專利名稱：電梯控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電梯控制裝置。
背景技術：
關于對電梯進行驅動的電機的速度控制，提出了利用機械系統的慣量的模型參考跟蹤控制(model reference follow-up control)。在該模型參考跟蹤控制中，對在電梯的加速/減速時產生的加速轉矩成分進行前饋補償。通過該補償來提高電梯的搭乘舒適感(例如參照專利文獻I)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特許第4230139號公報被實施前饋補償后的轉矩以采用了電梯轎廂位置X、轎廂內負載L的下式表示。T (X，L) = T a (L) + Tub (L) + Tcmp (x) + Tloss其中，Ta (L)表示電梯在加速/減速中產生的轉矩。Tub (L)表示由于電梯轎廂及轎廂周圍設備的重量與對重重量之偏差而產生的轉矩。Tcmp (X)表示根據基于轎廂位置X的轎廂側繩索重量與對重側繩索重量之偏差而產生的轉矩。Tloss表示根據在轎廂移動時安裝于轎廂的滾輪與井道內導軌的摩擦而產生的轉矩。
發明內容
發明要解決的問題但是，在電梯的電機中，除了轉矩T (x，L)之外，也存在隨著電梯速度的變動而變動的速度依賴性損耗轉矩。因此，在諸如超高速電梯那樣速度較快的情況下，僅依據轉矩T(x，L)不能充分進行前饋補償。因此，電機產生轉矩過度/不足。由于這種過度/不足，電機產生速度偏差。其結果是電梯產生起動沖擊或速度過沖。由此，導致電梯的搭乘舒適感變差。本發明正是為了解決上述問題而提出，其目的在于，提供一種能夠恰當地進行前饋補償而提高電梯的速度控制性能的電梯控制裝置。用于解決問題的手段本發明的電梯控制裝置具有模型轉矩運算部，其根據針對驅動電梯的電動機的速度指令值，運算不依賴于所述電動機的旋轉速度的所述電動機的模型轉矩指令值；存儲部，其存儲隨著所述電動機的旋轉速度的變動而變動的所述電動機的速度依賴性損耗轉矩與所述電動機的旋轉速度之間的關系；速度依賴性損耗轉矩運算部，其根據所述電動機的旋轉速度的檢測值，運算與所述檢測值相關聯的所述速度依賴性損耗轉矩值；以及驅動轉矩運算部，其對所述模型轉矩指令值加上與所述檢測值相關聯的所述速度依賴性損耗轉矩值，運算用于驅動所述電動機的轉矩指令值。發明效果
根據本發明，能夠恰當地進行前饋補償，提高電梯的速度控制性能。
圖1是利用本發明的實施方式I的電梯控制裝置的電梯的結構圖。圖2是本發明的實施方式I的電梯控制裝置的速度控制部的框圖。圖3是用于說明本發明的實施方式I的電梯控制裝置所采用的損耗轉矩補償值的圖。圖4是利用本發明的實施方式2的電梯控制裝置的電梯的結構圖。圖5是本發明的實施方式2的電梯控制裝置的速度控制部的框圖。 圖6是用于說明本發明的實施方式2的電梯控制裝置的速度控制部所采用的旋轉體溫度估計器的圖。圖7是用于說明本發明的實施方式3的電梯控制裝置的速度控制部所采用的旋轉體溫度估計器的圖。圖8是利用本發明的實施方式4的電梯控制裝置的電梯的結構圖。圖9是用于說明本發明的實施方式4的電梯控制裝置的功能的流程圖。
