電梯減速的方法和裝置的製作方法

2023-06-24 15:02:51

專利名稱：電梯減速的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於電梯減速(deceleration)如權利要求1前序部分所定義的過程以及如權利要求7前序部分所定義的裝置。
按照各種電梯的要求，電梯必須能夠在層站上準確地停止。所能忍受的誤差限為±5cm，這在現在的電梯中很容易達到。然而由於停梯精度被看成是電梯質量的表現，使得電梯製造者們追求更高的精度。而且，電梯各部設備之間的合作、如轎廂門和層站門之間的合作，在一個能精確停梯的電梯裡將會更好地配合。
電梯位置的確定是靠與機械一同安裝的脈中測速電機來實現的，其發出的脈中和機械運動轉數成正比。另一個確定電梯位置設備是產生與電梯速度成比例的模擬電壓的測速電機，其輸出電壓被轉化成脈衝序列，其脈衝頻率與速度成比例，並且其脈衝計數被轉化成電梯走過的距離。然而，在兩種類型的測速電機中，從脈衝計數計算出來的距離並不很準確，其原因是電梯是靠索引滑輪和電梯繩之間的摩擦來驅動的。從測速電機脈中中計算出來的距離包括一個小的誤差，其原因是電梯繩相對於索引滑輪發生了微小的移動。雖然計算出來的距離中的誤差不大，通常僅幾毫米，但現代電梯技術的目標是連這樣的小誤差也要消除。
為解決這個問題曾提出過多種解決方案，例如，在每個層站上更新表達電梯位置的脈中計數，其已說明在文獻US 4493399中。在有些電梯中採用了兩個測速電機，一個模擬測速電機，一個脈衝測速電機，安裝在一起或分別安裝，另一種用於指示電梯位置的方案是在機井和轎廂中設置讀碼設備以產生精確的位置數據。
電梯的性能還要以乘客的舒適性等因素來衡量，如加速(acceleration)，減速和其間的改變，雖然這些因素與確定電梯位置無關，但也構成電梯控制的精確要求。
本發明的目的是將電梯的加速、減速以及他們的變化以及電梯位置的計算與電梯控制結合為一體，以達到當電梯停在某層時良好的停梯精確和所需乘梯舒造性要求。
為達到上述目的，本發明提供的過程的特徵由權利要求1的特徵部分來表達。本發明提供的裝置的特徵由權利要求7的特徵部分來表達。本發明的其它實施例特徵由其它權利要求所述特徵來表達。
當使用本發明的過程時，在給定的性能指標範圍中，如加速減速以及加減速之間的變化(急動)時，電梯將具有最大的性能指標，如高停梯精度和舒適的乘梯性能。本發明的過程省去了在安裝過程中減速元件的調整。
按照本發明的方案，所需減速被在剩餘距離的基礎上連續確定，並且電梯也相應地被平緩停降。減速被連續地改變，使得靠計算的急動、速度、減速來使餘下的距離達到零。
下面，參照附圖以實施例的方式說明本發明，

圖1說明了按照本發明的電梯環境；圖2說明了達到一目標層時正確的電梯操作；圖3說明了過早停止的情況；圖4說明了過遲的停止的情況；圖5說明了過早停止的較正；圖6說明了本發明方案中減速、速率和位置的相互聯繫；圖7說明了電梯減速階段的方框圖；圖8說明了在減速過程中確定參照值的過程；以及圖9說明了在最後結束的過程中減速變化的確定過程。
電梯轎廂2(圖1中)被吊繩4懸掛，吊繩繞過索引滑輪6，並且有一個反向重物連接到繩另一端。為移動電梯，索引滑輪6被電梯馬達10轉動，馬達10耦合至井上並且由控制裝置12控制。控制裝置12包括一個頻率轉換器，其按照控制部件14的控制信號，將供電網絡16提供的電力轉化成用於驅動電梯的電壓和頻率。控制部件14將控制脈衝發至頻率轉換器的固態開關。控制部件14通過導體22從電梯的調節及計算部件24，或更詳細地，從控制器26中獲得頻率和幅度參考值(reference)信號。為產生速度反饋，一測速發動機18被連接至索引滑輪井上，或直接連接或通過皮帶連接，以產生與轉動速度成比例的測速電壓。
