專利名稱：磁性引導(dǎo)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明實(shí)施方式涉及用于將例如電梯的轎廂沿著導(dǎo)軌進(jìn)行非接觸行進(jìn)引導(dǎo)的磁性引導(dǎo)裝置的控制裝置。
背景技術(shù)：
一般來說，電梯的轎廂由，在升降通道內(nèi)垂直方向設(shè)置的一對導(dǎo)軌支持，通過卷掛于卷揚(yáng)機(jī)的纜索進(jìn)行升降動作。此時，由于負(fù)載載荷的不均衡或乘客的移動產(chǎn)生的轎廂的 搖動被導(dǎo)軌抑制。此處，作為用于電梯的轎廂的引導(dǎo)裝置，采用由與導(dǎo)軌相接的車輪和吊架構(gòu)成的滾輪導(dǎo)靴，或，相對于導(dǎo)軌滑動進(jìn)行引導(dǎo)的導(dǎo)靴等。但是，這樣的接觸型的引導(dǎo)裝置中，由于導(dǎo)軌的歪斜或接頭等產(chǎn)生振動或噪音。又，滾輪導(dǎo)靴旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生噪音。因此，有導(dǎo)致電梯的舒適性受到影響的問題。為了解決這樣問題，提出以非接觸方式弓I導(dǎo)轎廂的方法。S卩，電磁鐵構(gòu)成的磁性引導(dǎo)裝置搭載于轎廂，對鐵制導(dǎo)軌作用磁力，以非接觸方式引導(dǎo)轎廂的方法。配置在轎廂的四角的電磁鐵從三個方向包圍導(dǎo)軌，根據(jù)導(dǎo)軌和引導(dǎo)裝置之間的空隙的大小對電磁鐵進(jìn)行勵磁控制，對轎廂相對于導(dǎo)軌非接觸地進(jìn)行引導(dǎo)。又，為解決采用所述電磁鐵的構(gòu)造的控制性下降和消耗電力增大等問題，有采用永磁鐵的方法。通過并用永磁鐵和電磁鐵，實(shí)現(xiàn)可抑制消耗電力、以低剛性 長行程支持轎廂的磁性引導(dǎo)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
應(yīng)用磁力，相對于導(dǎo)軌非接觸地支持轎廂的磁性引導(dǎo)裝置中，通過產(chǎn)生的磁力對轎廂和導(dǎo)軌作用規(guī)定的吸引力。此時，磁力較大時支持體的構(gòu)造構(gòu)件(即轎廂的轎廂框或?qū)к?發(fā)生彈性變形，可能導(dǎo)致歪斜的產(chǎn)生。一般來說，用于非接觸地支持移動體的控制系統(tǒng)中，以移動體和其導(dǎo)件是剛體的情況為前提，對剛體運(yùn)動實(shí)施控制。即，如果是電梯，將轎廂和導(dǎo)軌視為剛體。這樣，關(guān)于該轎廂和導(dǎo)軌的位移，一般抽取上下方向的并進(jìn)方向以外的五個方向的位移，對這些位移適用獨(dú)立控制。又，上下方向的并進(jìn)方向以外的5個方向是指左右并進(jìn)方向、前后并進(jìn)方向、繞左右軸的旋轉(zhuǎn)方向、繞前后軸的旋轉(zhuǎn)方向、繞上下軸回的旋轉(zhuǎn)方向。電梯的情況下，由于轎廂和導(dǎo)軌吊掛于纜索，因此可以不考慮上下方向的并進(jìn)方向的變形。此處，作為控制對象的構(gòu)造體具有充分的剛性，幾乎沒有彈性變形導(dǎo)致的歪斜，或，小到可以忽略不計則沒有問題。但是，當(dāng)構(gòu)造體的剛性不充分、磁力造成構(gòu)造體發(fā)生無法忽略的程度的變形時，控制對象被視為剛體的剛體模式的控制系統(tǒng)則無法進(jìn)行對應(yīng)。此時，不僅控制的穩(wěn)定性持續(xù)下降，而且會發(fā)生變形導(dǎo)致的支持體和導(dǎo)件接觸等。如果是電梯，轎廂和導(dǎo)軌視為構(gòu)造體。從而，轎廂和導(dǎo)軌的剛性如果不充分，轎廂和導(dǎo)軌可能會接觸。對于這樣的問題，僅以剛體模式的控制系統(tǒng)對應(yīng)是不可能的，需要構(gòu)筑對于彈性變形相關(guān)的位移也作為控制對象的控制系統(tǒng)。因此，本發(fā)明所要解決的問題是，提供一種磁性引導(dǎo)控制裝置，對于不具有充分的剛性的構(gòu)造體，抑制變形導(dǎo)致的位移，使得非接觸的磁性引導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時避免構(gòu)造體的變形導(dǎo)致的接觸。本實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)控制裝置控制磁性引導(dǎo)裝置，所述磁性引導(dǎo)裝置使沿強(qiáng)磁性體構(gòu)成的導(dǎo)軌移動的移動體通過磁力的作用從所述導(dǎo)軌懸浮起來以非接觸進(jìn)行行進(jìn)引導(dǎo)，該磁性引導(dǎo)控制裝置包括檢測所述導(dǎo)軌和所述磁性引導(dǎo)裝置之間的距離的間隙 傳感器；基于該間隙傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的間隙基準(zhǔn)值的差分信號，將關(guān)于所述移動體的剛體運(yùn)動的位移作為剛體模式位移進(jìn)行計算的第I位移轉(zhuǎn)換部；基于所述間隙傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的間隙基準(zhǔn)值的差分信號，將關(guān)于所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形的位移作為變形模式位移進(jìn)行計算的第2位移轉(zhuǎn)換部；基于由所述第I位移轉(zhuǎn)換部得到的所述剛體模式位移，計算用于不接觸所述導(dǎo)軌地支持所述移動體的第I控制信號的第I控制信號運(yùn)算部；基于由所述第2位移轉(zhuǎn)換部得到的所述變形模式位移，計算用于抑制所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形的第2控制信號的第2控制信號運(yùn)算部；基于所述第I控制信號運(yùn)算部輸出的所述第I控制信號和所述第2控制信號運(yùn)算部輸出的所述第2控制信號，控制所述磁性引導(dǎo)裝置的磁力的磁力控制部。