控制布置在電梯中的一組半主動(dòng)致動(dòng)器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明總體上涉及控制一組半主動(dòng)致動(dòng)器，更具體地講，涉及控制一組半主動(dòng)致 動(dòng)器以使電梯系統(tǒng)中的振動(dòng)最小化。
【背景技術(shù)】
[0002] 出于包括系統(tǒng)的安全和能量效率的多個(gè)原因，機(jī)械系統(tǒng)中的減振很重要。具體地 講，各種運(yùn)輸系統(tǒng)中的振動(dòng)與乘坐品質(zhì)和乘客安全性直接相關(guān)，因此應(yīng)該被最小化。例如， 車輛中的垂直振動(dòng)可通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)減振系統(tǒng)（通常被稱作懸架系統(tǒng)）來(lái)控制。類似地， 在電梯系統(tǒng)的操作過(guò)程中引起的振動(dòng)可被最小化。
[0003] 電梯系統(tǒng)通常包括轎廂、框架、滾輪引導(dǎo)組件和導(dǎo)軌。滾輪引導(dǎo)件充當(dāng)懸架系統(tǒng)以 使電梯轎廂的振動(dòng)最小化。轎廂和滾輪引導(dǎo)件被安裝在框架上。轎廂和框架由引導(dǎo)滾輪約 束沿著導(dǎo)軌移動(dòng)。存在造成轎廂中的振動(dòng)水平的兩個(gè)主要擾動(dòng)：（1)由于軌道不規(guī)則而通 過(guò)導(dǎo)軌傳遞給轎廂的軌道作用力；以及（2)轎廂直接作用力，例如通過(guò)吹在建筑物上的風(fēng)、 乘客載荷、分布或運(yùn)動(dòng)而生成的力。
[0004] 一些方法（例如，U. S. 5289902、U. S. 5712783、U. S. 7909141、U. S. 8011478 中所描 述的方法）補(bǔ)償電梯系統(tǒng)中的導(dǎo)軌的不規(guī)則以改進(jìn)乘坐舒適度。然而，那些方法沒(méi)有考慮 電梯部件的不確定性，例如阻尼裝置的參數(shù)由于老化、溫度而隨時(shí)間改變，因此降低了減振 懸架系統(tǒng)的有效性。
[0005] 例如，U. S. 5289902公開(kāi)了一種通過(guò)將振動(dòng)信號(hào)的頻率與預(yù)定頻率進(jìn)行比較來(lái)控 制用于減弱電梯轎廂的振動(dòng)的致動(dòng)器的方法。所述預(yù)定頻率基于電梯和致動(dòng)器的參數(shù)的固 定值來(lái)校準(zhǔn)。由于電梯和致動(dòng)器的參數(shù)可隨時(shí)間而變化，所以參數(shù)的新值可對(duì)應(yīng)于不同的 預(yù)定值以維持可取的減振性能。未能獲取參數(shù)變化的控制器使得方法的性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一些實(shí)施方式的目的是提供一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半 主動(dòng)致動(dòng)器以補(bǔ)償對(duì)電梯轎廂的水平方向上的一組擾動(dòng)并且使電梯轎廂的振動(dòng)最小化的 系統(tǒng)和方法。一些實(shí)施方式的另一目的是提供這樣的系統(tǒng)和方法，其在使用于測(cè)量系統(tǒng)的 操作參數(shù)的傳感器的數(shù)量最小化的同時(shí)維持半主動(dòng)致動(dòng)器的控制性能。本發(fā)明的一些實(shí)施 方式的另一目的是提供一種用于針對(duì)一組半主動(dòng)致動(dòng)器調(diào)節(jié)控制器的增益以補(bǔ)償致動(dòng)器 的老化的方法和系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的各種實(shí)施方式確定半主動(dòng)致動(dòng)器的控制策略。為了使測(cè)量的參數(shù)的數(shù)量 最小化，一些實(shí)施方式基于表示系統(tǒng)的振動(dòng)的參數(shù)來(lái)確定控制策略。所述參數(shù)的示例是表 示電梯系統(tǒng)中的電梯框架或者電梯轎廂的加速度的加速度信號(hào)。因此，一些實(shí)施方式通過(guò) 僅利用在電梯系統(tǒng)的操作期間加速度計(jì)的測(cè)量來(lái)使控制成本最小化。
[0008] -些實(shí)施方式基于電梯系統(tǒng)的模型來(lái)確定控制策略。所述實(shí)施方式利用了這樣的 認(rèn)識(shí)：一組半主動(dòng)致動(dòng)器可被一致地控制，因此可基于該一致性簡(jiǎn)化電梯系統(tǒng)的模型。因 此，一些實(shí)施方式將電梯系統(tǒng)表示成具有單個(gè)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的虛擬電梯系統(tǒng)的模型， 該單個(gè)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器被布置為補(bǔ)償虛擬擾動(dòng)。