與電梯馬達速度成例的測速電壓被傳送至模擬/數字轉換器，該轉換器將馬達速度輸出為與SI制式一致的數字量，該數字量被送給電梯的調節與計算部件24。在部件24中存放著標稱(nominal)值，被選擇用於恆速階段中的驅動速度25，加速23，急動(ierk)21，和電梯驅動，在部件24中還有其它的係數27，如確定邊界的係數，參照此邊界，加速或急動或許會高於或低於其標稱值。從安裝在電梯井中的標誌34，系統獲知指示電梯在層站附近位置的數據，並且此數據被通過導體36送至調節和計算部件24。在之後將要討論的方式中，速度參考值單元29從上述數量中計算出電梯在轎廂不同運動階段中的速度參考值，以使得在離開層站之後，轎廂被最優化地加速至最高可能的驅動速度和在目標層處恰好平穩地停梯。計算所用的樓層距離被定義成速度信號的時間積分(integnal)。從部件29獲得的速度參考值與速度信號一道被送入分辨元件35，且該分辯元件的輸出37被送至控制器26，如已公知，該控制器包括PI控制器，並且為控制部件14產生頻率和幅度參考值信號。在本發明的優選實施例中，控制是靠軟體實現的，但本發明也可以用執行相應功能的部件來實現。
在點48處，當電轎廂到達目標層的減速點時，速度參考值的減少被啟動，首先在急動階段有一個個改變減速，使用了一個標稱急動上至點50，然後是恆定減速至點52，最後是一個變減速運動，最終到達點40。如果減速是從標稱的速度開始，採用標稱的減速和急動，減速點必須十分準確以使電梯恰好地停在目標層的樓層高度(level)。在這種情況下，驅動曲線對應於用於上述加速的驅動速度曲線。圖2表示了這樣一種情況，在圖3所示的情況下，減速點48′被計算為位於比其實際所在位置距樓層更遠的位置。用標稱的急動和標稱的減速，電梯停梯在樓層高度前點40′處，與此時同速度如虛線54所示被改變。相應地，在圖4所示情況下，減速點被計算為位於點48＂處，並且相應地，電梯速度如曲線56所示減速，並且電梯停在點40＂處。
如果驅動距離太短，則會出現標稱速度不能被達到的問題，那麼變化被從恆定加速階段開始，如圖2,3和4，經過一加速變化直接至恆定減速階段。恆定加速和減速階段的持續，以及對應地，最大驅動速度與驅動距離一致地改變，這對減速過程無影響，對此後面還要討論，但以同樣方式對系統功能有影響，甚至在恆定減速開始之後的情況下。
圖5說明了圖3所示情況的減速階段圖，其為放大視圖，以更細地說明本發明的控制過程。本發明所提供的減速以及速度參考值和最後結束或停止之前的減速變化率由圖7,8和9方框圖所示的方式確定。這個計算過程由由速度參考值計算部件執行，並且獲得的做為結果的速度參考值被送入控制部件14。電梯現以一最佳速率減速，這樣在停止時，電梯在目標層高度並且其速度和減速為0。這樣，電梯儘快地從減速點到達目標層高度並且減速平緩發生，在速度或減速上不發生任何突動。
在減速開始階段，速度參考值信號被由標稱急動的量改變，並且減速和速度被按下面公式計算ade=J·tradi=Vref22(d-dx)]]>Vref=Vn-Jtr22]]>其中-tr是速度曲線的圓滑時間，開始於減速點，具有從dt值開始的微分步驟(step)dt。-ade是減速參考值，其由標稱的急動量改變。-J是標稱的急動，被選為預設值，用於在急動1、急動2、和急動3，恆定加速的開始和結束時做加速改變。-adi是一個減速值，如從至樓層高度的剩餘距離所計算出來的值，-d是到目標層樓層高度的距離，-dx是最後結束時所需的運行距離，即如果電梯被以恆定減速以到達目標層的話，在距離之外，最終結束所要運行的額外距離。dx是使用預選急動值(即標稱急動)來計算的。
減速量ade和adi被計算並且他們的值被相互比較。這種到恆定減速的變換服從下面要求ade≥adi如果這個用於到恆定減速的變換條件不滿足，則新的用於改變減速階段的速度參考值將被下一次在微分步驟dt終止後緊接著前一次計算被計算。
