電梯控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電梯控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 對于曳引驅(qū)動電梯或者強制驅(qū)動電梯系統(tǒng)，在轎廂啟動時，不可避免地受到機械 摩擦力的作用。曳引驅(qū)動電梯系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示，其中電梯控制裝置包括速度指令生 成部、速度指令跟隨部、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算部和電流指令跟隨部（圖中未表示)。使用這種電梯控 制裝置的電梯在啟動時轎廂會發(fā)生振動。
[0003] 下面以轎廂上行為例，闡述啟動時轎廂振動的產(chǎn)生機理。在制動器松開之前，轎廂 受到殘余摩擦力的作用；殘余摩擦力是指由于懸掛裝置的彈性和機械系統(tǒng)摩擦力共同作用 而產(chǎn)生的，在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下持續(xù)作用的摩擦力，其方向與系統(tǒng)上次運行的方向有關(guān)。如圖 2所示，在時刻1，制動器松開，幾乎同時速度指令生成部發(fā)出啟動速度指令，在速度指令跟 隨部的作用下，轎廂受到曳引機牽引而產(chǎn)生運動趨勢，但由于靜摩擦力的約束，轎廂保持靜 止，且靜摩擦力值較快速地增大，直到時刻2,轎廂所受的靜摩擦力幅值等于最大靜摩擦力 值，轎廂便開始運動；此后，轎廂受動摩擦力作用，動摩擦力的值幾乎保持穩(wěn)定。可以看出， 摩擦力在很短的時間內(nèi)由0上升至最大靜摩擦力，此后基本保持不變。因此，可以近似認(rèn) 為，轎廂在啟動時受到了一個階躍狀的干擾力，該階躍干擾是導(dǎo)致轎廂啟動時發(fā)生振動的 必要條件。
[0004] 如圖3所示，由于曳引輪通過懸掛裝置與轎廂相連，當(dāng)轎廂遠離曳引輪時，懸掛裝 置的彈性系數(shù)較小，因此曳引輪與轎廂之間的耦合較弱。由此帶來兩個問題：
[0005] 第一，轎廂受到干擾后的振動響應(yīng)較顯著；電梯在上行啟動時轎廂的加速度曲線 應(yīng)為梯形，但是實際上在啟動階段(即曲線左側(cè))變?yōu)閹缀跏谴怪鄙仙?，如圖4所示。這是 導(dǎo)致乘坐感受差的重要因素，因為此時的加速度值非常大，而人體對加速度的幅值感受比 較敏感。
[0006] 第二，轎廂振動由于電動機與轎廂的耦合性較弱，因此難以得到抑制或消除；近年 來隨著電梯提升高度的增加，轎廂在較低樓層啟動時的振動問題顯得越來越突出。
[0007] 如果增加懸掛裝置的剛度，例如使用強度更高的材料，增加直徑，增加懸掛裝置數(shù) 量等，可以緩解轎廂振動的幅度。但是這直接導(dǎo)致成本上升和系統(tǒng)重量增加。為了緩解啟 動振動而配置遠高于承載所需規(guī)格的懸掛裝置，是非常不經(jīng)濟的。而且，這也僅是被動地緩 解，而不是從源頭著手抑制啟動振動。
[0008] 中國專利CN1221701A和CN1158817A公開了對轎廂振動進行補償?shù)姆椒ǎ鼈冇?兩個共同點：第一，它們都是當(dāng)轎廂振動發(fā)生后，進行被動地補償，而不關(guān)心導(dǎo)致振動的源 頭；因此，這些方法只能有限地緩解振動，而不可能徹底消除振動；第二，它們的算法都較 復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的硬件性能，軟件編程質(zhì)量以及傳感器的精度和信號干擾等有著較高的 要求，實施起來比較困難。
[0009] 中國專利CN1079441公開了一種能使異步電機驅(qū)動的電梯系統(tǒng)克服減速箱的靜 摩擦力，從而平穩(wěn)啟動的方法；這種方法讓減速箱中的齒輪事先抖動，從而避免了由減速箱 帶來的靜摩擦力，但沒有應(yīng)對轎廂本身所受到的靜摩擦力。
[0010] 美國專利US005635688A公開了一種抑制轎廂啟動振動的方法，即第一，檢測到制 動器松開；第二，向驅(qū)動器發(fā)出爬行速度指令；第三，當(dāng)一定事件發(fā)生時，向驅(qū)動其發(fā)出正 常運行所需的速度指令。所述"一定事件"是指一定時間到期，或者轎廂發(fā)生移動。該方法 雖然也是主動對振動進行抑制，但是對"一定時間"缺少明確且精確的計算手段，而且需要 檢測轎廂移動，意味著必須針對轎廂運動狀態(tài)配置專門的傳感裝置，使得硬件系統(tǒng)配置復(fù) 雜,且增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種電梯控制裝置，它可以緩解電梯啟動時轎 廂的振動。
[0012] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明電梯控制裝置的技術(shù)解決方案為：
