本發(fā)明涉及一種電梯門機(jī)控制器，特別是公開一種自動(dòng)識(shí)別門質(zhì)量的電梯門機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)今電梯門門機(jī)的舒適性與安全性越來(lái)越重要，電梯門的多樣化也越來(lái)越明顯，如同一部電梯存在不同外觀或裝飾的層門，即同一部電梯有不同的層門質(zhì)量，甚至不同層門的機(jī)械結(jié)構(gòu)也相差很大。
電梯國(guó)標(biāo)中對(duì)電梯門關(guān)門力有嚴(yán)格的要求，以防止關(guān)門過(guò)程中發(fā)生夾傷人事件。但因電梯中的門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只存在于轎門機(jī)上，對(duì)不同層的層門，如果門質(zhì)量不相同，則所需要的關(guān)門力保護(hù)設(shè)定閾值是不同的。作為門機(jī)控制器如何辨識(shí)不同樓層門系統(tǒng)的門機(jī)質(zhì)量，在線識(shí)別門系統(tǒng)的門機(jī)質(zhì)量是當(dāng)前研究的新領(lǐng)域。
在電梯門驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，門機(jī)開關(guān)門都要遵循一定的開關(guān)門軌跡，因此可利用這一特性來(lái)辨識(shí)門系統(tǒng)的門機(jī)質(zhì)量。
現(xiàn)有控制器加速度生成單元，一般采用均加速度生成單元，此加速方法在應(yīng)用到質(zhì)量識(shí)別，則需要不同的加速度來(lái)觀測(cè)試，如類似專利200910195507.6中的方法，不同的加速度會(huì)造成曲線的速度跳躍，此曲線在開關(guān)門曲線中是不能應(yīng)用的，所以一般用于離線方式的辨識(shí)。加外現(xiàn)有辨識(shí)方法需要忽略摩擦力影響，否則就辨識(shí)結(jié)果偏差非常大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種計(jì)算量小、門機(jī)質(zhì)量辨識(shí)度好的自動(dòng)識(shí)別門質(zhì)量的電梯門機(jī)控制裝置。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種自動(dòng)識(shí)別門質(zhì)量的電梯門機(jī)控制裝置，包括依次相連的門機(jī)控制器、電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和門機(jī)負(fù)載，其特征在于：所述門機(jī)控制器包括電機(jī)控制單元、電機(jī)信號(hào)采集單元、加速度生成單元、質(zhì)量辨識(shí)單元；所述電機(jī)控制單元、電機(jī)信號(hào)采集單元分別與所述電機(jī)相連，所述質(zhì)量辨識(shí)單元分別與所述電機(jī)信號(hào)采集單元、電機(jī)控制單元、加速度生成單元相連；所述加速度生成單元還與所述電機(jī)控制單元相連；
在電梯開門的運(yùn)動(dòng)軌跡的恒定加加速度的加速段內(nèi)，所述門機(jī)控制器通過(guò)所述電機(jī)信號(hào)采集單元采集至少3個(gè)相等的距離間隔內(nèi)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)電氣參數(shù)，并通過(guò)質(zhì)量辨識(shí)單元根據(jù)所述電機(jī)電氣參數(shù)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和角速度，分別獲得每個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的門質(zhì)量；其中，所述距離間隔為：電梯在勻加速開門過(guò)程中兩扇電梯門之間的距離。
所述電機(jī)信號(hào)采集單元包括電流檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元，所述電流檢測(cè)單元分別與所述電機(jī)、質(zhì)量辨識(shí)單元相連，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元分別與所述電機(jī)、質(zhì)量辨識(shí)單元相連。
所述電氣參數(shù)包括每個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的電機(jī)的力矩、以加速度開始為起點(diǎn)的完成一個(gè)距離間隔的所需時(shí)間、電機(jī)運(yùn)行頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)極對(duì)數(shù)、電機(jī)電流、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪直徑、層門自閉裝置彈簧伸長(zhǎng)量、層門自閉裝置彈簧的剛度中的任意一種或幾種。
將多個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的門質(zhì)量，以3個(gè)為一組求得門質(zhì)量的質(zhì)量平均值m：
其中，te1、te2、te3分別為3個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩；ld為電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪直徑；j為電梯勻加速開門時(shí)的加加速度值；t1、t2、t3分別是所述距離間隔對(duì)應(yīng)的以加速度開始為起點(diǎn)完成一個(gè)距離間隔的所需時(shí)間。
