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磁性引導控制裝置的製作方法

2023-09-23 12:13:45

專利名稱:磁性引導控制裝置的製作方法
技術領域:
本發明實施方式涉及用於將例如電梯的轎廂沿著導軌進行非接觸行進引導的磁性引導裝置的控制裝置。
背景技術:
一般來說,電梯的轎廂由,在升降通道內垂直方向設置的一對導軌支持,通過卷掛於卷揚機的纜索進行升降動作。此時,由於負載載荷的不均衡或乘客的移動產生的轎廂的 搖動被導軌抑制。此處,作為用於電梯的轎廂的引導裝置,採用由與導軌相接的車輪和吊架構成的滾輪導靴,或,相對於導軌滑動進行引導的導靴等。但是,這樣的接觸型的引導裝置中,由於導軌的歪斜或接頭等產生振動或噪音。又,滾輪導靴旋轉時產生噪音。因此,有導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導轎廂的方法。S卩,電磁鐵構成的磁性引導裝置搭載於轎廂,對鐵製導軌作用磁力,以非接觸方式引導轎廂的方法。配置在轎廂的四角的電磁鐵從三個方向包圍導軌,根據導軌和引導裝置之間的空隙的大小對電磁鐵進行勵磁控制,對轎廂相對於導軌非接觸地進行引導。又,為解決採用所述電磁鐵的構造的控制性下降和消耗電力增大等問題,有採用永磁鐵的方法。通過並用永磁鐵和電磁鐵,實現可抑制消耗電力、以低剛性 長行程支持轎廂的磁性引導裝置。

發明內容
應用磁力,相對於導軌非接觸地支持轎廂的磁性引導裝置中,通過產生的磁力對轎廂和導軌作用規定的吸引力。此時,磁力較大時支持體的構造構件(即轎廂的轎廂框或導軌)發生彈性變形,可能導致歪斜的產生。一般來說,用於非接觸地支持移動體的控制系統中,以移動體和其導件是剛體的情況為前提,對剛體運動實施控制。即,如果是電梯,將轎廂和導軌視為剛體。這樣,關於該轎廂和導軌的位移,一般抽取上下方向的並進方向以外的五個方向的位移,對這些位移適用獨立控制。又,上下方向的並進方向以外的5個方向是指左右並進方向、前後並進方向、繞左右軸的旋轉方向、繞前後軸的旋轉方向、繞上下軸回的旋轉方向。電梯的情況下,由於轎廂和導軌吊掛於纜索,因此可以不考慮上下方向的並進方向的變形。此處,作為控制對象的構造體具有充分的剛性,幾乎沒有彈性變形導致的歪斜,或,小到可以忽略不計則沒有問題。但是,當構造體的剛性不充分、磁力造成構造體發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則無法進行對應。此時,不僅控制的穩定性持續下降,而且會發生變形導致的支持體和導件接觸等。如果是電梯,轎廂和導軌視為構造體。從而,轎廂和導軌的剛性如果不充分,轎廂和導軌可能會接觸。對於這樣的問題,僅以剛體模式的控制系統對應是不可能的,需要構築對於彈性變形相關的位移也作為控制對象的控制系統。因此,本發明所要解決的問題是,提供一種磁性引導控制裝置,對於不具有充分的剛性的構造體,抑制變形導致的位移,使得非接觸的磁性引導能夠實現,提高控制系統的穩定性,同時避免構造體的變形導致的接觸。本實施方式涉及的磁性引導控制裝置控制磁性引導裝置,所述磁性引導裝置使沿強磁性體構成的導軌移動的移動體通過磁力的作用從所述導軌懸浮起來以非接觸進行行進引導,該磁性引導控制裝置包括檢測所述導軌和所述磁性引導裝置之間的距離的間隙 傳感器;基於該間隙傳感器的信號和預先設定的間隙基準值的差分信號,將關於所述移動體的剛體運動的位移作為剛體模式位移進行計算的第I位移轉換部;基於所述間隙傳感器的信號和預先設定的間隙基準值的差分信號,將關於所述移動體或所述導軌的彈性變形的位移作為變形模式位移進行計算的第2位移轉換部;基於由所述第I位移轉換部得到的所述剛體模式位移,計算用於不接觸所述導軌地支持所述移動體的第I控制信號的第I控制信號運算部;基於由所述第2位移轉換部得到的所述變形模式位移,計算用於抑制所述移動體或所述導軌的彈性變形的第2控制信號的第2控制信號運算部;基於所述第I控制信號運算部輸出的所述第I控制信號和所述第2控制信號運算部輸出的所述第2控制信號,控制所述磁性引導裝置的磁力的磁力控制部。根據所述構成的磁性引導控制裝置,對於不具有充分的剛性的構造體,可抑制變形導致的位移,實現非接觸的磁性引導,提高控制系統的穩定性,並可避免構造體的變形導致的接觸。