在恆定減速階段，速度參考值信號被按框圖7所述減少。按照本發明，在恆定減速階段，系統努力找到一個點，在此點上，最後的減速可以用允許的急動啟動，即在速度參考值曲線上向最後結束的變換將發生。當這一點(與圖2-5中的點52相對應)被找到時，減速被從此處以恆定急動開始，並且加速和速度參考值也被相應地改變，達到一種結果，即加速、速度和距目的層的距離在同樣的時刻達到0值。圖6說明的是，使用距離和標稱急動所計算出來的速度參考值Vref、距離d和減速度參考值adi、以及相應的ade是如何以時間為函數改變的，在方框60中，所提議的未來的速度參考值被按將速度參考值減少ade*dt的量而計算出來。按照剩餘的距離，一個新的adi值(方框62)被按公式計算出來，以便在後來出現與圖8連接。如果在距離基礎上計算出來的減速adi和減速參考值ade之差超過了允許的減速偏離Δa=J*dt，則減速ade將按Δa(方框64、65)改正。相應地，若上述差值小於-Δa(方框64和66)，則減速被按Δa改正，或若差值較小時，當前減速ade被保持。在這種方式下，速度參考值被計算出以進行減速，這個參考值是以到樓層高度的剩餘距離為基礎計算的，或如果偏離超過Δa，則減速參考值可以被計算以接近按Δa步驟中的距離所計算出的減速，這樣，不發生任何大的急動就可以進行改變。圖6說明的是在減速向他們的匯合點t1時刻開始時adi和ade的變化，匯合點t1是恆定減速階段開始的時間。例如，當在減速過程中發生位置較正(葉片邊緣，標記)時，位置數據中的突變改變了減速參考值，用此方法可以產生平滑的速度曲線結束。減速參考值ade現在被逐步為減速參考值adi直至其相等，adi是在距離的基礎上計算出來的。距離的改變，減速和速度參考值可以在圖6的點t2處觀察出來，在此處進行了逐步的改變。在距離的基礎上計算出來的減速以步進的方式(虛線)改變，同時，對應於速度參考值的減速參考值或減速ade(實線)較緩慢地改變。在速度參考值Vref的曲線中，改變是在斜坡上基本上看不出來的。在方框68中，在新的減速參考值的基礎上，計算了新的速度參考值Vref，在此基礎上，計算了最後結束時的減速的改變J4的值(方框70)，圖9對此進行了更詳細說明。若開始最終結束的條件存在(方框72)，則將啟動最終結束階段，否則的話，將從方框60重啟動，並且一個新的速度參考值將被計算。
圖8所述過程被用來確定減速過程中的速度參考值。在速度方框80中，做了一個檢查，以檢查是否電梯接近了樓層高度並且是否標誌已被檢測。若沒有標誌數據，並且距離計算指示出電梯處在距樓層150mm之下的距離時(方框82)，則距離或位置的誤差估計derr被產生，以用於按距離計算出的減速值adi(方框88)。位置誤差derr被按步進值Vref*dt增加(方框84)並且當位置計算器指示出標誌應已被達到但標誌沒有被檢測到時，這種較正被在每次計算周期中進行。以這種方式，位置數據被提前向可能的絕對位置改變。使用速度參考值和減速參考值，一個提議的新速度參考值V=Vref-ade*dt(方框86)被計算。按照確定的或較正的估計，使用到目標層的距離減速被計算，如adi=V2/(2*(d+derr-dx))，其中dx是當標稱急動值被採用時(方框88)，所需要的最終結束的距離。最大的允許的減速值amax被計算(方框90)，對於amax一個合適的值是K1*標稱減速(例如K1=1.3)，在此基礎上在方框92執行了一個檢查以檢查是否在距離基礎上計算的減速值adi超過最大減速值，如最大減速度被超過則，減速將被限制在最大減速值上(方框94)。如果按距離的adi和減速參考值ade之間的差值adiff(方框96)大於參考值(=J*dt，其中J是預設急動值)並且減速參考值低於最大值時，減速參考值將被按值J*dt增加(方框98和100)。如果用於方框98的條件無效，則做檢查(方框104)以檢查是否減速參考值大於最小允許減速參考值amin=K2*標稱減速(最好K2=0.7)(方框102)和如果按距離計算的adi和減速參考值ade之間的差值adiff小於參考值(=-J*dt)，並且在一個肯定的(positive)情況下，減速參考值ade按J*dt的量被減少。