用于电梯控制的多传动装置推力管理器的制作方法

本文公开的主题大体涉及电梯领域，并且更具体来说涉及用于电梯系统中的电梯控制的多传动装置推力管理器。

自推进电梯系统(也被称为无绳电梯系统)在某些应用(例如，高层建筑物)中是有用的，其中用于有绳系统的绳子的质量是禁止的，并且存在多个电梯轿厢在单个道中行进以便减少建筑物中的电梯核心空间的需要。存在自推进电梯系统，其中在正常操作条件下，第一道被指定用于使电梯轿厢向上行进，并且第二道被指定用于使电梯轿厢向下行进。在井道的每端处的传送站用于在第一道与第二道之间水平移动轿厢。也可以支持附加道，并且可以改变在这些道中的上下行进方向以便优化乘客传送。

用于无绳电梯系统的一种类型的电梯推进系统包括线性电动机，诸如在线性电动机区段之间推进电梯轿厢的电控线性同步电动机。平滑运动控制需要在控制多个控制线性电动机区段的多个传动装置之间的协调。电动机区段和/或其相关联的传动装置的故障可能导致在垂直方向和/或侧向方向上的乘坐平滑性的显著降级。

技术实现要素：

根据一个实施方案，电梯系统包括推进系统，其具有形成主要部分的多个电动机区段和在耦接到电梯轿厢的次级部分上施加力的多个传动装置。所述电梯系统也包括控制器，其可操作来识别所述传动装置的本地邻域并且确定在所述本地邻域内的所述传动装置中的每一个的健康状态。所述控制器还可操作来基于所述健康状态以及所述本地邻域的每一个主动传动装置相对于所述次级部分的位置中的至少一个，调整每一所述本地邻域的主动传动装置的推力命令。

根据另一个实施方案，方法包括通过控制器识别推进系统中的传动装置的本地邻域。推进系统包括形成主要部分的多个电动机区段和在耦接到电梯轿厢的次级部分上施加力的多个传动装置。确定在本地邻域内的传动装置中的每一个的健康状态。控制器基于健康状态以及本地邻域的每一个主动传动装置相对于次级部分的位置中的至少一个，调整每一本地邻域的主动传动装置的推力命令。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，控制器还可操作来基于电梯轿厢在井道中的感测位置检测次级部分的位置。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，控制器还可操作来基于限定传动装置中的每一个在井道中的位置的传动装置位置表格数据，确定本地邻域的每一个主动传动装置的位置。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，控制器还可操作来将每一主动装置的推力命令提供到本地邻域的命令传动装置，其相对于本地邻域的主动传动装置实现反馈控制或反馈控制和前馈控制的组合。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，每一主动传动装置的推力命令的调整尝试通过调整施加到电梯轿厢的推力和力矩来优化电梯轿厢的运动。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，每一主动传动装置的推力命令的调整还基于每一个主动传动装置相对于次级部分的几何覆盖。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，电动机区段线性地布置在电梯轿厢的相对侧上，并且传动装置的本地邻域跨越电梯轿厢的相对侧。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，随着电梯轿厢移动，动态地限定传动装置的本地邻域。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，控制器还可操作来监测和调整围绕一个或多个附加电梯轿厢中的每一个的传动装置的本地邻域的推力。

在以上实施方案中，或在可替代方案中，在本地邻域内的传动装置中的每一个的健康状态通过下列各项中的一个或多个来确定：相对于下列各项中的一个或多个比较传动装置的性能：平均值、阈值、或至少一个邻近传动装置值；检测传动装置传递的损失；检测传动装置内部误差；以及检测功率分布故障。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求书中具体指出并明确要求被认为是本公开的主题。根据下面结合附图的详细描述，本公开前述和其他特征及优点是显而易见的，在附图中：

