專利名稱：升降機制動器的電樞運動檢測裝置和電樞位置估測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對升降機的主動輪的旋轉(zhuǎn)進行控制的電磁制動器裝置。
背景技術(shù)：
在已知的用于升降機的電磁制動器中，利用位置、速度或加速度傳感器(根據(jù)現(xiàn)有所謂的機械傳感器)或者利用機械開關(guān)來檢測運動電樞的位置。
在Michael Page的美國專利(專利號5241218，專利日期1993年8月31日)中公開的另一種方法，涉及用于檢測螺線管電樞(例如，電磁閥)的運動的電路，通過檢測螺線管電樞(例如，電磁閥)的運動，可以從遠程位置監(jiān)測電樞的正確操作或誤操作，由此可以監(jiān)測所述電磁閥。
根據(jù)上述公開的專利，利用流過螺線管線圈的電流的瞬時減小(或其它情況)來監(jiān)測螺線管的正確操作(或誤操作)。
此外，Masami Nomura的美國專利(專利號4974703，專利日期1990年12月4日，和專利號4984659，專利日期1991年1月15日)涉及升降機控制裝置，該升降機控制裝置按如下方式增強升降機在起動和停止操作期間的乘坐平穩(wěn)質(zhì)量●升降機轎廂僅在制動器已被拉起之后起動，以避免升降機馬達生成扭矩而制動器的制動力仍舊在起作用的不希望情況；●在制動器已被釋放之后，把升降機馬達扭矩設(shè)成零，以避免升降機馬達生成扭矩而制動器的制動力仍被施加的不希望情況。
通過監(jiān)測制動器線圈電流來檢測電磁制動器的操作。
針對基于電流的瞬時變化來檢測電樞運動而提出的方法可以應(yīng)用于升降機制動器系統(tǒng)，但是具有下列局限性●電流變化(電樞拉起期間的電流減小和電樞釋放期間的電流增大)可能是由于電源的電壓波動而非僅是由于電樞運動造成的，這可能導(dǎo)致錯誤操作；●電流增大可能是由于為減小碰撞噪聲而在制動器應(yīng)用上應(yīng)用的制動器控制裝置造成的；●電流變化(減小或增大)取決于螺線管的構(gòu)造變化，并且受電樞行程和螺線管的電感的影響，由此，這種方法的精度限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
對于當(dāng)前使用的升降機制動器系統(tǒng)的情況來說，電樞行程通常小于1mm，并且因受限制的空間(緊湊設(shè)計)而使電磁致動器高度飽和(出現(xiàn)磁飽和)。

發(fā)明內(nèi)容
提出本發(fā)明以解決上述問題，并且本發(fā)明的一個目的是，提供用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置和用于升降機制動器的電樞位置估測裝置，它們可以改進對電樞位置進行檢測的精度。
根據(jù)本發(fā)明的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置是用于檢測升降機制動器的電樞的運動的裝置，所述升降機制動器包括制動器轉(zhuǎn)子；制動器閘瓦，其用于以摩擦方式對所述制動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行制動；彈簧，其用于迫使所述制動器閘瓦壓靠所述制動器轉(zhuǎn)子；以及制動器釋放部，其用于釋放所述制動器閘瓦以使其離開所述制動器轉(zhuǎn)子，所述制動器釋放部設(shè)置有電磁體和電樞，所述電磁體包括制動器線圈，所述電樞在所述電磁體被賦能時，抵抗所述彈簧的彈力而被吸引至所述電磁體，所述電樞運動檢測裝置包括電流檢測器，其用于檢測流過所述制動器線圈的電流；電壓檢測器，其用于檢測施加至所述制動器線圈的電壓；電壓變化檢測器，其用于檢測在對所述電磁體進行賦能的恒壓源中產(chǎn)生的異常電壓降；以及運動檢測器，其用于通過比較從所述電流檢測器和所述電壓檢測器獲得的信息與設(shè)置的閾值電平，并且通過判斷所述電壓變化檢測器是否已檢測到異常電壓降，來檢測所述電樞相對于所述電磁體的運動。
根據(jù)本發(fā)明的用于升降機制動器的電樞位置估測裝置是用于估測升降機制動器的電樞的位置的裝置，所述升降機制動器包括制動器轉(zhuǎn)子；制動器閘瓦，其用于以摩擦方式對所述制動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行制動；彈簧，其用于迫使所述制動器閘瓦壓靠所述制動器轉(zhuǎn)子；以及制動器釋放部，其用于釋放所述制動器閘瓦以使其離開所述制動器轉(zhuǎn)子，所述制動器釋放部設(shè)置有電磁體和電樞，所述電磁體包括制動器線圈，所述電樞在所述電磁體被賦能時，抵抗所述彈簧的彈力而被吸引至所述電磁體，所述電樞位置估測裝置包括電流檢測器，其用于檢測流過所述制動器線圈的電流；電壓檢測器，其用于檢測施加至所述制動器線圈的電壓；電樞位置估測部，其用于基于從所述電流檢測器和所述電壓檢測器獲得的信息，來估測所述電樞的位置和與所述電樞的位置有關(guān)的參數(shù)中的至少一個；以及位置指示器部，其用于基于來自所述電樞位置估測部的輸出，并基于所述電樞的位置的預(yù)設(shè)范圍和預(yù)設(shè)參數(shù)中的至少一個、以及從所述電流檢測器獲得的信息，來判斷所述電樞的位置是否正常。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的升降機的包括電樞運動檢測裝置的制動器系統(tǒng)的整體構(gòu)造的示意圖。
圖2是示出在電磁體通電和斷電時施加電壓與時間、電樞位移與時間以及線圈電流與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖3是示出在電磁體通電和斷電時施加電壓與時間、電樞位移與時間以及感生電動勢(E.M.F.)與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的基于電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的一個示例的構(gòu)造圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的基于電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的在制動器釋放時基于電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的在具有或沒有電樞控制的情況下進行制動器應(yīng)用時基于電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖8是示出在電磁體通電和斷電時施加電壓與時間、電樞位移與時間以及瞬時電磁功率(P)與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的基于瞬時電磁功率(P)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的一個示例的結(jié)構(gòu)圖。
圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的基于瞬時電磁功率(P)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的在制動器釋放時基于瞬時電磁功率(P)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的在沒有電樞控制的情況下進行制動器應(yīng)用時基于瞬時電磁功率(P)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的在具有電樞控制的情況下進行制動器應(yīng)用時基于瞬時電磁功率(P)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖(圖12中示出的示范圖的擴展)。
圖14是在電樞拉起和電樞保持期間施加的電樞電流控制的示范圖。
圖15是示出根據(jù)本發(fā)明的在電磁體通電(處于電流控制下)和斷電時，電樞(線圈)電流與時間、電樞位移與時間以及施加電壓與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖16是示出在電磁體通電(處于電流控制下)和斷電時，施加電壓與時間、電樞位移與時間、施加電壓導(dǎo)數(shù)與時間以及感生電動勢與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明的在電磁體通電(處于電流控制下)時電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明的在具有電樞電流控制的情況下進行制動器釋放應(yīng)用時基于施加電壓或控制信號監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的操作的示范圖。
圖19是示出根據(jù)本發(fā)明的升降機的包括電樞位置估測裝置的制動器系統(tǒng)的整體構(gòu)造的示意圖，該電樞位置估測裝置由電樞位置估測部以及正常和異常位置指示器部組成。
圖20是示出在電磁體通電(在電樞拉起和電樞保持期間)和斷電(在電樞釋放期間)時，施加電壓與時間、電樞位移與時間以及線圈電流與時間之間的典型關(guān)系的圖。
圖21是示出電感隨氣隙的典型變化的圖。
圖22是基于信號注入的參數(shù)估測原理的示范圖。
圖23是在滯后控制回路下的電流控制的示范圖。
圖24是切換頻率估測的原理的示范圖。
圖25是示出施加電壓與時間以及線圈電流與時間之間的典型關(guān)系的圖。該電流在電樞拉起期間不受控制并且提供了電阻估測部。該電流在電樞保持期間和在電樞釋放之后處于滯后控制下，并且提供了感應(yīng)率估測部。
圖26是電樞位置估測裝置的電樞位置估測部的示范圖，并且示出了根據(jù)梯度法的電樞位置估測。
圖27是示出根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)基于基準(zhǔn)模型的切換頻率估測法的電樞位置估測的框圖。
圖28是示出根據(jù)本發(fā)明的趨勢估測器的操作原理的圖。
圖29是示出遞歸實現(xiàn)趨勢估測部的示范圖。
圖30是根據(jù)本發(fā)明的正常和異常位置指示器部的采用偽編程語言的示范算法。
圖31是示出針對不同電樞位置的估測感應(yīng)率的示范圖。
具體實施例方式
第一實施例圖1示出了升降機的整個制動器系統(tǒng)的構(gòu)造。升降機的轎廂1與對重部4一起通過卷繞在主動輪2上的主繩3按吊桶方式懸掛著。
由卷揚馬達5驅(qū)動的制動器轉(zhuǎn)子(如制動鼓或制動盤)6通常安裝在把卷揚馬達5和主動輪2相互連接到一起的軸上。制動器閘瓦8在彈簧7的彈力的作用下被迫使成與制動器轉(zhuǎn)子6接合，由此提供因摩擦造成的制動力。當(dāng)利用由恒壓源11提供的驅(qū)動電路9對由電磁體組成的制動器線圈10賦能時，接合至制動器閘瓦8的電樞12克服彈簧7的彈力而被吸引至制動器線圈10。制動器釋放部包括電磁體，該電磁體包括制動器線圈10和電樞12。
電流檢測器13和電壓檢測器14檢測電流和在制動器線圈10(電磁體)上施加的電壓。電壓變化檢測器15檢測恒壓源11的異常電壓降。當(dāng)電壓電平低于或高于明確限定的閾值時，在此由VD表示的監(jiān)測信號(邏輯信號)被設(shè)成零(VD＝0)。對于正常操作的情況來說，監(jiān)測信號的值被設(shè)成1(VD＝1)。
在運動檢測器和運動指示器單元16中根據(jù)在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平來執(zhí)行電樞運動檢測。針對制動器釋放時段用TH1和TH2來表示在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平設(shè)置，而針對制動器應(yīng)用時段用TH3和TH4來表示在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平設(shè)置。
圖2示出了在電磁體通電和斷電時，施加電壓(u)與時間(t)(圖2中的(a))、電樞位移(x)與時間(t)(圖2中的(b))以及線圈電流(i)與時間(t)(圖2中的(c))的典型關(guān)系。
當(dāng)電流最初接通時(圖2中的(a)圖上的時間點T1，和圖2中的(c)圖上的時間點A)，電流漸變增大，直到線圈生成的磁場的強度變得足以拉起電樞為止。在該時間點處，由于電樞運動，造成流過線圈的電流(i)瞬時下降(圖2中的(c)圖上的點B)。最終，電流達到其在電樞保持期間的穩(wěn)態(tài)值(圖2中的(a)圖上的時間點T2，圖2中的(c)圖上點C)。
當(dāng)電流最初切斷時(圖2中的(a)圖上的時間點T3，和圖2中的(c)圖上的點D)，電流漸變減小，直到線圈的磁場生成的力變得小于彈簧的力為止，從而釋放電樞。在該時間點處，由于電樞運動，造成流過線圈的電流(i)瞬時增大(圖2中的(c)圖上的點E)，最終達到其在電樞釋放期間的穩(wěn)態(tài)值(圖2中的(a)圖上的時間點T4，圖2中的(c)圖上的點F)。
基于感生電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測下面，對根據(jù)本發(fā)明第一實施例的基于電動勢估測和監(jiān)測的電樞運動檢測方法的一個示例進行說明。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電樞運動檢測裝置的基本操作的示范圖。圖3中的(a)示出了施加給制動器線圈10的電壓，圖3中的(b)示出了電樞12的位移，而圖3中的(c)示出了感生電動勢。在圖3中，當(dāng)釋放制動器時，在時間點T1向制動器線圈10施加了吸合電壓，以使設(shè)置有制動器線圈10的電磁體吸合電樞12。在第一階段，感生電動勢(圖3中的(c))是因傳感器偏差造成的恒定值(理論上為零)，而在電磁吸力克服由彈簧7生成的力時，電樞12開始運動，并且感生電動勢增大。在運動電樞12碰到固定電樞之后，感生電動勢開始減小。電樞運動在時間點T2結(jié)束。
