控制电梯系统中设置的半有源致动器组的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及控制半有源致动器组，更具体地涉及控制该半有源致动器组以最 小化电梯系统中的振动。
【背景技术】
[0002] 机械系统中的振动减小由于包括系统的安全性和能量效率的若干原因而是重要 的。具体地，各种运输系统中的振动与行驶质量和乘客的安全性直接有关，由此应当被最小 化。例如，车辆中的垂直振动可以由通常称为悬架系统的有源或被动振动减小系统来控制。 类似地，可以最小化在电梯系统的操作期间引起的振动。
[0003] 电梯系统通常包括轿厢、机架、辊子导向器组件和导轨。辊子导向器充当最小化电 梯轿厢的振动的悬架系统。轿厢和辊子导向器安装在机架上。轿厢和机架随着被辊子导向 器限制而沿着导轨移动。存在促成轿厢中的振动级的两个主要干扰：（1)由于轨道不平顺 借助导轨传递给轿厢的轨道引起的力，和（2)诸如由风抖振建筑物、乘客载荷分布或运动 等产生的直接轿厢力。
[0004] 一些方法（例如，在US5544721、US5329077中描述的方法）补偿电梯系统中导 轨的不平顺，以提高行驶舒适性。然而，该方法用传感器测量导轨的不平顺，这是昂贵的。而 且，对于复杂电梯系统，仅基于轨道的水平不平顺来控制电梯轿厢可能是不起作用的。
[0005] 具体地，控制电梯系统的电梯轿厢的振动由于在电梯系统操作期间难以确定电梯 系统的状态而复杂。因此，用于控制电梯轿厢的横向振动的各种系统使用简单的控制逻辑， 来根据检测到的振动级来确定补偿干扰的阻尼力。例如，U.S. 7909141中描述的系统根据 电梯轿厢的行驶速度，计划阻尼器的阻尼系数。因为电梯的行驶速度仅部分反映干扰的特 性，所以所产生的控制系统不是最佳的。其他方法需要各种传感器，以实施复杂控制。例如， U.S. 8011478中描述的控制系统需要位置传感器和加速计。这种方法是昂贵的。
【发明内容】
[0006] 发明的一些实施方式的目的是，提供用于一种控制设置电梯系统中的半有源致动 器组，以补偿电梯轿厢上沿水平方向的干扰的系统和方法。一些实施方式的另一个目的是， 提供在最小化用于测量系统的操作的参数的传感器的数量的同时，最佳化半有源致动器的 控制的这种系统和方法。发明的各种实施方式确定半有源致动器的控制策略。为了最小化 测量到的参数的数量，一些实施方式基于表示系统的振动的参数来确定控制策略。参数的 示例是：指示电梯系统中的电梯机架或电梯轿厢的加速度的加速度信号。因此，一些实施方 式通过在电梯系统的操作期间仅使用加速计的测量值，来降低控制成本。
[0007] -些实施方式基于电梯系统的模型，来确定控制策略。这些实施方式利用另一个 实现的优点：可以一致地控制半有源致动器组，由此可以基于该一致性来简化电梯系统的 模型。因此，一些实施方式将电梯系统表示为：具有布置为补偿虚拟干扰的单个虚拟半有源 致动器的虚拟电梯系统的模型。
[0008] 虚拟半有源致动器表示半有源致动器组。例如，虚拟半有源致动器的补偿力表示 半有源致动器组的补偿力。类似地，虚拟干扰表示该组干扰的组合。这种实现允许对于虚 拟半有源致动器限定控制策略，并且根据虚拟半有源致动器的控制策略来一致地控制半有 源致动器组的各个致动器。
[0009] 然而，即使在基于虚拟系统的简化之后，由于难以测量虚拟干扰造成的干扰或虚 拟系统的其他参数（诸如虚拟半有源致动器的端部之间的位移，或虚拟半有源致动器的端 部之间的相对速率和位置等），所以也可能难以明确地导出最佳控制策略。另一方面，时域 中干扰的认识致使电梯系统的状态可观察（即，可确定）。状态和干扰的认识允许实现各种 先进控制方法（诸如滚动时域控制法和次优化控制法等），以有效最小化电梯轿厢的振动。
[0010] -些实施方式基于如下的另一个实现，其可以使用虚拟电梯系统的模型和指示电 梯轿厢的水平加速度的加速度信号来提前确定虚拟振动。例如，一个实施方式用作为状态 变量的虚拟干扰和虚拟干扰的时间导数来扩大模型，并且反转所扩大的模型，以确定虚拟 干扰的二阶时间导数与加速度信号之间的关系。基于该关系和加速度信号的测量值，可以 确定虚拟干扰。
[0011] 因此，各种实施方式接收在不使用致动器组的情况下的电梯系统操作期间在电梯 轿厢的不同垂直位置处测量到的加速度信号的值，并且基于模型和加速度信号的值，确定 虚拟干扰的垂直简况。垂直简况将虚拟干扰的值映射到电梯轿厢的对应垂直位置。
[0012] 在电梯轿厢操作期间，虚拟干扰的干扰简况可以用于确定针对操作的虚拟干扰。 例如，一个实施方式使用操作期间电梯轿厢的移动的运动简况和虚拟干扰的干扰简况，来 确定电梯轿厢操作期间的虚拟干扰。干扰简况被预确定，并且存储在可由控制系统的处理 器访问的存储器中。电梯轿厢的位置的运动简况可以例如由电梯系统的运动控制器确定。 因为在控制策略中允许合并未来干扰，所以这种实施方式可以是有利的。