[0013] 包括速度指令生成部、速度指令跟隨部、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算部、電流指令跟隨部；該裝 置生成并跟蹤轎廂運行的速度指令和電動機的電流指令，使電梯系統(tǒng)工作；還包括殘余摩 擦力估算部，用于估算電梯系統(tǒng)停止后所承受的靜摩擦力；最大摩擦力估算部，用于估算電 梯系統(tǒng)所承受的最大靜摩擦力；偏移轉(zhuǎn)矩計算部，根據(jù)所估算的殘余摩擦力和最大摩擦力， 計算偏移轉(zhuǎn)矩；其中，根據(jù)估算所得的殘余摩擦力計算偏移轉(zhuǎn)矩的起始值，根據(jù)估算所得的 最大摩擦力并結(jié)合本次轎廂運行方向計算偏移轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)值；所述電梯控制裝置對電梯的 控制包括如下階段：階段一：向電動機施加所述偏移轉(zhuǎn)矩；階段二：生成轎廂運行所需的速 度指令。
[0014] 所述階段一中在向電動機施加偏移轉(zhuǎn)矩時，對曳引輪使用速度開環(huán)控制；偏移轉(zhuǎn) 矩值從起始值開始，向目標(biāo)值方向變化；當(dāng)偏移轉(zhuǎn)矩值達到目標(biāo)值，或曳引輪轉(zhuǎn)動量超過 一定限度，或曳引輪轉(zhuǎn)速超過一定限度時，偏移轉(zhuǎn)矩維持不變，并對曳引輪施加速度閉環(huán)控 制，電梯運行進入階段二。
[0015] 所述階段一中在向電動機施加偏移轉(zhuǎn)矩時，對曳引輪使用速度閉環(huán)控制；首先施 加偏移轉(zhuǎn)矩的起始值，然后生成并跟蹤專門的速度指令，觀察由于速度跟蹤而生成的轉(zhuǎn)矩， 當(dāng)該轉(zhuǎn)矩值與起始值之和大于等于目標(biāo)值，或曳引輪轉(zhuǎn)動量超過一定限度時，電梯運行進 入階段二。
[0016] 所述殘余摩擦力估算部對于殘余摩擦力的估算包括如下步驟：步驟1，驅(qū)動轎廂 運行到達某位置；當(dāng)轎廂已經(jīng)停止，并且制動器尚未抱緊時，記錄此時電動機的電流值，記 為"電流1";步驟2,驅(qū)動轎廂反向運行到達某位置；用同樣的方法記錄電動機的電流值，記 為"電流2 " ;步驟3，根據(jù)"電流1"、"電流2 "和轎廂最近一次運行方向，估算電梯系統(tǒng)的殘 余摩擦力。
[0017] 所述殘余摩擦力估算部對于殘余摩擦力的估算包括如下步驟：步驟1，在轎廂處 于空載、平衡載和滿載的情況下，殘余摩擦力估算部分別計算得到空載殘余摩擦力、平衡載 殘余摩擦力和滿載殘余摩擦力；步驟2,根據(jù)空載殘余摩擦力、平衡載殘余摩擦力和滿載殘 余摩擦力，計算轎廂處于其它負(fù)載載重時的殘余摩擦力。
[0018] 所述最大摩擦力估算部對于最大摩擦力的估算包括如下步驟：步驟1，驅(qū)動轎廂 運行，當(dāng)轎廂勻速到達某位置時，記錄電動機的電流值，記為"電流3" ；步驟2,驅(qū)動轎廂反 向運行，當(dāng)轎廂勻速到達某位置時，記錄電動機的電流值，記為"電流4";步驟3,根據(jù)"電流 3 "和"電流4 "估算電梯系統(tǒng)的最大靜摩擦力。
[0019] 所述殘余摩擦力估算部進行殘余摩擦力估算時，控制裝置進入殘余摩擦力估算模 式；在此模式下，速度指令生成部發(fā)出速度指令，指揮轎廂分別以上行和下行方向運行到同 一樓層；殘余摩擦力估算部讀取速度指令、電機運動狀態(tài)反饋信號和制動器動作信號；當(dāng) 速度指令已經(jīng)減小為零，且制動器未抱緊，且以下條件：
[0020] |ik-ik+1| < Id-lev 式（1)
[0021] 持續(xù)得到滿足超過時間Tlev時，分別記錄上行平層和下行平層的電流指令I(lǐng) ul和 Idl ;其中：
[0022] Ik.........第k個采樣周期中的電動機電流指令；
[0023] Idlev……電流差分閾值；
[0024] Tlev……系統(tǒng)當(dāng)前的諧振半周期，其計算方法為：
[0025]
【主權(quán)項】
1. 一種電梯控制裝置，包括速度指令生成部、速度指令跟隨部、負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算部、電流 指令跟隨部；該裝置生成并跟蹤轎廂運行的速度指令和電動機的電流指令，使電梯系統(tǒng)工 作； 其特征在于：還包括殘余摩擦力估算部，用于估算電梯系統(tǒng)停止后所承受的靜摩擦 力； 最大摩擦力估算部，用于估算電梯系統(tǒng)所承受的最大靜摩擦力； 偏移轉(zhuǎn)矩計算部，根據(jù)所估算的殘余摩擦力和最大摩擦力，計算偏移轉(zhuǎn)矩；其中，根據(jù) 估算所得的殘余摩擦力計算偏移轉(zhuǎn)矩的起始值，根據(jù)估算所得的最大摩擦力并結(jié)合本次轎 廂運行方向計算偏移轉(zhuǎn)矩的目標(biāo)值； 所述電梯控制裝置對電梯的控制包括如下階段： 階段一：向電動機施加所述偏移轉(zhuǎn)矩； 階段二：生成轎廂運行所需的速度指令。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于：所述階段一中在向電動機施加 偏移轉(zhuǎn)矩時，對曳引輪使用速度開環(huán)控制；偏移轉(zhuǎn)矩值從起始值開始，向目標(biāo)值方向變化； 當(dāng)偏移轉(zhuǎn)矩值達到目標(biāo)