當(dāng)應(yīng)用制動器時，施加在制動器線圈10上的電壓在時間點T3從吸合電壓變成零，結(jié)果，制動器電流開始減小，并且在電磁吸力變得小于彈力時，電樞12開始下降或朝制動器轉(zhuǎn)子6運動，而感生電動勢如圖3中的(c)中所示地減小。在時間點T4，電樞12結(jié)束其下降操作，如圖3中的(b)中所示。
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的基于電動勢(E.M.F.)估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的一個示例的構(gòu)造圖。
通過利用電壓檢測器14和電流檢測器13測量施加電壓(u)和電流(i)，來在EMF估測部18中估測感生電動勢。由運動檢測算法A部19根據(jù)閾值電平設(shè)置部17并考慮由電壓變化檢測器15提供的信號VD，來檢測電樞運動。
運動指示器20以可視方式(例如，如果電樞12運動或不運動則接通或關(guān)閉LED)和/或以電子方式(向監(jiān)視單元發(fā)送數(shù)字信號)用信號表示電樞運動。
下面，對根據(jù)本發(fā)明第一實施例的(圖5中示出的)電動勢(E.M.F.)估測進行說明。
電磁致動器的電壓公式可以寫成u＝Ri+dΨ/dt(1)其中，(u)是施加電壓，(i)是電流，R是線圈電阻，而Ψ是總磁通量?？偞磐喀罚溅?i，x)取決于電流(i)和電樞位移(x)。
因此，根據(jù)上述公式，可以獲得u＝Ri+dΨ/dt＝Ri+Ψ/idi/dt+Ψ/xdx/dt(2)上述公式可以近似為u≈Ri+L(i)di/dt+e (3)其中e是感生電動勢e＝Ψ/x dx/dt (4)而L(i)di/dt≈Ψ/idi/dt(5)如果不存在磁飽和，則L(i)＝L＝常數(shù)。
根據(jù)公式(3)，計算出感生電動勢為e≈u-Ri-L(i)di/dt (6)假定由電流檢測器13檢測到的電流信號(i)的拉普拉斯變換由I(s)表示，濾波部21以時間常數(shù)τ1執(zhí)行濾波。濾波部21根據(jù)下面的公式計算由if表示的濾波電流信號(其拉普拉斯變換由If(s)表示)If(s)＝{1/(τ1s+1)}I(s) (7)根據(jù)下面的公式獲得由ef表示的濾波且放大的電動勢信號(其拉普拉斯變換由Ef(s)表示)Ef(s)＝K1{U(s)-RIf(s)-L{s/(τ2s+1)}If(s)} (8)其中U(s)是由電壓檢測器14檢測到的施加電壓(u)的拉普拉斯變換。
通過微分部22、濾波部23(具有時間常數(shù)τ2)、制動器線圈電阻值24、由電感調(diào)節(jié)部26指定的線圈電感值25以及放大部27(具有增益K1)，來計算上述公式(8)。
下面，將描述電感調(diào)節(jié)部26的操作。預(yù)先獲得電感L＝L(i)，并且把制動器線圈電流(i)與電感L之間的關(guān)系制成表。運動檢測器和運動指示器單元16基于電流檢測器13的濾波信號從這個表中調(diào)用或選取電感L，并且在電動勢估測部18中改變電感L。
接著，當(dāng)電壓變化檢測器15檢測到異常電壓變化時，在運動檢測算法A部19中，使用濾波后的電動勢信號ef(s)28，以根據(jù)在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平，進行電樞運動檢測。
作為電動勢變化的結(jié)果，電樞運動檢測算法在電樞拉起的情況下如圖6中所示(由算法A.1表示)，而在具有或沒有電樞控制時電樞釋放的情況下如圖7所示(由算法A.2表示)。
下面，對這個實施例的操作進行描述。
在圖6中(由算法A.1表示)，對由ef表示的濾波后的電動勢信號28與在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH1表示的閾值電平進行比較。如果信號28ef總是小于閾值電平TH1，則意味著電動勢沒有增大，且隱含地表示電樞沒有運動。由此，把在拉起期間檢測電樞運動的由SET1表示的邏輯信號設(shè)成零。
SET1＝0 (9)如果由ef表示的信號28變得大于閾值電平TH1，并且在一小段時間后變得小于在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平TH2，則意味著估測的電動勢增大了。下一步驟是測試該電動勢增大是否是由于恒壓源11的異常電壓變化造成的。根據(jù)電壓變化檢測器15的操作，如果VD＝0，則意味著發(fā)生了異常電壓變化，從而將信號SET1設(shè)成0。
SET1＝0 (10)如果VD＝1，則意味著電動勢變化是由于電樞運動而非由于異常電壓變化造成的。由此，將邏輯信號SET1設(shè)成1。
SET1＝1 (11)此外，如果由ef表示的信號28變得大于閾值電平TH1，并且沒有減小到閾值電平TH2之下，則意味著估測電動勢增大是由于電壓增大而非由于電樞運動造成的。由此，將邏輯信號SET1設(shè)成0。
SET1＝0 (12)因此，通過邏輯信號SET1檢測制動器釋放時的電樞運動。如果SET1＝1，則電樞已經(jīng)運動，而如果SET1＝0，則電樞尚未運動。
在圖7中示出了在具有或沒有控制的情況下在電樞釋放期間的電樞運動檢測。下面，對這個實施例的操作進行描述。在圖7(由算法A.2表示)中，對估測的電動勢ef與在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH3表示的閾值電平進行比較。如果由ef表示的信號28總是大于閾值電平TH3，則意味著尚未感生出電動勢，且隱含地表示電樞沒有運動。由此，把表示釋放期間的電樞運動的邏輯信號SET2設(shè)成零。
SET2＝0 (13)如果由ef表示的信號28變得小于閾值電平TH3，并且在一小段時間后變得大于在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH4表示的閾值電平，則意味著估測的電動勢已經(jīng)減小。下一步驟是測試該電動勢減小是否是由于恒壓源11的異常電壓變化造成的。根據(jù)電壓變化檢測器15的操作，如果VD＝0，則意味著發(fā)生了異常電壓變化，從而將信號SET2設(shè)成0。
SET2＝0 (14)如果VD＝1，則意味著電動勢變化是由于電樞運動而非由于異常電壓變化造成的。由此，將邏輯信號SET2設(shè)成1。
