 감산기(320)와, 제 2 감산기(320)의 감산 결과값을 기반으로 유압펌프 토크값을 산출하여 출력하는 PI 제어기(330)와, PI 제어기(330)의 유압펌프 토크값을 기반으로 유압펌프 토출 압력값에 시스템 전달함수를 승산시켜 부하보상 제어신호를 생성시켜 출력하는 부하보상 제어기(340)로 이루어진다.
가속도 제어부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 유압모터로 출력되는 토크 명령값을 피드백받아 미리 설정된 특정값 이하의 토크 명령값만 통과시키는 제 2 로우패스필터(410)와, 카속도 명령값에서 제 2 로우패스필터(410)에서 출력되는 토크 명령값을 감산시켜 출력하는 제 3 감산기(420)와, 제 3 감산기(420)의 감산 결과값을 기반으로 유압모터토크 명령값을 생성시켜 출력하는 PID 제어기(430)와, PID 제어기(430)의 유압모터 토크 명령값에 카속도값을 승산시켜 카속도 제어신호를 생성시켜 출력하는 카속도 제어기(440)로 이루어진다.
상기와 같이 구성된 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치의 작용에 대해서 설명하면 다음과 같다.
유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치는 도 1에 도시된 바와 같이 먼저 엘리베이터 사용자가 유저 인터페이스부(100)를 이용하여 업버튼 또는 다운버튼을 누르고, 엘리베이터를 탑승한 후 유저 인터페이스부(100)를 이용하여 이동할 층 버튼을 누르면, 유저 인터페이스부(100)는 이러한 버튼 눌림 신호를 엘리베이터 카 구동요청신호로 변환시켜 제어부(200)로 출력한다.
그러면 제어부(200)는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 부하보상 제어부(300)로 출력한다.
그러면 부하보상 제어부(300)는 제어부(200)의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카(900)의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 가산기(500)로 출력한다.
한편, 제어부(200)는 카속도 제어부(400)로 카속도 명령값을 출력하고, 카속도 제어부(400)는 제어부(200)의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 가산부(500)로 출력한다.
가산부(500)는 부하보상 제어신호와 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값를 유압공급부(600)로 출력하고, 유압공급부(600)는 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카를 기동시킨다.
이때, 카속도 검출부(700)가 구비되어 있어, 기동되는 엘리베이터 카(900)의 속도를 검출하고, 이를 제 1 감산기(800)로 출력하면, 제 1 감산기(800)는 제어부(200)의 카속도 명령값과 카속도 검출부(700)의 카속도 값을 입력받아 이를 감산하고, 감산결과 값을 카속도 명령값으로 카속도 제어부(400)로 출력한다.
이와 같이 본 발명의 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치는 엘리베이터 카(900)의 기동 전에 유압잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하는 부하 보상 제어파트와 부하 보상 후 체크 밸브를 개방하여 엘리베이터 카(900)를 이동시키는 카속도 제어 파트로 이루어진다.
부하 보상 제어파트의 경우 엘리베이터 카(900)가 기동하기 전에는 유압 시스템의 유압 체크 밸브가 닫혀 있으므로 유압 실린더로 흐르는 유량(QP)은 없다. 유압 엘리베이터의 동특성을 고려하지 않는다면 유압펌프의 토크 관계식은 하기 수학식1과 같다.
Figure pat00001
여기서, Tm은 모터 발생 토크, Jmp는 모터와 펌프의 등가 회전 관성모멘트, Cp는 펌프 점성 마찰계수, Qp는 펌프 토출 유량, Cl은 펌프 누유계수, Pp는 펌프압력, Dp는 유압 펌프 단위 체적, v는 동점성 계수이다. 수학식 1에서 토크 Tm과 펌프 압력 Pp의 라플라스 변환 T(S), P(S)의 비 즉 부하 보상 시스템 특성 방정식은 수학식 2와 같다.
Figure pat00002
또한 속도 제어 파트는 펌프압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 부하보상 후 체크밸브를 개방하고 모터의 회전속도를 제어하여 유압잭의 유량의 변화로 카 속도를 제어한다. 모터 토크에 대한 카 속도 전달함수는 초기상태를 ‘영’으로 하고 속도 제어 특성 방정식을 라플라스 변환하여 수학식 3과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, TVc Pj는 유압잭에 대한 카 속도 비, TPj Pp는 펌프 압력에 대한 유압잭 압력 비, TPp Vp는 펌프 속도에 대한 펌프 압력 비, TVp Tm는 모터 토크에 대한 펌프 속도 비이다.