根據(jù)所述構(gòu)成的磁性引導(dǎo)控制裝置，對于不具有充分的剛性的構(gòu)造體，可抑制變形導(dǎo)致的位移，實(shí)現(xiàn)非接觸的磁性引導(dǎo)，提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并可避免構(gòu)造體的變形導(dǎo)致的接觸。


圖I是將第I實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)裝置適用于電梯的轎廂時的立體圖。圖2是顯示該實(shí)施方式中磁性引導(dǎo)裝置的構(gòu)成的立體圖。圖3是顯示設(shè)于該實(shí)施方式中磁性引導(dǎo)裝置的磁鐵單元的構(gòu)成的立體圖。圖4是顯示該實(shí)施方式中用于進(jìn)行磁性引導(dǎo)裝置的磁力控制的磁性引導(dǎo)控制裝置的構(gòu)成的框圖。圖5是顯示該實(shí)施方式中設(shè)于磁性引導(dǎo)控制裝置的控制運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖6是顯示該實(shí)施方式中轎廂的轎廂框的全吸引模式的變形狀態(tài)的示意圖。圖7是顯示該實(shí)施方式中轎廂的轎廂框的扭轉(zhuǎn)模式的變形狀態(tài)的示意圖。圖8是顯示該實(shí)施方式中轎廂的轎廂框的歪斜模式的變形狀態(tài)的示意圖。圖9是顯示該實(shí)施方式中剛體模式控制電壓運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖10是顯示該實(shí)施方式中變形模式控制電壓運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖11是顯示該實(shí)施方式中導(dǎo)軌的全吸引模式的變形狀態(tài)的示意圖。圖12是顯示該實(shí)施方式中導(dǎo)軌的扭轉(zhuǎn)模式的變形狀態(tài)的示意圖。圖13是顯示該實(shí)施方式中導(dǎo)軌的歪斜模式的變形狀態(tài)的示意圖。
圖14是顯示第2實(shí)施方式涉及的變形模式控制電壓運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖15是顯示第3實(shí)施方式涉及的變形模式控制電壓運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖16是顯示第4實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)控制裝置中設(shè)置的控制運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。圖17是顯示該實(shí)施方式中變形模式控制電壓運(yùn)算器的構(gòu)成的框圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對實(shí)施方式進(jìn)行說明。(第I實(shí)施方式)
圖I是將第I實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)裝置適用于電梯的轎廂時的立體圖。如圖I所示，電梯的升降通道I內(nèi)，立設(shè)有鐵制的強(qiáng)磁性體構(gòu)成的一對導(dǎo)軌2。轎廂4通過卷掛于圖未示的卷揚(yáng)機(jī)的纜索3被懸掛。該轎廂4隨著所述卷揚(yáng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，沿著導(dǎo)軌2進(jìn)行升降動作。又，圖中的4a為廂門，在轎廂4?？坑诟鳂菍訒r進(jìn)行開閉動作。4b為包圍轎廂4的上下左右的轎廂框。此處，圖I中，以作為移動體的轎廂4的左右方向?yàn)閄、前后方向?yàn)閥、上下方向?yàn)閆,且,關(guān)于X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)方向分別為ξ、Θ、Ψ。轎廂4的轎廂框4b的上下左右的四角的連結(jié)部分別安裝有，與導(dǎo)軌2相對的磁性引導(dǎo)裝置5。如后述的，通過控制該磁性引導(dǎo)裝置5的磁力，轎廂4可從導(dǎo)軌2懸浮起進(jìn)行非接觸行進(jìn)。圖2是顯示磁性引導(dǎo)裝置5的構(gòu)成的立體圖。磁性引導(dǎo)裝置5包括磁鐵單元6、用于檢測形成于磁鐵單元6和導(dǎo)軌2之間的磁路中的物理量(磁鐵單元6和導(dǎo)軌2之間的間隙)的多個(此處為2個)的間隙傳感器7、對所述部件進(jìn)行支持的臺座8。