一种电梯驱动控制系统的制作方法

1.本发明涉及电梯技术领域，尤其涉及一种电梯驱动控制系统。


背景技术：

2.现有技术中，为了对电梯轿厢的速度进行稳定控制，保证电梯轿厢内乘客的乘坐舒适度和电梯的运行效率，通常会对电梯的驱动电机进行驱动控制。传统的驱动电机控制方式是利用驱动电机的数学模型，采用电压电流的双闭环变压变频的矢量调速控制技术来对驱动电机进行调速控制。所谓的双闭环变压变频调速技术，其设计基础是驱动电机本身的数学模型，通过驱动电机的速度检测值的反馈来对驱动电机的运转速度进行调整，从而调整电梯轿厢的移动速度。
3.以曳引式电梯设备为例，现有的电梯结构如图1中所示，其中包括电梯轿厢11、曳引轮12和对重装置13，电梯轿厢11的上端部和曳引轮12的一侧(图1中的左侧)之间通过柔性连接体(例如钢丝绳)14连接，曳引轮12的另一侧(图1中的右侧)和对重装置13的上端部之间同样通过柔性连接体连接，对重装置13的下端部和电梯轿厢11的下端部之间通过补偿链15连接。若该电梯设备为非曳引式电梯，即采用驱动轮控制的电梯设备，其主要区别也就是将对重装置13去除，即驱动轮直接与电梯轿厢的下端部连接。
4.无论是曳引式电梯还是非曳引式电梯，在传统的双闭环变压变频调速技术中，均将电机转子、驱动轮/曳引轮、柔性连接体、电梯轿厢看做是一个整体(后续简称为传动组合体)，传动组合体内部均为刚性连接，即忽略内部连接的形变量，从而将驱动电机的转子角速度直接折算成电梯轿厢的移动速度，或者反过来根据电梯轿厢的移动速度控制指令直接换算得到驱动电机的速度检测值，在此基础上再利用驱动电机的速度检测值实现针对驱动电机的速度闭环控制。
5.然而在实际运行过程中，上述传动组合体的内部并非都是刚性连接，典型例子就是电梯轿厢和驱动轮/曳引轮之间的柔性连接体。柔性连接体本身具备一定的弹性阻尼效应，在电梯轿厢的运行过程中由于电梯轿厢和驱动轮/曳引轮带来的拉力，柔性连接体会产生一定的伸长量，也就是具备一定的动态形变量，则会导致经过柔性连接体的输入输出信号具有明显的时间延迟，其输入输出信号的时域特性和频域特性均不相同。因此，若将上述传动组合体作为刚性连接的整体来进行电梯轿厢的速度控制，其必定会忽略柔性连接体本身的动态特性，从而导致驱动控制性能的降低。尤其是当柔性连接体的弹性模量较大、电梯提升高度较大、电梯轿厢的位置较低(此时电梯轿厢和驱动轮/曳引轮之间的柔性连接体的长度较长)等条件下，柔性连接体的动态形变量相对较大，从而会对电梯轿厢的速度控制产生较大的影响，从乘客的乘坐体验感来讲就表现为电梯轿厢在移动过程中的垂直振动较为明显。
6.现有技术中，为了解决电梯轿厢的垂直振动的问题，存在一些技术解决方案。比较主流的技术解决方案是对电梯轿厢的绝对位置进行检测，利用电梯轿厢的绝对位置来得到电梯轿厢的移动速度，并进而利用电梯轿厢的移动速度的检测值来实现电梯轿厢的速度闭
环控制。然而，该速度闭环控制的被控对象应当是由电梯驱动电机和上述传动组合体共同构成的整体，如果在进行调速控制设计时仅考虑将电梯驱动电机作为被控对象(即只考虑电梯轿厢的移动速度)，而忽略掉传动组合体(主要是柔性连接体)对电梯设备的整体速度控制所带来的影响，则同样会导致该速度闭环控制的控偶告知性能降低，也无法消除电梯运行过程中的垂直振动现象。
7.针对电梯轿厢运行过程中的垂直振动问题，日本专利jp2004123256a公开了一种电梯速度控制装置，该装置根据电梯轿厢的检测值、负载以及与计算得到的轿厢振动频率相匹配的信号分量来计算电梯轿厢的振动频率，去除设定好的轿厢速度指令值后输出，最后根据输出的速度指令值来控制驱动电机的速度。该已公开专利中，主要采用了陷波滤波器将电梯轿厢的振动频率分量从整体的速度指令值中去除，从而抑制电梯轿厢的垂直振动。但是，该解决方案存在参数计算复杂的问题，实际应用比较困难，应用成本较大。