[0009] 虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器表示所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器。例如，虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的補(bǔ)償 力表示所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器的補(bǔ)償力。類似地，虛擬擾動(dòng)表示所述一組擾動(dòng)的組合。這 種認(rèn)識(shí)允許限定虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的控制策略并且根據(jù)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的控制策略來(lái) 一致地控制所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器中的各個(gè)致動(dòng)器。另外，這種認(rèn)識(shí)允許通過(guò)調(diào)整虛擬半 主動(dòng)致動(dòng)器的控制的增益來(lái)調(diào)整所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器的控制。
[0010] 一些實(shí)施方式基于另一認(rèn)識(shí)：可利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型和表示電梯轎廂的水平 加速度的加速度信號(hào)來(lái)預(yù)先確定虛擬振動(dòng)。例如，一個(gè)實(shí)施方式利用虛擬擾動(dòng)和虛擬擾動(dòng) 的時(shí)間導(dǎo)數(shù)作為狀態(tài)變量來(lái)增強(qiáng)所述模型，并且將增強(qiáng)的模型逆轉(zhuǎn)以確定虛擬擾動(dòng)的二階 時(shí)間導(dǎo)數(shù)與加速度信號(hào)之間的關(guān)系?；谠撽P(guān)系以及加速度信號(hào)的測(cè)量，可確定虛擬擾動(dòng)。
[0011] 因此，各種實(shí)施方式接收在不使用所述一組致動(dòng)器的情況下在電梯系統(tǒng)的操作期 間在電梯轎廂的不同垂直位置處測(cè)量的加速度信號(hào)的值，并且基于所述模型和加速度信號(hào) 的值來(lái)確定虛擬擾動(dòng)的垂直分布。所述垂直分布將虛擬擾動(dòng)的值映射到電梯轎廂的對(duì)應(yīng)垂 直位置。
[0012] 在電梯轎廂的操作期間，可使用虛擬擾動(dòng)的擾動(dòng)分布來(lái)確定操作的虛擬擾動(dòng)。例 如，一個(gè)實(shí)施方式利用在電梯轎廂的操作期間電梯轎廂的移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分布以及虛擬擾動(dòng)的 擾動(dòng)分布來(lái)確定在所述操作期間的虛擬擾動(dòng)。所述擾動(dòng)分布被預(yù)先確定并存儲(chǔ)在控制系統(tǒng) 的處理器可訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中。電梯轎廂的位置的運(yùn)動(dòng)分布可例如通過(guò)電梯系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制 器來(lái)確定。這種實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)可在于允許在控制策略中并入未來(lái)擾動(dòng)。
[0013] 一些實(shí)施方式基于另一認(rèn)識(shí)：給定虛擬擾動(dòng)，可利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型和表示 電梯轎廂的水平加速度的加速度信號(hào)來(lái)確定反映半主動(dòng)致動(dòng)器的變化的虛擬半主動(dòng)致動(dòng) 器的虛擬力的幅值。給定虛擬力的幅值和基準(zhǔn)虛擬力的幅值，可調(diào)節(jié)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的 控制器的增益以補(bǔ)償虛擬力的幅值相對(duì)于基準(zhǔn)虛擬力的幅值的偏離。
[0014] 例如，一個(gè)實(shí)施方式將虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的虛擬力當(dāng)作未知輸入變量，并且通過(guò) 將虛擬系統(tǒng)逆轉(zhuǎn)成輸入是加速度信號(hào)、輸出是估計(jì)的虛擬力的逆系統(tǒng)來(lái)提供虛擬力的估 計(jì)。
[0015] -些實(shí)施方式基于另一認(rèn)識(shí)：給定虛擬擾動(dòng)，虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的虛擬力的幅值 可通過(guò)將虛擬力參數(shù)化為虛擬相對(duì)速度的幅值和虛擬相對(duì)速度（可從加速度信號(hào)和虛擬 系統(tǒng)估計(jì)）的乘積來(lái)確定，因此被當(dāng)作已知信號(hào)。因此，虛擬系統(tǒng)具有未知常數(shù)的線性參數(shù) 化：虛擬力的幅值?？蓱?yīng)用線性自適應(yīng)估計(jì)器來(lái)標(biāo)識(shí)虛擬力的幅值。
