专利名称：对电梯轿厢减振的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对在导轨上导向的电梯轿厢的振动进行减振或缓冲的装置及减振的方法。
背景技术：
电梯轿厢在电梯竖井内运行时不同的力将作用于由轿厢体和对轿厢体进行保持的轿厢框架构成的轿厢和导致系统振动。尤其是导轨的不平以及由于行驶相对气流造成的力将是产生振动的原因，所述导轨的不平和所述行驶相对气流造成的力将促使轿厢振动。另外在运行时由曳引缆索传递的侧牵拉力或载荷的突然的位置变化也是横向振动的原因。
为了改善使用电梯的人员的乘行舒适度，采用调节系统，所述调节系统旨在抵消掉作用于电梯轿厢的力。在本申请的申请人的EP0731051B1中披露了一种系统，所述系统具有多个在两个端位置之间移动的与电梯轿厢连接的导向件。多个设置在轿厢上的传感器对垂直于运行方向出现的振动进行检测和所述检测出的振动被用于对多个设置在轿厢与导向件之间的促动器进行控制。其中利用调节装置对促动器进行控制，使促动器克服出现的力工作和尽可能有效地对振动进行抑制。
EP0731051B1中披露的方法以及根据已有技术对电梯轿厢减振的其它方法的典型特性是，所述方法采用线性的和时间不加改变的调节器工作。其原因在于，在对调节器进行设计时很难对非线性过程加以考虑和为了简化调节器的设计以所出现的干扰都是线性的为出发点。此点势必会导致在断开调节器和在电梯开始或结束运行时出现不希望出现的振荡。其原因在于，在此涉及的是系统的非线性状态变化，而此点用线性的和时间不变的调节器特性是不能控制的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种对在导轨上被导向的电梯轿厢的振动进行减振或缓冲的装置及减振的方法。
实现本发明目的的技术方案如下一种对在导轨上被导向的电梯轿厢减振的装置，具有多个导向件，用于对电梯轿厢沿导轨导向，传感器，用于对电梯轿厢的位置变化和/或对电梯轿厢上产生的加速度进行检测，设置在电梯轿厢和导向件之间的促动器以及调节装置，所述调节装置根据由传感器传递的值对促动器进行控制，对应于导轨相对改变轿厢的位置，其特征在于，调节装置具有一个延时装置，所述调节装置具有一个根据电梯轿厢的垂直速度变化的增益。
本发明的主要构思在于将用于抑制振动的调节装置的增益设计成速度和/或时间可变的。其中根据本发明的第一方面将调节装置的增益设计成取决于电梯轿厢的垂直速度，从而在电梯轿厢起动和制动时可以更好地对非线性过程进行反应。根据本发明的第二方面，在调节装置接通后连续地增大增益或在调节装置断开后连续地减少增益。
采取本发明的措施可以实现基本线性和时间不变设计的调节装置与上述非线性过程的适配。特别是采取实施简便的措施即可以对在电梯轿厢起动和停靠时、在轿厢装载和卸载时以及在调节装置接通或断开时出现的振荡或甚至撞击进行抑制，所述振荡或撞击通常是由于线性调节器对非线性系统变化反应不当造成的。
根据本发明的优选实施例采用如下方式实现调节装置的速度可变或时间可变的特性，对输送给调节器的误差信号或调节偏差和/或促动器的由调节器产生的调节信号用取决于时间或速度的参数加权。为此可以在调节装置上设置多个增益组件，用所述增益组件的输出信号对误差或调节信号进行加权。其中这些组件中的一部分用于实现调节装置取决于速度的特性，同时所谓的延时组件与上述不同用于对调节装置接通和断开的反应。该方案的特征在于，实现简便。尤其是不需要对将输送给它的误差信号转换成促动器的调节信号的固有的调节器加以改变。也就是说可以采用迄今的线性和时间不变的调节器。
根据本发明的特别优选的实施例，调节装置具有两个内部的调节器，即一个位置调节器和一个加速度调节器。位置调节器用于以导轨为基准对导向件进行调整，从而在任何时候都存在充分大的缓冲行程。此点意味着，电梯轿厢或保持轿厢体的框架将随导轨，特别是相应的不平度的变化而变化。与上述不同，加速度调节器的任务在于对在轿厢框架上产生的也由导轨不平造成的振动进行抑制。促动器的两个调节器所需的力的额定值然后被相应相加和作为一个共同的调节信号输送给促动器。该在EP0731051B1中披露的方案尽可能最佳地实现了上述两个本来是相互冲突的目的。