8.中国专利cn112739637a公开了一种电梯的控制装置，其主要通过在速度指令值上叠加抑制电梯轿厢振动频率成分的方式来抑制电梯轿厢的振动。但是，该已公开专利的技术方案的实现基础是假定两个基础条件，第一个是驱动电机到电梯轿厢的传递特性为二阶延迟因素，第二个是电梯轿厢和绳轮之间的绳索的衰减系数为0。这两个假定条件会对最终的调速性能产生负面影响，因此使得该技术解决方案的应用反而会影响到电梯轿厢的速度闭环控制。
9.已公开文献vertical-vibration control of elevator using estimated car acceleration feedback compensation(ieee transactions on industrial electronics,vol.47,no.1,february 2000，p91-99)提出利用扩张全阶观测器对电梯轿厢的加速度进行观测，利用高通滤波器对驱动电机的速度指令进行滤波来得到加速度指令值，进而通过加速度反馈控制来抑制电梯轿厢的垂直振动。该技术解决方案虽然表面上解决了电梯轿厢的垂直振动的问题，但是其本质上并非是通过分析电梯轿厢垂直方向的振动产生原因来进行技术方案实现的，而是简单地通过加速度反馈的方式进行振动控制，因此使得该技术解决方案的实际控制效果严重依赖于轿厢角速度的观测结果的准确性，并且其实际控制效果非常有限。
10.综上所述，现有的用来解决电梯轿厢垂直振动的技术解决方案，均没有涉及到对电梯轿厢的垂直振动现象的产生原因进行深入分析，没有从根源上消除振动，只是从振动的表象上入手对信号进行反馈、滤除和调整，实际起到的控制效果自然不尽人意。


技术实现要素：

11.基于上述技术问题，本发明旨在提供一种电梯驱动控制系统的技术方案，分别将电梯轿厢和连接电梯轿厢的柔性连接体作为被控对象来设计驱动控制器，从而将柔性连接体的动态形变量包括到闭环的驱动控制循环中，提高电梯轿厢的驱动控制性能。
12.上述技术方案具体包括：
13.一种电梯驱动控制系统，应用于电梯设备，所述电梯设备包括电梯轿厢、对重装置、驱动轮以及连接所述电梯轿厢和所述对重装置并悬挂在所述驱动轮上的柔性连接体，所述驱动控制系统包括：用于检测所述电梯设备的驱动电机的转速的驱动电机转速检测器、用于检测所述驱动电机的电流的驱动电机电流检测器、用于根据所述驱动电机的电流
指令值与电流检测值的差值生成所述驱动电机的期望转矩的驱动电机电流控制器以及用于根据所述驱动电机的速度指令值与速度检测值的差值生成所述驱动电机的所述电流指令值的驱动电机速度控制器；其中，所述驱动控制系统还包括：
14.驱动电机速度指令生成单元：根据外部输入的轿厢速度指令、所述驱动电机的旋转检测值和所述电梯轿厢的速度检测值生成所述驱动电机的速度指令值。
15.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述驱动控制系统还包括：
16.补偿转矩生成单元：根据所述驱动电机的速度检测值、所述电梯轿厢的速度检测值以及所述柔性连接体的质量生成补偿转矩；
17.补偿单元：至少利用所述补偿转矩生成单元输出的所述补偿转矩对所述驱动电机电流控制器输出的所述期望转矩进行补偿，得到最终的驱动电机转矩指令。
18.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述补偿单元将所述补偿转矩生成单元输出的所述补偿转矩与所述驱动电机的所述期望转矩的和作为最终的所述驱动电机转矩指令；
19.或者