所述門機(jī)控制器通過(guò)所述電機(jī)信號(hào)采集單元采集3~9個(gè)相等的距離間隔內(nèi)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)電氣參數(shù)。
本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)電機(jī)控制單元、電機(jī)信號(hào)采集單元、加速度生成單元、質(zhì)量辨識(shí)單元，采集電機(jī)的電氣參數(shù)得到門質(zhì)量后，可根據(jù)門質(zhì)量對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制與自適應(yīng)控制，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)良好的速度響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)門機(jī)的自適應(yīng)控制；加速度為恒定加加速度的引導(dǎo)曲線，可以生成柔和的開關(guān)門曲線，同時(shí)還可以生成滿足本發(fā)明質(zhì)量辨識(shí)所需要的恒定加加速度的要求；基于加速度生成單元的質(zhì)量辨識(shí)單元不不僅可以適用在層門自閉裝置為重錘結(jié)構(gòu)的門機(jī)還可以適用層門自閉裝置為彈簧的門機(jī)；本發(fā)明可適用在外界有擾動(dòng)情況，不受門機(jī)在運(yùn)行中的摩擦力變化影響。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明方框結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1，本發(fā)明包括依次相連的門機(jī)控制器、電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和門機(jī)負(fù)載，所述門機(jī)控制器包括電機(jī)控制單元、電機(jī)信號(hào)采集單元、加速度生成單元、質(zhì)量辨識(shí)單元；所述電機(jī)控制單元、電機(jī)信號(hào)采集單元分別與所述電機(jī)相連，所述質(zhì)量辨識(shí)單元分別與所述電機(jī)信號(hào)采集單元、電機(jī)控制單元、加速度生成單元相連；所述加速度生成單元還與所述電機(jī)控制單元相連；所述電機(jī)信號(hào)采集單元包括電流檢測(cè)單元、轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元，所述電流檢測(cè)單元分別與所述電機(jī)、質(zhì)量辨識(shí)單元相連，所述轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元分別與所述電機(jī)、質(zhì)量辨識(shí)單元相連。
在電梯開門的運(yùn)動(dòng)軌跡的恒定加加速度的加速段內(nèi)，所述門機(jī)控制器通過(guò)所述電機(jī)信號(hào)采集單元采集至少3個(gè)、優(yōu)選3~12個(gè)相等的距離間隔內(nèi)所對(duì)應(yīng)的電機(jī)電氣參數(shù)，并通過(guò)質(zhì)量辨識(shí)單元根據(jù)所述電機(jī)電氣參數(shù)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和角速度，分別獲得每個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的門質(zhì)量；其中，所述距離間隔為：電梯在勻加速開門過(guò)程中兩扇電梯門之間的距離。
所述電氣參數(shù)包括每個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的電機(jī)的力矩、以加速度開始為起點(diǎn)的完成一個(gè)距離間隔的所需時(shí)間、電機(jī)運(yùn)行頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)極對(duì)數(shù)、電機(jī)電流、電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪直徑、層門自閉裝置彈簧伸長(zhǎng)量、層門自閉裝置彈簧的剛度中的任意一種或幾種。
將多個(gè)所述距離間隔對(duì)應(yīng)的門質(zhì)量，以3個(gè)為一組求得門質(zhì)量的質(zhì)量平均值m：
其中，te1、te2、te3分別為3個(gè)所述距離間隔內(nèi)對(duì)應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩；ld為電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪直徑；j為電梯勻加速開門時(shí)的加加速度值；t1、t2、t3分別是所述距離間隔對(duì)應(yīng)的以加速度開始為起點(diǎn)完成一個(gè)距離間隔的所需時(shí)間。
本發(fā)明所述的電流檢測(cè)單元用于將電機(jī)三相線中的電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，發(fā)送給質(zhì)量辨識(shí)單元；所述的轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元可采用上海貝思特門機(jī)公司生的型號(hào)為bq201的磁編碼器。
下面對(duì)質(zhì)量平均值m的公式做進(jìn)一步闡述。