具體實施例方式參照附圖對用于實施本發明的方式進行說明。另外，在各個附圖中對相同或者相當的部分標注相同的標號，并適當簡化乃至省略其重復說明。實施方式I圖1是利用本發明的實施方式I的電梯控制裝置的電梯的結構圖。在圖1中，在電梯的井道(未圖示)上部設有電機(電動機)I。在電機I安裝有繩輪2。繩索3被卷繞于繩輪2。轎廂4被吊掛于繩索3的一端。對重5被吊掛于繩索3的另一端。對重5與50%負載的轎廂4重量平衡。在井道上部設有限速器6。限速器繩索7被卷繞于限速器6。限速器繩索7與轎廂4連接。電機速度檢測器8與電機I連接。電機速度檢測器8輸出與電機I的旋轉對應的電機速度檢測值。限速器6與限速器速度檢測器9連接。限速器速度檢測器9輸出與限速器6的旋轉對應的限速器速度檢測值。在轎廂4設有重量檢測裝置10。重量檢測裝置10輸出與轎廂4內的負載的重量值對應的轎廂內搭載重量值。在電機1、繩輪2設有旋轉體溫度檢測裝置11。旋轉體溫度檢測裝置11輸出與電機1、繩輪2的旋轉隨動而旋轉的旋轉體(未圖示)的溫度對應的旋轉體溫度值。電機速度檢測值、限速器速度檢測值、轎廂內搭載重量值、旋轉體溫度值被輸入控制裝置主體12。控制裝置主體12的主控制部13根據電梯的運行而輸出速度指令值。速度指令值被輸入控制裝置主體12的速度控制部14。控制裝置主體12的速度控制部14根據速度指令值、電機速度檢測值、限速器速度檢測值、轎廂內搭載重量值及旋轉體溫度值，計算轉矩指令值(未圖示)。轉矩指令值被輸入電力變換器15。電力變換器15根據該轉矩指令值進行驅動。通過該驅動，電機I被供給電力。借助該電力供給，電機I進行驅動。通過該驅動，繩輪2進行旋轉。通過該旋轉，繩索3進行移動。通過該移動，轎廂4和對重5向相反方向升降。下面，使用圖2說明控制裝置主體12的速度控制部14。圖2是本發明的實施方式I的電梯控制裝置的速度控制部的框圖。如圖2所示，速度控制部14具有模型轉矩運算部16和轉矩補償部17。首先說明模型轉矩運算部16。模型轉矩運算部16具有第I減法器18、增益乘法器19、慣量乘法器20和積分器21。增益乘法器19將第I減法器18的計算值與比例增益K相乘，計算出模型轉矩指令值Ta (L)0慣量乘法器20將模型轉矩指令值T a (L)與來自慣量計算部(未圖示)的模型慣量J的倒數相乘。積分器21對慣量乘法器20的計算值進行積分，計算出模型速度指令值。這樣，模型轉矩運算部16也作為計算模型速度指令值的模型速度運算部發揮作用。在此，從主控制部13向第I減法器18的輸入端的一方輸入速度指令值V*。從積分器21向第I減法器18的輸入端的另一方輸入模型速度指令值。第I減法器18計算速度指令值V*與模型速度指令值之差。因此，增益乘法器19根據第I減法器18計算出的差分運算模型轉矩指令值T a (L)0此時，第I減法器18計算出的差越小，模型轉矩指令值Ta (L)越小。并且，在第I減法器18計算出的差為零時，模型轉矩指令值T a (L)也為零。即，運算出使模型速度指令值跟隨速度指令值V*的模型轉矩指令值Ta (L)。模型轉矩指令值T a (L)和模型速度指令值不是考慮了各種損耗轉矩等的值。因此，由轉矩補償部17考慮各種損耗轉矩等來運算用于驅動電機I的最終轉矩指令值。下面說明轉矩補償部17。轉矩補償部17具有第2減法器22、PID控制器(比例積分微分控制器)23、第I加法器24、第I補償器(速度/溫度依賴性損耗轉矩運算部)25、第2加法器26、轎廂位置檢測器27、第2補償器(繩索不平衡轉矩運算部)28、第3加法器29、第3補償器(轎廂內不平衡轉矩運算部)30、第4加法器31、第4補償器(無速度/溫度依賴性損耗轉矩運算部)32及第5加法器(驅動轉矩運算部)33。