在采用两个单独的调节器时，优选在调节装置接通后首先线性增大位置调节器的增益，同时与此不同速度调节器在一定的时间滞后后才同样以线性增大被激活。在调节装置被断开后首先加速度调节器的增益被线性地降低到0和在一定的时间滞后位置调节器才被断开。
下面对照附图对本发明做进一步说明。图中示出图1为在导轨上被导向的电梯轿厢示意图；图2为用于主动减振的系统的信号流框图，和图3为根据本发明设计的调节装置的信号流框图。
具体实施例方式
在对本发明的调节装置详细加以说明之前，首先对照图1对用于对电梯轿厢的振荡或振动主动减振的整个系统加以说明。
在图1中示出的和用附图标记1加以标示的轿厢被分成轿厢体2以及轿厢框架3。轿厢体2利用多个橡胶弹簧4设置在框架3内，所述橡胶弹簧用于对固体传导的噪音进行隔离。所述橡胶弹簧4的设计得比较坚硬，以便对低频的振动进行抑制。
轿厢1利用四个滚轮导向件5在两个导轨15上被导向，所述导轨设置在一(图中未示出的)电梯竖井内。所述四个滚轮导向件5通常结构相同和设置在电梯框架3的下面和上面两侧。所述滚轮导向件分别具有一个滚轮座，在滚轮座上分别设置三个导轮6，即两个两侧的和一个中间的导轮。其中分别利用杠杆件7导轮6被可移动地设置和通过一个弹簧被抵压在导轨15上。两个侧导轮6的杠杆件7另外通过一个连杆9相互连接，从而使两个侧导轮相互同步移动。
为每个滚轮导向件5分别设有两个电气促动器10，所述促动器分别将力加在杠杆件7上，所述杠杆件平行于配合的弹簧8作用。其中第一促动器10对与中间导轮6配合的中间杠杆件7进行移动，同时第二促动器10对与侧导轮6配合的侧杠杆件7进行移动。因此通过促动器10对杠杆件7或导轮6的位置和随之对对应于导轨15的电梯轿厢1的位置施加影响。
有待由本发明的装置进行减振的轿厢的振动或振荡将以如下五个自由度出现在X方向上移动在Y方向上移动围绕X轴旋转围绕Y轴旋转围绕Z轴旋转其中以五个自由度进行的不同的移动或旋转分别是由于电梯轿厢在X和/或Y向上在滚轮导向件5不同的支撑造成的。
为实现对轿厢1在上述所有五个自由度内振动的检测，每个滚轮导向件首先分别具有两个位置传感器，第一传感器用于检测与导轮6配合的中间杠杆件7和第二传感器用于检测与侧导轮6配合的两个侧杠杆件7的位置。另外，每个滚轮导向件5具有两个水平定向的加速度传感器12，其中的一个用于检测中间导轮6的移动方向上的加速度和第二个用于检测垂直于前者的在两个侧导轮的移动方向上的加速度。传感器11和12的测量信号对以两个导轨15为基准的电梯轿厢1的实际位置加以说明和另外通告轿厢体1是否受到将会导致振动的实际的加速度的影响。
一个设置在轿厢体2顶盖上的控制器14最后对由传感器11和12传递的信号进行处理和在传感信号评价据利用电源单元对四个滚轮导向装置5的电气促动器10进行控制，以便以相应的方式抵消掉加速度和振荡。
在对控制器14，特别是设置在控制器内的调节装置的设计详细加以说明之前，还要指出的是，在图1所示的电梯轿厢内的一个特殊的特征在于，在滚轮导向件5(在图中右上方的滚轮导向件)上设置有一个转动传感器13，所述转动传感器对与其配合的导轮6的旋转角度进行测量。通过该转动传感器13获得的测量值将通告轿厢的运行路径以及在垂直，即在Z向上的实际运行速度。从而实现在下面将加以说明的本发明的速度变化的调节。
图2和3示出用于主动减振的本发明系统的信号流框图。图2所示的基本结构基本与在EP0731051B1中采用的方法相同。所示出的信号系指包括有多个相同的信号的矢量信号，所述调节装置是MIMO(多路输入多路输出)调节器，所述调节器根据多个输入信号求出设置在滚轮导向装置上的促动器的多个调节信号。
