电梯专用无称重启动力矩补偿算法及调试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电梯驱动控制领域，特别涉及一种电梯专用无称重启动力矩补偿算法 及调试方法。
【背景技术】
[0002] 在垂直电梯系统中，电梯轿厢和配重通过钢丝绳绞合在曳引轮两侧，一般情况下， 电梯轿厢和配重的重量不同，导致电梯在松闸的瞬间，原本由抱闸提供的制动力矩快速消 失，而此时电梯控制系统无法快速响应，导致电梯发生倒溜或者突起。传统做法有两种，其 一:在电梯中加入模拟称重系统，使得控制系统在电梯松闸以前就检测出电梯的负载情况， 从而在抱闸松闸以前就给出补偿力矩。但是此种方法有几个缺点：1、一般模拟称重系统价 格昂贵;2、模拟称重调试困难，一般需要工人分别在轿厢满载、半载、空载等多个载重情况 下调整称重系统的输出量;3、补偿效果不稳定，由于受AD采样精度、温度、老化等因素影响， 模拟称重的输出精度变化较大，需要定期重新调试。其二:使用位移比例算法，即按电梯启 动时倒溜的位移量按比例给定力矩，此种算法有以下几个缺点：1、调试困难，在实际调试过 程中由于人体对位移的感受不明显，只能感受到电梯启动时的顿挫感，并不能明确分辩出 电梯的补偿方向；2、抱闸开启时间的不确定性，由于实际过程中并不能很好地预测抱闸开 启的时间和抱闸开启完毕的时间，因此补偿的时间比较难确定。
[0003] 电梯引起倒溜或者突起的主要原因是电梯启动松闸时，发生较大位移和速度变 化，因此只要在电梯松闸时，迅速按照编码器变化的情况给出相应的力矩，将电梯位移、速 度抑制在一个非常小的范围内，就能使人体感觉不到倒溜或者突起的感觉，从而提高舒适 度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术的上述不足和缺陷，提供一种电梯专用无称重启 动力矩补偿算法及调试方法，以解决上述问题。
[0005] 本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0006] 电梯专用无称重启动力矩补偿算法及调试方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 1)在开闸前使用第一组PI参数对系统进行给定速度为0的速度环控制，所述第一 组PI参数的P较小，I较大，其调节范围为100~400;
[0008] 2)设定一个电梯移动阈值，当电梯的移动没有超过该电梯移动阈值时，就一直保 持第一组PI参数直至力矩补偿结束；当检测到电梯的移动超过该电梯移动阈值时，将PI控 制器的第一组PI参数的P增大，I减小，得到第二组PI参数，继续进行给定速度为0的速度环 控制，直到出现速度方向和开始位移方向相反的情况后，将此时的第二组PI参数调回原先 所述的P较小且I较大的第一组PI参数；
[0009] 3)将启动力矩补偿过程中的最大位移和最大速度进行记录，将其显示在控制系统 菜单中，并根据此参数给出相应参数的提示，提示用户应当调整的参数。
[0010] 在本发明的一个优选实施例中，还包括一调试步骤:调试时，首先将电梯保持在空 载或者满载状态，当发现速度大于步骤3)中的最大速度时，则增大第二组PI参数的P环节参 数;当发现位移大于步骤3)中的最大位移时，则调整第二组PI参数的I环节参数。
[0011] 在本发明的一个优选实施例中，所述通过DSP对增量式正余弦编码器信号进行高 精度细分计算，使得最终从编码器侧得到的信号为一圈2 18精度的数字量信号。
[0012] 在本发明的一个优选实施例中，所述最大速度不超过-2.3~2.3mm/s，所述最大位 移不超过0.1238mm。
[0013] 在本发明的一个优选实施例中，电梯在启动阶段的力矩表达式可简化为:F = Fa- Fb-F。，速度表达式为：
，.位移表达式为:，
，其中S为补偿时 移动的位移，T为整个补偿时间，Vo为电梯启动时的初速度，正常时为0，m为电梯对重和轿厢 以及钢丝绳的质量和，Fa*轿厢和对重的质量差产生的重力即电梯的负载，Fb为电梯曳引机 输出的电磁力矩，F。为整个电梯系统的摩擦力；
[0014] 电梯的速度环PI控制器表达式为：
，其中Kp为比例系数，T1 为积分时间，Va为速度误差
[0015] 由于采用了如上的技术方案，本发明的有益效果在于：
[0016] 通过使用两组PI参数的方法，有效抑制系统超调，提高了系统的反应速度，并在系 统中给出启动力矩补偿过程中位移量和最大速度，提示用户调整参数的方向，提高了调试 效率。
[0017] 相对于一般普通算法，本发明的算法以及调试方法，实现简单，代码量小，响应速 度快，鲁棒性好，对抱闸要求响应的预估时间要求不高，能够充分适应现场的需要。而且相 比普通电梯补偿效果的算法，普通算法往往完全依靠人体感受去评价电梯力矩补偿的效 果，而电梯在力矩补偿阶段由于电梯本身位移震动非常小，因此很难通过人体感受来区分 "过补偿"与"欠补偿"之间的区别，经常导致调试补偿力矩算法时方向性错误。而本发明的 算法，由于调试过程中提供了精确数字参考，能够非常有效直观显示电梯力矩补偿的状况， 并指导现场快速完成调试。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1是本发明一种实施例的实现流程图。
[0020] 图2是本发明一种实施例的双闭环适量控制图。
[0021] 图3是本发明一种实施例的电梯启动运行曲线图。
[0022] 图4是本发明一种实施例的最大位移和最大速度在控制菜单系统中的显示状态 图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进 一步阐述本发明。
[0024]本发明包括启动力矩补偿时间的判断、启动力矩补偿大小计算以及相应的调试方 法。
[0025] 补偿力矩的时间：由于根据垂直电梯的抱闸特点，电梯松闸信号输出以后，对重以 及轿厢的重力迅速作用到曳引轮上，因此必须在松闸的瞬间迅速给出力矩，否则电梯迅速 下滑补偿算法也就失去了意义。另外由于抱闸是弹簧机械结构，随着使用次数的增加、机械 结构老化以及温度的变化，这个松闸的确切时间并非一个定值。
[0026] 结合图1至图4所示，电梯专用无称重启动力矩补偿算法及调试方法，
[0027]具体包括以下步骤：
[0028] 1)在开闸前使用第一组PI参数(也可定义为维持PI参数)对系统进行给定速度为0 的速度环控制，第一组PI参数的P较小，I较大，其调节范围为100~400,第一组PI参数使得 电梯在开闸前始终保持作用，避免电梯在开闸瞬间快速倒溜或突起，减缓电梯位移的速度。
[0029] 2)设定一个电梯移动阈值LO，当电梯的移动没有超过该电梯移动阈值时，就一直 保持第一组PI参数直至力矩补偿结束；当检测到电梯的移动超过该电梯移动阈值时，将PI 控制器的第一组PI参数的P增大，I减小，得到第二组PI参数(也可定义为零伺服PI参数），继 续进行给定速度为0的速度环控制，直到出现速度方向和开始位移方向相反的情况后，将此 时的第二组PI参数调回原先所述的P较小且I较大的第一组PI参数。这样整个启动补偿的过 程都由系统自动完成，这样淡化抱闸变化对启动补偿时间的影