控制布置在电梯中的一组半主动致动器的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体上涉及控制一组半主动致动器，更具体地讲，涉及控制一组半主动致 动器以使电梯系统中的振动最小化。
【背景技术】
[0002] 出于包括系统的安全和能量效率的多个原因，机械系统中的减振很重要。具体地 讲，各种运输系统中的振动与乘坐品质和乘客安全性直接相关，因此应该被最小化。例如， 车辆中的垂直振动可通过主动或被动减振系统（通常被称作悬架系统）来控制。类似地， 在电梯系统的操作过程中引起的振动可被最小化。
[0003] 电梯系统通常包括轿厢、框架、滚轮引导组件和导轨。滚轮引导件充当悬架系统以 使电梯轿厢的振动最小化。轿厢和滚轮引导件被安装在框架上。轿厢和框架由引导滚轮约 束沿着导轨移动。存在造成轿厢中的振动水平的两个主要扰动：（1)由于轨道不规则而通 过导轨传递给轿厢的轨道作用力；以及（2)轿厢直接作用力，例如通过吹在建筑物上的风、 乘客载荷、分布或运动而生成的力。
[0004] 一些方法（例如，U. S. 5289902、U. S. 5712783、U. S. 7909141、U. S. 8011478 中所描 述的方法）补偿电梯系统中的导轨的不规则以改进乘坐舒适度。然而，那些方法没有考虑 电梯部件的不确定性，例如阻尼装置的参数由于老化、温度而随时间改变，因此降低了减振 悬架系统的有效性。
[0005] 例如，U. S. 5289902公开了一种通过将振动信号的频率与预定频率进行比较来控 制用于减弱电梯轿厢的振动的致动器的方法。所述预定频率基于电梯和致动器的参数的固 定值来校准。由于电梯和致动器的参数可随时间而变化，所以参数的新值可对应于不同的 预定值以维持可取的减振性能。未能获取参数变化的控制器使得方法的性能变差。
【发明内容】
[0006] 本发明的一些实施方式的目的是提供一种用于控制布置在电梯系统中的一组半 主动致动器以补偿对电梯轿厢的水平方向上的一组扰动并且使电梯轿厢的振动最小化的 系统和方法。一些实施方式的另一目的是提供这样的系统和方法，其在使用于测量系统的 操作参数的传感器的数量最小化的同时维持半主动致动器的控制性能。本发明的一些实施 方式的另一目的是提供一种用于针对一组半主动致动器调节控制器的增益以补偿致动器 的老化的方法和系统。
[0007] 本发明的各种实施方式确定半主动致动器的控制策略。为了使测量的参数的数量 最小化，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。所述参数的示例是表 示电梯系统中的电梯框架或者电梯轿厢的加速度的加速度信号。因此，一些实施方式通过 仅利用在电梯系统的操作期间加速度计的测量来使控制成本最小化。
[0008] -些实施方式基于电梯系统的模型来确定控制策略。所述实施方式利用了这样的 认识：一组半主动致动器可被一致地控制，因此可基于该一致性简化电梯系统的模型。因 此，一些实施方式将电梯系统表示成具有单个虚拟半主动致动器的虚拟电梯系统的模型， 该单个虚拟半主动致动器被布置为补偿虚拟扰动。
[0009] 虚拟半主动致动器表示所述一组半主动致动器。例如，虚拟半主动致动器的补偿 力表示所述一组半主动致动器的补偿力。类似地，虚拟扰动表示所述一组扰动的组合。这 种认识允许限定虚拟半主动致动器的控制策略并且根据虚拟半主动致动器的控制策略来 一致地控制所述一组半主动致动器中的各个致动器。另外，这种认识允许通过调整虚拟半 主动致动器的控制的增益来调整所述一组半主动致动器的控制。
[0010] 一些实施方式基于另一认识：可利用虚拟电梯系统的模型和表示电梯轿厢的水平 加速度的加速度信号来预先确定虚拟振动。例如，一个实施方式利用虚拟扰动和虚拟扰动 的时间导数作为状态变量来增强所述模型，并且将增强的模型逆转以确定虚拟扰动的二阶 时间导数与加速度信号之间的关系。基于该关系以及加速度信号的测量，可确定虚拟扰动。
[0011] 因此，各种实施方式接收在不使用所述一组致动器的情况下在电梯系统的操作期 间在电梯轿厢的不同垂直位置处测量的加速度信号的值，并且基于所述模型和加速度信号 的值来确定虚拟扰动的垂直分布。所述垂直分布将虚拟扰动的值映射到电梯轿厢的对应垂 直位置。