圖I是將第I實施方式涉及的磁性引導裝置適用於電梯的轎廂時的立體圖。圖2是顯示該實施方式中磁性引導裝置的構成的立體圖。圖3是顯示設於該實施方式中磁性引導裝置的磁鐵單元的構成的立體圖。圖4是顯示該實施方式中用於進行磁性引導裝置的磁力控制的磁性引導控制裝置的構成的框圖。圖5是顯示該實施方式中設於磁性引導控制裝置的控制運算器的構成的框圖。圖6是顯示該實施方式中轎廂的轎廂框的全吸引模式的變形狀態的示意圖。圖7是顯示該實施方式中轎廂的轎廂框的扭轉模式的變形狀態的示意圖。圖8是顯示該實施方式中轎廂的轎廂框的歪斜模式的變形狀態的示意圖。圖9是顯示該實施方式中剛體模式控制電壓運算器的構成的框圖。圖10是顯示該實施方式中變形模式控制電壓運算器的構成的框圖。圖11是顯示該實施方式中導軌的全吸引模式的變形狀態的示意圖。圖12是顯示該實施方式中導軌的扭轉模式的變形狀態的示意圖。圖13是顯示該實施方式中導軌的歪斜模式的變形狀態的示意圖。
圖14是顯示第2實施方式涉及的變形模式控制電壓運算器的構成的框圖。圖15是顯示第3實施方式涉及的變形模式控制電壓運算器的構成的框圖。圖16是顯示第4實施方式涉及的磁性引導控制裝置中設置的控制運算器的構成的框圖。圖17是顯示該實施方式中變形模式控制電壓運算器的構成的框圖。
具體實施例方式下面,參照附圖對實施方式進行說明。(第I實施方式)
圖I是將第I實施方式涉及的磁性引導裝置適用於電梯的轎廂時的立體圖。如圖I所示,電梯的升降通道I內,立設有鐵製的強磁性體構成的一對導軌2。轎廂4通過卷掛於圖未示的卷揚機的纜索3被懸掛。該轎廂4隨著所述卷揚機的旋轉驅動,沿著導軌2進行升降動作。又,圖中的4a為廂門,在轎廂4停靠於各樓層時進行開閉動作。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的左右方向為X、前後方向為y、上下方向為Z,且,關於X、Y、Z軸的旋轉方向分別為ξ、Θ、Ψ。轎廂4的轎廂框4b的上下左右的四角的連結部分別安裝有,與導軌2相對的磁性引導裝置5。如後述的,通過控制該磁性引導裝置5的磁力,轎廂4可從導軌2懸浮起進行非接觸行進。圖2是顯示磁性引導裝置5的構成的立體圖。磁性引導裝置5包括磁鐵單元6、用於檢測形成於磁鐵單元6和導軌2之間的磁路中的物理量(磁鐵單元6和導軌2之間的間隙)的多個(此處為2個)的間隙傳感器7、對所述部件進行支持的臺座8。又,磁性引導裝置5設置在如圖I所示的轎廂4的轎廂框4b的上下左右的四角的連結部,分別為相同的結構。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是顯示設於磁性引導裝置5的磁鐵單元6的構成的立體圖。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,構成能夠操作磁極部分的磁通的電磁鐵。通過這樣的構成,基於間隙傳感器7等檢測到的磁路中的狀態量,對線圈11a、I lb、I lc、lld勵磁,使導軌2和磁性引導裝置5可不接觸地被穩定支持。圖4是顯示用於進行磁性引導裝置5的磁力控制的磁性引導控制裝置21的構成的框圖。磁性引導控制裝置21具有,傳感器部22、控制運算器23、驅動器24,控制設置於轎廂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,實際上傳感器部22設置在磁性引導裝置5或轎廂4偵U。控制運算器23基於來自傳感器部22的信號,計算施加於各線圈11的電壓。驅動器24基於控制運算器23的輸出,向各線圈11提供電力。