SET2＝1 (15)如果由ef表示的信號28變得小于閾值電平TH3，并且沒有增大得超過閾值電平TH4，則意味著估測的電動勢的變化是由于電壓下降而非由于電樞運動造成的。由此，將邏輯信號SET2設(shè)成0。
SET2＝0 (16)因此，通過邏輯信號SET2檢測制動器應(yīng)用時的電樞運動。如果SET2＝1，則電樞已經(jīng)運動，而如果SET2＝0，則電樞尚未運動。
如前所述，在制動器應(yīng)用期間，制動器閘瓦碰到制動鼓并產(chǎn)生不希望的噪聲，該噪聲可以利用制動器控制裝置來降低。
在這種情況下，還可以考慮利用電壓檢測部14測量施加在制動器線圈10上的電壓，來應(yīng)用呈現(xiàn)的算法(在圖7中示出)。
第二實施例基于瞬時電磁功率估測和監(jiān)測的電樞運動檢測下面，對根據(jù)本發(fā)明第二實施例的基于瞬時電磁功率估測和監(jiān)測的電樞運動檢測裝置的一個示例進行說明。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電樞運動檢測裝置的基本操作的示范圖。圖8中的(a)示出了施加給制動器線圈10的電壓，圖8中的(b)示出了電樞12的位移，而圖8中的(c)示出了電磁體的瞬時電磁功率變化。在圖8中，當(dāng)釋放制動器時，在時間點T1向制動器線圈10施加吸合電壓，以使設(shè)置有制動器線圈10的電磁體吸合電樞12。在第一階段，儲存到電磁場中的瞬時功率(圖8中的(c))增大，而在電磁吸力克服彈簧7時，電樞開始運動，并且瞬時功率下降且在一小段時間后再次增大。電樞運動在時間點T2結(jié)束。
當(dāng)應(yīng)用制動器時，施加在制動器線圈10上的電壓在時間點T3處從吸合電壓變成零，結(jié)果，制動器電流開始減小，并且隱含地瞬時功率(圖8中的(c))下降。當(dāng)電磁吸力變得小于彈力時，電樞12開始下降或朝制動鼓運動，從而瞬時功率如圖8中的(c)所示地增大。在時間點T4，電樞12結(jié)束其下降操作，如圖8中的(b)所示。
圖9是示出電樞運動檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的發(fā)明人注意到電樞開始運動時儲存到電磁場中的瞬時功率變化的事實。
當(dāng)電樞拉起時，儲存到磁場中的部分能量被轉(zhuǎn)換成動能，由此減小儲存到電磁場中的瞬時功率。
當(dāng)釋放電樞時，運動電樞的部分動能被轉(zhuǎn)換成磁能，由此增大儲存到電磁場中的瞬時功率。
當(dāng)電流檢測器13檢測到電流時，通過瞬時電磁功率估測部29檢測到由驅(qū)動電路9提供的儲存到制動器線圈10(電磁體)的電磁場中的瞬時功率。通過運動檢測算法(指定到運動檢測算法B部30中)比較瞬時電磁功率估測部29的輸出信號與閾值電平(指定到閾值電平設(shè)置部17中)，來檢測電樞運動。
運動指示器部20以可視方式(例如，如果電樞運動或沒有運動則接通或關(guān)閉LED)和/或以電子方式(向監(jiān)視單元發(fā)送數(shù)字信號)，用信號表示電樞運動。
下面，對根據(jù)本發(fā)明第二實施例的瞬時電磁功率估測部29(在圖10中示出)進行說明。
假定流過線圈10的電流由(i)表示，而儲存到制動器線圈10的電磁場中的瞬時功率由P表示，則儲存到電磁場中的瞬時功率P與電流(i)之間的關(guān)系由下面的公式表示P＝L(i)*i*(di/dt) (17)儲存到電磁場中的瞬時功率，與電流和電流的一階導(dǎo)數(shù)的乘積成比例。
下面，對根據(jù)本發(fā)明第二實施例的瞬時功率檢測裝置進行說明。假定由電流檢測器13檢測到的電流信號(i)的拉普拉斯變換由I(s)表示，濾波部31以時間常數(shù)τ1執(zhí)行濾波。濾波部31根據(jù)下面的公式計算由if表示的濾波后的電流信號(其拉普拉斯變換由If(s)表示)If(s)＝{1/(τ1s+1)}I(s)(18)根據(jù)下面的公式獲得由Pf表示的濾波且放大的瞬時功率信號(其拉普拉斯變換由Pf(s)表示)Pf(s)＝K2*L*{If(s)}{s/(τ2s+1)}If(s)＝{L/(τ1s+1)＾2}{s/(τ2s+1)}I＾2(s)(19)通過微分部32、濾波部33(具有時間常數(shù)τ2)、由電感調(diào)節(jié)部35指定的線圈電感值34以及放大部36(具有增益K2)，來計算上述公式(19)。
電感調(diào)節(jié)部35的操作與電感調(diào)節(jié)部26的操作相似。預(yù)先獲得電感L＝L(i)，并且把制動器線圈電流(i)與電感L之間的關(guān)系制成表。運動檢測器和運動指示器單元16基于電流檢測器13的濾波信號從這個表中調(diào)用或選取電感L，并且在瞬時電磁功率估測部29中改變電感L。由37標(biāo)示濾波且放大的瞬時功率信號。
作為儲存到電磁場中的瞬時功率變化的結(jié)果，電樞運動檢測算法在電樞拉起的情況下如圖11中所示(由算法B.1表示)，而在電樞釋放的情況下如圖12所示(由算法B.2表示)。而且，當(dāng)在控制下執(zhí)行制動器應(yīng)用(電樞釋放)時，圖12中示出的電樞運動檢測算法被用圖13中示出的算法(由算法B.3表示)進行了擴展。
下面，對這個實施例的操作進行描述。在圖11(由算法B.1表示)中，對由Pf表示的濾波后的瞬時功率信號37與在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH1表示的閾值電平進行比較。如果信號37Pf總是大于閾值電平TH1，則意味著瞬時功率沒有減小，且隱含地表示電樞沒有運動。由此，把檢測拉起期間的電樞運動的由SET1表示的邏輯信號設(shè)成零。
SET1＝0 (20)如果由Pf表示的信號37變得小于閾值電平TH1，并且在一小段時間后變得大于在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平TH2，則意味著瞬時功率減小是由于電樞運動造成的，并且在電樞停止之后又開始增大。顯然，瞬時功率變化可以由恒壓源11的異常電壓變化引起。因此，下一步驟是測試信號VD，該信號VD檢測異常電壓變化。根據(jù)電壓變化檢測器15的操作，如果VD＝0，則意味著發(fā)生了異常電壓變化，從而將信號SET1設(shè)成0。
如果VD＝1，則電樞發(fā)生運動，從而將邏輯信號SET1設(shè)成1。
SET1＝1 (21)如果由Pf表示的信號37變得小于閾值電平TH1，并且沒有增大得超過閾值電平TH2，則意味著瞬時功率減小是由于電壓下降而非由于電樞運動造成的。由此，將邏輯信號SET1設(shè)成0。
SET1＝0 (22)因此，通過邏輯信號SET1檢測制動器釋放時的電樞運動。如果SET1＝1，則電樞已經(jīng)運動，而如果SET1＝0，則電樞尚未運動。
在圖12中示出了電樞釋放期間的電樞運動檢測。