20.所述补偿单元首先计算得到所述补偿转矩生成单元输出的所述补偿转矩与所述驱动电机的所述期望转矩的和并作为初步结果，随后计算所述初步结果与所述对重装置产生的转矩的差值，并将得到的差值作为最终的所述驱动电机转矩指令。
21.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述补偿转矩生成单元进一步包括：
22.第一作用力生成模块：根据所述驱动电机的速度检测值以及所述电梯轿厢的速度检测值生成所述柔性连接体与所述电梯轿厢之间的第一作用力；
23.第一计算模块：根据所述电梯轿厢的位置和所述柔性连接体的线密度计算所述柔性连接体受到的重力；
24.第二计算模块：计算得到所述柔性连接体的重力与所述第一作用力的和作为第一中间结果，再计算得到所述柔性连接体的质量与所述柔性连接体的等效加速度的积作为第二中间结果，最后计算所述第一中间结果与所述第二中间结果的差值并输出；
25.第三计算模块：计算第二计算模块的输出结果与所述驱动轮的半径的积并作为所述补偿转矩。
26.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述驱动电机速度指令生成单元进一步包括：
27.第一作用力生成模块：根据所述驱动电机的速度检测值以及所述电梯轿厢的速度检测值生成所述柔性连接体与所述电梯轿厢之间的第一作用力；
28.轿厢速度控制器：根据外部输入的所述电梯轿厢的速度指令值与所述电梯轿厢的速度检测值生成所述第一作用力的指令值；
29.柔性连接体形变控制器：根据所述第一作用力的指令值和所述第一作用力生成模块输出的所述第一作用力生成所述驱动电机的速度指令值。
30.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述第一作用力生成模块进一步包括：
31.弹簧力计算子模块：根据所述柔性连接体的伸长形变量计算得到所述柔性连接体的弹簧力；
32.阻力计算子模块：根据所述柔性连接体伸长形变的速度计算得到所述柔性连接体的阻力；
33.差值计算子模块：用于将所述弹簧力和所述阻力的差值作为所述第一作用力输出。
34.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述第一作用力生成模块进一步包括：
35.弹簧力计算子模块：根据所述柔性连接体的伸长形变量计算得到所述柔性连接体的弹簧力；
36.阻力计算子模块：根据所述柔性连接体伸长形变的速度计算得到所述柔性连接体的阻力；
37.差值计算子模块：用于将所述弹簧力和所述阻力的差值作为所述第一作用力输出。
38.优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述弹簧力计算子模块根据下述公式计算得到所述柔性连接体的弹簧力：
[0039][0040]
其中，
[0041]
δl(x)用于表示从所述驱动轮到所述柔性连接体上的微元dx的位置x之间的所述柔性连接体的伸长形变量的总和；
[0042]f弹
用于表示所述柔性连接体上的微元dx受到的弹簧力；
[0043]
e用于表示所述柔性连接体的弹性模量；
[0044]
δl(x)通过所述驱动电机的旋转检测值和所述电梯轿厢的速度检测值之间的差值计算得到。
[0045]
优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述阻力计算子模块根据下述公式计算得到所述柔性连接体的阻力：
[0046][0047]
其中，
[0048]f阻
用于表示所述柔性连接体的阻力；
[0049]
δl用于表示所述柔性连接体的伸长形变量的总和；
[0050]
c为表示所述柔性连接体的阻尼系数。
[0051]
优选的，该电梯驱动控制系统，其中，所述柔性连接体形变控制器的控制对象为位于所述驱动轮与所述电梯轿厢之间的柔性连接体，所述柔性连接体的数学模型被构建为：