又，磁性引導(dǎo)裝置5設(shè)置在如圖I所示的轎廂4的轎廂框4b的上下左右的四角的連結(jié)部，分別為相同的結(jié)構(gòu)。從而，間隙傳感器7在轎廂框4b的上下左右的四角處各具有2個，因此總共有8個。圖3是顯示設(shè)于磁性引導(dǎo)裝置5的磁鐵單元6的構(gòu)成的立體圖。磁鐵單元6包括永磁鐵9a、9b，以從三個方向包圍導(dǎo)軌2的形式使得磁極相對的輒鐵 10a、10b、IOc,線圈 11a、lib、11c、lid。線圈 11a、lib、11c、lid 以該輒鐵 10a、10b、10c為鐵芯，構(gòu)成能夠操作磁極部分的磁通的電磁鐵。通過這樣的構(gòu)成，基于間隙傳感器7等檢測到的磁路中的狀態(tài)量，對線圈11a、I lb、I lc、lld勵磁，使導(dǎo)軌2和磁性引導(dǎo)裝置5可不接觸地被穩(wěn)定支持。圖4是顯示用于進(jìn)行磁性引導(dǎo)裝置5的磁力控制的磁性引導(dǎo)控制裝置21的構(gòu)成的框圖。磁性引導(dǎo)控制裝置21具有，傳感器部22、控制運(yùn)算器23、驅(qū)動器24，控制設(shè)置于轎廂4的四角的磁鐵單元8的吸引力。又，圖4中，為了方便，示出包括傳感器部22的情況，實(shí)際上傳感器部22設(shè)置在磁性引導(dǎo)裝置5或轎廂4偵U?？刂七\(yùn)算器23基于來自傳感器部22的信號，計算施加于各線圈11的電壓。驅(qū)動器24基于控制運(yùn)算器23的輸出，向各線圈11提供電力。
傳感器部22由檢測磁性引導(dǎo)裝置5的磁鐵單元6與導(dǎo)軌2之間的空隙的大小的間隙傳感器7、檢測流過各線圈11的電流值的電流傳感器25構(gòu)成。這樣的構(gòu)成中，為了維持磁鐵單元6和導(dǎo)軌2之間規(guī)定的間隙長，控制對各線圈11勵磁的電流。又，以非接觸狀態(tài)支持轎廂4的情況下，此時，流過各線圈11的電流值通過積分器反饋。由此，在穩(wěn)定狀態(tài)時，不管轎廂4的重量和不平衡力的大小，僅以永磁鐵9的磁力支持轎廂4，進(jìn)行所謂的「零功率控制」。通過該零功率控制，轎廂4相對于導(dǎo)軌2以非接觸狀態(tài)被穩(wěn)定地支持。這樣，穩(wěn)定狀態(tài)下，流過各線圈11的電流收束為零，穩(wěn)定支持所必要的力僅為永磁鐵9的磁力即可。這在轎廂4的重量或平衡變化了的情況下也一樣。即，當(dāng)對轎廂4施加外力時，為了將磁鐵單元6和導(dǎo)軌2之間的空隙調(diào)整到規(guī)定大小，過渡性地在線圈11流過電流。但是， 再度回到穩(wěn)定狀態(tài)時，通過采用所述控制方法，流過線圈11的電流收束為零。這樣，形成使施加于轎廂4的載荷和永磁鐵9的磁力產(chǎn)生的吸引力平衡大小的空隙。接著，對控制運(yùn)算器23的構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5是顯示設(shè)于第I實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)控制裝置21的控制運(yùn)算器23的構(gòu)成的框圖?？刂七\(yùn)算器23用于進(jìn)行引導(dǎo)控制和零功率控制。該控制運(yùn)算器23包括位移轉(zhuǎn)換器34、電流轉(zhuǎn)換器35、控制電壓運(yùn)算器40、控制電壓轉(zhuǎn)換器51。位移轉(zhuǎn)換器34，基于從各間隙傳感器7得到的間隙傳感器信號30與預(yù)先設(shè)定的間隙基準(zhǔn)值32的差分信號，運(yùn)算各控制軸的位移。此處，本實(shí)施方式中，該位移轉(zhuǎn)換器34具有，剛體模式位移轉(zhuǎn)換器36和變形模式位移轉(zhuǎn)換器37，與由并進(jìn)運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動構(gòu)成的剛體運(yùn)動有關(guān)的位移作為剛體模式位移進(jìn)行運(yùn)算，關(guān)于彈性變形的位移作為變形模式位移進(jìn)行運(yùn)算。S卩，剛體模式位移轉(zhuǎn)換器36用作為第I位移轉(zhuǎn)換部。該剛體模式位移轉(zhuǎn)換器36，基于間隙傳感器信號30和間隙基準(zhǔn)值32的差分信號，計算x，y，θ，ξ，V這五個剛體模式的位移(角度)。X模式為轎廂4的左右并進(jìn)方向。y模式為轎廂4的前后并進(jìn)方向。Θ模式為繞轎廂4的y方向的旋轉(zhuǎn)方向(旋轉(zhuǎn)模式)。ξ模式為繞轎廂4的X方向的旋轉(zhuǎn)方向(俯仰模式)。Ψ模式為繞轎廂4的ζ方向的旋轉(zhuǎn)方向(偏轉(zhuǎn)模式)。又，排除轎廂4的上下方向的并進(jìn)方向的位移，是因?yàn)樯舷路较?ζ方向)由纜索3支持轎廂4，與懸浮沒有關(guān)系。變形模式位移轉(zhuǎn)換器37作為第2位移轉(zhuǎn)換部。該變形模式位移轉(zhuǎn)換器37基于間隙傳感器信號30和間隙基準(zhǔn)值32的差分信號，計算ζ，δ，γ三個變形模式的位移。圖6至圖8示出各模式的變形狀態(tài)。ζ模式為如圖6所示，使轎廂框4b的四角在±x方向發(fā)生上下同相、左右逆相伸縮變形的全吸引模式。又，圖中的箭頭僅示出吸引方向(擴(kuò)張方向)，但實(shí)際上具有轎廂框4b的反推力，因此逆方向(壓縮方向)也發(fā)生變形。δ模式為圖7所示，使轎廂框4b的四角在±7方向發(fā)生上下逆相、左右逆相變形，產(chǎn)生繞z軸的扭轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)模式。又，也有與圖中的箭頭反方向的扭轉(zhuǎn)。Y模式為圖8所示，使轎廂框4b的四角在±x方向發(fā)生上下逆相、左右逆相伸縮，使轎廂框4b左右對稱地歪斜的歪斜模式。又，也有與圖中的箭頭反方向的歪斜。