下面，對這個實施例的操作進行描述。在圖12(由算法B.2表示)中，對估測的瞬時功率信號Pf與在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH3表示的閾值電平進行比較。如果由Pf表示的信號37總是小于閾值電平TH3，則意味著儲存到電磁場中的瞬時功率在減小(轉(zhuǎn)化成熱)，且隱含地表示電樞沒有運動。由此，把表示釋放期間的電樞運動的邏輯信號SET2設(shè)成零。
SET2＝0(23)如果由Pf表示的信號37變得大于閾值電平TH3，并且在一小段時間后變得小于在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH4表示的閾值電平，則意味著儲存到電磁場中的瞬時功率的增大是由于電樞運動造成的，并且在電樞停止之后開始減小。如果恒壓源11不發(fā)生異常電壓變化，則是這種情況。因此，在下一階段，測試檢測異常電壓變化的信號VD。根據(jù)電壓變化檢測器15的操作，如果VD＝0，則意味著發(fā)生了異常電壓變化，從而將信號SET2設(shè)成0。
如果VD＝1，則意味著瞬時功率變化是由于電樞運動造成的，由此，將邏輯信號SET2設(shè)成1。
SET2＝1(24)如果由Pf表示的信號37變得大于閾值電平TH3，并且沒有減小到閾值電平TH4之下，則意味著瞬時功率的增大是由于電壓增大而非由于電樞運動造成的。由此，將邏輯信號SET2設(shè)成0。
SET2＝0(25)因此，通過邏輯信號SET2檢測了制動器應(yīng)用時的電樞運動。如果SET2＝1，則電樞已經(jīng)運動，而如果SET2＝0，則電樞尚未運動。
然而，在制動器應(yīng)用期間，制動器閘瓦碰到制動鼓，并且產(chǎn)生不希望的噪聲，該噪聲可以利用制動器控制裝置來降低。
因此，如果將制動器控制裝置用于降噪，則把根據(jù)本發(fā)明的制動器應(yīng)用時的電樞運動檢測算法(在圖12中示出)擴展為圖13中示出的算法。這種需求是為了即使在不恰當(dāng)?shù)碾姌锌刂?控制系統(tǒng)失效或不正確地工作)下也確保正確的電樞運動檢測。
在圖13(由算法B.3表示)中，在電樞控制時段結(jié)束之后，檢測由Pf表示的信號37，并且存儲由圖12中示出的算法返回的邏輯信號SET2的值。
如果由Pf表示的信號37是負的，則意味著儲存到電磁場中的瞬時功率在減小。如果由圖12中示出的算法檢測到的邏輯信號SET2等于1，則意味著電樞已經(jīng)運動。
SET2＝1 (26)另外，如果由圖12中示出的算法檢測到的邏輯信號SET2等于0，則意味著電樞尚未運動，并且瞬時功率的減小僅是由于電壓下降造成的。
由此，SET2＝0 (27)如果由Pf表示的信號37是正的，則意味著儲存到電磁場中的瞬時功率在增大，而如果信號37為零，則意味著尚未釋放電樞。由此，SET2＝0 (28)因此，利用邏輯信號SET2來檢測制動器應(yīng)用時的電樞運動。如果SET2＝1，則電樞已經(jīng)運動，而如果SET2＝0，則電樞尚未運動。
第三實施例基于施加電壓或控制信號監(jiān)測的電樞運動檢測存在希望在電樞拉起和保持期間控制電樞電流的情況。通常根據(jù)圖14中呈現(xiàn)的控制方案執(zhí)行電樞電流控制，其中，控制器K(s)通常具有下面的傳遞函數(shù)K(s)＝Kp+Ki/s (29)其中，Kp是比例增益，而Ki是積分增益。
Uc(s)表示的控制信號由下面的公式給出Uc(s)＝(Kp+Ki/s}Err(s) (30)其中，誤差信號是電流基準(zhǔn)i*與測量電流i之間的差Err(s)＝I*(s)-I(s) (31)功率變換器可以被視為在工作頻率范圍內(nèi)的理想功率變換器，因此，施加電壓u與控制信號uc成比例。由此，對于電樞運動檢測來說，可以使用全部兩個信號。
下面，對根據(jù)本發(fā)明第三實施例的基于施加電壓或控制信號監(jiān)測的在電樞拉起期間(電樞電流受控制)的電樞運動檢測裝置的一個示例進行說明。
在電樞釋放期間，不加改變地應(yīng)用前述方法(基于電動勢或瞬時功率估測和監(jiān)測)。
圖15是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電樞運動檢測裝置的基本操作的示范圖。圖15中的(a)示出了電流受控制的制動器線圈10，圖15中的(b)示出了電樞12的位移，而圖15中的(c)示出了施加給受控制的制動器線圈10的電壓，其中，當(dāng)電樞運動時用實曲線1表示該電壓，而當(dāng)電樞不運動時，用虛曲線2表示該電壓。
控制系統(tǒng)檢測并補償因電樞運動生成的感生電動勢而造成的電流降。圖16中的(a)示出了施加給制動器線圈10的電壓，其具有由電樞運動生成的因控制動作而造成的波峰。
用于檢測電樞運動的最簡單的方式是監(jiān)測圖16中的(c)中示出的施加電壓u的導(dǎo)數(shù)或控制信號uc的導(dǎo)數(shù)。
下面，說明根據(jù)本發(fā)明第三實施例的基于施加電壓或控制信號監(jiān)測的電樞運動檢測裝置，如圖17中所示。
假定由電壓檢測器38對施加電壓進行檢測，或者直接使用根據(jù)公式(30)計算的控制信號uc，濾波部39以時間常數(shù)τ1執(zhí)行濾波。求導(dǎo)部40對濾波信號求導(dǎo)，求導(dǎo)后的信號由放大部41(具有增益K1)放大。
通過運動檢測算法(被指定到運動檢測算法C部43中)對由42標(biāo)示的濾波且放大的信號與閾值電平(被指定到閾值電平設(shè)置部17中)進行比較，從而檢測電樞運動。
運動指示器部20以可視方式和/或以電子方式來用信號表示電樞運動。下面，對這個實施例的操作進行描述。在圖18(由算法C表示)中，對濾波且求導(dǎo)后的施加電壓或控制信號與在閾值電平設(shè)置部17中指定的由TH1表示的閾值電平進行比較。如果信號42總是小于閾值電平TH1，則意味著電流控制器尚未增大施加電壓或控制信號，由此，尚未檢測到電流降，這隱含地表示電樞沒有運動。因此，把檢測拉起期間的電樞運動的由SET1表示的邏輯信號設(shè)成零。
SET1＝0 (32)如果信號42變得大于閾值電平TH1，并且在一小段時間后變得小于在閾值電平設(shè)置部17中指定的閾值電平TH2，則意味著電流控制器尚未因檢測到的電流降而增大施加電壓或控制信號。
顯然，恒壓源11的異常電壓變化可以引起電流降。因此，下一步驟是測試信號VD，該信號VD檢測異常電壓變化。根據(jù)電壓變化檢測器15的操作，如果VD＝0，則意味著發(fā)生了異常電壓變化，從而將邏輯信號SET1設(shè)成0。
如果VD＝1，則電樞發(fā)生了運動，從而將邏輯信號SET1設(shè)成1。
SET1＝1 (33)如果信號42變得大于閾值電平TH1，并且沒有減小到閾值電平TH2之下，則意味著電壓增大不是由于電樞運動造成的。由此，將邏輯信號SET1設(shè)成0。
SET1＝0 (34)因此，通過邏輯信號SET1來檢測制動器釋放時的電樞運動。如果SET1＝1則電樞已經(jīng)運動，而如果SET1＝0，則電樞尚未運動。