부하보상 제어
부하보상 제어부(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제어부(200)의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카(900)의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 출력한다.
즉, 부하보상 제어부(300)의 제 1 로우패스필터(310)는 유압공급부(600)로 출력되는 토출압력값을 피드백받아 제 2 감산기(320)로 출력하면, 제 2 감산기(320)는 입력되는 부하보상 명령값(u(s))에서 제 1 로우패스필터(310)에서 출력되는 토출압력값을 감산시켜 PI 제어기(330)로 출력한다.
PI 제어기(330)는 제 2 감산기(320)의 감산 결과값을 기반으로 유압펌프 토크값을 산출하여 부하보상 제어기(340)로 출력하고, 부하보상 제어기(340)는 PI 제어기(330)의 유압펌프 토크값을 기반으로 유압펌프 토출 압력값에 시스템 전달함수를 승산시켜 부하보상 제어신호를 생성시켜 모터로 출력한다.
이때 부하 보상 시스템 전달함수는 수학식 2와 같이 1차 함수로 주어비며 시정수가 커서 응답성은 좋으나, 정상상태 오차가 존재한다. 이러한 오차를 제거하기 위해 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이 PI 제어기를 채용하여 유압 펌프의 토출압력을 제어한다.
도 2의 PI 제어기(330)에 대한 개루프(Open Loop) 전달 함수 Go1(s)는 수학식 4와 같다.
Figure pat00004
개루프(Open Loop) 전달 함수 Go1(s)의 차단 주파수를 wc라 하면 wc에서 전달함수의 이득은 0dB이므로, PI 제어기(330)의 적분이득 KI는 수학식 5와 같다.
Figure pat00005
또한, 차단 주파수 wc에서 위상 여유를 θD라 놓으면 수학식 6과 같은 관계식을 얻을 수 있다.
Figure pat00006
그리고 수학식 6을 정리하여
Figure pat00007
의 관계식을 구하면 수학식 7과 같다.
Figure pat00008
즉, 엘리베이터 카(900)가 출발하기 위하여 체크밸브를 개방하기 전에 유압모터를 회전시켜 실린더측 압력과 펌프측 압력을 같도록 부하보상 제어를 하여야 한다. 따라서 부하보상제어 시 오버슈터가 크면 유압 펌프의 토출 압력이 유압실린더의 부하 압력보다 크게 되어 체크 밸브를 개방시켜 카(900)를 움직이게 만들어 기동(카 주행 운전)전에 진동을 발생시키므로, 제어기 설계 시 오버슈터가 적게 발생하도록 설계를 할 필요가 있으므로, ωc의 경우 5rad/sec, 이득여유의 경우 20dB, 위상여유의 경우 105°를 가지도록 PI 제어기(330)의 PI 이득을 선정할 경우 체크밸브와 기타 밸브들의 안전한 동작을 위하여 급격한 압력 변화가 발생하지 않게 된다.
카속도 제어
엘리베이터 카(900)의 속도를 제어하기 위한 카속도 제어부(400)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(200)의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 출력한다.
즉, 카속도 제어부(400)의 제 2 로우패스필터(410)는 유압모터로 출력되는 토크 명령값을 피드백받아 미리 설정된 특정값 이하의 토크 명령값만 통과시켜 제 3 감산기(420)로 출력시킨다.
제 3 감산기(420)는 카속도 명령값에서 제 2 로우패스필터(410)에서 출력되는 토크 명령값을 감산시켜 PID 제어기(430)로 출력하고, PID 제어기(430)는 제 3 감산기(420)의 감산 결과값을 기반으로 유압모터 토크 명령값을 생성시켜 카속도 제어기(440)로 출력하고, 카속도 제어기(440)는 PID 제어기(430)의 유압모터 토크 명령값에 카속도값을 승산시켜 카속도 제어신호를 생성시켜 유압공급부(600)로 출력한다.
카속도 제어부(400)의 전체 개루프(Open Loop) 전달함수 Go2(S)는 수학식 8과 같다.
Figure pat00009
H(s)는 모터 토크에 대한 카 속도 비이다. 전동기 발생 토크 T(s)와 카 속도 s·Xc(s)를 정리하면 유압식 엘리베이터의 속도제어 시스템의 전달함수는 수학식 9와 같다.