又，電流轉(zhuǎn)換器35具有用作為第I電流轉(zhuǎn)換部的剛體模式電流轉(zhuǎn)換器38。該剛體模式電流轉(zhuǎn)換器38基于由電流傳感器25得到的各線圈11的電流傳感器信號31與預(yù)先設(shè)定的電流基準(zhǔn)值33比較得到的差分信號，計算關(guān)于轎廂4的剛體運(yùn)動的電流作為剛體模式電流 Aix, Δ iy, Δ i θ , Δ i ξ , Δ i ψ。控制電壓運(yùn)算器40由剛體模式控制電壓運(yùn)算器41和變形模式控制電壓運(yùn)算器42構(gòu)成。剛體模式控制電壓運(yùn)算器41用作為第I控制信號運(yùn)算部。該剛體模式控制電壓運(yùn)算器41基于由剛體模式位移轉(zhuǎn)換器36得到的剛體模式位移Λχ，Ay，Λ θ，Λ ξ，Λ ψ和由剛體模式電流轉(zhuǎn)換器38得到的剛體模式電流△ ix, △ iy, △ i Θ，△ i ξ，△ i ψ計算剛體模式控制電壓ex, ey, e Θ , e ξ , e Ψ ο變形模式控制電壓運(yùn)算器42用作為第2控制信號運(yùn)算部。該變形模式控制電壓 運(yùn)算器42基于由變形模式位移轉(zhuǎn)換器37得到的變形模式位移Λ ζ，Λ δ，Λ Y計算變形模式控制電壓e ζ , e δ，e Y。此處，所述的剛體模式控制電壓運(yùn)算器41基于各剛體模式相關(guān)的位移信息和電流信息，計算用于以轎廂4不與導(dǎo)軌2接觸的狀態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定支持的剛體模式控制電壓ex，ey, e Θ , e ξ , e Ψ ο該剛體模式控制電壓運(yùn)算器41包括左右模式(X模式)控制電壓運(yùn)算器43、前后模式(y模式)控制電壓運(yùn)算器44、旋轉(zhuǎn)模式(Θ模式)控制電壓運(yùn)算器45、俯仰模式(I模式)控制電壓運(yùn)算器46、偏轉(zhuǎn)模式(Ψ模式)控制電壓運(yùn)算器47。下面，對于各模式的控制電壓運(yùn)算器43 47的構(gòu)成，以X模式的控制電壓運(yùn)算器43為例進(jìn)行說明。圖9是顯示剛體模式控制電壓運(yùn)算器41中X模式的控制電壓運(yùn)算器43的構(gòu)成的框圖。又，關(guān)于旋轉(zhuǎn)模式的運(yùn)算器中，位移相當(dāng)于角度、速度相當(dāng)于角速度、加速度相當(dāng)于角加速度?？刂齐妷哼\(yùn)算器43由觀測器(狀態(tài)推定器)61，增益補(bǔ)償器62、63、64、65，積分補(bǔ)償器66構(gòu)成?？刂齐妷哼\(yùn)算器43合成這些補(bǔ)償器62飛6的輸出信號輸出剛體模式的控制電壓。觀測器61根據(jù)剛體模式的位移ΛΧ和電流Aix求得速度Vx和外力fx。增益補(bǔ)償器62、63、64、65對于剛體模式的位移八乂、速度\^、電流Δ ix、外力fx分別乘上適當(dāng)?shù)姆?br> 饋增益。積分補(bǔ)償器66對于剛體模式電流Λ i X與預(yù)先設(shè)定的剛體模式電流目標(biāo)值Λ ixt的差分進(jìn)行時間積分并乘以適當(dāng)?shù)姆答佋鲆?。?gòu)成剛體模式控制電壓運(yùn)算器41的其他的控制電壓運(yùn)算器4Γ47也為相同的結(jié)構(gòu)。通過這些控制電壓運(yùn)算器43 47進(jìn)行反饋控制，剛體模式控制電壓運(yùn)算器41能夠在各線圈11中產(chǎn)生與永磁鐵9形成的磁通相同方向或相反方向的磁通。又，剛體模式控制電壓運(yùn)算器41能夠計算用于在維持磁鐵單元6與導(dǎo)軌2之間的間隙的狀態(tài)下將線圈電流收束為零的電壓。一方面，變形模式控制電壓運(yùn)算器42基于關(guān)于各變形模式的位移信息，計算用于抑制轎廂框4b的變形的控制電壓。該變形模式控制電壓運(yùn)算器42由全吸引模式(ζ模式)控制電壓運(yùn)算器48、扭轉(zhuǎn)模式(δ模式)控制電壓運(yùn)算器49、歪斜模式(Y模式)控制電壓運(yùn)算器50構(gòu)成。此處，對于各變形模式的控制電壓運(yùn)算器48飛O的構(gòu)成，以ζ模式的控制電壓運(yùn)算器48為例進(jìn)行說明。圖10是顯示變形模式控制電壓運(yùn)算器42中ζ模式的控制電壓運(yùn)算器48的構(gòu)成的框圖?？刂齐妷哼\(yùn)算器48具有增益補(bǔ)償器73。增益補(bǔ)償器73對于由變形模式位移轉(zhuǎn)換器37得到的變形模式位移Λ ζ與預(yù)先設(shè)定的變形模式位移目標(biāo)值Λ (t的差分乘以適當(dāng)?shù)姆答佋鲆妗?
