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控制布置在電梯中的一組半主動致動器的方法和系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:9290899閱讀:500來源:國知局
控制布置在電梯中的一組半主動致動器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及控制一組半主動致動器,更具體地講,涉及控制一組半主動致 動器以使電梯系統(tǒng)中的振動最小化。
【背景技術(shù)】
[0002] 出于包括系統(tǒng)的安全和能量效率的多個原因,機械系統(tǒng)中的減振很重要。具體地 講,各種運輸系統(tǒng)中的振動與乘坐品質(zhì)和乘客安全性直接相關(guān),因此應(yīng)該被最小化。例如, 車輛中的垂直振動可通過主動或被動減振系統(tǒng)(通常被稱作懸架系統(tǒng))來控制。類似地, 在電梯系統(tǒng)的操作過程中引起的振動可被最小化。
[0003] 電梯系統(tǒng)通常包括轎廂、框架、滾輪引導(dǎo)組件和導(dǎo)軌。滾輪引導(dǎo)件充當懸架系統(tǒng)以 使電梯轎廂的振動最小化。轎廂和滾輪引導(dǎo)件被安裝在框架上。轎廂和框架由引導(dǎo)滾輪約 束沿著導(dǎo)軌移動。存在造成轎廂中的振動水平的兩個主要擾動:(1)由于軌道不規(guī)則而通 過導(dǎo)軌傳遞給轎廂的軌道作用力;以及(2)轎廂直接作用力,例如通過吹在建筑物上的風、 乘客載荷、分布或運動而生成的力。
[0004] 一些方法(例如,U. S. 5289902、U. S. 5712783、U. S. 7909141、U. S. 8011478 中所描 述的方法)補償電梯系統(tǒng)中的導(dǎo)軌的不規(guī)則以改進乘坐舒適度。然而,那些方法沒有考慮 電梯部件的不確定性,例如阻尼裝置的參數(shù)由于老化、溫度而隨時間改變,因此降低了減振 懸架系統(tǒng)的有效性。
[0005] 例如,U. S. 5289902公開了一種通過將振動信號的頻率與預(yù)定頻率進行比較來控 制用于減弱電梯轎廂的振動的致動器的方法。所述預(yù)定頻率基于電梯和致動器的參數(shù)的固 定值來校準。由于電梯和致動器的參數(shù)可隨時間而變化,所以參數(shù)的新值可對應(yīng)于不同的 預(yù)定值以維持可取的減振性能。未能獲取參數(shù)變化的控制器使得方法的性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一些實施方式的目的是提供一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半 主動致動器以補償對電梯轎廂的水平方向上的一組擾動并且使電梯轎廂的振動最小化的 系統(tǒng)和方法。一些實施方式的另一目的是提供這樣的系統(tǒng)和方法,其在使用于測量系統(tǒng)的 操作參數(shù)的傳感器的數(shù)量最小化的同時維持半主動致動器的控制性能。本發(fā)明的一些實施 方式的另一目的是提供一種用于針對一組半主動致動器調(diào)節(jié)控制器的增益以補償致動器 的老化的方法和系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的各種實施方式確定半主動致動器的控制策略。為了使測量的參數(shù)的數(shù)量 最小化,一些實施方式基于表示系統(tǒng)的振動的參數(shù)來確定控制策略。所述參數(shù)的示例是表 示電梯系統(tǒng)中的電梯框架或者電梯轎廂的加速度的加速度信號。因此,一些實施方式通過 僅利用在電梯系統(tǒng)的操作期間加速度計的測量來使控制成本最小化。
[0008] -些實施方式基于電梯系統(tǒng)的模型來確定控制策略。所述實施方式利用了這樣的 認識:一組半主動致動器可被一致地控制,因此可基于該一致性簡化電梯系統(tǒng)的模型。因 此,一些實施方式將電梯系統(tǒng)表示成具有單個虛擬半主動致動器的虛擬電梯系統(tǒng)的模型, 該單個虛擬半主動致動器被布置為補償虛擬擾動。
[0009] 虛擬半主動致動器表示所述一組半主動致動器。例如,虛擬半主動致動器的補償 力表示所述一組半主動致動器的補償力。類似地,虛擬擾動表示所述一組擾動的組合。這 種認識允許限定虛擬半主動致動器的控制策略并且根據(jù)虛擬半主動致動器的控制策略來 一致地控制所述一組半主動致動器中的各個致動器。另外,這種認識允許通過調(diào)整虛擬半 主動致動器的控制的增益來調(diào)整所述一組半主動致動器的控制。
[0010] 一些實施方式基于另一認識:可利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型和表示電梯轎廂的水平 加速度的加速度信號來預(yù)先確定虛擬振動。例如,一個實施方式利用虛擬擾動和虛擬擾動 的時間導(dǎo)數(shù)作為狀態(tài)變量來增強所述模型,并且將增強的模型逆轉(zhuǎn)以確定虛擬擾動的二階 時間導(dǎo)數(shù)與加速度信號之間的關(guān)系?;谠撽P(guān)系以及加速度信號的測量,可確定虛擬擾動。
[0011] 因此,各種實施方式接收在不使用所述一組致動器的情況下在電梯系統(tǒng)的操作期 間在電梯轎廂的不同垂直位置處測量的加速度信號的值,并且基于所述模型和加速度信號 的值來確定虛擬擾動的垂直分布。所述垂直分布將虛擬擾動的值映射到電梯轎廂的對應(yīng)垂 直位置。
[0012] 在電梯轎廂的操作期間,可使用虛擬擾動的擾動分布來確定操作的虛擬擾動。例 如,一個實施方式利用在電梯轎廂的操作期間電梯轎廂的移動的運動分布以及虛擬擾動的 擾動分布來確定在所述操作期間的虛擬擾動。所述擾動分布被預(yù)先確定并存儲在控制系統(tǒng) 的處理器可訪問的存儲器中。電梯轎廂的位置的運動分布可例如通過電梯系統(tǒng)的運動控制 器來確定。這種實施方式的優(yōu)點可在于允許在控制策略中并入未來擾動。