[0012] 在电梯轿厢的操作期间，可使用虚拟扰动的扰动分布来确定操作的虚拟扰动。例 如，一个实施方式利用在电梯轿厢的操作期间电梯轿厢的移动的运动分布以及虚拟扰动的 扰动分布来确定在所述操作期间的虚拟扰动。所述扰动分布被预先确定并存储在控制系统 的处理器可访问的存储器中。电梯轿厢的位置的运动分布可例如通过电梯系统的运动控制 器来确定。这种实施方式的优点可在于允许在控制策略中并入未来扰动。
[0013] 一些实施方式基于另一认识：给定虚拟扰动，可利用虚拟电梯系统的模型和表示 电梯轿厢的水平加速度的加速度信号来确定反映半主动致动器的变化的虚拟半主动致动 器的虚拟力的幅值。给定虚拟力的幅值和基准虚拟力的幅值，可调节虚拟半主动致动器的 控制器的增益以补偿虚拟力的幅值相对于基准虚拟力的幅值的偏离。
[0014] 例如，一个实施方式将虚拟半主动致动器的虚拟力当作未知输入变量，并且通过 将虚拟系统逆转成输入是加速度信号、输出是估计的虚拟力的逆系统来提供虚拟力的估 计。
[0015] -些实施方式基于另一认识：给定虚拟扰动，虚拟半主动致动器的虚拟力的幅值 可通过将虚拟力参数化为虚拟相对速度的幅值和虚拟相对速度（可从加速度信号和虚拟 系统估计）的乘积来确定，因此被当作已知信号。因此，虚拟系统具有未知常数的线性参数 化：虚拟力的幅值。可应用线性自适应估计器来标识虚拟力的幅值。
[0016] 因此，一个实施方式公开了一种用于控制布置在电梯系统中的一组半主动致动器 以使对在垂直方向上移动的电梯轿厢的水平方向上的一组扰动所导致的电梯轿厢的振动 最小化的方法。该方法包括以下步骤：利用虚拟电梯系统的模型来表示电梯系统，所述模型 具有单个虚拟半主动致动器，该单个虚拟半主动致动器被布置为补偿与所述一组扰动中的 扰动之和成比例的虚拟扰动，其中，所述虚拟半主动致动器的补偿力与所述一组半主动致 动器的补偿力之和成比例；利用在电梯轿厢的操作期间电梯轿厢的位置的运动分布以及虚 拟扰动的扰动分布来确定在所述操作期间的虚拟扰动；利用所述模型和虚拟扰动确定虚拟 半主动致动器的虚拟力的幅值；以及基于虚拟力的所述幅值和虚拟半主动致动器的基准力 来调节用于控制所述一组半主动致动器的控制器的增益。所述方法的步骤由处理器执行。
[0017] 另一实施方式公开了一种用于控制布置在电梯系统中的一组半主动致动器以补 偿一组扰动的系统。该系统包括：传感器，其确定表示在电梯系统的操作期间电梯轿厢的水 平加速度的加速度信号；虚拟扰动模块，其利用在电梯系统的操作期间电梯轿厢的位置的 运动分布以及虚拟扰动的扰动分布来确定虚拟扰动；控制器，其根据虚拟半主动致动器的 控制策略，利用虚拟扰动的扰动分布和在使用所述一组致动器的情况下在电梯轿厢的操作 期间测量的加速度信号来控制所述一组半主动致动器中的各个致动器；幅值估计器，其利 用所述模型和虚拟扰动来确定虚拟半主动致动器的虚拟力的幅值；以及调整模块，其基于 虚拟力的所述幅值和虚拟半主动致动器的基准力来调节用于控制所述一组半主动致动器 的控制器的增益。
【附图说明】
[0018] 图1A、图IB和图IC是根据本发明的一些实施方式的控制方法的框图；
[0019] 图2是根据本发明的一些实施方式的确定包括虚拟致动器的虚拟系统的模型的 示意图；
[0020] 图3是根据本发明的一些实施方式的电梯系统的示意图；
[0021] 图4是根据本发明的一些实施方式的将半主动致动器安装在中心滚轮上的滚轮 引导组件的示意图；
[0022] 图5A和图5B是图3的电梯系统的扰动的示意图；
[0023] 图6A、图6B、图6C和图6D是根据本发明的各种实施方式的估计幅值的框图；
[0024] 图7A、图7B和图7C是根据本发明的一些实施方式的估计幅值的框图；
[0025] 图8是根据本发明的一些实施方式的基于扰动分布确定虚拟扰动的方法的框图；
[0026] 图9A、图9B、图9C、图9D和图9E是确定扰动分布的各种方法的框图；
[0027] 图10A、图IOB和IOC是用于电梯系统以重构虚拟扰动的估计器的框图；以及
[0028] 图11是根据本发明的一些实施方式的电梯控制系统的框图。
【具体实施方式】
[0029] 本发明的各种实施方式公开了一种控制具有半主动致动器的电梯系统的系统和 方法。一些实施方式涉及一种在扰动方向上经受至少一个外部扰动的悬架系统，至少一个 半主动致动器被控制以使由对应扰动引起的质量之一的振动最小化。
[0030] 为了清晰，本公开专注于使用半主动致动器来使由一个方向上的扰动引起的振动 最小化的系统的控制方法，该系统经受该方向上的外部扰动。可通过使所公开的控制方法 一般化来推导出使多个方向上的振动最小化的控制方法。
[0031] 给定一组扰动和