容易注意到，雖然先前算法是簡單的，但是它具有某些缺點。噪聲可以影響施加電壓或控制信號的導(dǎo)數(shù)，這可以導(dǎo)致受限的操作范圍，或者在最壞的情況下，導(dǎo)致錯誤操作。
因此，還提出了另一種方法，其基于電動勢估測和監(jiān)測。
在電樞拉起期間，通過控制器補償因電樞運動生成的感生電動勢而造成的電流降。
因此，控制信號隨電流降成比例地增大(可以忽略控制器的積分項，電樞運動遠快于積分項時間常數(shù))，其可以被視為與感生電動勢(e.m.f.)成比例。
感生電動勢近似如下(還參見公式(6))e≈u-Ri-L(i)di/dt (35)用于電樞運動檢測的信號是電動勢或與它成比例的任何量值。
如果電樞沒有運動，則感生電動勢近似為零。如果電樞發(fā)生運動，則由電流控制器檢測電流降，并且通過增大控制信號(從而隱含地增大施加電壓)對電流降進行補償。在這種情況下，感生電動勢具有如圖16中的(d)所示的不等于零的值(在這種情況下為正值)。
按與在本發(fā)明第一實施例中所述方式相同的方式執(zhí)行電樞運動檢測算法。
第四實施例圖19示出了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的升降機的整個制動器系統(tǒng)的構(gòu)造。
在電樞位置估測部51中執(zhí)行電樞位置估測，并且由正常和異常位置指示器部52指示正常和異常電樞位置。其它構(gòu)造與第一實施例相同。
圖20示出了在電磁體通電和斷電時，施加電壓(u)與時間(t)(圖20中的(a))、電樞位移(x)與時間(t)(圖20中的(b))以及線圈電流(i)與時間(t)(圖20中的(c))的典型關(guān)系。
當(dāng)電流最初被接通時(圖20中的(a)圖上的時間點T1，和圖20中的(c)圖上的點A)，電流漸變增大，直到線圈生成的磁場的強度變得足以拉起電樞為止。在該時間點處，由于電樞運動，造成流過線圈的電流(i)瞬間減小(圖20中的(c)圖上的點B)。最終，電流達到其在電樞拉起期間的穩(wěn)態(tài)值(圖20中的(a)圖上的時間點T2，圖20中的(c)圖上的點C)。在已經(jīng)拉起電樞之后，施加電壓在電樞保持期間(在時間點T2與時間點T3之間)被減小到更低的電平，以便減小歐姆損耗。
當(dāng)電流最初被切斷時(圖20中的(a)圖上的時間點T3，圖20中的(c)圖上的點D)，電流漸變減小，直到線圈的磁場生成的力變得小于彈簧力為止，從而釋放電樞。在該時間點處，由于電樞運動，造成流過線圈的電流(i)瞬間增大(圖20中的(c)圖上的點E)，最終達到其在電樞釋放期間的穩(wěn)態(tài)值(圖20中的(a)圖上的時間點T4，圖20中的(c)圖上的點F)。
圖21示出了在非飽和電磁致動器的情況下相對于氣隙的電感變化。這意味著如果估測出線圈的電感或與其成比例的任何參數(shù)，則可以進行電樞位置估測。
圖22示出了參數(shù)估測的基本思想，其中(u)是施加的輸入信號(也被稱為‘注入信號’)，而(i)是測量的輸出信號。
為了估測系統(tǒng)的參數(shù)，輸入信號必須是在引用文獻(Ljung，Astrom)中描述的“持續(xù)激勵”條件。對于在升降機制動器中使用的電磁致動器的情況來說，輸入信號可以利用圖23所示的滯后控制回路生成。
存在不同的遞歸(在線)參數(shù)估測技術(shù)，其可以針對電感估測并且隱含地針對電樞位置估測來應(yīng)用。
公知的遞歸參數(shù)估測法中的一種是遞歸最小二乘法(RLS)，這在[Ljung，Astrom]中描述過。
這種思想是利用最小二乘法來最小化由(V(θ))(參見公式(36))表示的平方損耗函數(shù)。
V(θ)=12Σi(yi-yi^)2=12Σiei2---(36)]]>其中(θ)是參數(shù)矢量，(e)是測量的輸出(y)與估測的輸出 之間的差。
利用矩陣求逆引理引用文獻{Kailath，Astrom}，按遞歸形式寫成該參數(shù)估測算法。盡管這種方法可以提供良好的精度和快速的收斂性，但是，由于其數(shù)值復(fù)雜度而不適于許多實時的工業(yè)應(yīng)用。
已知為梯度法引用文獻{Astrom}的另一種方法在自適應(yīng)控制中被廣泛應(yīng)用，并且更加適于實時的實現(xiàn)，盡管其精度小于RLS的精度。
這種基本思想是按最小化損耗函數(shù)(V(θ))的方式調(diào)節(jié)參數(shù)。
V(θ)=12(y-y^)2=12e2---(37)]]>為了使(V(θ))變小，合理的是，按(V(θ))的負梯度的方向改變參數(shù)，即dθdt=-γ∂V∂θ=-γe∂e∂θ---(38)]]>其中(γ)是正的常數(shù)。
所示算法可以寫成不同的形式，并且已知為梯度或投影算法引用文獻{Astrom}。此外，還存在其它另選例，如
dθdt=-γ∂e∂θsign(e)---(39)]]>和dθdt=-γsign(∂e∂θ)sign(e)---(40)]]>它們被稱為sign符號算法(sign是公知的符號函數(shù))。
用于估測電樞位置的另一種方法是估測處于滯后控制下的電流的切換頻率。在引用文獻{Noh，Mizuno}中描述了這種方法，并且表明電感與切換頻率成反比。
在圖24中例示了，利用后面跟隨有整流器和低通濾波器(用于解調(diào)信號的振幅)的高通濾波器(用于去除電流中的低頻分量)來實現(xiàn)電感估測，作為一系列信號操作。
這種方法具有下列主要缺點●精度受限；●當(dāng)磁芯飽和時應(yīng)用受限。
基于線圈參數(shù)估測的電樞位置估測——梯度法在本發(fā)明的第四實施例中，利用梯度法對基于線圈參數(shù)估測的應(yīng)用于升降機制動器的電樞位置估測裝置的一個示例進行說明。
由于應(yīng)用于升降機中的電磁制動器的特性而造成●在拉起時間內(nèi)，電磁致動器高度飽和；●在一小段時間后，拉起電流減小至保持電流電平。
因此，考慮下面的參數(shù)估測法。首先，在電樞拉起期間，估測線圈的電阻，接著，在電流處于滯后控制下時，在電樞保持期間和在電樞釋放之后，使用估測的電阻值來估測線圈的電感或者其倒數(shù)。
按兩個步驟進行該參數(shù)估測法首先，估測電阻，接著，估測可以應(yīng)用于任何電磁致動器的電感。唯一的缺點是在參數(shù)估測中引入了小的延遲。
下面，利用梯度法對在參數(shù)估測期間考慮的模型結(jié)構(gòu)進行說明。
在靜止?fàn)顟B(tài)下，即，電樞沒有運動，并且針對指定的電流值(這樣，可以考慮磁飽和)，考慮下面的模型結(jié)構(gòu)u＝R+Ldi/dt(41)其中，(u)是施加電壓，(i)是電流，(R)是線圈電阻，而(L)是線圈電感。
在電流達到穩(wěn)態(tài)之后的電樞拉起期間，根據(jù)下面的公式遞歸地估測線圈的電阻。
Rk＝Rk-1+γR(uk-Rk-1ik-1) (42)其中，下標(biāo)(k)指(tk)和(γR)是正的常數(shù)時的值。