[0013] 一些實施方式基于另一認識:給定虛擬擾動,可利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型和表示 電梯轎廂的水平加速度的加速度信號來確定反映半主動致動器的變化的虛擬半主動致動 器的虛擬力的幅值。給定虛擬力的幅值和基準虛擬力的幅值,可調(diào)節(jié)虛擬半主動致動器的 控制器的增益以補償虛擬力的幅值相對于基準虛擬力的幅值的偏離。
[0014] 例如,一個實施方式將虛擬半主動致動器的虛擬力當作未知輸入變量,并且通過 將虛擬系統(tǒng)逆轉(zhuǎn)成輸入是加速度信號、輸出是估計的虛擬力的逆系統(tǒng)來提供虛擬力的估 計。
[0015] -些實施方式基于另一認識:給定虛擬擾動,虛擬半主動致動器的虛擬力的幅值 可通過將虛擬力參數(shù)化為虛擬相對速度的幅值和虛擬相對速度(可從加速度信號和虛擬 系統(tǒng)估計)的乘積來確定,因此被當作已知信號。因此,虛擬系統(tǒng)具有未知常數(shù)的線性參數(shù) 化:虛擬力的幅值??蓱?yīng)用線性自適應(yīng)估計器來標識虛擬力的幅值。
[0016] 因此,一個實施方式公開了一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半主動致動器 以使對在垂直方向上移動的電梯轎廂的水平方向上的一組擾動所導(dǎo)致的電梯轎廂的振動 最小化的方法。該方法包括以下步驟:利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型來表示電梯系統(tǒng),所述模型 具有單個虛擬半主動致動器,該單個虛擬半主動致動器被布置為補償與所述一組擾動中的 擾動之和成比例的虛擬擾動,其中,所述虛擬半主動致動器的補償力與所述一組半主動致 動器的補償力之和成比例;利用在電梯轎廂的操作期間電梯轎廂的位置的運動分布以及虛 擬擾動的擾動分布來確定在所述操作期間的虛擬擾動;利用所述模型和虛擬擾動確定虛擬 半主動致動器的虛擬力的幅值;以及基于虛擬力的所述幅值和虛擬半主動致動器的基準力 來調(diào)節(jié)用于控制所述一組半主動致動器的控制器的增益。所述方法的步驟由處理器執(zhí)行。
[0017] 另一實施方式公開了一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半主動致動器以補 償一組擾動的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:傳感器,其確定表示在電梯系統(tǒng)的操作期間電梯轎廂的水 平加速度的加速度信號;虛擬擾動模塊,其利用在電梯系統(tǒng)的操作期間電梯轎廂的位置的 運動分布以及虛擬擾動的擾動分布來確定虛擬擾動;控制器,其根據(jù)虛擬半主動致動器的 控制策略,利用虛擬擾動的擾動分布和在使用所述一組致動器的情況下在電梯轎廂的操作 期間測量的加速度信號來控制所述一組半主動致動器中的各個致動器;幅值估計器,其利 用所述模型和虛擬擾動來確定虛擬半主動致動器的虛擬力的幅值;以及調(diào)整模塊,其基于 虛擬力的所述幅值和虛擬半主動致動器的基準力來調(diào)節(jié)用于控制所述一組半主動致動器 的控制器的增益。
【附圖說明】
[0018] 圖1A、圖IB和圖IC是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的控制方法的框圖;
[0019] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的確定包括虛擬致動器的虛擬系統(tǒng)的模型的 示意圖;
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的電梯系統(tǒng)的示意圖;
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的將半主動致動器安裝在中心滾輪上的滾輪 引導(dǎo)組件的示意圖;
[0022] 圖5A和圖5B是圖3的電梯系統(tǒng)的擾動的示意圖;
[0023] 圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是根據(jù)本發(fā)明的各種實施方式的估計幅值的框圖;
[0024] 圖7A、圖7B和圖7C是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的估計幅值的框圖;
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的基于擾動分布確定虛擬擾動的方法的框圖;
[0026] 圖9A、圖9B、圖9C、圖9D和圖9E是確定擾動分布的各種方法的框圖;
[0027] 圖10A、圖IOB和IOC是用于電梯系統(tǒng)以重構(gòu)虛擬擾動的估計器的框圖;以及
[0028] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的電梯控制系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0029] 本發(fā)明的各種實施方式公開了一種控制具有半主動致動器的電梯系統(tǒng)的系統(tǒng)和 方法。一些實施方式涉及一種在擾動方向上經(jīng)受至少一個外部擾動的懸架系統(tǒng),至少一個 半主動致動器被控制以使由對應(yīng)擾動引起的質(zhì)量之一的振動最小化。
[0030] 為了清晰,本公開專注于使用半主動致動器來使由一個方向上的擾動引起的振動 最小化的系統(tǒng)的控制方法,該系統(tǒng)經(jīng)受該方向上的外部擾動??赏ㄟ^使所公開的控制方法 一般化來推導(dǎo)出使多個方向上的振動最小化的控制方法。
[0031] 給定一組擾動和
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