图1所示的系统中外部的干扰作用在轿厢1上，所述干扰由来自导轨15的间接干扰力以及由轿厢载荷、缆索和风力直接作用于轿厢1的干扰力16构成。利用位置传感器11和加速度传感器12求出轿厢的实际状态，其中首先将位置传感器11测出的位置在一求和组件17中与基准值进行比较，所述基准值表示对应于导轨15的轿厢1的基准位置。求和的结果是误差信号或调节偏差ep，所述误差信号或调节偏差ep对滚轮导向装置的位置与基准位置的偏差加以说明。与上述相反，在求和组件18中对加速度传感器12的加速度值取反，即用理想或基准值0(没有加速度)减去所述加速度值，从而产生第二误差信号ea。
调节装置19如上所述由两个调节器构成，即一个位置调节器(Kp)20以及一个加速度调节器(Ka)21。之所以采用两个单独的调节器的原因在于，调节装置19的目的在于对在高频段(在0.9和15Hz之间，和优选在0.9和5Hz之间)的轿厢振动进行抑制，而不会使在该频段外的经调整的电梯性能劣于未经调整的电梯。另一方面调节装置19用于对应于导轨15对轿厢框架3进行调整，从而随时在滚轮上都存在充足的缓冲路径。此点特别是在轿厢1的装载不对称的情况下是特别重要的。
针对第一调节目的，采用惯性传感器进行速度或加速度反馈足以满足要求，与第一调节目的相反，针对第二个调节目的需要进行位置反馈。上述两种反馈具有相互矛盾的目的，所述的目的是通过采用两个单独的调节器20和21实现的。如图2所示，位置调节器20仅对位置传感器11的测量值加以考虑和因此保持轿厢1的导向间隙。加速度调节器用于对加速度传感器12的测量值进行处理和用于抑制振动。两个调节器20和21的额定或调节值在求和组件23中相加和作为一个共同的调节信号输送给促动器10。
避免两个调节器20和21之间的上述冲突的方案建立在如下情况的基础之上，造成轿厢1倾斜的力(轿厢的非对称装载、大的侧曳引力等)基本上比其它的造成轿厢振动的干扰源变化缓慢。其它的干扰源主要涉及导轨不平或气流干扰力。在频段内增强的变化是连续实现的，即没有一个固定的极限。在特定的频率下两个调节器20和21具有相同的影响。在该频率之上加速度传感器的作用较强，在该频率之下位置传感器20的作用较强。
通过将调节装置19分成位置调节电路以及加速度调节电路，可以实现上述的两个调节目的。分成两个调节器的另一优点还在于，调节器20和21不包含非线性。否则的话将很难实现稳定性分析和对两个调节器的相应配置。
位置和加速度调节器20、21作为线性调节器势必导致所述调节器不能以相应的方式对例如在电梯轿厢启动和制动时或在调节装置接通和断开时出现的非线性的过程进行反应。为了也对这些过程加以考虑，根据本发明将两个调节器20和21的特性设计成时间和速度可变的，对此将在下面对照图3加以说明。
图3示出本发明方法的扩展的信号流框图，由于诸如轿厢、促动器和传感器等系统的其它部分保持不变，所以在图中仅示出扩展的调节装置19。
本发明调节装置的时间和速度变化的设计是采用如下方式实现的，在将求和点17提供的误差信号ep输送给位置调节器20之前，首先用一定的系数对位置调节器20的由求和点17提供的误差信号ep加权或相乘。与此相反，加速度调节环的可变的特性是采用如下方式实现的，用多个增益系数对由加速度调节器21根据输送给它的误差信号ea求出的调节信号进行加权。因此在两种情况下最后改变调节器20或21的增益，其中此点是针对时间点和轿厢的垂直速度实现的。
通过两个所谓的延时组件23和24促使实现两个调节器20和21的时间变化特性，其中延时组件被一个共同的为1或0的通/断信号控制。在调节装置接通后首先位置调节器20的增益系数kPt持续增大和确切地说以从0到1的线性上升。与此相反，加速度调节器21的增益系数kat以一定的时间滞后同样以0到1的线性上升变化。在调节装置断开后首先加速度调节器21的增益kat线性地从1减少到0，同时与此相反位置调节器20的增益kPt时间滞后地被降低。采用此方式实现的分阶段的对两个调节器20、21的启动和去激活尤其是可以对调节装置接通和断开时的过程做出良好的反应。