傳感器部22由檢測磁性引導裝置5的磁鐵單元6與導軌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構成。這樣的構成中,為了維持磁鐵單元6和導軌2之間規定的間隙長,控制對各線圈11勵磁的電流。又,以非接觸狀態支持轎廂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,在穩定狀態時,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,進行所謂的「零功率控制」。通過該零功率控制,轎廂4相對於導軌2以非接觸狀態被穩定地支持。這樣,穩定狀態下,流過各線圈11的電流收束為零,穩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,當對轎廂4施加外力時,為了將磁鐵單元6和導軌2之間的空隙調整到規定大小,過渡性地在線圈11流過電流。但是, 再度回到穩定狀態時,通過採用所述控制方法,流過線圈11的電流收束為零。這樣,形成使施加於轎廂4的載荷和永磁鐵9的磁力產生的吸引力平衡大小的空隙。接著,對控制運算器23的構成進行詳細說明。圖5是顯示設於第I實施方式涉及的磁性引導控制裝置21的控制運算器23的構成的框圖。控制運算器23用於進行引導控制和零功率控制。該控制運算器23包括位移轉換器34、電流轉換器35、控制電壓運算器40、控制電壓轉換器51。位移轉換器34,基於從各間隙傳感器7得到的間隙傳感器信號30與預先設定的間隙基準值32的差分信號,運算各控制軸的位移。此處,本實施方式中,該位移轉換器34具有,剛體模式位移轉換器36和變形模式位移轉換器37,與由並進運動和旋轉運動構成的剛體運動有關的位移作為剛體模式位移進行運算,關於彈性變形的位移作為變形模式位移進行運算。S卩,剛體模式位移轉換器36用作為第I位移轉換部。該剛體模式位移轉換器36,基於間隙傳感器信號30和間隙基準值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的左右並進方向。y模式為轎廂4的前後並進方向。Θ模式為繞轎廂4的y方向的旋轉方向(旋轉模式)。ξ模式為繞轎廂4的X方向的旋轉方向(俯仰模式)。Ψ模式為繞轎廂4的ζ方向的旋轉方向(偏轉模式)。又,排除轎廂4的上下方向的並進方向的位移,是因為上下方向(ζ方向)由纜索3支持轎廂4,與懸浮沒有關係。變形模式位移轉換器37作為第2位移轉換部。該變形模式位移轉換器37基於間隙傳感器信號30和間隙基準值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。ζ模式為如圖6所示,使轎廂框4b的四角在±x方向發生上下同相、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(擴張方向),但實際上具有轎廂框4b的反推力,因此逆方向(壓縮方向)也發生變形。δ模式為圖7所示,使轎廂框4b的四角在±7方向發生上下逆相、左右逆相變形,產生繞z軸的扭轉的扭轉模式。又,也有與圖中的箭頭反方向的扭轉。Y模式為圖8所示,使轎廂框4b的四角在±x方向發生上下逆相、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,電流轉換器35具有用作為第I電流轉換部的剛體模式電流轉換器38。該剛體模式電流轉換器38基於由電流傳感器25得到的各線圈11的電流傳感器信號31與預先設定的電流基準值33比較得到的差分信號,計算關於轎廂4的剛體運動的電流作為剛體模式電流 Aix, Δ iy, Δ i θ , Δ i ξ , Δ i ψ。控制電壓運算器40由剛體模式控制電壓運算器41和變形模式控制電壓運算器42構成。剛體模式控制電壓運算器41用作為第I控制信號運算部。該剛體模式控制電壓運算器41基於由剛體模式位移轉換器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算器42用作為第2控制信號運算部。