图1描绘根据示例性实施方案的电梯系统；

图2描绘根据示例性实施方案的电梯系统的一部分；

图3描绘根据示例性实施方案的电梯系统的一部分的控制方框图：

图4描绘根据示例性实施方案的电梯系统的控制网络的一部分；

图5描绘根据示例性实施方案的次级(部分)相对于电梯系统的多个传动装置的定位；以及

图6描绘根据示例性实施方案的包括电梯系统的一个或多个多传动装置推力管理器的控制器的方框图。

具体实施方式

实施方案基于相对于次级部分的相对定位和传动装置健康，将推力命令分配到电梯系统中的推进系统的主要部分的多个传动装置。传动装置健康可能由于推进系统中的传动装置或其相关联的电动机区段的故障而降级。可使传动装置健康降级的传动装置部件故障的实例包括功率电子装置、变压器、断路器、电缆、连接器、微控制器、电池、充电器和传感器。可使传动装置健康降级的电动机区段故障的实例包括线圈、连接器和结构元件。用于维持主动传动装置的推力命令可以被重定比例以便将非主动/故障的传动装置考虑在内，当其被设计成具有用于处理这些故障条件的附加能力时。在一些实施方案中，重定比例对于在井道中围绕电梯轿厢的传动装置的本地邻域中的主动传动装置可以是基本上一致的。在其他实施方案中，力矩效果包括在推力调整计算中以便在电梯轿厢穿过非主动传动装置时，例如通过调整在电动机区段的左侧和右侧上的推力水平来阻止摇摆运动。

图1描绘示例性实施方案中的电梯系统10的实例。电梯系统10包括具有多个道13、15和17的井道11。虽然在图1中示出三个道，但应理解，实施方案可与具有任何数目道的电梯系统一起使用。在图1的实例中，在每一个道13、15、17中，一个或多个电梯轿厢14在相同方向(即向上或向下、)上行进。例如，在图1中，道13和15中的电梯轿厢14向上行进，并且道17中的电梯轿厢14向下行进。一个或多个电梯轿厢14可在每一个道内以相同方向在单个道13、15和17中行进。可替代地，一个或多个电梯轿厢14可在一个或多个道内以不同方向行进。

在图1的实例中，在顶部楼层上方的是用于将水平运动赋予到电梯轿厢14的上部传送30，以便在道13、15与17之间移动电梯轿厢14。应理解，上部传送站30可位于顶部楼层处，而不是顶部楼层的上方。在第一楼层下方的是用于将水平运动赋予到电梯轿厢14的下部传送站32，以便在道13、15与17之间移动电梯轿厢14。应理解，下部传送站32可位于第一楼层处，而不是位于第一楼层下方。尽管未在图1中示出，可在第一楼层与顶部楼层之间使用一个或多个中间传送站。中间传送站类似于上部传送站30和下部传送站32。在相同道内支持双向移动的实施方案中，可以省略传送站。

在一些实施方案中，使用具有主要固定部分16和次级移动部分18的线性电动机系统来推进电梯轿厢14。主要部分16包括绕组或线圈，所述绕组或线圈被安装在道13、15和17的一侧或两侧处。次级部分18包括永磁体，所述永磁体安装至轿厢14的一侧或两侧。主要部分16供应有传动装置信号以便控制轿厢14在它们的相应道中的移动。

图2描绘包括在井道11中行进的电梯轿厢14的电梯系统10的示例性实施方案的另一个视图。电梯轿厢14由沿井道11的长度延伸的一个或多个导轨24引导，其中导轨24可附接到结构构件19。在一些实施方案中，电梯系统10采用线性推进系统20，其中主要部分16包括线性布置在电梯轿厢14的相对侧上的多个电动机区段22，并且每一个电动机区段22包括一个或多个线圈26(即相绕组、)。主要部分16可安装到一个或多个导轨24，合并到导轨24中，或可远离导轨24定位。主要部分16充当永磁体同步线性电动机的定子以便向电梯轿厢14赋予力。次级部分18安装到电梯轿厢14，并且包括一个或多个永磁体28的阵列作为线性推进系统20的第二部分。电动机区段22的线圈26可能以三相、六相、或其倍数来布置，如在电动机领域中已知的。相中的每一个可具有一个或多个线圈26，诸如每一相一对线圈26，其中当在一个相中成对时，电流可在每一个线圈26中以相对方向流动。线圈26可围绕铁磁芯成形，放置在铁磁支撑件上，或可以是无芯的。各种线圈配置可用于电连接线圈26，诸如线圈26从相应传动装置相支路电串联到中性点的星形配置。主要部分16可安装在井道11中，以便与安装到电梯轿厢14的永磁体28共同作用。永磁体28可定位在电梯轿厢14的两侧上。可替代实施方案可使用单个主要部分16一次级部分18配置，或多个主要部分16一次级部分18配置。将理解每一道可包括任何数目(即一个或多个、)主要/导轨结构。