對于構(gòu)成變形模式控制電壓運(yùn)算器42的其他的控制電壓運(yùn)算器49，50也是相同的結(jié)構(gòu)。通過由這些控制電壓運(yùn)算器48 50進(jìn)行反饋控制，在產(chǎn)生了轎廂框4b的變形導(dǎo)致的位移時，在抑制該位移的方向勵磁電壓，以抑制轎廂框4b的變形。這樣，由剛體模式控制電壓運(yùn)算器41獲得關(guān)于剛體模式的五個控制電壓ex，ey,e Θ，e ξ，e ψ，由變形模式控制電壓運(yùn)算器42獲得關(guān)于變形模式的三個控制電壓e ζ，e δ，e Y ο控制電壓轉(zhuǎn)換器51作為用于控制磁性引導(dǎo)裝置5的磁力的磁力控制部。該控制電壓轉(zhuǎn)換器51基于所述控制電壓ex, ey, e Θ，e ξ , e Ψ , e ζ , e δ，e Y計算用于對各磁鐵單元6的線圈11勵磁的電壓，基于該運(yùn)算結(jié)果使驅(qū)動器24驅(qū)動。通過以上的構(gòu)成，剛體模式控制電壓運(yùn)算器41中，進(jìn)行視轎廂4的轎廂框4b為剛體的磁性引導(dǎo)控制。此時，由于對于電流信號有積分反饋?zhàn)饔?，進(jìn)行將控制電流收束為OA的零功率控制。由此，轎廂4與導(dǎo)軌2不接觸地被非接觸支持。又，對于剛體模式，磁鐵單元6為穩(wěn)定的消耗電力0W，可實(shí)現(xiàn)省電力化。進(jìn)一步的，變形模式控制電壓運(yùn)算器42中，在抑制轎廂4的轎廂框4b的彈性變形導(dǎo)致的變形的方向?qū)Υ盆F單元6勵磁。由此，即使轎廂框4b的剛性相比磁鐵單元6的磁力不充分高，也可抑制轎廂框4b的變形。從而，轎廂框4b的變形導(dǎo)致磁性引導(dǎo)裝置5接觸導(dǎo)軌2的情況能夠避免，能夠?qū)崿F(xiàn)常態(tài)穩(wěn)定的非接觸導(dǎo)件。又，所述第I實(shí)施方式中，對轎廂4的轎廂框4b變形的情況進(jìn)行了說明，變形模式位移轉(zhuǎn)換器37和變形模式控制電壓運(yùn)算器42對不依賴于剛體模式的位移產(chǎn)生作用，因此對導(dǎo)軌2變形也有效。圖11至圖13示出導(dǎo)軌2變形的實(shí)例。又，與圖6至圖8所示的轎廂框4b的變形相同，也有與圖中的箭頭反方向的變形。圖11所示的導(dǎo)軌2的X方向的逆相變形作為全吸引模式(ζ模式)被檢出。又，圖12所示的導(dǎo)軌2的y方向的上下·左右逆相的彎曲模式作為扭轉(zhuǎn)模式(δ模式)被檢出。進(jìn)一步的，圖13所示的導(dǎo)軌2的X方向的上下·左右逆相的彎曲模式作為歪斜模式(Y模式)被檢出。對于這樣檢測出的導(dǎo)軌2變形模式，也可在抑制該變形的方向?qū)Υ盆F單元6進(jìn)行勵磁，從而使得作用磁力以抑制導(dǎo)軌2變形。由此，即使導(dǎo)軌2剛性不足，也可獲得變形抑制的效果。進(jìn)一步的，根據(jù)本控制方法，可確保磁鐵單元6和導(dǎo)軌2的相對位移在剛體條件的范圍內(nèi)。從而，即使導(dǎo)軌2或磁性引導(dǎo)裝置5的安裝有稍許不適當(dāng)，只要使得轎廂框4b變形以使磁鐵單元6和導(dǎo)軌2的相對位移補(bǔ)正在規(guī)定的范圍內(nèi)，也可確保磁懸浮時的間隙。這樣，通過反饋?zhàn)冃文Ｊ轿灰疲词罐I廂4的轎廂框4b和導(dǎo)軌2為剛性較低的情況，也可實(shí)現(xiàn)非接觸導(dǎo)引。又，即使對于導(dǎo)軌2設(shè)置不適當(dāng)或磁性引導(dǎo)裝置5的設(shè)置誤差的情況也可以應(yīng)付。又，本構(gòu)成中，對于剛體模式可適用零功率控制。因此，用于轎廂4非接觸支持的穩(wěn)定電力為0W，即使變形模式的控制電流為必要也可實(shí)現(xiàn)低消耗電力化。(第2實(shí)施方式)接著，對第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。所述第I實(shí)施方式中，變形模式控制電壓運(yùn)算器42中，為采用P控制(比例控制) 反饋?zhàn)冃文Ｊ轿灰频臉?gòu)成(參照圖10)。相對的，第2實(shí)施方式中，為采用PI控制(比例積分控制)反饋?zhàn)冃文Ｊ轿灰频臉?gòu)成。下面，構(gòu)成變形模式控制電壓運(yùn)算器42的各變形模式的控制電壓運(yùn)算器48飛O中，以 模式的控制電壓運(yùn)算器48為例進(jìn)行說明。圖14是顯示第2實(shí)施方式涉及的變形模式控制電壓運(yùn)算器42中ζ模式的控制電壓運(yùn)算器48的構(gòu)成的框圖。又，其他的模式的控制電壓運(yùn)算器49，50也具有相同的結(jié)構(gòu)。第2實(shí)施方式中，控制電壓運(yùn)算器48設(shè)有積分器71和增益補(bǔ)償器74。積分器71對從變形模式位移轉(zhuǎn)換器37得到的變形模式位移△ ζ與預(yù)先設(shè)定的變形模式位移目標(biāo)值Δ 的差分進(jìn)行積分。增益補(bǔ)償器74對于積分器71的積分結(jié)果乘以適當(dāng)?shù)姆答佋鲆?。這樣，構(gòu)成為合成增益補(bǔ)償器73與增益補(bǔ)償器74的輸出信號生成變形模式控制電壓e ζ的構(gòu)成。又，對變形模式控制電壓θζ的輸出部設(shè)有用作為輸出調(diào)整部的輸出系數(shù)80。進(jìn)一步的，在積分器71的輸入部設(shè)有積分器輸入切換器81,為能夠向積分器71輸入重置信號的構(gòu)成。根據(jù)這樣的構(gòu)成，積分器71存儲變形模式位移與變形模式位移目標(biāo)值的差分，并進(jìn)行反饋控制，因此可使得變形模式位移穩(wěn)定地收束為零。從而，可進(jìn)一步抑制轎廂框4b的變形和導(dǎo)軌2變形，實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的磁性引導(dǎo)。