[0052][0053]
其中，
[0054]
δl(x)用于表示从所述驱动轮到所述柔性连接体上的微元dx的位置x之间的所述柔性连接体的伸长形变量的总和；
[0055]f弹
用于表示所述柔性连接体上的微元dx受到的弹簧力；
[0056]
e用于表示所述柔性连接体的弹性模量；
[0057]
δl(x)通过所述驱动电机的旋转检测值和所述电梯轿厢的速度检测值之间的差值计算得到；
[0058]f阻
用于表示所述柔性连接体的阻力；
[0059]
δl用于表示所述柔性连接体的总的伸长形变量；
[0060]
c表示所述柔性连接体的阻尼系数；
[0061]
f2用于表示所述第一作用力。
[0062]
优选的，该电梯驱动控制系统，其中，将当前时刻的所述电梯轿厢的加速度与所述驱动轮的线加速度的差作为下一时刻的柔性连接体的所述等效加速度。
[0063]
上述技术方案的有益效果为：分别将电梯轿厢和连接电梯轿厢的柔性连接体作为被控对象来设计驱动控制系统，从而将柔性连接体的动态形变量包括到闭环的驱动控制循环中，提高电梯轿厢的驱动控制性能。
附图说明
[0064]
图1是现有技术中的电梯设备的结构示意图；
[0065]
图2是本发明的较佳的实施例中，电梯驱动控制系统的示意图。
具体实施方式
[0066]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0067]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0068]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
[0069]
基于上文中提到的现有技术中存在的问题，本发明技术方案中，不再将电梯轿厢、柔性连接体、驱动轮/曳引轮以及电机转子等视为整体的传动组合体，而是分别将电梯轿厢和柔性连接体作为被控对象来设计驱动控制方式，从而得到电梯轿厢的驱动控制指令。
[0070]
本发明的较佳的实施例中，提供一种电梯驱动控制系统，该电梯驱动控制系统应用于电梯设备，该电梯设备如图1中所示，包括电梯轿厢11和驱动轮(例如曳引式电梯中的曳引轮12)，于电梯轿厢11的上端和驱动轮之间连接柔性连接体14(例如钢丝绳)，并于电梯轿厢11的下端和驱动轮12之间连接补偿链15。
[0071]
则如图2中所示，上述电梯驱动控制系统包括用于检测所述电梯设备的驱动电机的转速的驱动电机转速检测器21、用于检测所述驱动电机的电流的驱动电机电流检测器22、用于根据所述驱动电机的电流指令值与电流检测值的差值生成所述驱动电机的期望转矩的驱动电机电流控制器23以及用于根据所述驱动电机的速度指令值与速度检测值的差值生成所述驱动电机的所述电流指令值的驱动电机速度控制器24。上述驱动电机转速检测器21、驱动电机电流检测器22、驱动电机电流控制器23以及驱动电机速度控制器24为传统的电压电流的双闭环变压变频的矢量调速控制技术来实现，在此不再赘述。
[0072]
则本发明中，上述电梯驱动控制系统还包括驱动电机速度指令生成单元，其根据外部输入的轿厢速度指令、驱动电机的旋转检测值和电梯轿厢的速度检测值生成驱动电机的速度指令值。
[0073]
进一步地，如图2中所示，上述驱动电机速度指令生成单元进一步包括：
[0074]
第一作用力生成模块：根据驱动电机的速度检测值以及电梯轿厢的速度检测值生成柔性连接体与电梯轿厢之间的第一作用力；
[0075]
轿厢速度控制器25：根据外部输入的电梯轿厢的速度指令值与电梯轿厢的速度检测值生成第一作用力的指令值；
[0076]
柔性连接体形变控制器26：根据第一作用力的指令值和第一作用力生成模块输出的第一作用力生成驱动电机的速度指令值。