在图2的实例中，存在八个电动机区段22，其被描绘为电动机区段22A、22B、22C、22D、22E、22F、22G、和22H。电动机区段22A-22H中的每一个具有对应的传动装置42A-42H。在实施方案中，在井道11内的较高水平控制可由控制器46命令和监测，其中控制器46可以与一个或多个运动控制60通信。来自控制器46的命令相对于电梯轿厢14在井道11内定位，例如在建筑物楼层之间的移动。因此，控制器46可命令电梯轿厢14在井道11中向上或向下移动，例如到建筑物的不同楼层，并且运动控制60实现较低水平(即电动机水平、)控制以便给线性推进系统20的部分供能来实现所命令的移动。一个或多个运动控制60将来自控制器46的命令转换成电动机水平命令以便传动装置电动机区段22。一个或多个运动控制60经由传动装置42A-42H向电动机区段22A-22H提供传动装置信号，以便控制电梯轿厢14的运动。每一个传动装置42A-42H可包括命令电流到一个或多个电动机区段22的反相器62。每一个传动装置42A-42H可包括运动控制60的分开实例，其中每一个运动控制60可操作来命令耦接到电动机区段22A-22H的传动装置42A-42H中的至少一个。

为了在电梯轿厢14重新定位在井道11内时有效地调节控制，接近电梯轿厢14的运动控制60可以被指定成用于向邻近传动装置42发布命令的命令传动装置61。例如，图2中的传动装置42B的运动控制60可以被指定成命令传动装置61，由此命令传动装置61本地地向在传动装置42的本地邻域43中的传动装置42A-42C和传动装置器42E-42G(即邻近传动装置、)发布命令，其中本地邻域43随着电梯轿厢14移动而被动态限定，并且本地邻域43跨电极轿厢14的相对侧跨越到传动装置42。当电梯轿厢14在井道11内移动时，例如在向上方向上，命令传动装置61的指定在运动控制60之间转变。例如，当随着电梯轿厢14前进以便至少部分地重叠电动机区段22D和22H，电动机区段22A和22E不再提供推力时，传动装置42C或42G的运动控制60可以被指定成命令传动装置61以便向传动装置42B-42D和传动装置42F-42H发布命令，从而改变包括在本地邻域43中的传动装置42。诸如位置/速度传感器64(图3、)的一个或多个传感器可向传动装置42和/或控制器46提供位置和/或速度信息。可替代地，电梯轿厢14可包括诸如位置传感器和速度传感器(未描绘、)的一个或多个传感器，以便经由一个或多个无线链路将传感器数据从电梯轿厢14提供到一个或多个传动装置42。附加传感器可合并在传动装置42和/或控制器46内或有线连接到其。

命令传动装置61可以控制在井道11的相对侧上的传动装置42。在可替代实施方案中，在井道11的每一侧上的运动控制60中的一个被指定成相对于电梯轿厢14的命令传动装置61。无论单个运动控制60或多个运动控制60被指定成命令传动装置61，命令传动装置61的指定随着电梯轿厢14在井道11中向上或向下移动而改变，以使得命令传动装置61保持紧密物理接近电梯轿厢14。保持命令传动装置61紧密物理接近电梯轿厢14确保在主动向电梯轿厢14赋予运动的命令传动装置61与传动装置42之间的基本上一致的延迟。

可以使用微处理器来实现每一个运动控制60，所述微处理器执行存储在存储介质上的计算机程序以便执行本文中所描述的操作。可替代地，可能以硬件(例如，ASIC、FPGA、)或硬件/软件的组合实现一个或多个运动控制60。尽管单个运动控制60可以被设置来控制每一个传动装置42的操作，在可替代实施方案中，运动控制60可以被定位在传动装置42外部，并且可具有相对于传动装置42的一对多关系而不是图2中所描绘的一对一关系。为实现较高的通信范围，每一个运动控制60的通信范围可以是相对短的，以便与传动装置42的本地邻域而不是井道11的所有传动装置42接口连接。

图3描绘根据示例性实施方案的电梯系统10的一部分的控制方框图。在图3的实例中，反相器62可包括向运动控制60提供位置反馈66和速度反馈68的位置/速度传感器64，而不是从电梯轿厢14接收位置和速度数据。在可替代实施方案中，位置/速度传感器64是虚拟传感器，所述虚拟传感器基于例如从一个或多个感测系统(未描绘、)接收的值来提供位置反馈66和速度反馈68。如另外的可替代方案，位置/速度传感器64可直接连接到运动控制60。运动控制60的位置控制70可从控制器46接收位置命令72，以及从反相器62接收位置反馈66。