[0016] 因此，一個(gè)實(shí)施方式公開(kāi)了一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半主動(dòng)致動(dòng)器 以使對(duì)在垂直方向上移動(dòng)的電梯轎廂的水平方向上的一組擾動(dòng)所導(dǎo)致的電梯轎廂的振動(dòng) 最小化的方法。該方法包括以下步驟：利用虛擬電梯系統(tǒng)的模型來(lái)表示電梯系統(tǒng)，所述模型 具有單個(gè)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器，該單個(gè)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器被布置為補(bǔ)償與所述一組擾動(dòng)中的 擾動(dòng)之和成比例的虛擬擾動(dòng)，其中，所述虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的補(bǔ)償力與所述一組半主動(dòng)致 動(dòng)器的補(bǔ)償力之和成比例；利用在電梯轎廂的操作期間電梯轎廂的位置的運(yùn)動(dòng)分布以及虛 擬擾動(dòng)的擾動(dòng)分布來(lái)確定在所述操作期間的虛擬擾動(dòng)；利用所述模型和虛擬擾動(dòng)確定虛擬 半主動(dòng)致動(dòng)器的虛擬力的幅值；以及基于虛擬力的所述幅值和虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的基準(zhǔn)力 來(lái)調(diào)節(jié)用于控制所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器的控制器的增益。所述方法的步驟由處理器執(zhí)行。
[0017] 另一實(shí)施方式公開(kāi)了一種用于控制布置在電梯系統(tǒng)中的一組半主動(dòng)致動(dòng)器以補(bǔ) 償一組擾動(dòng)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括：傳感器，其確定表示在電梯系統(tǒng)的操作期間電梯轎廂的水 平加速度的加速度信號(hào)；虛擬擾動(dòng)模塊，其利用在電梯系統(tǒng)的操作期間電梯轎廂的位置的 運(yùn)動(dòng)分布以及虛擬擾動(dòng)的擾動(dòng)分布來(lái)確定虛擬擾動(dòng)；控制器，其根據(jù)虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的 控制策略，利用虛擬擾動(dòng)的擾動(dòng)分布和在使用所述一組致動(dòng)器的情況下在電梯轎廂的操作 期間測(cè)量的加速度信號(hào)來(lái)控制所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器中的各個(gè)致動(dòng)器；幅值估計(jì)器，其利 用所述模型和虛擬擾動(dòng)來(lái)確定虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的虛擬力的幅值；以及調(diào)整模塊，其基于 虛擬力的所述幅值和虛擬半主動(dòng)致動(dòng)器的基準(zhǔn)力來(lái)調(diào)節(jié)用于控制所述一組半主動(dòng)致動(dòng)器 的控制器的增益。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1A、圖IB和圖IC是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的控制方法的框圖；
[0019] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的確定包括虛擬致動(dòng)器的虛擬系統(tǒng)的模型的 示意圖；
[0020] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的電梯系統(tǒng)的示意圖；
[0021] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的將半主動(dòng)致動(dòng)器安裝在中心滾輪上的滾輪 引導(dǎo)組件的示意圖；
[0022] 圖5A和圖5B是圖3的電梯系統(tǒng)的擾動(dòng)的示意圖；
[0023] 圖6A、圖6B、圖6C和圖6D是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式的估計(jì)幅值的框圖；
[0024] 圖7A、圖7B和圖7C是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的估計(jì)幅值的框圖；
[0025] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的基于擾動(dòng)分布確定虛擬擾動(dòng)的方法的框圖；
[0026] 圖9A、圖9B、圖9C、圖9D和圖9E是確定擾動(dòng)分布的各種方法的框圖；
[0027] 圖10A、圖IOB和IOC是用于電梯系統(tǒng)以重構(gòu)虛擬擾動(dòng)的估計(jì)器的框圖；以及
[0028] 圖11是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的電梯控制系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 本發(fā)明的各種實(shí)施方式公開(kāi)了一種控制具有半主動(dòng)致動(dòng)器的電梯系統(tǒng)的系統(tǒng)和 方法。一些實(shí)施方式涉及一種在擾動(dòng)方向上經(jīng)受至少一個(gè)外部擾動(dòng)的懸架系統(tǒng)，至少一個(gè) 半主動(dòng)致動(dòng)器被控制以使由對(duì)應(yīng)擾動(dòng)引起的質(zhì)量之一的振動(dòng)最小化。
[0030] 為了清晰，本公開(kāi)專注于使用半主動(dòng)致動(dòng)器來(lái)使由一個(gè)方向上的擾動(dòng)引起的振動(dòng) 最小化的系統(tǒng)的控制方法，該系統(tǒng)經(jīng)受該方向上的外部擾動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)使所公開(kāi)的控制方法 一般化來(lái)推導(dǎo)出使多個(gè)方向上的振動(dòng)最小化的控制方法。
[0031] 給定一組擾動(dòng)和