又，輸出系數(shù)80為取值是“(Tl”的系數(shù)，用于調(diào)整變形模式的位移控制。S卩，輸出系數(shù)80的值為“O”時，控制電壓運(yùn)算器48的輸出無效，不進(jìn)行變形模式的位移控制。另一方面，輸出系數(shù)80的值比“O”大時，控制電壓運(yùn)算器48的輸出為有效，對通常的磁性引導(dǎo)控制(剛體模式的位移控制)加上變形模式的位移控制。此處，磁性引導(dǎo)裝置5從導(dǎo)軌2懸浮起時，與剛體模式的位移控制同時，立即進(jìn)行變形模式的位移控制，兩者的控制系統(tǒng)相互干涉，有可能無法令磁性引導(dǎo)裝置5平穩(wěn)地懸浮。因此，輸出系數(shù)80的值設(shè)定為“0”，隨著磁性引導(dǎo)裝置5懸浮，輸出系數(shù)80的值逐漸上升到“I”。由此，變形模式的控制信號可逐漸與剛體模式的控制信號重疊，可使磁性引導(dǎo)裝置5平穩(wěn)地懸浮實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的磁性引導(dǎo)。又，由于積分器71連噪音也存儲，因此不需要的時候最好設(shè)定為OFF。因此，磁性引導(dǎo)裝置5與導(dǎo)軌2接觸狀態(tài)下，積分器71的輸入為零。這樣，在通過磁性引導(dǎo)控制的起動使得磁性引導(dǎo)裝置5從導(dǎo)軌2懸浮起成為非接觸狀態(tài)的時刻，使得積分器輸入切換器81動作以將變形模式位移輸入到積分器71。由此，可抑制積分器71的輸出值不會因?yàn)樵胍糇兊眠^大。又，預(yù)先設(shè)置好規(guī)定時間、在不進(jìn)行非接觸的磁性引導(dǎo)時將積分器71的輸出值重置為零的重置信號。由此，變得可對從非接觸狀態(tài)下變形模式控制開始的變形模式位移進(jìn)行適當(dāng)積分，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制。(第3實(shí)施方式)接著，對第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。第3實(shí)施方式中，為采用PID控制(比例積分微分控制)反饋?zhàn)冃文Ｊ轿灰频臉?gòu)成。
下面，構(gòu)成變形模式控制電壓運(yùn)算器42的各變形模式的控制電壓運(yùn)算器48飛O中，以 模式的控制電壓運(yùn)算器48為例進(jìn)行說明。圖15是示出第3實(shí)施方式涉及的變形模式控制電壓運(yùn)算器42中ζ模式的控制電壓運(yùn)算器48的構(gòu)成的框圖。又，與所述第2實(shí)施方式中圖14的構(gòu)成相同的部分賦予相同的符號，省略對其說明。其他的模式的控制電壓運(yùn)算器49，50也為相同的結(jié)構(gòu)。第3實(shí)施方式中，控制電壓運(yùn)算器48，除了所述第2實(shí)施方式的構(gòu)成，還設(shè)有微分器72和增益補(bǔ)償器75,為合成各增益補(bǔ)償器73, 74, 75的輸出信號生成變形模式控制電壓θζ的構(gòu)成。微分器72對從變形模式位移轉(zhuǎn)換器37得到的變形模式位移△ ζ與預(yù)先設(shè)定的變形模式位移目標(biāo)值Λ 的差分進(jìn)行時間微分。增益補(bǔ)償器75對微分器72輸出乘上適當(dāng)?shù)姆答佋鲆妗＿@樣，通過對微分器72和增益補(bǔ)償器75增加反饋控制，可提高對于變形模式的響應(yīng)特性，能夠盡可能快地抑制變形模式。(第4實(shí)施方式)接著，對第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。所述第I至第3實(shí)施方式中，對于變形模式的控制，為僅采用變形模式的位移信息進(jìn)行反饋的構(gòu)成。相對的，第4實(shí)施方式中，為不僅是對變形模式的位移信息，還對變形模式的電流信息施加控制的構(gòu)成。圖16是顯示設(shè)于第4實(shí)施方式涉及的磁性引導(dǎo)控制裝置21的控制運(yùn)算器23的構(gòu)成的框圖。又，與所述第I實(shí)施方式中圖5的構(gòu)成相同的部分賦予相同的符號，省略對其說明。第4實(shí)施方式中，在設(shè)于控制運(yùn)算器23的電流轉(zhuǎn)換器35，除了剛體模式電流轉(zhuǎn)換器38之外還包括變形模式電流轉(zhuǎn)換器39。變形模式電流轉(zhuǎn)換器39用作第2電流轉(zhuǎn)換部。該變形模式電流轉(zhuǎn)換器39，基于從電流傳感器25得到的各線圈11的電流傳感器信號31與預(yù)先設(shè)定的電流基準(zhǔn)值33比較得至IJ的差分信號，計算變形模式電流Λ ζ，Λ δ，Λ Υ。變形模式控制電壓運(yùn)算器42用作第2控制信號運(yùn)算部。該變形模式控制電壓運(yùn)算器42基于通過變形模式位移轉(zhuǎn)換器37得到的變形模式位移Λ ζ，Λ δ，Λ Υ、通過變形模式電流轉(zhuǎn)換器39得到的變形模式電流計算變形模式控制電壓e ζ，e δ , e Y ο
此時的變形模式控制電壓運(yùn)算器42的構(gòu)成如圖17所示。圖17是顯示變形模式控制電壓運(yùn)算器42中ζ模式的控制電壓運(yùn)算器48的構(gòu)成的框圖。又，與所述第2實(shí)施方式中圖14的構(gòu)成相同的部分賦予相同的符號，省略對其說明。其他的模式的控制電壓運(yùn)算器49，50也是相同的結(jié)構(gòu)。第4實(shí)施方式的構(gòu)成是在所述第3實(shí)施方式所說明的圖15的PID控制的構(gòu)成上導(dǎo)入了變形模式電流的構(gòu)成。即，為設(shè)有對變形模式電流Aiζ乘以適當(dāng)?shù)姆答佋鲆娴脑鲆嫜a(bǔ)償器76，通過合成各增益補(bǔ)償器73，74，75，76的輸出信號生成變形模式控制電壓e ζ的構(gòu)成。通過這樣的構(gòu)成，可獲得對于變形模式電流的響應(yīng)性。從而，可使得變形模式電流的收束加快，到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)為止的響應(yīng)性提高。