使用在方框100或106中較正的減速參考值，或如果沒有改變被允許，則一個未改變的減速參考值，一個新的速度參考值Vref=Vref-ade*dt被計算(方框108)。最後速度參考值被檢查以確保其不低於零(方框100和112)並且一個用於最後結束的急動值J4被計算(方框114)。如果急動具有一個非零值，則最後結束將被使計算出來的急動值啟動，產生具有最後結束的由選擇的急動確定的速度曲線。若急動是零，則過程將以一個重複的速度參考值計算來繼續。
為了按本發明所提供的方式計算用於最後結束的急動J4，有兩個邊界條件，一個是電梯將停在超過該樓層的高度上，另一個是電梯將停在該樓層前的高度上。另外，還有一些在標稱情況下計算急動的條件。如果初始條件未被定義(方框120)，則最小減速amin，速度限制Vslim和距離限制dslim(124)被計算以適應於電梯將停在該樓層高度前的情況。減速參考值將使電梯前進超過樓層高度情況下的速度參考值限Vllim被計算(方框126)。若速度參考值低於如此計算的限值，則急動將被分配給一個最大值J4=J4max(方框128和130)並且過程將以一個更新的速度參考值計算繼續(圖8)。急動的最大值以及其下面將要提到的最小值，已被定義為用於電梯驅動的參數。如果速度參考值低於短運行(shortrun)限值並且距離高於短運行限值(132方框)，則意味著不能達到該樓層高度。在這種情況下，急動值被從速度參考值計算出來(方框134)並且被檢查以確保其不低於允許的最小值J4min或高於允許的最大值J4max，並且急動被分配給這樣計算的值，即，J4=j=ade2/2*Vref)(方框136,138和140)。如果計算的急動低於最小值，則急動將被分配給最小值J4=J4min(方框142)，或如果計算的急動高於最大值，則急動將被分配給最大值J4=J4max(方框150)。
當電梯以通常的減速停止時，即方框128和132的限度未被超過時，速率V(方框144)和距離da(方框146)使用速度參考值和減速值被計算。下一步，執行一個檢查以檢查是否速度參考值低於速率V以確保到樓層高度的距離足夠近地對應於所計算的距離da(Δd=±0.003m)並且達到了標誌。如果條件為真，則用於急動的值將被從減速參考值和速度參考值中計算(方框152)。在此之後，做一個檢查以確定是否所計算的急動大於預選值Jend，並且如果如此，則所計算的急動將被接受(方框154和156)。否則，急動將被分配為零值，換言之，電梯將繼續以恆定減速移動(方框158)。過程按圖8所示繼續計算下一速度參考值。
有兩個對距離太長或太短的限制條件，並且還有針對通常情況下最後急動計算的條件。在檢查限度之前，位置檢查點必須已達到，這保證了位置數據的準確(在標誌的邊緣上較正)。
在位置數據沒有被更新的情況下，沒有標誌被檢測，雖然按已計算的位置數據應該檢測到該標誌，位置誤差估計提前在減速adi中產生一個改變，這個改變在同樣方向上具有效果，如同達到標誌邊緣將產生的效果一樣。但當位置誤差被提前考慮時，改變將不象無考慮情況下那麼大。
雖然如上以實施例對本發明進行了說明，但顯然本發明技術領域內人員應理解本發明不局限於所述實施例，相反，本發明實施例可以在所附權利要求書範圍內變化。
權利要求
1．一種用於電梯轎廂(2)停止在某樓層上的減速過程，在該過程中指示電梯轎廂(2)位置的位置數據(d)被確定，該過程的特徵在於，減速參考值(ade)被確定，並且電梯以此參考值從驅動速度減速，在位置數據(d)的基礎上反覆地計算所需減速(adi)，所需減速(adi)與減速參考值(ade)比較，當在減速參考值(ade)和所需減速值(adi)之間檢測出差值時，減速參考值(ade)被連續地改變以達到所需減速值(adi)。