該變形模式控制電壓 運算器42基於由變形模式位移轉換器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算器41基於各剛體模式相關的位移信息和電流信息,計算用於以轎廂4不與導軌2接觸的狀態進行穩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算器41包括左右模式(X模式)控制電壓運算器43、前後模式(y模式)控制電壓運算器44、旋轉模式(Θ模式)控制電壓運算器45、俯仰模式(I模式)控制電壓運算器46、偏轉模式(Ψ模式)控制電壓運算器47。下面,對於各模式的控制電壓運算器43 47的構成,以X模式的控制電壓運算器43為例進行說明。圖9是顯示剛體模式控制電壓運算器41中X模式的控制電壓運算器43的構成的框圖。又,關於旋轉模式的運算器中,位移相當於角度、速度相當於角速度、加速度相當於角加速度。控制電壓運算器43由觀測器(狀態推定器)61,增益補償器62、63、64、65,積分補償器66構成。控制電壓運算器43合成這些補償器62飛6的輸出信號輸出剛體模式的控制電壓。觀測器61根據剛體模式的位移ΛΧ和電流Aix求得速度Vx和外力fx。增益補償器62、63、64、65對於剛體模式的位移八乂、速度\^、電流Δ ix、外力fx分別乘上適當的反
饋增益。積分補償器66對於剛體模式電流Λ i X與預先設定的剛體模式電流目標值Λ ixt的差分進行時間積分並乘以適當的反饋增益。構成剛體模式控制電壓運算器41的其他的控制電壓運算器4Γ47也為相同的結構。通過這些控制電壓運算器43 47進行反饋控制,剛體模式控制電壓運算器41能夠在各線圈11中產生與永磁鐵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算器41能夠計算用於在維持磁鐵單元6與導軌2之間的間隙的狀態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算器42基於關於各變形模式的位移信息,計算用於抑制轎廂框4b的變形的控制電壓。該變形模式控制電壓運算器42由全吸引模式(ζ模式)控制電壓運算器48、扭轉模式(δ模式)控制電壓運算器49、歪斜模式(Y模式)控制電壓運算器50構成。此處,對於各變形模式的控制電壓運算器48飛O的構成,以ζ模式的控制電壓運算器48為例進行說明。圖10是顯示變形模式控制電壓運算器42中ζ模式的控制電壓運算器48的構成的框圖。控制電壓運算器48具有增益補償器73。增益補償器73對於由變形模式位移轉換器37得到的變形模式位移Λ ζ與預先設定的變形模式位移目標值Λ (t的差分乘以適當的反饋增益。
對於構成變形模式控制電壓運算器42的其他的控制電壓運算器49,50也是相同的結構。通過由這些控制電壓運算器48 50進行反饋控制,在產生了轎廂框4b的變形導致的位移時,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算器41獲得關於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算器42獲得關於變形模式的三個控制電壓e ζ,e δ,e Y ο控制電壓轉換器51作為用於控制磁性引導裝置5的磁力的磁力控制部。該控制電壓轉換器51基於所述控制電壓ex, ey, e Θ,e ξ , e Ψ , e ζ , e δ,e Y計算用於對各磁鐵單元6的線圈11勵磁的電壓,基於該運算結果使驅動器24驅動。通過以上的構成,剛體模式控制電壓運算器41中,進行視轎廂4的轎廂框4b為剛體的磁性引導控制。此時,由於對於電流信號有積分反饋作用,進行將控制電流收束為OA的零功率控制。由此,轎廂4與導軌2不接觸地被非接觸支持。又,對於剛體模式,磁鐵單元6為穩定的消耗電力0W,可實現省電力化。