又，所述第I實(shí)施方式所說明的圖10的P控制的構(gòu)成或所述第2實(shí)施方式所說明的圖14的PI控制的構(gòu)成中導(dǎo)入變形模式電流的構(gòu)成即可。但是，將控制電流收束為OA的零功率控制僅對剛體模式電流適用，不對變形模式電流適用。這是因?yàn)?，不管變形模式電流是否為用于抑制轎廂4的轎廂框4b或?qū)к?變形的電流，而使該電流收束為零是沒有意義的。又，所述各實(shí)施方式中，說明了對三種變形模式(全吸引模式、扭轉(zhuǎn)模式、歪斜模式)適用變形模式控制的構(gòu)成，但也可以是至少對一種變形模式進(jìn)行控制的構(gòu)成。尤其是電梯中，轎廂4的轎廂框4b的構(gòu)造中，具有難以產(chǎn)生全吸引模式(ζ模式)和歪斜模式(Y模式)，而另一方面，容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)模式(S模式)的特征。從而，變形模式控制僅適用于扭轉(zhuǎn)模式模式)，而非全變形模式，其他的模式(全吸引模式、歪斜模式)也可不進(jìn)行控制。通過構(gòu)筑這樣的控制系統(tǒng)，在有效抑制轎廂框4b的變形的同時，可減輕控制中的計算負(fù)擔(dān)。又，磁性引導(dǎo)裝置5上設(shè)有兩個間隙傳感器7 (參照圖2)、采用總共8個間隙傳感器7檢測位移，但也可是采用至少6個間隙傳感器7，檢測除了上下方向的五個運(yùn)動方向的位移作為剛體模式，檢測關(guān)于全吸引、扭轉(zhuǎn)、歪斜的三個變形的位移作為變形模式位移的構(gòu)成。進(jìn)一步的，所述各實(shí)施方式中，雖然以設(shè)于電梯的轎廂的磁性引導(dǎo)裝置為例進(jìn)行說明，但本發(fā)明不限于電梯，只要是利用磁力進(jìn)行非接觸引導(dǎo)的移動體即可，其都可適用。根據(jù)所述的至少一個實(shí)施方式，可提供對于不具有充分的剛性的構(gòu)造體，可抑制變形導(dǎo)致的位移，以實(shí)現(xiàn)非接觸的磁性引導(dǎo)，并提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時避免構(gòu)造體的變形導(dǎo)致的接觸的磁性引導(dǎo)控制裝置。雖然說明了本發(fā)明的幾個實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式只是作為實(shí)例被提出，并不是用于限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式能夠以其它各種各樣的形態(tài)來實(shí)施，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含于發(fā)明的范圍、主旨內(nèi)，同樣也包含于記載于專利權(quán)利要求書的發(fā)明及其同等的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于，該磁性引導(dǎo)控制裝置控制磁性引導(dǎo)裝置，所述磁性引導(dǎo)裝置通過磁力的作用使沿由強(qiáng)磁性體構(gòu)成的導(dǎo)軌移動的移動體從所述導(dǎo)軌懸浮起來以非接觸方式進(jìn)行行進(jìn)弓I導(dǎo)，該磁性引導(dǎo)控制裝置包括 檢測所述導(dǎo)軌和所述磁性弓I導(dǎo)裝置之間的距離的間隙傳感器； 基于該間隙傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的間隙基準(zhǔn)值的差分信號，將與所述移動體的剛體運(yùn)動有關(guān)的位移作為剛體模式位移進(jìn)行計算的第ι位移轉(zhuǎn)換部； 基于所述間隙傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的間隙基準(zhǔn)值的差分信號，將與所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形有關(guān)的位移作為變形模式位移進(jìn)行計算的第2位移轉(zhuǎn)換部； 基于由所述第I位移轉(zhuǎn)換部得到的所述剛體模式位移，計算用于不接觸所述導(dǎo)軌地支持所述移動體的第I控制信號的第I控制信號運(yùn)算部； 基于由所述第2位移轉(zhuǎn)換部得到的所述變形模式位移，計算用于抑制所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形的第2控制信號的第2控制信號運(yùn)算部；和 基于所述第I控制信號運(yùn)算部所輸出的所述第I控制信號和所述第2控制信號運(yùn)算部所輸出的所述第2控制信號，控制所述磁性引導(dǎo)裝置的磁力的磁力控制部。
2.如權(quán)利要求I所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第I位移轉(zhuǎn)換部，將除了上下方向的五個運(yùn)動方向的位移作為剛體模式位移進(jìn)行計算; 所述第2位移轉(zhuǎn)換部，將與全吸引、扭轉(zhuǎn)、歪斜這三個變形有關(guān)的位移作為變形模式位移進(jìn)行計算。