[0013] 模型、干扰简况和指示操作期间的电梯轿厢的水平加速度的加速度信号可以用于 确定电梯系统的状态。反过来，电梯系统的状态的认识可以用于控制半有源致动器。例如， 一个实施方式基于电梯系统的状态并且根据虚拟半有源致动器的控制策略，来控制半有源 致动器组的各个致动器。
[0014] 因此，一个实施方式公开了一种用于控制设置在电梯系统中的半有源致动器组， 以最小化针对电梯轿厢的水平方向的干扰组造成的电梯轿厢的振动的方法。该方法包括以 下步骤：利用具有单个虚拟半有源致动器的虚拟电梯系统的模型表示电梯系统，该单个虚 拟半有源致动器被设置为补偿与来自该组干扰的干扰之和成比例的虚拟干扰，其中，虚拟 半有源致动器的补偿力与半有源致动器组的补偿力之和成比例；使用在操作期间电梯轿厢 的位置的运动简况和虚拟干扰的干扰简况，来确定电梯轿厢操作期间的虚拟干扰；使用虚 拟电梯系统的模型、虚拟干扰和指示在操作期间电梯轿厢的水平加速度的信号，来确定电 梯系统的状态；以及基于电梯系统的状态并根据虚拟半有源致动器的控制策略，来控制半 有源致动器组的各个致动器。该方法的步骤由处理器执行。
[0015] 另一个实施方式公开了一种用于控制设置在电梯系统中以补偿干扰组的半有源 致动器组的系统。该系统包括传感器，该传感器用于确定这样的加速度信号，该加速度信号 指示在电梯系统操作期间电梯轿厢的水平加速度；处理器，该处理器用于基于虚拟电梯系 统的模型和加速度信号来确定表示该组干扰的虚拟干扰的干扰简况，其中，虚拟电梯系统 的模型包括单个虚拟半有源致动器，该单个虚拟半有源致动器具有与半有源致动器组的补 偿力之和成比例的补偿力，并且被设置为补偿与来自该干扰组的干扰之和成比例的虚拟干 扰，并且其中，在不使用致动器组的情况下的电梯系统操作期间在电梯轿厢的不同垂直位 置处测量加速度信号；以及控制器，该控制器用于使用虚拟干扰的干扰简况以及在使用致 动器组的电梯轿厢的操作期间测量到的加速度信号，根据虚拟半有源致动器的控制策略， 来控制半有源致动器组的各个致动器。
【附图说明】
[0016] 图1A、图IB和图IC是根据发明的一些实施方式的控制方法的框图；
[0017] 图2是确定包括根据本发明的一些实施方式的虚拟致动器的虚拟系统的模型的 示意图；
[0018] 图3是根据本发明的一些实施方式的电梯系统的示意图；
[0019] 图4是根据本发明的一些实施方式的半有源致动器安装在中央辊子上的辊子导 向器组件的示意图；
[0020] 图5A和图5B是图3的电梯系统的干扰的示意图；
[0021] 图6A、图6B、图6C、图6D和图6E是用于确定干扰简况的各种方法的框图；
[0022] 图7A、图7B和图7C是用于电梯系统重构虚拟干扰的估计器的框图；
[0023] 图8是电梯系统的状态估计器的框图；
[0024] 图9A、图9B、图9C、图9D和图9E是根据发明的一些实施方式的虚拟致动器的控制 方法的框图；
[0025] 图10是经受外部干扰的半有源振动减小系统的示例性模型的示意图；以及
[0026] 图11是根据本发明的一些实施方式的用于近似控制策略的滤波器的系统的框 图。
【具体实施方式】
[0027] 本发明的各种实施方式公开了控制具有半有源致动器的电梯系统的系统和方法。 一些实施方式致力于沿干扰的方向经受至少一个外部干扰的悬架系统，并且至少一个半有 源致动器受控以最小化由对应干扰引起的一个质量的振动。
[0028] 为了清楚起见，本公开聚焦于使用半有源致动器的系统的控制方法，以最小化由 沿一个方向的干扰引起的振动，并且该系统经受沿该方向的外部干扰。最小化沿多个方向 的振动的控制方法可以通过归纳所公开的控制方法而导出。
[0029] 给出干扰组和半有源致动器组，本发明的一些实施方式将该系统表示为设置有单 个虚拟半有源致动器以补偿虚拟干扰的虚拟系统的模型。例如，虚拟半有源致动器的补偿 力表示该组半有源致动器的补偿力，并且虚拟干扰表示该该组干扰的组合。在各种实施方 式中，这种表示基于半有源致动器的一致性的假定，即，所有半有源致动器非常相同，执行 并且以类似方式受控。
[0030] 在本发明的各种实施方式中，半有源致动器的控制根据最佳控制理论导出，并且 基于系统的模型。在一些实施方式中，系统的模型由虚拟系统的模型表示。例如，一个实 施方式根据虚拟半有源致动器的最佳控制策略，而一致地控制半有源致动器组的各个致动 器。具体地，一些实施方式是基于这样的实现的，该实现有利于根据最佳化系统的操作的参 数的最佳控制策略来控制致动器组是。
[0031] 图IA示出了用于控制半有源致动器组的系统和