從積分器21向第2減法器22的輸入端的一方輸入模型速度指令值。從電機速度檢測器8向第2減法器22的輸入端的另一方輸入電機速度檢測值V。第2減法器22計算模型速度指令值與電機速度檢測值V之差。第2減法器22的計算值被輸入PID控制器23。PID控制器23作為補償運算部發揮作用，對第2減法器22的計算值進行比例積分微分，而計算出誤差補償轉矩值(未圖示)。從增益乘法器19向第I加法器24的輸入端的一方輸入模型轉矩指令值T a (L)。從PID控制器23向第I加法器24的輸入端的另一方輸入誤差補償轉矩值。第I加法器24將模型轉矩指令值Ta (L)與誤差補償轉矩值相加，計算出預備轉矩指令值(未圖示)。從電機速度檢測器8向第I補償器25的輸入端的一方輸入電機速度檢測值V。從旋轉體溫度檢測裝置11向第I補償器25的輸入端的另一方輸入旋轉體溫度值Θ。第I補償器25根據電機速度檢測值V和旋轉體溫度值Θ，計算出隨著電機I的旋轉速度和電機I等的旋轉體溫度的變動而變動的第I補償值(速度/溫度依賴性損耗轉矩補償值)Tloss(V, Θ )。從第I加法器24向第2加法器26的輸入端的一方輸入預備轉矩指令值。從第I補償器25向第2加法器26的輸入端的另一方輸入第I損耗轉矩補償值Tloss(V, Θ )。第2加法器26將預備轉矩指令值與第I補償值Tloss (V, Θ )相加，計算出第I轉矩指令值(未圖示)。從限速器速度檢測器9向轎廂位置檢測器27輸入限速器速度檢測值Vew。轎廂位置檢測器27對限速器速度檢測值Vmv進行積分，而計算出轎廂位置X。從轎廂位置檢測器27向第2補償器28輸入轎廂位置x的信息。第2補償器28根據轎廂位置X，計算出由于轎廂4側的繩索3的重量與對重5側的繩索3的重量之偏差而產生的第2補償值(繩索不平衡轉矩補償值)Tcmp (x)0從第2加法器26向第3加法器29的輸入端的一方輸入第I轉矩指令值。從第2補償器28向第3加法器29的輸入端的另一方輸入第2補償值Tcmp (X)。第3加法器29將第I轉矩指令值與第2補償值Tcmp (X)相加，計算出第2轉矩指令值(未圖示)。從重量檢測裝置10向第3補償器30輸入轎廂內搭載重量值L。第3補償器30計算轎廂內搭載重量值L與對重5的重量值之差即不平衡重量值。第3補償器30根據不平衡重量值計算第3補償值(不平衡轉矩補償值)Tub (L)0從第3加法器29向第4加法器31的輸入端的一方輸入第2轉矩指令值。從第3補償器30向第4加法器31的輸入端的另一方輸入第3補償值Tub(L)。第4加法器31將第2轉矩指令值與第3補償值Tub (L)相加，計算出第3轉矩指令值(未圖示)。第4補償器32計算不依賴于電機I的旋轉速度和電機I等的旋轉體溫度的第4補償值Tloss。從第4加法器31向第5加法器33的輸入端的一方輸入第3轉矩指令值。從第4補償器32向第5加法器33的輸入端的另一方輸入第4補償值Tloss。第5加法器33對第3轉矩指令值加上第4補償值Tloss，計算出最終轉矩指令值。最終轉矩指令值被輸出給電力變換器15。根據這種速度控制部14，最終轉矩指令值如下面的式(I)所示。T (x, L) = T a (L) + Tub (L) + Tcmp (x) + Tloss + Tloss (V, Θ ) (I)其中，如果電機I的旋轉速度較慢，則可以忽略第I補償值Tloss (V，Θ )。