Figure pat00010
K1은 압력손실계수, Vj는 실린더의 단위 체적, Br(s)는 유압 실린더 로드가 고정되어 있을 때 카와 로프 계의 특성방정식, Bf(s)는 실린더 내에 오일이 없고 유압실린더 로드가 자유로울 때의 특성방정식이다. 도 4는 수학식 9에 PID 카속도 제어기(430)를 부가한 후 개루프 전달함수의 주파수특성을 나타낸다.
전동기 속도 제어기는 전체시스템의 특성에 크게 영향을 주기 않기 때문에 전동기 속도 제어기의 응답특성을 빠르게 설계하면 유리하나 피드백 요소의 외란 등을 고려하면 이득을 크게 선정할 수 없다. 따라서 전동기 속도 제어는 오일의 압축에 기인하는 충격이 발생되지 않도록 적당한 응답 특성을 갖도록 설계해야 할 필요가 있으며, 그러므로 그림4를 이용하여 차단 주파수의 경우 10rad/sec, 이득여유의 경우 10dB, 위상여유의 경우 50°를 가지도록 PID 이득을 선정하는 경우 출력 변동을 작게 하여 엘리베이터의 승차감을 부드럽게 제공할 수 있다.
전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 유저 인터페이스부 200 : 제어부
300 : 부하보상 제어부
310 : 제 1 로우패스필터 320 : 제 1 감산기
330 : PI 제어기 340 : 부하보상 제어기
400 : 카속도 제어부
410 : 제 2 로우패스필터 420 : 제 3 감산기
430 : PID 제어기 440 : 카속도 제어기
500 : 가산기 600 : 유압공급부
700 : 카속도 검출부 800 : 제 1 감산기
900 : 엘리베이터 카

Claims (9)

  1. 유저 인터페이스부를 통해 입력되는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 유압펌프 및 밸브를 제어하여 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하여 엘리베이터 카속도를 제어하는 유압식 엘리베이터에 있어서,
    상기 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 상기 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 출력하는 제어부; 및
    상기 제어부의 카속도 명령값 및 부하보상 명령값을 이용하여 엘리베이터의 카속도를 제어하면서 상기 엘리베이터의 카가 상측 또는 하측방향으로 구동되도록 하는 카 구동부;
    를 포함하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 카속도 명령값은, 상기 유압펌프 압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 부하보상이 이루어진 상태에서 밸브가 개방되고, 모터의 회전속도가 제어된 상태에서 유압잭의 유량 변화값을 기반으로 생성된 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 카 구동부는,
    상기 제어부의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 출력하는 부하보상 제어부;
    상기 제어부의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 출력하는 카속도 제어부;
    상기 부하보상 제어신호와 상기 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값를 출력하는 가산부;
    상기 가산부의 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 상기 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카를 기동시키는 유압공급부;
    상기 기동되는 엘리베이터 카의 속도를 검출하는 카속도 검출부; 및
    상기 제어부의 카속도 명령값과 상기 카속도 검출부의 카속도 값을 입력받아 이를 감산하고, 감산결과 값을 카속도 명령값으로 상기 카속도 제어부로 출력하는 제 1 감산기를 포함하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부하보상 제어부는 유압펌프 압력과 유압잭의 압력을 일치시키는 보상이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 부하보상 제어부는 상기 유압공급부로 출력되는 토출압력값을 피드백받아 미리 설정된 값 이하의 토출압력값만 통과시키는 제 1 로우패스필터와,
    상기 부하보상 명령값에서 상기 제 1 로우패스필터에서 출력되는 토출압력값을 감산시켜 출력하는 제 2 감산기와,
    상기 제 2 감산기의 감산 결과값을 기반으로 유압펌프 토크값을 산출하여 출력하는 PI 제어기와,
    상기 PI 제어기의 유압펌프 토크값을 기반으로 유압펌프 토출 압력값에 시스템 전달함수를 승산시켜 부하보상 제어신호를 생성시켜 출력하는 부하보상 제어기로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 가속도 제어부는 유압모터로 출력되는 토크 명령값을 피드백받아 미리 설정된 특정값 이하의 토크 명령값만 통과시키는 제 2 로우패스필터와,
    상기 카속도 명령값에서 상기 제 2 로우패스피터에서 출력되는 토크 명령값을 감산시켜 출력하는 제 3 감산기와,
    상기 제 3 감산기의 감산 결과값을 기반으로 유압모터토크 명령값을 생성시켜 출력하는 PID 제어기와,
    상기 PID 제어기의 유압모터 토크 명령값에 카속도값을 승산시켜 카속도 제어신호를 생성시켜 출력하는 카속도 제어기로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치.