另外在组件27和28内分别用一个取决于速度的系数kPv和kav与分别由延时组件23和24提供的增益系数kPt和kat相乘，从而得出位置调节器20的增益系数kvt或加速度传感器21的增益系数kavt。由两个组件25和26产生速度系数kPv和kav，所述组件根据由旋转传感器13求出的速度值v求出两个加权系数，其中取决于速度的增益值被存储在表格中和被线性插入。重要的是，两个取决于速度v绝对值的增益系数kPv和kav本身永远不等于零，因而保证了即使在轿厢处于停靠状态时仍进行调节。
加速度调节器21的采用上述方式得出的增益系数kavt然后在组件29中与加速度传感器21的输出或调节信号相乘。与此相反，位置调节器的增益系数kPvt在一乘法组件38中与经修改的误差信号ePIq相乘并输送给位置调节器20。
由求和组件17提供的误差信号ep本身还要经过一次修改，所述修改考虑到在轿厢处于停靠状态(例如在装载时)的位置上出现较大偏差时，必须进行快速修正的情况。为了考虑到此情况，在组件30内求出具有相同符号的位置误差ep的平方，从而一方面具有线性形式的位置误差ep，另一方面具有平方形式的位置误差ep。在偏差较大时采用平方的误差信号，以便实现对位置充分迅速的修正。当然在轿厢运行将导致振荡和设置不稳定性的增强，因此需要根据运行速度将平方的位置误差转换成线性的位置误差。
当然转换本身不能以跳跃的方式反复进行，以避免产生其它的不稳定性。因此努力实现的连续的过渡是采用由组件30至37构成的误差信号修改装置实现的，其中当(与方向无关的)运行速度v超过一个阈值Vsw时，组件31首先将输出信号由0切换到1。组件32是一个低通滤波器和在组件31得到的输入信号跳变时将促使输出信号时间滞后的连续的变化。低通滤波器的输出在组件35中与线性误差相乘，同时在求和组件34中产生基准值1和由低通滤波器32提供的输出值之间的差。一方面输送给用于线性误差的乘法组件35和另一方面输送给用于平方误差的乘法组件36的增益值总是1，即平方误差的分量在超过极限速度Vsw后连续降低，同时线性误差增大。在求和组件37中采用这种方式被加权的线性和平方的位置误差相互叠加和最后在组件38中与取决于时间和速度的增益系数kpvt相乘。采用此方式加权的值最后作为输入信号输送给位置调节器20。
采用此方式实现的对位置和加速度调节环的加权和增强实现了调节装置的特性与在调节器接通或断开和电梯轿厢启动和制动时出现的非线性过程的适配。本发明方案的一个关键的优点是，位置和加速度调节器的设计始终可以是线性和时间不变的和因此总体上用于配置调节装置的代价仅略有提高。其中不需要付出较大的代价即可实现对取决于时间和速度的系数的考虑，从而以简单的方式大大改善了本发明装置的调节特性。另外对导向件的位置的线性和平方误差信号之间的转换实现了在电梯轿厢处于停靠状态时针对位置变化尽可能迅速的调节。
权利要求
1.一种对在导轨(15)上被导向的电梯轿厢(1)减振的装置，具有多个导向件(5、6、7)，用于对电梯轿厢(1)沿导轨(15)导向，传感器(11、12)，用于对电梯轿厢(1)的位置变化和/或对电梯轿厢(1)上产生的加速度进行检测，设置在电梯轿厢(1)和导向件(5、6、7)之间的促动器(10)以及调节装置(19)，所述调节装置根据由传感器(11、12)传递的值对促动器(10)进行控制，对应于导轨(15)相对改变轿厢(1)的位置，其特征在于，调节装置(19)具有一个延时装置(23、24)，所述调节装置(19)具有一个根据电梯轿厢(1)的垂直速度(v)变化的增益。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，调节装置(19)具有延时装置(23、24)，在对调节装置(19)激活后所述延时装置连续地增大调节装置(19)的增益或在对调节装置断开后连续地降低所述增益。
3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在电梯驱动装置上检测表示垂直速度的信号并将所述信号通过拖曳电缆传递给调节装置(19)。