在電梯門機(jī)系統(tǒng)中，尤其是高性能的電梯門機(jī)系統(tǒng)，要產(chǎn)生快的速度響應(yīng)和轉(zhuǎn)矩響應(yīng)以及良好的現(xiàn)場(chǎng)自適應(yīng)能力，就必須對(duì)門質(zhì)量進(jìn)行辨識(shí)，門質(zhì)量是電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中速度控制器、力矩前饋補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)必須要考慮的問題，電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)根據(jù)門質(zhì)量自適應(yīng)調(diào)節(jié)速度控制器以及前饋補(bǔ)償，讓系統(tǒng)獲得良好的速度控制與現(xiàn)場(chǎng)工況自適應(yīng)能力。
本發(fā)明中，在電機(jī)帶負(fù)載（即電機(jī)帶載）工作過(guò)程中，門機(jī)控制器對(duì)整個(gè)電梯開門工作過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)，選取至少3個(gè)等距離距離間隔，對(duì)各個(gè)距離間隔內(nèi)電機(jī)的電氣參數(shù)進(jìn)行采集。
所述電氣參數(shù)通過(guò)門機(jī)控制器的電機(jī)信號(hào)采集單元進(jìn)行提取和采集，通過(guò)質(zhì)量辨識(shí)單元根據(jù)所述電氣參數(shù)來(lái)計(jì)算電機(jī)的轉(zhuǎn)矩tt和角速度ω。
對(duì)于電機(jī)的角轉(zhuǎn)速ω，可通過(guò)以下公式（1）來(lái)計(jì)算：
其中，ω為電機(jī)角速度，f為電機(jī)運(yùn)行頻率，n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，p為電機(jī)極對(duì)數(shù)。
對(duì)于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩tr，可通過(guò)以下公式（2）來(lái)計(jì)算：
其中，tt為電機(jī)當(dāng)前轉(zhuǎn)速，tr為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩，ir為電機(jī)的額定電流，it為電機(jī)的當(dāng)前電流。
至少3個(gè)所述距離間隔是在電梯開門的運(yùn)動(dòng)軌跡的恒定加加速度的加速段中截取的，至少3個(gè)所述距離間隔中計(jì)算出電機(jī)加加速度為一恒定值。其中，至少3個(gè)所述距離間隔可以在電機(jī)同向轉(zhuǎn)動(dòng)工作過(guò)程中進(jìn)行選取，也可以在電機(jī)的正反轉(zhuǎn)工作過(guò)程中進(jìn)行選取，此處不做限制。對(duì)電機(jī)速度的控制可由所述門機(jī)控制器的電機(jī)控制單元來(lái)完成，也可由電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的控制器來(lái)完成，或通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制，此處也不做限制。
所述門機(jī)控制器的質(zhì)量辨識(shí)單元根據(jù)至少3個(gè)所述距離間隔內(nèi)的電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和角速度計(jì)算得出所述門質(zhì)量。
由于所述門質(zhì)量包括層門質(zhì)量和轎門質(zhì)量在內(nèi)的整個(gè)機(jī)械裝置的系統(tǒng)質(zhì)量，其機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程為：
或
其中，te為電機(jī)轉(zhuǎn)矩，m為門質(zhì)量，μ為門機(jī)系統(tǒng)的摩擦系數(shù)，ld為電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪直徑，
tk為層門自閉裝置重錘轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的等效力矩。
上述（3）、（4）兩個(gè)公式不同，是因?yàn)閷娱T使用了不同的自閉力裝置：彈簧或重錘。
在實(shí)際工程應(yīng)用中，因?yàn)?個(gè)距離間隔距離非常小，可認(rèn)為
其中，dω1、dω2、dω3為各距離間隔內(nèi)的電機(jī)角速度的變化值，te1、te2、te3為各距離間隔內(nèi)的最后時(shí)刻電機(jī)轉(zhuǎn)矩值，δl1、δl2、δl3為各距離間隔內(nèi)層門自閉裝置彈簧的伸長(zhǎng)量，j為角加加速度，t1、t2、t3分別為加速值變?yōu)閐ω1、dω2、dω3對(duì)應(yīng)的時(shí)間，t1、t2、t3為以加速度開始為起點(diǎn)的時(shí)間。將公式（a）、公式（b）、公式（c）分別帶入公式（5）、公式（6）、公式（7），公式（5）、公式（6）、公式（7）中的將任意兩個(gè)方程等式兩邊相減，可以得到以下公式：
（8）與（9）式中的，
如果取多組這樣的質(zhì)量平均值m可以進(jìn)行加和求平均值來(lái)最終求出所述門機(jī)質(zhì)量，如果所述至少3個(gè)距離間隔僅為3個(gè)距離間隔，則不需要進(jìn)行加和求平均值。
本發(fā)明通過(guò)在至少3個(gè)距離間隔內(nèi)采集電機(jī)的電氣參數(shù)計(jì)算電機(jī)的角速度和轉(zhuǎn)矩，再利用電機(jī)的角速度和轉(zhuǎn)矩得出門質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)在較小的運(yùn)算量下辨識(shí)門機(jī)質(zhì)量，解決門機(jī)質(zhì)量辨識(shí)困難的問題。