位置控制70可施加常规比例积分(PID、)控制，以便基于位置命令72和位置反馈66产生速度命令74作为位置反馈控制环路75的一部分。控制器可具有除反馈控制之外的前馈部件。运动控制60的速度调节器76接收速度命令74和速度反馈68，并且产生推力命令78作为速度反馈控制环路77的一部分。控制器46也可提供识别的传动装置推力命令79，其识别哪些主动传动装置需要推力调整以及用于偏置非主动传动装置的推力调整量。推力命令78可以使用用于线性电动机的常规PID控制来产生，以及基于识别的传动装置推力命令79被重定比例，并且推力命令78可以被馈送回控制器46以便支持整个电梯轿厢14的传动装置推力请求。反相器62的推力调整80还可以基于位置反馈66增加推力命令78(即用于内控制环路闭合、)。如果识别的传动装置推力命令79可用于推力调整80，也可以直接在反相器62上执行对推力命令78的修改。也相对于位置反馈66执行场定向82。推力调整80和场定向82向电流调节器84提供输入，所述电流调节器84可命令电流到图2的一个或多个电动机区段22。

尽管在图3中仅描绘单个反相器62，运动控制60可同时控制图2的传动装置42的多个反相器62，例如六个或更多个反相器62可以被单个运动控制60同时控制。从而，被指定成图2的命令传动装置61的运动控制60的每一个实例可操作来相对于邻近传动装置42、以及命令传动装置61可驻留在其中的本地传动装置42的每一个反相器62建立速度反馈控制环路77和位置反馈控制环路75。还可合并一个或多个前馈控制器。

图4描绘根据示例性实施方案的电梯系统10的控制网络200的一部分。在图4的实例中，井道通信网络206启用在控制器46与传动装置42之间的通信。传动装置42可经由本地通信网络210彼此通信。在图4的实例中，本地通信网络210包括多个点对点链接。交叉井道链接212可以横跨井道11链接传动装置42。一跳邻近链接214可链接相邻传动装置42。两跳邻近链接216可链接以两个位置偏置的传动装置42，以使得在一对传动装置42之间跳过一个传动装置42。也可包括附加的链接(未描绘、)。从而，命令传动装置61可使用本地通信网络210的交叉井道链接212、一跳邻近链接214和两跳邻近链接216中的一个或多个的组合与邻近传动装置42通信。另外，由于来自控制器46的命令可以使用交叉井道链接212和/或邻近链接214、216来在传动装置42之间中继，井道通信网络206不需要链接到所有传动装置42。作为另外的选项，一个或多个通信桥可合并在控制网络200中，例如作为井道通信网络206的一部分。

每一个命令传动装置61可控制与每一个电梯轿厢14A一14N的位置完全和部分重叠的邻近传动装置42。可以每一电梯轿厢14A一14N指定一个命令传动装置61。在可替代实施方案中，井道11的每一侧具有每一电梯轿厢14A一14N的单独命令传动装置61，其是横跨井道成对的并且随着电梯轿厢14A一14N移动在传动装置42之间转变。围绕电梯轿厢14A的传动装置42是随着电梯轿厢14A移动而被动态限定的本地邻域43A的一部分。类似地，围绕电梯轿厢14N的传动装置42是随着电梯轿厢14N移动而被动态限定的本地邻域43N的一部分。每一个本地邻域43A-43N可以被监测以及并行地从控制器46接收推力命令以便调整非主动传动装置，其中在每一个本地邻域43A-43N中的命令传动装置61的本地实例计算推力命令并且将推力命令分布到围绕每一个电梯轿厢14A一14N的本地主动传动装置。

图5描绘根据示例性实施方案的次级部分18相对于电梯系统10的多个传动装置42的定位关系式300。可相对于图4的井道11限定参考位置302，用于确定次级部分18的次级位置304。位置传感器(例如，图3的位置/速度传感器64可以通过向控制器46提供电梯轿厢14在井道11中的感测位置，在确定次级位置304中使用。用于每一个传动装置42的识别符和位置信息可存储在传动装置位置表格数据306中。例如，被识别成传动装置K、传动装置K+I、传动装置K+2、传动装置K+3的传动装置42的距离可以在将传动装置42安装在井道11中之后相对于参考位置302来预先限定，并且被存储在传动装置位置表格数据306中。将次级位置304与存储在传动装置位置表格数据306中的位置数据比较可用于确定每一个主动传动装置相对于次级部分18的几何覆盖。可替代地，在传动装置42与次级部分18之间的场相互作用可用于确定每一个主动传动装置相对于次级部分18的几何覆盖。