4.按照权利要求1或2中所述的装置，其特征在于，电梯轿厢(1)具有一个检测垂直速度的速度传感器(13)，所述速度传感器的测试值被调节装置(19)转换成一个取决于速度的增益系数(kpv、kav)，所述增益系数与调节器(20、21)的输入信号和/或一个由调节器(20、21)求出的用于控制促动器(10)的调节信号相乘。
5.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，调节装置(19)具有误差信号修改装置(31-37)，通过所述误差信号修改装置由在电梯轿厢(1)上设置的位置传感器(11)求出的误差信号(ep)在低于轿厢(1)的预定的极限速度(Vsw)时以平方的方式和在高于轿厢(1)的预定的极限速度(Vsw)时以线性的方式作为修改的误差信号传送给位置调节器(20)。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，在高于或低于极限速度(Vsw)连续地实现从平方的误差信号转换成线性误差信号和从线性误差的信号转换成平方的误差信号。
7.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述调节装置(19)具有一个延时装置(23、24)，在对调节装置(19)激活后所述延时装置连续地增大调节装置(19)的增益或在调节装置断开后连续地降低所述增益。
8.按照上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，调节装置具有位置调节器(20)，所述位置调节器根据设置在电梯轿厢(1)上的位置传感器(11)的信号对促动器(10)进行控制，使导向件(5、6、7)取一预定的位置，和加速度调节器(21)，所述加速度调节器根据设置在电梯轿厢(1)上的加速度传感器(12)的信号对促动器(10)进行控制，使在电梯轿厢(1)上出现的振动被抑制，其中位置调节器(20)和加速度调节器(21)的调节信号相加和作为和信号被输送给促动器(10)。
9.按照权利要求7和8所述的装置，其特征在于，位置调节器(20)的由第一延时组件(23)构成的增益系数(kpt)在调节装置(19)被激活后线性增大和在断开调节装置(19)后线性降低到0。
10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于，在断开调节装置(19)后时间滞后地实现位置调节器(20)的增益系数(kpt)的下降。
11.按照权利要求9或10所述的装置，其特征在于，加速度调节器(21)的由第二延时组件(24)构成的增益系数(kat)在调节装置(19)被激活后时间滞后地线性增大和在断开调节装置(19)后线性降低到0。
12.按照权利要求11所述的装置，其特征在于，加速度调节器(21)的增益系数(kat)在调节装置(19)被激活后与位置调节器(20)的增益系数(kpt)相比时间滞后地增大，和加速度调节器(21)的增益系数(kat)紧接着调节装置(19)被断开后开始减小，同时时间滞后地减小位置调节器(20)的增益系数(kpt)。
全文摘要
本发明涉及一种对在导轨(15)上被导向的电梯轿厢(1)减振的装置，具有多个导向件(5、6、7)，用于对电梯轿厢沿导轨导向；传感器(11、12)，用于对电梯轿厢的位置变化和/或对电梯轿厢上产生的加速度进行检测；设置在电梯轿厢和导向件之间的促动器(10)和调节装置(19)，所述调节装置根据由传感器发送的值对促动器进行控制，对应于导轨相对改变轿厢的位置。根据本发明，所述调节装置(19)具有一个根据电梯轿厢(1)的垂直速度(v)变化的增益。另外，在对调节装置(19)激活后所述延时装置连续地增大调节装置(19)的增益或在断开调节装置后连续地降低所述增益。
文档编号B66B7/04GK1636854SQ200410081729
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月21日 优先权日2003年12月22日
发明者约瑟夫·胡斯曼, 埃莱娜·科托纳 申请人:因温特奥股份公司