專利名稱：用于補償電梯振動的速度控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在所要求的操作條件下以合適的速度操作電梯轎廂的速度控制裝置，更具體地說，涉及一種用于補償電梯振動的改進的速度控制裝置，當(dāng)具有低的機械諧振頻率的高速電梯被操作時，能夠減少機械振動。
電梯速度控制裝置是對于一種操作條件以合適的速度操作轎廂的裝置。


圖1是常規(guī)技術(shù)中的電梯的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，電梯的速度控制裝置包括具有電動機和滑輪的卷揚機118，轎廂121和配重122，用來通過纜索119、120按照卷揚機118的旋轉(zhuǎn)作垂直運動，脈沖發(fā)生器117，用來按照卷揚機118的旋轉(zhuǎn)輸出脈沖信號(P1)，脈沖放大器115，用來接收從脈沖發(fā)生器117輸出的脈沖信號并輸出相應(yīng)于卷揚機118的轉(zhuǎn)速的脈沖信號(P2)，減法器112，用來從外部輸入的速度指令信號(u*)中減去脈沖放大器115輸出的脈沖信號(P2)并輸出速度誤差信號(e)，速度控制器113，用來接收來自減法器112的速度誤差信號，并進行比例積分和控制從而輸出電流指令信號(i*)，電流控制器114，用來轉(zhuǎn)換電流指令信號(i*)成為電壓指令信號(v*)并輸出它，以及逆變器116，用于按照電壓指令信號(v*)操作卷揚機118。
K1代表連接卷揚機的滑輪和轎廂121的纜索119的彈性常數(shù)，C1代表纜索119的阻尼系數(shù)，K2是連接卷揚機118的滑輪和配重122的纜索120的彈性常數(shù)，C2是纜索120的阻尼系數(shù)。
現(xiàn)在參照圖2說明按照常規(guī)技術(shù)的電梯的速度控制裝置的操作。
當(dāng)從外部輸入電梯的操作指令時，速度指令((u*)從外部操作管理裝置(未示出)通過減法器112被輸入速度控制器113。
當(dāng)卷揚機118被操作時，通過纜索119連接于滑輪的轎廂121作垂直運動，并且按照卷揚機118的轉(zhuǎn)動，脈沖發(fā)生器117產(chǎn)生脈沖信號(P1)，脈沖放大器115接收脈沖信號(P1)，按照卷揚機118的轉(zhuǎn)速向減法器112輸出脈沖信號(P2)。
在減法器112中獲得脈沖(P1)和速度指令信號(u*)之間的誤差信號(e)，它表示卷揚機118的實際操作速度不同于所希望的速度。
按照速度指令信號(u*)，速度控制器113以比例增益(Kp-s)進行比例控制，以積分增益(Ki-s)進行積分控制，以輸出電流指令信號(i*)，使轎廂121按照速度指令信號(u*)運動。電流指令信號(i*)在電流控制器114中按照增益(K)進行電流控制，被轉(zhuǎn)換成電壓指令信號(v*)被送到逆變器116，最后，逆變器116操作卷揚機118。
電梯系統(tǒng)是一個機械系統(tǒng)，其中包括卷揚機118、轎廂121和配重122的質(zhì)量，由K1和K2表示的彈性常數(shù)，以及由C1和C2表示的阻尼系統(tǒng)，因而該系統(tǒng)具有固有諧振頻率。
圖2表示系統(tǒng)的輸出幅值，它是當(dāng)速度指令信號(u*)作為輸入，轎廂121的速度作為輸出時，轎廂121相對于速度指令信號(u*)的輸入頻率的變化的速度。
頻率(WSC1)是速度控制器113的截止頻率，它是用于確定系統(tǒng)相對于速度指令信號(u*)的響應(yīng)特性的系數(shù)。頻率(WSC1)越高，響應(yīng)特性越快。其中頻率(W1，W2)是系統(tǒng)的機械諧振頻率。
當(dāng)輸出大于OdB時，如由實線表示的波形21所示，呈現(xiàn)具有大的諧振頻率品質(zhì)的響應(yīng)，從而產(chǎn)生具有一種諧振頻率品質(zhì)的振動，因而由于卷揚機的電機輸出轉(zhuǎn)矩的脈動而增加轎廂的振動，降低電梯的運行質(zhì)量。
如果調(diào)節(jié)速度控制器113的比例增益(Kp-s)和積分增益(Ki-s)，如圖2中虛線所示的波形，截止頻率(WSC1)被降低，因而系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢，整個輸出幅值下降，結(jié)果，諧振頻率(W1，W2)被降到OdB水平以下。因此，振動被控制，從而使上述問題得以解決。