图6描绘根据示例性实施方案的包括电梯系统10的一个或多个多传动装置推力管理器400AM00N的控制器46的一部分方框图。每一个电梯轿厢14A一14N可具有相关联的多传动装置推力管理器400AM00N以便确定识别的传动装置推力命令79，所述识别的传动装置推力命令79识别哪些主动传动装置需要推力调整以及用于偏置非主动传动装置的推力调整量。使得传动装置位置表格数据306可用于每一个多传动装置推力管理器400AM00N。基于与对应电梯轿厢14相关联的次级位置304，传动装置选择402识别主动传动装置404，例如基于次级位置304的几何重叠和传动装置42的位置(其中次级部分18的长度和主要部分16的电动机区段22是已知的、)。每一个多传动装置推力管理器400A-400N可基于限定每一个传动装置42在井道11中的位置的传动装置位置表格数据306，确定相应本地邻域43A-43N的每一个主动传动装置的位置。

完整性管理传动装置健康状态406可对识别的主动传动装置404执行健康检查，并且将识别的传动装置健康408传递到传动装置推力请求410。传动装置推力请求410可基于用于整个电梯轿厢14的推力命令78和识别的传动装置健康408，确定识别的传动装置推力命令79。传动装置42的本地邻域43的健康状态可以通过针对以下中的一个或多个比较传动装置42的性能来确定：平均值、阈值、或至少一个邻近传动装置值，除在本文所述的许多其他比较选项之外。例如，随着电梯轿厢14A一14N在井道11中移动，平均电流或反电动势力可被追踪用于每一个传动装置42并且被监测。可导致健康状态更新的附加实例包括诸如传动装置通信损失、传动装置检测内部误差、和/或功率分布故障的条件。在识别的传动装置健康408中的健康状态可以通过在一段时间内比较为相同传动装置42所收集的信息，将传动装置42的性能与井道11中的其他传动装置比较，和/或将平均电流或反电动势力与最小阈值比较来确定。

传动装置推力请求410可指示期望的推力或对推力的调整，以便针对非主动传动装置偏置并且示出识别的传动装置推力命令79。传动装置推力请求410可以基于健康状态和本地邻域43A-43N的每一个主动传动装置相对于次级部分18的位置，调整每一每一个相应本地邻域43A-43N的主动传动装置的推力命令。例如，多传动装置推力管理器400A的传动装置推力请求410可确定在邻近围绕电梯轿厢14A的本地邻域43A中的非主动传动装置的主动传动装置中需要较大的推力。每一主动传动装置的推力命令的调整尝试通过调整施加到电梯轿厢14A的推力和力矩来优化电梯轿厢14A的运动，以便将传动装置42的本地邻域43A中的故障电动机区段或故障传动装置考虑在内，和/或将传动装置42和电动机区段22中的变化考虑在内。每一主动传动装置的推力命令的调整还基于每一个主动传动装置相对于次级部分18的几何覆盖。例如，与和次级部分18部分重叠的传动装置42相比，与完全重叠次级部分18的电动机区段22相关联的主动传动装置可在电梯轿厢14A上赋予更大的力。控制器46将识别的传动装置推力命令79作为每一主动装置的推力命令提供到本地邻域43A的命令传动装置61，其相对于本地邻域43A的主动传动装置实现反馈控制(诸如图3所描绘的反馈控制、)。

尽管本文所描述的实例针对线性推进系统，将理解控制器46可以在包括与次级(部分讨目互作用的多个传动装置/电动机的非线性推进系统(例如，旋转推进系统、)中实现。

本文使用的术语只用于描述具体实施方案的目的，而不是意图成为限制。虽然仅仅结合有限数量的实施方案对本公开进行了详细描述，但应易于理解，本公开不限于这些所公开的实施方案。相反，本公开可进行修改来并入有之前并未描述但在精神和/或范围上相符的任何数量的变化方案、可替代方案、替换方案或等效布置。另外，尽管已经描述各种实施方案，但应理解，本公开的各个方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，本公开不应被视为受到前述描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。