因此，如果減慢電機I的旋轉速度，則能夠利用與在日本專利第4230139號公報等中記載的方法相同的方法，計算出模型轉矩指令值Ta (L)、第2補償值Tcmp (X)、第3補償值Tub (L)、第4補償值Tloss。但是，在超高速電梯或大容量電梯中不能忽略第I補償值Tloss (V，Θ )。因此，需要計算出合適的第I補償值Tl0ss (V，Θ)。下面，使用圖3說明求出第I補償值Tloss(V, Θ )的方法。圖3是用于說明本發明的實施方式I的電梯控制裝置所采用的損耗轉矩補償值的圖。圖3的橫軸表不旋轉體溫度。圖3的縱軸表不損耗轉矩。作為隨著電機I的旋轉速度的變動而變動的損耗轉矩，可以考慮電機I和繩輪2等旋轉體的軸承損耗。并且，也可以考慮由于繩輪2與繩索3的摩擦而導致的損耗。與此相對，作為隨著旋轉體溫度的變動而變動的損耗轉矩，可以考慮與在旋轉體的旋轉中使用的潤滑脂等的粘性成分的攪拌阻力對應的損耗轉矩。如圖3所示，這些損耗轉矩的合計值在電機I的旋轉速度越快時越大，并且在旋轉體溫度越低時越大。這些關系根據電梯系統而不同。因此，在本實施方式中，采取驅動電梯時在電梯的每種速度下的旋轉體溫度與損耗轉矩之間的關系。該關系被存儲在第I補償器25的存儲部(未圖示)中。針對這種關系，輸入電機速度檢測值V和旋轉體溫度檢測值Θ，計算出第I補償值Tloss (V，Θ )。根據該計算結果，將電機I的速度依賴性損耗轉矩成分和溫度依賴性損耗轉矩成分作為前饋成分進行補償。根據以上說明的實施方式1，將模型轉矩指令值與速度依賴性損耗轉矩補償值相加的結果成為最終轉矩指令值。因此，能夠恰當地進行前饋補償，提高電機I的速度控制性能。即，不易發生電機I的轉矩過度/不足，電機I的速度偏差成分減小。在此，對最終轉矩值也加上了誤差補償轉矩值。但是，電機I的速度偏差成分減小。因此，能夠防止電梯的起動沖擊和加速/減速時的速度過沖。其結果是能夠提高電梯的搭乘舒適感。尤其在電梯的制動器釋放時能夠提供合適的不平衡轉矩。其結果是能夠消除在制動器釋放時產生的起動沖擊。另外，對最終轉矩指令值也加上了溫度依賴性損耗轉矩補償值。因此，能夠進一步提聞電機I的速度控制性能。由此，能夠進一步提聞電梯的搭乘舒適感。實施方式2圖4是利用本發明的實施方式2的電梯控制裝置的電梯的結構圖。另外，對與實施方式I相同或者相當的部分標注相同的標號，并省略說明。在實施方式I中，利用旋轉體溫度檢測裝置11檢測旋轉體溫度。而在實施方式2中，不利用旋轉體溫度檢測裝置11，而是估計旋轉體溫度。圖5是本發明的實施方式2的電梯控制裝置的速度控制部的框圖。如圖5所示，在實施方式2中設有旋轉體溫度估計器34。旋轉體溫度估計器34利用旋轉體內的粘性成分的溫度根據電梯的作功量而變動的性質，估計旋轉體溫度值Θ。圖6是用于說明本發明的實施方式2的電梯控制裝置的速度控制部所采用的旋轉體溫度估計器的圖。旋轉體溫度估計器34具有絕對值計算器35和一次延遲濾波器36。電機速度檢測值V被輸入絕對值計算器35。絕對值計算器35運算電機速度檢測值V的絕對值。從絕對值計算器35向一次延遲濾波器36輸入電機速度檢測值V的絕對值。一次延遲濾波器36根據電機速度檢測值V的絕對值、比例常數K1及時間常數T1，運算旋轉體溫度值Θ的估計值。其中，比例常數K1、時間常數T1是考慮旋轉體的粘性成分的熱時間常數等而確定的。根據以上說明的實施方式2，不采用旋轉體溫度檢測裝置11即可運算出溫度依賴性損耗轉矩補償值。