進一步的,變形模式控制電壓運算器42中,在抑制轎廂4的轎廂框4b的彈性變形導致的變形的方向對磁鐵單元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的變形導致磁性引導裝置5接觸導軌2的情況能夠避免,能夠實現常態穩定的非接觸導件。又,所述第I實施方式中,對轎廂4的轎廂框4b變形的情況進行了說明,變形模式位移轉換器37和變形模式控制電壓運算器42對不依賴於剛體模式的位移產生作用,因此對導軌2變形也有效。圖11至圖13示出導軌2變形的實例。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所示的導軌2的y方向的上下·左右逆相的彎曲模式作為扭轉模式(δ模式)被檢出。進一步的,圖13所示的導軌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。對於這樣檢測出的導軌2變形模式,也可在抑制該變形的方向對磁鐵單元6進行勵磁,從而使得作用磁力以抑制導軌2變形。由此,即使導軌2剛性不足,也可獲得變形抑制的效果。進一步的,根據本控制方法,可確保磁鐵單元6和導軌2的相對位移在剛體條件的範圍內。從而,即使導軌2或磁性引導裝置5的安裝有稍許不適當,只要使得轎廂框4b變形以使磁鐵單元6和導軌2的相對位移補正在規定的範圍內,也可確保磁懸浮時的間隙。這樣,通過反饋變形模式位移,即使轎廂4的轎廂框4b和導軌2為剛性較低的情況,也可實現非接觸導引。又,即使對於導軌2設置不適當或磁性引導裝置5的設置誤差的情況也可以應付。又,本構成中,對於剛體模式可適用零功率控制。因此,用於轎廂4非接觸支持的穩定電力為0W,即使變形模式的控制電流為必要也可實現低消耗電力化。(第2實施方式)接著,對第2實施方式進行說明。所述第I實施方式中,變形模式控制電壓運算器42中,為採用P控制(比例控制) 反饋變形模式位移的構成(參照圖10)。相對的,第2實施方式中,為採用PI控制(比例積分控制)反饋變形模式位移的構成。下面,構成變形模式控制電壓運算器42的各變形模式的控制電壓運算器48飛O中,以 模式的控制電壓運算器48為例進行說明。圖14是顯示第2實施方式涉及的變形模式控制電壓運算器42中ζ模式的控制電壓運算器48的構成的框圖。又,其他的模式的控制電壓運算器49,50也具有相同的結構。第2實施方式中,控制電壓運算器48設有積分器71和增益補償器74。積分器71對從變形模式位移轉換器37得到的變形模式位移△ ζ與預先設定的變形模式位移目標值Δ 的差分進行積分。增益補償器74對於積分器71的積分結果乘以適當的反饋增益。這樣,構成為合成增益補償器73與增益補償器74的輸出信號生成變形模式控制電壓e ζ的構成。又,對變形模式控制電壓θζ的輸出部設有用作為輸出調整部的輸出係數80。進一步的,在積分器71的輸入部設有積分器輸入切換器81,為能夠向積分器71輸入重置信號的構成。根據這樣的構成,積分器71存儲變形模式位移與變形模式位移目標值的差分,並進行反饋控制,因此可使得變形模式位移穩定地收束為零。從而,可進一步抑制轎廂框4b的變形和導軌2變形,實現更穩定的磁性引導。又,輸出係數80為取值是「(Tl」的係數,用於調整變形模式的位移控制。S卩,輸出係數80的值為「O」時,控制電壓運算器48的輸出無效,不進行變形模式的位移控制。另一方面,輸出係數80的值比「O」大時,控制電壓運算器48的輸出為有效,對通常的磁性引導控制(剛體模式的位移控制)加上變形模式的位移控制。此處,磁性引導裝置5從導軌2懸浮起時,與剛體模式的位移控制同時,立即進行變形模式的位移控制,兩者的控制系統相互幹涉,有可能無法令磁性引導裝置5平穩地懸浮。因此,輸出係數80的值設定為「0」,隨著磁性引導裝置5懸浮,輸出係數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,可使磁性引導裝置5平穩地懸浮實現穩定的磁性引導。