在電流已經(jīng)減小至保持電平之后，電樞電流進入在圖25中的(b)中呈現(xiàn)的滯后控制，而這個滯后控制回路提供所謂的“注入信號”，其被用于估測電感(L)或電感的倒數(shù)(G＝1/L)。
根據(jù)下面公式估測電感的倒數(shù)，其根據(jù)梯度法導(dǎo)出。
Gk=Gk-1+γG(uk-Rik)(dikdt-Gk-1(uk-Rik))---(43)]]>而且，可以證明上述公式在近似之后可以寫成下面的形式Lk=Lk-1-γLLk-1(uk-Rik)(dikdt-uk-RikLk-1)---(44)]]>其中(R)是在拉起時段內(nèi)的估測電阻，下標(biāo)(k)指(tk)和(γG)以及(γL)是正的常數(shù)時的值。
根據(jù)電磁致動器、磁飽和電平以及信噪比的構(gòu)造變型例，可以使用一個或其它估測法。
公式(8)和(9)可以提供精確的參數(shù)估測，該參數(shù)估測與電樞位置有關(guān)，由此構(gòu)成電樞位置估測法的核心。
關(guān)系x＝f(L)、x＝f(G)或者一般情況下的估測參數(shù)(p)與電樞位置(x)之間的關(guān)系x＝f(p)，可能近似為線性函數(shù)，或者對于更高精度來說，可以在存儲器中存儲非線性函數(shù)(f)作為查尋表。
圖26示出了基于梯度法的電樞位置估測。遞歸參數(shù)估測部55提供線圈的參數(shù)遞歸估測(按兩個步驟)，其中，輸入值為●(uk)是利用電壓檢測器部14測量的施加電壓，或者是驅(qū)動電路部9給出的基準(zhǔn)電壓；
●(ik)是低通濾波器(LPF)部53提供的濾波電流，該低通濾波器(LPF)部53的輸入由電流檢測器部13提供；●(dik/dt)是求導(dǎo)器(DER)部54提供的電流導(dǎo)數(shù)，該求導(dǎo)器(DER)部的輸入由電流檢測器部13提供。
利用拉普拉斯變換表達，低通濾波器可以實現(xiàn)為HLPF(s)=k111+τ1s---(45)]]>其中，k1和τ1是正的常數(shù)。
求導(dǎo)器可以實現(xiàn)為HDER(s)=k2=s1+τ2s---(46)]]>其中，k2和τ2是正的常數(shù)。
遞歸參數(shù)估測部55的輸出由低通濾波部56進行了低通濾波，該低通濾波部56提供用于趨勢估測器部57的輸入。
對于相對較大的氣隙和非飽和或輕度飽和磁芯來說，可以將該算法用于針對任何電磁致動器的電樞位置估測。
而且，通過所謂的“趨勢估測器”部57提高估測參數(shù)的精度。
對于指定的電樞位置來說，在電磁制動器的情況下，估測的電感或其倒數(shù)是時不變參數(shù)，但實際上，可以觀察到在平均值附近的小的波動，該波動是由于傳感器噪聲、估測誤差等造成的。為了提高時不變參數(shù)的估測精度，在估測參數(shù)達到其平均值之后，應(yīng)用所謂的“趨勢估測器”。
如果(p)是估測參數(shù)(在(L)或(G)的情況下)，則參數(shù)模型可以寫成P＝mt+n (47)在上述公式中，(t)是時間，(m)和(n)是參數(shù)。在理想的情況下，參數(shù)(m)等于零，從而，參數(shù)(n)等于估測參數(shù)。
圖28示出了趨勢估測器的原理。趨勢估測器的參數(shù)(m)和(n)是根據(jù)梯度法遞歸地估測的，該梯度法給出mk＝mk-1+γmtk(pk-mk-1tk-nk-1) (48)nk＝nk-1+γn(pk-mk-1tk-nk-1) (49)
其中(γm)和(γn)是正的常數(shù)。
圖29示出了根據(jù)公式(48)和(49)的遞歸趨勢估測器部57。
利用這個方法，估測參數(shù)變?yōu)橼厔莨罍y器的(n)參數(shù)。而且，估測參數(shù)(m)被用于監(jiān)測估測參數(shù)(p)的瞬變狀態(tài)。如果估測參數(shù)(m)在由(Vt)表示的最后時間段中處于明確限定的范圍中(-ε＜m＜ε)，則估測值(n)可以被視為有效(對于指定的電樞位置來說)。在理想的情況下，時不變參數(shù)(m)等于零。
圖30示出了正常和異常位置指示器部52，其中，采用偽編程語言描述了相關(guān)的算法。
在圖30中，(i)是測量的電流，而(iHTH)和(iRTH)分別是電樞保持期間的電流閾值和電樞釋放之后的電流閾值。此外，(n)表示趨勢估測器估測的參數(shù)。參數(shù)(PHmin)和(PHmax)限定在電樞保持期間的正常參數(shù)范圍，而(PRmin)和(PRmax)限定在電樞釋放之后的正常參數(shù)范圍，這些參數(shù)都是由用戶先驗限定的。
圖31示出了一示例，針對不同電樞位置的估測感應(yīng)率。
第五實施例利用基于基準(zhǔn)模型的切換頻率估測的電樞位置估測用于估測電樞位置的另一種方法是估測處于滯后控制之下的電流的切換頻率。在圖24中示出了這種方法的原理。
下面，在本發(fā)明的第五實施例中，如圖27所示，對當(dāng)與真實系統(tǒng)輸出并行地處理基準(zhǔn)模型的輸出時，利用基于該基準(zhǔn)模型的切換頻率估測的電樞位置估測進行說明。
在圖27中，真實信號的切換頻率與基準(zhǔn)模型的切換頻率之間的解調(diào)誤差信號提供了依賴于電樞位置的參數(shù)，該依賴于電樞位置的參數(shù)被用于電樞位置估測。利用“趨勢估測器”部57，按類似的方式實現(xiàn)精度提高，該“趨勢估測器”部57提供針對位置指示器部52的輸入。
這擴展了其中磁芯通常飽和并且氣隙通常小于1mm的升降機制動器系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。
利用拉普拉斯變換表達，將圖27中的基準(zhǔn)模型表示為Hmodel(s)=1sLn+Rn---(50)]]>其中，Ln和Rn是電樞保持和電樞釋放期間，與正常操作模式相對應(yīng)的額定參數(shù)。
此外，在圖27中，可以按與公式(45)和公式(46)類似的方式實現(xiàn)低通濾波器(LPF)和高通濾波器(HPF)。圖27中的框(ABS)意味著取信號的絕對值。
在圖27中，誤差信號66被計算為信號64與信號65之間的差。信號64是在對測量的電流進行高通濾波(高通濾波部58)之后獲得的，該測量的電流由電流檢測器部13提供，接著由整流部59在整流之后提供。信號65是在采用基準(zhǔn)模型(部24)的輸出之后獲得的，該基準(zhǔn)模型的輸入由驅(qū)動電路9或電壓檢測器14提供，該基準(zhǔn)模型的輸出通過高通濾波部61進行高通濾波，接著由整流部62進行整流。
在圖27中，利用低通濾波器部63解調(diào)誤差信號66，低通濾波器部63的輸出與電樞位置有關(guān)，這提供了針對趨勢估測器部57的輸入。
按與本發(fā)明第四實施例中描述的方式相同的方式執(zhí)行電樞位置估測和位置指示。
權(quán)利要求