因此，能夠簡化設備結構。實施方式3圖7是用于說明本發明的實施方式3的電梯控制裝置的速度控制部所采用的旋轉體溫度估計器的圖。另外，對與實施方式2相同或者相當的部分標注相同的標號，并省略說明。在實施方式2中，向旋轉體溫度估計器34輸入的是電機速度檢測值V。而在實施方式3中，向旋轉體溫度估計器34輸入的是最終轉矩指令值。在這種情況下，一次延遲濾波器37的設定與實施方式2的一次延遲濾波器36的設定不同。具體地講，對一次延遲濾波器37設定比例常數K2、時間常數T2。這些常數也是考慮旋轉體的粘性成分的熱時間常數等而確定的。根據以上說明的實施方式3，與實施方式2同樣地不采用旋轉體溫度檢測裝置11即可運算出溫度依賴性損耗轉矩補償值。因此，能夠簡化設備結構。實施方式4圖8是利用本發明的實施方式4的電梯控制裝置的電梯的結構圖。另外，對與實施方式I相同或者相當的部分標注相同的標號，并省略說明。實施方式4的電梯是對實施方式I的電梯附加了熱源38而得到的。熱源38設于電機I等旋轉體附近。下面，使用圖9說明對控制裝置主體12的主控制部13追加的功能。圖9是用于說明本發明的實施方式3的電梯控制裝置的功能的流程圖。首先，在步驟SI中采集旋轉體溫度值。然后，進入步驟S2，判定旋轉體溫度值是否低于規定值。在旋轉體溫度值為規定值以上的情況下，動作結束。與此相對，在旋轉體溫度值低于規定值的情況下，進入步驟S3。在步驟S3中，熱源38的驅動指令為開啟(0N)。根據該指令，熱源38進行驅動。通過該驅動，旋轉體溫度上升。然后，在步驟S4中判定電梯是否處于停止中。在電梯未處于停止中的情況下，動作結束。與此相對，在電梯處于停止中的情況下，進入步驟S5。在步驟S5中輸出電梯起動指令，動作結束。輸出與該起動指令對應的速度指令值。速度控制部14根據該速度指令值輸出最終轉矩指令值。電力變換器15根據該最終轉矩指令值驅動電機I。旋轉體追隨該驅動而旋轉。通過該旋轉，旋轉體溫度上升。根據以上說明的實施方式3，在旋轉體溫度值低于規定值的情況下，旋轉體溫度上升。因此，旋轉體所采用的粘性成分的攪拌阻力下降。通過該下降，能夠減輕電機I的損耗轉矩。其結果是能夠降低電機I的輸出。因此，在電梯的機房等周圍環境溫度較低的情況下，也能夠利用容量較小的電機I。產業上的可利用性如上所述，根據本發明的電梯控制裝置，能夠用于提高速度控制性能的電梯中。標號說明I電機；2繩輪；3繩索；4轎廂；5對重；6限速器；7限速器繩索；8電機速度檢測器；9限速器速度檢測器；10重量檢測裝置；11旋轉體溫度檢測裝置；12控制裝置主體；13主控制部；14速度控制部；15電力變換器；16模型轉矩運算部；17轉矩補償部；18第I減法器；19增益乘法器；20慣量乘法器；21積分器；22第2減法器；23PID控制器；24第I加法器；25第I補償器；26第2加法器；27轎廂位置檢測器；28第2補償器；29第3加法器；30第3補償器；31第4加法器；32第4補償器；33第5加法器；34旋轉體溫度估計器；35絕對值計算器；36、37 —次延遲濾波器；38熱源。
權利要求
