基于多目标优化的电梯驱动控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电梯驱动控制技术领域，具体涉及一种电梯驱动控制系统。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的迅猛发展，城市化建设步伐的加快，许多高楼大厦如雨后春笋般涌现，使得人们在日常生活中对电梯的依赖程度与日俱增，电梯已经成为人们生活中必不可少的工具。
[0003]对于曳引式电梯，人们日常关注的是它的乘坐舒适度、快速性等指标，但这些性能指标又是相互对立的，在保证足够人体舒适度的情况下就很难兼顾运行的时间，在保证快速准确的平层情况下就必须要牺牲一定的人体舒适度。另外在能源日益紧张的现代社会，节约能耗已成为必不可少的环节，尤其像电梯这种使用率高，耗能多的大型设备。
[0004]目前市场上现有的电梯设备的设计，主要考虑的是人体乘坐的舒适度，而这是以降低电梯运行速度为前提的。此外，电梯在设计时不仅要考虑速度的指标，还有电梯电流的控制、位置的控制、转矩脉动的抑制、低功耗节能等因素都是电梯设计需重点考虑的因素，但上述因素间又是相互抑制的，目前的电梯设计中还未能很好的解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是，针对现有电梯设计的不全面，不能同时满足电梯的多项约束要求，从多目标优化的角度提供一种基于多目标优化的电梯驱动控制系统。
[0006]实现本发明目的的技术解决方案为:基于多目标优化的电梯驱动控制系统，包括交流电源、整流电路模块、电流传感器、电压传感器、位置传感器、上位机、DSP控制系统、驱动模块、曳引机，其中DSP控制系统包括DSP控制模块、CAN总线模块、信号采集与调理模块、信号隔离输出模块；DSP控制模块又包括速度曲线模块、电流控制模块、轿厢位置控制模块、转矩控制模块、低功耗模块；
所述交流电源接入整流电路模块，整流电路模块的输出接入曳引机的驱动模块，整流模块的输出还接入电流传感器和电压传感器，电流传感器和电压传感器的输出接入信号采集与调理模块，驱动模块的输出接入曳弓I机，驱动模块的输出接入电流传感器并由电流传感器的输出接入信号采集与调理模块，曳引机输出接入位置传感器，位置传感器的输出接入信号采集与调理模块，信号采集与调理模块接入DSP控制模块，DSP控制模块接入信号隔离输出模块，信号隔离输出模块接入驱动模块，上位机接入CAN总线模块，CAN总线模块接入DSP控制模块。
[0007]上位机通过CAN总线向DSP控制模块发送位置信息，DSP控制模块根据位置信息做出决策，并向驱动模块发送相应控制信号，驱动模块根据收到的控制信号驱动曳引机的运转，实现电机的调速，达到电梯的运行目的。
[0008]所述DSP控制模块，综合考虑电梯运行的速度曲线约束，包括人体舒适度和快速性要求；运行的电流约束，要求电梯有足够的启动转矩和尽量小的启动电流；轿厢平层位置约束，要求轿厢停靠位置精准且快速，利用平层滑行降低能耗；转矩约束，在负载不同的情况下调节合适的转矩，在电梯近额定速度和近零速情况下抑制转矩的脉动；低功耗约束，保证电梯快速高效运行的前提下，降低系统的功率消耗。所述DSP控制模块，在综合上述约束的情况下，采用自适应进化多目标粒子群优化方法，实现多目标优化的电梯节能控制。
[0009]本发明与现有技术相比，其显著优点在于:(I)本发明从电梯系统的动态特性、约束条件、稳态精度等多方面综合考虑，提供了多目标优化的电梯驱动控制技术；(2)本发明提出的自适应进化多目标粒子群优化方法，对速度运行曲线、运行电流控制、轿厢位置控制、转矩控制以及低功耗控制等约束进行多目标优化，得到最优解，相对于分别针对每个约束的设计方法，不仅能同时满足电梯的各项技术指标，同时还具有宽范围、高精度的调速。
【附图说明】
[0010]图1是本发明提出的基于多目标优化的电梯驱动控制系统整体结构图；
图2是本发明提出的基于多目标优化的电梯驱动控制系统原理示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合说明书附图，具体描述本发明所提供的基于多目标优化的电梯驱动控制系统。
[0012]结合图1，基于多目标优化的电梯驱动控制系统，包括交流电源、整流电路模块、电流传感器、电压传感器、位置传感器、上位机、DSP控制系统、驱动模块、曳引机，其中DSP控制系统包括DSP控制模块、CAN总线模块、信号采集与调理模块、信号隔离输出模块。DSP控制模块又包括速度曲线模块、电流控制模块、轿厢位置控制模块、转矩控制模块、低功耗模块。
[0013]所述交流电源接入整流电路模块，整流电路模块的输出接入曳弓I机的驱动模块，整流模块的输出还接入电流传感器和电压传感器，电流传感器和电压传感器的输出接入信号采集与调理模块，驱动模块的输出接入曳引机，驱动模块的输出接入电流传感器并由电流传感器的输出接入信号采集与调理模块，曳引机输出接入位置传感器，位置传感器的输出接入信号采集与调理模块，信号采集与调理模块接入DSP控制模块，DSP控制模块接入信号隔离输出模块，信号隔离输出模块接入驱动模块，上位机接入CAN总线模块，CAN总线模块接入DSP控制模块。