然而，在高速電梯系統(tǒng)中，它具有高的頻率，機械諧振頻率(W1，W2)小，并處于速度控制器的截止頻率(WSC1)附近。因此，當(dāng)通過調(diào)整比例增益(Kp-s)和積分增益(Ki-s)使諧振頻率(W1，W2)降低時，截止頻率(WSC1)也降低，結(jié)果，降低相對于速度指令(u*)的系統(tǒng)的響應(yīng)特性。
因此，在上述的方法中在控制轎廂的振動方面存在缺陷。
因而，本發(fā)明的目的是通過輸出一個轎廂的加速度值補償轎廂的振動，同時在控制電梯的速度方面，以和現(xiàn)有技術(shù)相同的方式維持電梯的速度計算特性。為達到上述目的，在電梯的轎廂按照通過進行比例、比例微分或比例積分的速度控制而獲得的所需速度指令操作的電梯的速度控制裝置中，所作的改進包括一個振動補償器，它在獲得卷揚機的加速度并從加速度得到補償電流之后，把補償電流加到原始電流指令上或從原始電流指令中減去補償電流。
從下面結(jié)合附圖給出的詳細(xì)說明中會更充分地理解本發(fā)明，這些僅是以說明的方式給出的，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制，其中圖1是表示常規(guī)技術(shù)的電梯速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的系統(tǒng)相對于輸入頻率的改變的輻值響應(yīng)曲線；圖3是按照本發(fā)明用于補償電梯的振動的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的振動補償器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖3的系統(tǒng)相對于輸入頻率的變化的響應(yīng)曲線。
下面參照附圖詳細(xì)說明按照本發(fā)明的用于補償電梯的振動的速度控制裝置。
圖3是按照本發(fā)明用于補償電梯的振動的速度控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，電梯包括具有電動機和滑輪的卷揚機118，用來通過纜索119，120按照卷揚機118的旋轉(zhuǎn)作垂直運動的轎廂121和配重122。速度控制裝置包括脈沖發(fā)生器117，用來按照卷揚機118的旋轉(zhuǎn)輸出脈沖信號(P1)，脈沖放大器115，用來接收脈沖信號(P1)并相應(yīng)于卷揚機118的轉(zhuǎn)速輸出脈沖信號(P2)，第一減法器112，用來從外部輸入的速度指令信號(u*)中減去來自脈沖放大器115的脈沖信號(P2)，以便計算速度誤差信號(e)，速度控制器113，用來接收速度控制信號(e)并進行比例和積分控制從而輸出電流指令信號(i*)，振動補償器300，用來接收來自脈沖放大器115的輸出脈沖(P2)，計算卷揚機118的輸出轉(zhuǎn)矩(Te)，從而計算轎廂121的加速度，并由加速度獲得的補償電流和原始電流指令信號(i*)產(chǎn)生新的電流指令信號(i*)，電流控制器114，用來把新的電流指令信號(i*)轉(zhuǎn)換成電壓指令信號(v*)并將其輸出，以及逆變器116，用于按照電壓指令信號(v*)操作卷揚機118。
振動補償器300包括轉(zhuǎn)矩計算器311，用來將增益(Kt)乘以電流指令信號(i*)，從而計算卷揚機118的轉(zhuǎn)矩值(Te)，加速度計算單元312，用來接收轉(zhuǎn)矩值(Te)和從脈沖放大器115輸出的脈沖信號(P2)，從而計算轎廂121的加速度值(Acar)，補償電流發(fā)生器313，用來以補償增益值(Kc)乘以加速度值(Acar)從而產(chǎn)生補償電流(ic)，以及第二減法器314，用來從電流指令信號(i*)中減去補償電流信號(ic)，從而獲得新的電流指令信號(i*)并將其輸出到電流控制器114。
現(xiàn)在參照圖4到圖6詳細(xì)說明本發(fā)明的操作。
當(dāng)輸入電梯的操作指令時，一個速度指令信號(u*)被從外部操作管理裝置(未示出)輸入到減法器112，并且從脈沖放大器115輸出的脈沖信號(P2)也被輸入到減法器112。
因而，在減法器112中獲得表示脈沖信號(P2)和速度指令信號(u*)之間的差的誤差信號(e)，然后速度控制器113按照誤差信號(e)以比例增益(Kp-s)進行比例控制，以積分增益(Ki-s)進行積分控制，向電流控制器114輸出電流指令信號(i*)。