1.一種電梯控制裝置，其特征在于，該電梯控制裝置具有: 模型轉矩運算部，其根據針對驅動電梯的電動機的速度指令值，運算不依賴于所述電動機的旋轉速度的所述電動機的模型轉矩指令值； 存儲部，其存儲隨著所述電動機的旋轉速度的變動而變動的所述電動機的速度依賴性損耗轉矩與所述電動機的旋轉速度之間的關系； 速度依賴性損耗轉矩運算部，其根據所述電動機的旋轉速度的檢測值，運算與所述檢測值相關聯的所述速度依賴性損耗轉矩值；以及 驅動轉矩運算部，其對所述模型轉矩指令值加上與所述檢測值相關聯的所述速度依賴性損耗轉矩值，運算用于驅動所述電動機的轉矩指令值。
2.根據權 利要求1所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述電梯控制裝置具有: 模型速度運算部，其根據所述速度指令值，運算不依賴于所述電動機的旋轉速度的所述電動機的模型速度指令值；以及 補償運算部，其根據所述模型速度指令值與所述電動機的旋轉速度檢測值之差，運算誤差補償轉矩值， 所述模型轉矩運算部運算所述模型轉矩指令值，使得所述模型速度指令值追隨所述速度指令值， 所述驅動轉矩運算部對所述模型轉矩指令值加上所述誤差補償轉矩值，運算所述轉矩指令值。
3.根據權利要求1或2所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述電梯控制裝置具有: 溫度檢測裝置，其檢測追隨所述電動機的旋轉而旋轉的旋轉體的溫度；以及 溫度依賴性損耗轉矩運算部，其根據所述旋轉體的溫度值，運算隨著所述旋轉體采用的粘性成分的溫度變動而變動的所述電動機的溫度依賴性損耗轉矩值， 所述驅動轉矩運算部對所述模型轉矩指令值加上所述溫度依賴性損耗轉矩值，運算所述轉矩指令值。
4.根據權利要求1或2所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述電梯控制裝置具有: 估計部，其根據所述電動機的旋轉速度檢測值，估計追隨所述電動機而旋轉的旋轉體的溫度；以及 溫度依賴性損耗轉矩運算部，其根據所述旋轉體的溫度值，運算隨著所述旋轉體采用的粘性成分的溫度變動而變動的所述電動機的溫度依賴性損耗轉矩值， 所述驅動轉矩運算部對所述模型轉矩指令值加上所述溫度依賴性損耗轉矩值，運算所述轉矩指令值。
5.根據權利要求2 4中任意一項所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述電梯控制裝置具有熱源，在所述旋轉體的溫度值低于規定值的情況下，該熱源對所述旋轉體進行加熱。
6.根據權利要求2 5中任意一項所述的電梯控制裝置，其特征在于，所述電梯控制裝置具有主控制部，當在所述電動機停止時所述旋轉體的溫度值低于規定值的情況下，該主控制部使所述電動機進行驅動。
全文摘要
本發明提供一種電梯控制裝置，能夠恰當地進行前饋補償，提高電梯的速度控制性能。為此，該電梯控制裝置構成為具有模型轉矩運算部，其根據針對驅動電梯的電動機的速度指令值，運算不依賴于電動機的旋轉速度的電動機的模型轉矩指令值；存儲部，其存儲隨著電動機的旋轉速度的變動而變動的電動機的速度依賴性損耗轉矩與電動機的旋轉速度之間的關系；速度依賴性損耗轉矩運算部，其根據電動機的旋轉速度檢測值，運算與檢測值相關聯的速度依賴性損耗轉矩值；以及驅動轉矩運算部，其對模型轉矩指令值加上與檢測值相關聯的速度依賴性損耗轉矩值，運算用于驅動電動機的轉矩指令值。
文檔編號B66B1/30GK103079978SQ20108006892
公開日2013年5月1日 申請日期2010年9月6日 優先權日2010年9月6日
發明者平林一文 申請人:三菱電機株式會社