[0014]上位机通过CAN总线向DSP控制模块发送位置信息，DSP控制模块根据位置信息作出决策，并向驱动模块发送相应控制信号，驱动模块根据收到的控制信号驱动曳引机的运转，实现电机的调速，达到电梯的运行目的。
[0015]所述DSP控制模块，综合考虑电梯运行的速度曲线约束，包括人体舒适度(减轻人在乘坐电梯时由于启、制动过程中加、减速产生的不舒适感(上浮、下沉感))和快速性要求；运行的电流约束，要求电梯有足够的启动转矩和尽量小的启动电流；轿厢平层位置约束，要求轿厢停靠位置精准且快速，利用平层滑行降低能耗；转矩约束，在负载不同的情况下调节合适的转矩，在电梯近额定速度和近零速情况下抑制转矩的脉动；低功耗约束，保证电梯快速高效运行的前提下，降低系统的功率消耗。所述DSP控制模块，在综合上述约束的情况下，采用自适应进化多目标粒子群优化方法，实现多目标优化的电梯驱动控制与节能。
[0016]本发明基于多目标优化的电梯驱动控制系统，各硬件的功能如下:
所述整流电路模块将交流电源的交流电整流为直流电，供驱动模块直接使用；所述驱动模块在经信号隔离输出模块控制后驱动曳引机的运转；所述电压传感器和电流传感器分别用于检测整流电路模块的输出电压和输出电流；所述CAN总线模块是连接上位机与DSP芯片的桥梁，上位机通过CAN总线将期望信号发送到DSP芯片。
[0017]结合图2，基于多目标优化的电梯驱动控制系统原理如下:将DSP控制系统、驱动模块、曳引机作为多目标优化的电梯节能控制系统基本组成单元，与驱动模块的电流传感器、曳引机的位置传感器组成整个闭环系统，实现整个节能电梯的调速和位置控制。DSP控制模块根据电梯运行的多项约束，包括速度曲线模块、电流控制模块、轿厢位置控制模块、转矩控制模块、低功耗模块，采用自适应进化多目标粒子群优化方法，得到多目标的最优解，从而更高效合理的实现电梯的位置控制、速度控制、电流控制以及低功耗的控制。
【主权项】
1.基于多目标优化的电梯驱动控制系统，其特征在于，包括交流电源、整流电路模块、电流传感器、电压传感器、位置传感器、上位机、DSP控制系统、驱动模块、曳引机，其中DSP控制系统包括DSP控制模块、CAN总线模块、信号采集与调理模块、信号隔离输出模块；DSP控制模块又包括速度曲线模块、电流控制模块、轿厢位置控制模块、转矩控制模块、低功耗模块； 所述交流电源接入整流电路模块，整流电路模块的输出接入曳引机的驱动模块，整流模块的输出还接入电流传感器和电压传感器，电流传感器和电压传感器的输出接入信号采集与调理模块，驱动模块的输出接入曳引机，驱动模块的输出接入电流传感器并由电流传感器的输出接入信号采集与调理模块，曳引机输出接入位置传感器，位置传感器的输出接入信号采集与调理模块，信号采集与调理模块接入DSP控制模块，DSP控制模块接入信号隔离输出模块，信号隔离输出模块接入驱动模块，上位机接入CAN总线模块，CAN总线模块接入DSP控制模块； 上位机通过CAN总线向DSP控制模块发送位置信息，DSP控制模块根据位置信息作出决策，并向驱动模块发送相应控制信号，驱动模块根据收到的控制信号驱动曳引机的运转，实现电机的调速，达到电梯的运行目的。2.根据权利要求1所述的基于多目标优化的电梯驱动控制系统，其特征在于， 所述DSP控制模块，综合考虑电梯运行的速度曲线约束，包括人体舒适度和快速性要求；运行的电流约束，要求电梯有足够的启动转矩和尽量小的启动电流；轿厢平层位置约束，要求轿厢停靠位置精准且快速，利用平层滑行降低能耗；转矩约束，在负载不同的情况下调节合适的转矩，在电梯近额定速度和近零速情况下抑制转矩的脉动；低功耗约束，保证电梯快速高效运行的前提下，降低系统的功率消耗； 所述DSP控制模块，在综合上述约束的情况下，采用自适应进化多目标粒子群优化方法，实现多目标优化的电梯节能控制。3.根据权利要求1所述的基于多目标优化的电梯驱动控制系统，其特征在于， 本发明提出的自适应进化多目标粒子群优化方法不仅可以同时对电梯的多项性能指标进行优化设计，还能得到宽范围高精度的调速输出，同时在电梯的驱动控制方式上进行了优化，降低了系统的功耗，达到优化控制和节能的目的。
【专利摘要】基于多目标优化的电梯驱动控制系统。包括交流电源、整流电路模块、电流传感器、电压传感器、位置传感器、上位机、DSP控制系统、驱动模块、曳引机，其中DSP控制系统包括DSP控制模块、CAN总线模块、信号采集与调理模块、信号隔离输出模块；DSP控制模块又包括速度曲线模块、电流控制模块、轿厢位置控制模块、转矩控制模块、低功耗模块；上位机通过CAN总线向DSP控制模块发送位置信息，DSP控制模块根据位置信息做出决策，并向驱动模块发送相应控制信号，驱动模块根据收到的控制信号驱动曳引机的运转，实现电机的调速，达到电梯的运行目的。本发明从电梯系统的动态特性、约束条件、稳态精度等多方面综合考虑，提供了多目标优化的电梯驱动控制技术。
【IPC分类】G05B19/418
【公开号】CN105573263
【申请号】CN201410539335
【发明人】郭建, 陈晓进, 谢晓纪, 樊卫华, 郑鑫
【申请人】江苏通用电梯有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月13日