又,由於積分器71連噪音也存儲,因此不需要的時候最好設定為OFF。因此,磁性引導裝置5與導軌2接觸狀態下,積分器71的輸入為零。這樣,在通過磁性引導控制的起動使得磁性引導裝置5從導軌2懸浮起成為非接觸狀態的時刻,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的輸出值不會因為噪音變得過大。又,預先設置好規定時間、在不進行非接觸的磁性引導時將積分器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下變形模式控制開始的變形模式位移進行適當積分,可實現穩定的控制。(第3實施方式)接著,對第3實施方式進行說明。第3實施方式中,為採用PID控制(比例積分微分控制)反饋變形模式位移的構成。
下面,構成變形模式控制電壓運算器42的各變形模式的控制電壓運算器48飛O中,以 模式的控制電壓運算器48為例進行說明。圖15是示出第3實施方式涉及的變形模式控制電壓運算器42中ζ模式的控制電壓運算器48的構成的框圖。又,與所述第2實施方式中圖14的構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算器49,50也為相同的結構。第3實施方式中,控制電壓運算器48,除了所述第2實施方式的構成,還設有微分器72和增益補償器75,為合成各增益補償器73, 74, 75的輸出信號生成變形模式控制電壓θζ的構成。微分器72對從變形模式位移轉換器37得到的變形模式位移△ ζ與預先設定的變形模式位移目標值Λ 的差分進行時間微分。增益補償器75對微分器72輸出乘上適當的反饋增益。這樣,通過對微分器72和增益補償器75增加反饋控制,可提高對於變形模式的響應特性,能夠儘可能快地抑制變形模式。(第4實施方式)接著,對第4實施方式進行說明。所述第I至第3實施方式中,對於變形模式的控制,為僅採用變形模式的位移信息進行反饋的構成。相對的,第4實施方式中,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成。圖16是顯示設於第4實施方式涉及的磁性引導控制裝置21的控制運算器23的構成的框圖。又,與所述第I實施方式中圖5的構成相同的部分賦予相同的符號,省略對其說明。第4實施方式中,在設於控制運算器23的電流轉換器35,除了剛體模式電流轉換器38之外還包括變形模式電流轉換器39。變形模式電流轉換器39用作第2電流轉換部。該變形模式電流轉換器39,基於從電流傳感器25得到的各線圈11的電流傳感器信號31與預先設定的電流基準值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算器42用作第2控制信號運算部。該變形模式控制電壓運算器42基於通過變形模式位移轉換器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算器42的構成如圖17所示。圖17是顯示變形模式控制電壓運算器42中ζ模式的控制電壓運算器48的構成的框圖。又,與所述第2實施方式中圖14的構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算器49,50也是相同的結構。第4實施方式的構成是在所述第3實施方式所說明的圖15的PID控制的構成上導入了變形模式電流的構成。即,為設有對變形模式電流Aiζ乘以適當的反饋增益的增益補償器76,通過合成各增益補償器73,74,75,76的輸出信號生成變形模式控制電壓e ζ的構成。通過這樣的構成,可獲得對於變形模式電流的響應性。從而,可使得變形模式電流的收束加快,到達穩定狀態為止的響應性提高。