3.如權(quán)利要求2所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第2控制信號運(yùn)算部，關(guān)于所述變形模式的至少一個變形，對所述第2位移轉(zhuǎn)換部所得到的所述變形模式位移和預(yù)先設(shè)定的位移目標(biāo)值的差分信號乘上增益進(jìn)行反饋控制。
4.如權(quán)利要求2所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第2控制信號運(yùn)算部具有，關(guān)于所述變形模式的至少一個變形，對從所述第2位移轉(zhuǎn)換部得到的所述變形模式位移和預(yù)先設(shè)定的位移目標(biāo)值的差分信號進(jìn)行積分的積分部，該第2控制信號運(yùn)算部對該積分部的輸出乘上增益以進(jìn)行反饋控制。
5.如權(quán)利要求4所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第2控制信號運(yùn)算部，僅在所述磁性引導(dǎo)裝置從所述導(dǎo)軌懸浮為非接觸狀態(tài)時，使所述積分部動作。
6.如權(quán)利要求4所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第2控制信號運(yùn)算部，在所述磁性引導(dǎo)裝置與所述導(dǎo)軌接觸并經(jīng)過了規(guī)定的時間時，將所述積分部重置為O。
7.如權(quán)利要求2所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述第2控制信號運(yùn)算部具有，關(guān)于所述變形模式的至少一個變形，對從所述第2位移轉(zhuǎn)換部得到的所述變形模式位移和預(yù)先設(shè)定的位移目標(biāo)值的差分信號進(jìn)行微分的微分部，該第2控制信號運(yùn)算部對該微分部的輸出乘上增益以進(jìn)行反饋控制。
8.如權(quán)利要求I所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 根據(jù)所述磁性引導(dǎo)裝置的懸浮狀態(tài)，調(diào)整加在所述第I控制信號運(yùn)算部的輸出上的所述第2控制信號運(yùn)算部的輸出的輸出調(diào)整部。
9.如權(quán)利要求I所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 檢測在所述磁性引導(dǎo)裝置流過的電流的電流傳感器； 基于該電流傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的電流基準(zhǔn)值的差分信號，求得與所述移動體的剛體運(yùn)動有關(guān)的電流作為剛體模式電流的第I電流轉(zhuǎn)換部；和 基于所述電流傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的電流基準(zhǔn)值的差分信號，求得與所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形有關(guān)的電流作為變形模式電流的第2電流轉(zhuǎn)換部， 所述第I控制信號運(yùn)算部基于所述第I位移轉(zhuǎn)換部所得到的所述剛體模式位移和第I電流轉(zhuǎn)換部所得到的所述剛體模式電流，計算用于不接觸所述導(dǎo)軌地對所述移動體進(jìn)行支 持的第I控制信號， 所述第2控制信號運(yùn)算部基于所述第2位移轉(zhuǎn)換部所得到的所述變形模式位移和所述第2電流轉(zhuǎn)換部所得到的所述變形模式電流，計算用于抑制所述移動體或所述導(dǎo)軌的彈性變形的第2控制信號。
10.如權(quán)利要求I所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 檢測流過所述磁性引導(dǎo)裝置的電流的電流傳感器； 基于該電流傳感器的信號和預(yù)先設(shè)定的電流基準(zhǔn)值的差分信號，求得與所述移動體的剛體運(yùn)動有關(guān)的電流作為剛體模式電流的第I電流轉(zhuǎn)換部， 所述第I控制信號運(yùn)算部，基于所述第I位移轉(zhuǎn)換部所得到的所述剛體模式位移和第I電流轉(zhuǎn)換部所得到的所述剛體模式電流，計算用于與所述導(dǎo)軌不接觸地支持所述移動體的第I控制信號，并且不論有無作用于所述移動體的外力，將所述剛體模式電流的穩(wěn)定值收束為零。
11.如權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的磁性引導(dǎo)控制裝置，其特征在于， 所述移動體為電梯的轎廂， 所述磁性引導(dǎo)裝置設(shè)置在所述轎廂上，用于使所述轎廂從所述導(dǎo)軌懸浮起來并對所述轎廂進(jìn)行非接觸地支持。
全文摘要
本發(fā)明提供一種磁性引導(dǎo)控制裝置，其包括:將關(guān)于移動體的剛體運(yùn)動的位移作為剛體模式位移計算的剛體模式位轉(zhuǎn)換器(36)；將關(guān)于移動體或?qū)к壍膹椥宰冃蔚奈灰谱鳛樽冃文Ｊ轿灰朴嬎愕淖冃文Ｊ轿灰妻D(zhuǎn)換器(37)；基于所述剛體模式位移計算用于不與導(dǎo)軌接觸地支持移動體的第1控制信號的控制電壓運(yùn)算器(41)；基于所述變形模式位移計算用于抑制移動體或?qū)к壍膹椥宰冃蔚牡?控制信號的控制電壓運(yùn)算器(42)；基于控制電壓運(yùn)算器(41，42)的控制信號控制磁性引導(dǎo)裝置的磁力的控制電壓轉(zhuǎn)換器(51)。
文檔編號B66B11/04GK102963783SQ20121018676
公開日2013年3月13日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者伊東弘晃 申請人:東芝電梯株式會社