1.一種用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，所述升降機制動器包括制動器轉(zhuǎn)子；制動器閘瓦，該制動器閘瓦用于以摩擦方式對所述制動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行制動；彈簧，該彈簧用于迫使所述制動器閘瓦壓靠所述制動器轉(zhuǎn)子；以及制動器釋放部，該制動器釋放部用于釋放所述制動器閘瓦以使其離開所述制動器轉(zhuǎn)子，該制動器釋放部包括電磁體和電樞，所述電磁體包括制動器線圈，所述電樞在所述電磁體被賦能時，抵抗所述彈簧的彈力而被吸引至所述電磁體，所述電樞運動檢測裝置檢測所述升降機制動器的所述電樞的運動，并且包括電流檢測器，該電流檢測器用于檢測流過所述制動器線圈的電流；電壓檢測器，該電壓檢測器用于檢測施加至所述制動器線圈的電壓；電壓變化檢測器，該電壓變化檢測器用于檢測在對所述電磁體進行賦能的恒壓源中產(chǎn)生的異常電壓降；以及運動檢測器，該運動檢測器用于通過比較從所述電流檢測器和所述電壓檢測器獲得的信息與設(shè)置的閾值電平，并且通過判斷所述電壓變化檢測器是否已檢測到異常電壓降，來檢測所述電樞相對于所述電磁體的運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，其中，所述運動檢測器利用由所述電流檢測器檢測到的電流和由所述電壓檢測器檢測到的電壓，來估測感生到所述制動器線圈中的感生電動勢，并且比較所估測的感生電動勢與閾值電平。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，其中，在所述電樞的拉起期間如果所述感生電動勢的信號小于預(yù)設(shè)閾值電平TH1，則所述運動檢測器判斷所述感生電動勢沒有增大，并且所述電樞沒有運動；如果所述感生電動勢的信號變得大于閾值電平TH1，而在一小段時間后又變得小于預(yù)設(shè)閾值電平TH2，并且如果所述電壓變化檢測器未檢測到異常電壓降，則所述運動檢測器判斷所述感生電動勢是因所述電樞的運動而改變的；以及如果所述感生電動勢的信號變得大于閾值電平TH1，而且沒有降低到閾值電平TH2之下，則所述運動檢測器判斷所述感生電動勢是因電壓增大而非因所述電樞的運動而改變的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，其中，在所述電樞的釋放期間如果所述感生電動勢的信號大于預(yù)設(shè)閾值電平TH3，則所述運動檢測器判斷沒有感生出所述感生電動勢，并且所述電樞沒有運動；如果所述感生電動勢的信號變得小于閾值電平TH3，而在一小段時間后變得大于預(yù)設(shè)閾值電平TH4，并且如果所述電壓變化檢測器未檢測到異常電壓降，則所述運動檢測器判斷所述感生電動勢是因所述電樞的運動而改變的；以及如果所述感生電動勢的信號變得小于閾值電平TH3，而且沒有增大到超過閾值電平TH4，則所述運動檢測器判斷所述感生電動勢是因電壓下降而非因所述電樞的運動而改變的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，其中，所述運動檢測器基于來自所述電流檢測器的信息和來自所述電壓變化檢測器的信息來估測儲存到所述電磁體的電磁場中的瞬時電磁功率，并且比較所估測的瞬時電磁功率與閾值電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于升降機制動器的電樞運動檢測裝置，其中，當(dāng)在所述電樞的拉起和保持期間電樞電流受控制時，所述運動檢測器檢測在所述制動器線圈上的施加電壓或控制信號，并且比較所述施加電壓或控制信號與閾值電平。
7.一種用于升降機制動器的電樞位置估測裝置，所述升降機制動器包括制動器轉(zhuǎn)子；制動器閘瓦，該制動器閘瓦用于以摩擦方式對所述制動器轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)進行制動；彈簧，該彈簧用于迫使所述制動器閘瓦壓靠所述制動器轉(zhuǎn)子；以及制動器釋放部，該制動器釋放部用于釋放所述制動器閘瓦以使其離開所述制動器轉(zhuǎn)子，該制動器釋放部包括電磁體和電樞，所述電磁體包括制動器線圈，所述電樞在所述電磁體被賦能時，抵抗所述彈簧的彈力而被吸引至所述電磁體，所述電樞位置估測裝置估測所述升降機制動器的所述電樞的位置，并且包括電流檢測器，該電流檢測器用于檢測流過所述制動器線圈的電流；電壓檢測器，該電壓檢測器用于檢測施加至所述制動器線圈的電壓；電樞位置估測部，該電樞位置估測部用于基于從所述電流檢測器和所述電壓檢測器獲得的信息，來估測所述電樞的位置和與所述電樞的位置有關(guān)的參數(shù)中的至少一個；以及位置指示器部，該位置指示器部用于基于來自所述電樞位置估測部的輸出，并基于所述電樞的位置的預(yù)設(shè)范圍和預(yù)設(shè)參數(shù)中的至少一個以及從所述電流檢測器獲得的信息，來判斷所述電樞的位置是否正常。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于升降機制動器的電樞位置估測裝置，其中，所述電樞位置估測部包括遞歸參數(shù)估測器，所述遞歸參數(shù)估測器用于基于從所述電流檢測器和所述電壓檢測器獲得的信息，根據(jù)梯度法來估測所述參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于升降機制動器的電樞位置估測裝置，其中，所述電樞位置估測部根據(jù)真實信號的切換頻率與基準(zhǔn)模型的切換頻率之間的解調(diào)誤差信號獲得所述參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的用于升降機制動器的電樞位置估測裝置，其中所述電樞位置估測部還包括趨勢估測器部，所述趨勢估測器部用于判斷所述參數(shù)的有效性；并且所述位置指示器部基于從所述趨勢估測器部提供的信息、預(yù)設(shè)參數(shù)范圍、以及從所述電流檢測器獲得的信息，來判斷所述電樞的位置是否正常。
全文摘要
本發(fā)明涉及升降機制動器的電樞運動檢測裝置和電樞位置估測裝置。在該升降機制動器的電樞運動檢測裝置中，通過電流檢測器檢測流過制動器線圈的電流。通過電壓檢測器檢測施加至制動器線圈的電壓。通過電壓變化檢測器檢測在對電磁體進行賦能的恒壓源中產(chǎn)生的異常電壓降。運動檢測器通過比較估測的感生電動勢與設(shè)置的閾值電平并比較估測的瞬時電磁功率與設(shè)置的閾值電平，并且通過判斷所述電壓變化檢測器是否已檢測到異常電壓降，來檢測電樞相對于電磁體的運動。
文檔編號B66B1/28GK1997578SQ200480043670
公開日2007年7月11日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者福勞伊·亞歷山德魯, 上田隆美, 湯村敬, 安江正德 申請人:三菱電機株式會社