又,所述第I實施方式所說明的圖10的P控制的構成或所述第2實施方式所說明的圖14的PI控制的構成中導入變形模式電流的構成即可。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。這是因為,不管變形模式電流是否為用於抑制轎廂4的轎廂框4b或導軌2變形的電流,而使該電流收束為零是沒有意義的。又,所述各實施方式中,說明了對三種變形模式(全吸引模式、扭轉模式、歪斜模式)適用變形模式控制的構成,但也可以是至少對一種變形模式進行控制的構成。尤其是電梯中,轎廂4的轎廂框4b的構造中,具有難以產生全吸引模式(ζ模式)和歪斜模式(Y模式),而另一方面,容易產生扭轉模式(S模式)的特徵。從而,變形模式控制僅適用於扭轉模式模式),而非全變形模式,其他的模式(全吸引模式、歪斜模式)也可不進行控制。通過構築這樣的控制系統,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擔。又,磁性引導裝置5上設有兩個間隙傳感器7 (參照圖2)、採用總共8個間隙傳感器7檢測位移,但也可是採用至少6個間隙傳感器7,檢測除了上下方向的五個運動方向的位移作為剛體模式,檢測關於全吸引、扭轉、歪斜的三個變形的位移作為變形模式位移的構成。進一步的,所述各實施方式中,雖然以設於電梯的轎廂的磁性引導裝置為例進行說明,但本發明不限於電梯,只要是利用磁力進行非接觸引導的移動體即可,其都可適用。根據所述的至少一個實施方式,可提供對於不具有充分的剛性的構造體,可抑制變形導致的位移,以實現非接觸的磁性引導,並提高控制系統的穩定性,同時避免構造體的變形導致的接觸的磁性引導控制裝置。雖然說明了本發明的幾個實施方式,但這些實施方式只是作為實例被提出,並不是用於限定發明的範圍。這些實施方式能夠以其它各種各樣的形態來實施,在不脫離發明的要旨的範圍內,可以進行各種省略、替換、變更。這些實施方式及其變形包含於發明的範圍、主旨內,同樣也包含於記載於專利權利要求書的發明及其同等的範圍內。
權利要求
1.一種磁性引導控制裝置,其特徵在於,該磁性引導控制裝置控制磁性引導裝置,所述磁性引導裝置通過磁力的作用使沿由強磁性體構成的導軌移動的移動體從所述導軌懸浮起來以非接觸方式進行行進弓I導,該磁性引導控制裝置包括 檢測所述導軌和所述磁性弓I導裝置之間的距離的間隙傳感器; 基於該間隙傳感器的信號和預先設定的間隙基準值的差分信號,將與所述移動體的剛體運動有關的位移作為剛體模式位移進行計算的第ι位移轉換部; 基於所述間隙傳感器的信號和預先設定的間隙基準值的差分信號,將與所述移動體或所述導軌的彈性變形有關的位移作為變形模式位移進行計算的第2位移轉換部; 基於由所述第I位移轉換部得到的所述剛體模式位移,計算用於不接觸所述導軌地支持所述移動體的第I控制信號的第I控制信號運算部; 基於由所述第2位移轉換部得到的所述變形模式位移,計算用於抑制所述移動體或所述導軌的彈性變形的第2控制信號的第2控制信號運算部;和 基於所述第I控制信號運算部所輸出的所述第I控制信號和所述第2控制信號運算部所輸出的所述第2控制信號,控制所述磁性引導裝置的磁力的磁力控制部。
2.如權利要求I所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第I位移轉換部,將除了上下方向的五個運動方向的位移作為剛體模式位移進行計算; 所述第2位移轉換部,將與全吸引、扭轉、歪斜這三個變形有關的位移作為變形模式位移進行計算。
3.如權利要求2所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第2控制信號運算部,關於所述變形模式的至少一個變形,對所述第2位移轉換部所得到的所述變形模式位移和預先設定的位移目標值的差分信號乘上增益進行反饋控制。
4.如權利要求2所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第2控制信號運算部具有,關於所述變形模式的至少一個變形,對從所述第2位移轉換部得到的所述變形模式位移和預先設定的位移目標值的差分信號進行積分的積分部,該第2控制信號運算部對該積分部的輸出乘上增益以進行反饋控制。