在振動補償器300中的轉(zhuǎn)矩計算器311以轉(zhuǎn)矩常數(shù)(Kt)乘以電流指令信號(i*)，從而計算轉(zhuǎn)矩值(Te)，該轉(zhuǎn)矩值(Te)代表電動機的輸出轉(zhuǎn)矩。加速度計算單元312接收轉(zhuǎn)矩值(Te)和來自脈沖放大器115的脈沖信號(P2)，從而計算加速度值(Acar)，其中脈沖信號(P2)代表卷揚機118的滑輪的速度。
圖4是圖3中振動補償器300的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，Wcar代表轎廂的速度值。
這就是說，加速度計算單元312接收卷揚機118的速度和電動機的輸出轉(zhuǎn)矩值(Te)，從而按照以下公式使用在每個方塊中的系統(tǒng)的每個參數(shù)b11，b12，b21，b22，a12，a22，C1，計算速度值(Wcar)，其中J代表卷揚機118的滑輪的慣性動量，r是滑輪的半徑，m是轎廂121的質(zhì)量，k是滑輪和轎廂121之間的彈性常數(shù)，L1和L2是增益，b11=kmL1+kmL1L2,]]>b12=r-L1+rkJL22,]]>b12=L1J,]]>b22=L2J,]]>a12=km+rkJL1,]]>a21=rkJL1,]]>a22=rkJL2,]]>C1＝L1計算的速度值(Wcar)在方塊(d1)中被轉(zhuǎn)換成加速度值(Acar)
d1＝S補償電流發(fā)生器313用補償增益(Kc)乘以加速度值(Acar)，從而計算補償電流值(ic)，并在第二減法器314中從由速度控制器113輸出的電流指令信號(i*)中減去計算的補償電流值(ic)。從而向電流控制器114輸入新的電流指令信號(i*)。電流控制器114向逆變器116提供電流控制的電壓指令信號(v*)，從而補償轎廂121的振動并使其向所需位置運動。
圖5是圖3的系統(tǒng)相對于輸入頻率的變化的系統(tǒng)響應(yīng)。圖中所示的周實線表示的波形50是本發(fā)明的頻率響應(yīng)波形，波形21和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的頻率響應(yīng)波形相同。
如圖所示，和常規(guī)技術(shù)相比，速度控制器113的截止頻率(WSC1)不變化，諧振頻率(W1，W2)在OdB以下，這表明轎廂的振動被消除了。
因而，通過以補償電流值的形式并把補償電流值加于原始電流指令信號或從原始電流指令信號中減去補償電流值，在振動補償器中獲得關(guān)于轎廂的振動的補償，使截止頻率保持不變，使得在系統(tǒng)的諧振頻率下的系統(tǒng)響應(yīng)在OdB以下。
因此，當(dāng)電梯被操作時，轎廂的振動被消除了，改善了電梯的運行性能。
雖然本發(fā)明的最佳實施例已經(jīng)為了說明的目的進行了描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解不脫離權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的范圍和精神，可以作出各種改型和增減。
權(quán)利要求
1.一種電梯的速度控制裝置，所述電梯的轎廂通過進行速度和電流控制進行操作，以便使卷揚機運行在所需速度上，其包括振動補償器，它獲得卷揚機的加速度值，然后由加速度值獲得補償電流值，并把補償電流值加于原始電流指令值或從原始電流指令值中減去補償電流值。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中的振動補償器包括轉(zhuǎn)矩計算器，用來以預(yù)定的轉(zhuǎn)矩常數(shù)乘以電流指令值，從而獲得轉(zhuǎn)矩值；加速度計算單元，用來接收在轉(zhuǎn)矩計算器中獲得的轉(zhuǎn)矩值和電機的速度，以便獲得卷揚機的加速度值；補償電流發(fā)生器，用來以補償增益乘以卷揚機的加速度值，從而產(chǎn)生補償電流值；以及減法器，用來從電流指令值中減去補償電流值。
全文摘要
一種在所需操作條件下以合適的速度操作電梯的轎廂的速度控制裝置，能夠減少轎廂產(chǎn)生的機械振動。通過由控制速度的電流指令獲得卷揚機的轉(zhuǎn)矩并從轉(zhuǎn)矩獲得卷揚機的加速度，當(dāng)操作具有低的機械諧振頻率的高速電梯時，用卷揚機的加速度補償電流指令的值并將其輸出，以達上述效果。
文檔編號B66B1/28GK1158817SQ96123329
公開日1997年9月10日 申請日期1996年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月23日
發(fā)明者洪贊旭 申請人:Lg產(chǎn)電株式會社