  7. 제어부가, 외부로부터 입력되는 엘리베이터 카 구동요청신호에 응하여 카속도 명령값을 출력하고, 유압실린더로 공급되는 유량을 제어하기 위한 부하보상 명령값을 부하보상 제어부로 출력하는 단계;
    상기 부하보상 제어부가, 상기 제어부의 부하보상 명령값을 입력받아 엘리베이터 카의 기동 전 유압 잭에 작용하는 하중에 의한 부하 압력을 보상하도록 부하보상 제어신호를 가산기로 출력하는 단계;
    상기 가산부가, 상기 부하보상 제어신호와 카속도 제어신호를 가산하고, 가산 결과값를 유압공급부로 출력하는 단계; 및
    상기 유압공급부가, 상기 가산 결과값을 입력받아 유압공급값을 결정하고, 결정된 유압공급값에 따른 유량을 유압펌프를 통해 유압실린더로 공급시켜 엘리베이터 카를 기동시키는 단계;
    를 포함하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부가 카속도 제어부로 카속도 명령값을 출력하고, 카속도 제어부가 제어부의 카속도 명령값을 입력받아 엘리베이터의 카속도를 제어하기 위한 카속도 제어신호를 가산부로 출력하는 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 카속도 제어부로 입력되는 카속도 명령값은, 제 1 감산기에 의해 카속도 명령값과 카속도 값 감산결과 값을 기반으로 생성되는 것을 특징으로 하는 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어방법.



KR1020140137375A 2014-10-13 2014-10-13 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법 KR20160043558A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140137375A KR20160043558A (ko) 2014-10-13 2014-10-13 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140137375A KR20160043558A (ko) 2014-10-13 2014-10-13 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160043558A true KR20160043558A (ko) 2016-04-22

Family

ID=55918140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140137375A KR20160043558A (ko) 2014-10-13 2014-10-13 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160043558A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110775785A (zh) * 2019-10-11 2020-02-11 中国矿业大学 一种摩擦式提升机容器振动抑制系统及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110775785A (zh) * 2019-10-11 2020-02-11 中国矿业大学 一种摩擦式提升机容器振动抑制系统及方法
CN110775785B (zh) * 2019-10-11 2021-02-05 中国矿业大学 一种摩擦式提升机容器振动抑制系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10183852B2 (en) Load dependent electronic valve actuator regulation and pressure compensation
KR101657020B1 (ko) 엘리베이터의 제어 장치 및 엘리베이터의 제어 방법
JP2006142312A (ja) プレス機械のダイクッション装置
WO2012140944A1 (ja) 給水ポンプ制御装置
US11198585B2 (en) Systems and methods for controlling working fluid in hydraulic elevators
US20150014099A1 (en) Device and method for controlling a hydraulic system, especially of an elevator
KR101461349B1 (ko) 엘리베이터의 제어 장치
JP5659727B2 (ja) クレーン振れ角検出方法及び装置、並びにクレーン振れ止め制御方法及び装置
CN110510465B (zh) 一种强驱电梯启动控制方法和系统
CN103738853B (zh) 起重机动作控制方法和系统
KR20160043558A (ko) 유압 엘리베이터용 부하보상 및 속도 제어장치 및 방법
EP1885640A1 (en) Method for controlling an elevator drive device and related operartion device for an elevator system
JP2015131337A (ja) 圧延材の板厚制御装置
WO2021186680A1 (ja) エレベーターの制御装置
JPS6153318B2 (ko)
KR101094988B1 (ko) 반포화 비례적분미분 제어기
JPH04125270A (ja) 油圧エレベーター
JP2015096749A (ja) 油圧制御装置
JP3382079B2 (ja) 油圧エレベータの制御装置
JP7184129B1 (ja) エレベーターの制御装置及びエレベーターの制御方法
JP2009007975A (ja) 油圧ポンプのインバータ駆動制御方法
JPH07252037A (ja) 油圧エレベータの駆動制御装置
JPWO2018116336A1 (ja) フォークリフトおよびフォーク制御方法
JP3041054B2 (ja) 油圧エレベーターの制御装置
JPH1059632A (ja) 油圧エレベータの速度制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application