2．如權利要求1所述過程，其特徵在於，驅動速度曲線的最後結束中減速被平滑地以恆定的減速度變化率變化或以恆定的急動降至零，並且減速參考值(ade)被改變至所需減速值(adi)，其改變方式使得速度參考值(Vref)、減速參考值(ade)和剩餘距離(d)將在同樣時間達到零值。
3．如權利要求1或2所述過程，其特徵在於，在位置數據基礎上的所需減速(adi)的計算中考慮了用於最後結束的距離(dx)。
4．如權利要求1、2或3所述過程，其特徵在於，在位置數據基礎上的所需減速(adi)被計算直至最後結束的啟動點被達到，並且在此之後，減速被以恆定的急動量減少至零，而不用以其它任何方式調整減速。
5．如權利要求1-4任意之一所示過程，其特徵在於，在位置數據基礎上的所需減速被在速度參考值(Vref)和剩餘距離的基礎上計算。
6．如權利要求5所述過程，其特徵在於，用於最後結束的距離(dx)，如果需要的話，和一個估計距離誤差(derr)被考慮進剩餘距離的計算中。
7．一種用於靠控制馬達(10)將電梯停(2)停在某樓層上的裝置，所述裝置至少包括一驅動電梯的驅動馬達(10)；向電梯提供控制電流的控制裝置(12，14)；連至馬達的測速發動機(18)，所述測速發動機的輸出電壓被送至計算和調整部件(24)以確定電梯的速率和位置；一個精確指示電梯相對於樓層位置和向計算和調整部件(24)提供對應信號(36)的裝置(34)，所述裝置還包括一個速度參考值部件(29)，用於產生一個速度參考值(Vref)，其特徵在於，靠計算和調整部件(24)來使電梯(2)移動時的電梯(2)到層站的距離(d)可記錄；靠速度參考值部件(29)來使電梯的減速參考值(ade)可定義，以及靠這個速度參考值部件(29)，至少在距離(d)的基礎上，使允許電梯(2)被驅動到樓層高度的所需減速(adi)可定義；以及減速參考值(ade)可以向所需減速(adi)改變直到減速參考值(ade)對應於所需減速(adi)；以及使用減速參考值(ade)，速度參考值(Vref)是可確定的。
8．如權利要求7所述裝置，其特徵在於，按測速發動機(18)計算出來的電梯距離可以向由位置指示裝置(34)定義的精確距離改變，以及在減速參考值的基礎上，速度參考值(Vref)可被計算，這樣，當電梯停止時，速度參考值(Vref)，減速參考值(ade)和剩餘距離(d)將在同時變成零。
9．如權利要求7或8所述裝置，其特徵在於，當從測速發動電壓(20)計算出的距離等於實際距離時，減速參考值(ade)是不改變的。
10．如權利要求7或8所述裝置，其特徵在於，當從測速電機電壓計算出的距離短於實際距離時，新的減速參考值，低於前面的用於減速的參考值。
11．如權利要求7或8所述裝置，其特徵在於，當從測速發動機電壓計算出的距離大於實際距離時，新的減速參考值高於前面的減速參考值，並且新減速參考值的最高值不高於存儲在邏輯部件(24)中的最大減速值(amax)以及減速變化的最高值不高於最大減速變化值(J4max)。
12．如權利要求7-11任意之一所述裝置，其特徵在於，該裝置包括一機構，用於計算速度參考值曲線的最後結束所需距離(dx)；以及一個機構，用於產生在確定電梯轎廂的位置中由誤差造成的距離誤差估計(darr)值。
全文摘要
一種用於電梯停到某樓層的減速的過程,電梯的位置被確定並且被用於計算所需的減速值,並以此將電梯的速度和減速在達到樓層時減至零,並且在最後結束中以恆定的急動量改變減速,減速參考值被重複地與所需減速值比較並且被改變至所需值。在減速過程中,系統被監視以找到啟動最終停止的時間點,並在此點之後使用滿足啟動條件的急動來確定速度參考值。
文檔編號B66B1/30GK1216966SQ97194169
公開日1999年5月19日 申請日期1997年4月30日 優先權日1996年4月30日
發明者安蒂·萊恩, 阿沃·帕卡裡南, 泰皮奧·薩裡科斯基, 簡·圖爾 申請人:通力股份公司