5.如權利要求4所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第2控制信號運算部,僅在所述磁性引導裝置從所述導軌懸浮為非接觸狀態時,使所述積分部動作。
6.如權利要求4所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第2控制信號運算部,在所述磁性引導裝置與所述導軌接觸並經過了規定的時間時,將所述積分部重置為O。
7.如權利要求2所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述第2控制信號運算部具有,關於所述變形模式的至少一個變形,對從所述第2位移轉換部得到的所述變形模式位移和預先設定的位移目標值的差分信號進行微分的微分部,該第2控制信號運算部對該微分部的輸出乘上增益以進行反饋控制。
8.如權利要求I所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於,進一步包括 根據所述磁性引導裝置的懸浮狀態,調整加在所述第I控制信號運算部的輸出上的所述第2控制信號運算部的輸出的輸出調整部。
9.如權利要求I所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於,進一步包括 檢測在所述磁性引導裝置流過的電流的電流傳感器; 基於該電流傳感器的信號和預先設定的電流基準值的差分信號,求得與所述移動體的剛體運動有關的電流作為剛體模式電流的第I電流轉換部;和 基於所述電流傳感器的信號和預先設定的電流基準值的差分信號,求得與所述移動體或所述導軌的彈性變形有關的電流作為變形模式電流的第2電流轉換部, 所述第I控制信號運算部基於所述第I位移轉換部所得到的所述剛體模式位移和第I電流轉換部所得到的所述剛體模式電流,計算用於不接觸所述導軌地對所述移動體進行支 持的第I控制信號, 所述第2控制信號運算部基於所述第2位移轉換部所得到的所述變形模式位移和所述第2電流轉換部所得到的所述變形模式電流,計算用於抑制所述移動體或所述導軌的彈性變形的第2控制信號。
10.如權利要求I所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於,進一步包括 檢測流過所述磁性引導裝置的電流的電流傳感器; 基於該電流傳感器的信號和預先設定的電流基準值的差分信號,求得與所述移動體的剛體運動有關的電流作為剛體模式電流的第I電流轉換部, 所述第I控制信號運算部,基於所述第I位移轉換部所得到的所述剛體模式位移和第I電流轉換部所得到的所述剛體模式電流,計算用於與所述導軌不接觸地支持所述移動體的第I控制信號,並且不論有無作用於所述移動體的外力,將所述剛體模式電流的穩定值收束為零。
11.如權利要求I至10中任一項所述的磁性引導控制裝置,其特徵在於, 所述移動體為電梯的轎廂, 所述磁性引導裝置設置在所述轎廂上,用於使所述轎廂從所述導軌懸浮起來並對所述轎廂進行非接觸地支持。
全文摘要
本發明提供一種磁性引導控制裝置,其包括:將關於移動體的剛體運動的位移作為剛體模式位移計算的剛體模式位轉換器(36);將關於移動體或導軌的彈性變形的位移作為變形模式位移計算的變形模式位移轉換器(37);基於所述剛體模式位移計算用於不與導軌接觸地支持移動體的第1控制信號的控制電壓運算器(41);基於所述變形模式位移計算用於抑制移動體或導軌的彈性變形的第2控制信號的控制電壓運算器(42);基於控制電壓運算器(41,42)的控制信號控制磁性引導裝置的磁力的控制電壓轉換器(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 優先權日2011年8月30日
發明者伊東弘晃 申請人:東芝電梯株式會社

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