[0077]
具体地，对电梯轿厢进行受力分析可知，电梯轿厢在运行过程中受到的力组要包括：由电梯轿厢的下端部连接的补偿链15因自身质量所产生的重力对电梯轿厢形成的向下的拉力、电梯轿厢自重以及轿厢内负载所产生的向下的自重力、柔性连接体的下端部对电梯轿厢产生的向上的拉力。因此，电梯轿厢的运动方程应当为：
[0078][0079]
其中：
[0080]m厢
用于表示电梯轿厢和轿厢内负载的总质量；
[0081]m链
用于表示补偿链的质量；
[0082]
g为重力系数；
[0083]
f2用于表示电梯轿厢的上端部对柔性连接体产生的向下的拉力，也即上文中所述的第一作用力。
[0084]
v2用于表示电梯轿厢的速度检测值，则采用能够计算得到电梯轿厢的加速度。
[0085]
电梯轿厢的自重和轿厢内负载的重量m
厢
可以采用轿厢上设置的称量装置检测获得，上述补偿链的质量m
链
为固定数值，因此只要获得电梯轿厢的实时速度，就能够计算得到电梯轿厢和柔性连接体之间的第一作用力的数值。本发明实施例中，可以采用检测电梯轿厢的绝对位置的方式检测得到电梯轿厢的实时速度，也就是上文中所述的电梯轿厢的速度检测值。
[0086]
相应地，上述轿厢速度控制器25中，将外部输入的给定的电梯轿厢的速度指令和电梯轿厢的速度检测值之间的差值输入至上述公式(1)中，最终输出的就是第一作用力的指令值，即如何进行调整才能使得电梯轿厢的实际运行情况与给定的速度指令尽量匹配。本发明中，采用f
2_ref
表示第一作用力的指令值。
[0087]
上述检测电梯轿厢的自重和轿厢内负载的重量m
厢
的方式可以采用现有技术实现，上述检测得到电梯轿厢的速度检测值的方式同样可以采用现有技术实现，在此不再赘述。
[0088]
本发明的较佳的实施例中，上述第一作用力生成模块进一步包括：
[0089]
弹簧力计算子模块27：根据所述柔性连接体的伸长形变量计算得到所述柔性连接体的弹簧力；
[0090]
阻力计算子模块28：根据所述柔性连接体伸长形变的速度计算得到所述柔性连接
体的阻力；
[0091]
差值计算子模块：用于将所述弹簧力和所述阻力的差值作为所述第一作用力输出。
[0092]
进一步地，正如上文中所述，在电梯设备运行过程中，连接在电梯轿厢和驱动轮之间的柔性连接体在受到电梯轿厢和驱动轮的拉力作用时，其可以被等效为弹簧和阻尼器的组合。其中，弹簧效应表现在其受到沿着长度方向的外力时会产生与外力方向相同的伸长形变，且该伸长形变量与外部的拉力相关；阻尼效应表现在当柔性连接体产生形变的同时会产生阻碍其形变的阻力，该阻力的大小与伸长形变产生的速度相关。因此，考虑柔性连接体的受力分析，应当综合考虑柔性连接体的弹簧形变效应和阻尼效应。
[0093]
另外，柔性连接体因为自身质量的原因受到自重力的影响，在柔性连接体各处所受到的自重力的作用是不同的。具体而言，越靠近驱动轮的柔性连接体上的某点，由于其下的柔性连接体的长度相对较长，则该点所受到的重力作用就越大，则该点的伸长形变量也就相应越大，反之亦然。因此，对于柔性连接体的伸长形变情况进行分析，不能将其简单地看做集总参数系统，而要看做分布参数系统，柔性连接体上各个点的伸长形变量是会变化的，且与该点收到的外力影响密切相关。
[0094]
则本发明中，对于柔性连接体的弹簧效应而言，采用微元法对柔性连接体的伸长形变情况进行分析，对于柔性连接体上的某个微元dx，其所产生的的伸长形变量dl应当表示为：
[0095][0096]
其中，
[0097]
f用于表示柔性连接体上的微元dx受到的外力；
[0098]
e用于表示柔性连接体的弹性模量；
[0099]
dx用于表示该微元的长度。
[0100]
则如图1中所示，由驱动轮至微元dx之间的柔性连接体所产生的伸长形变量应当为所有微元dx的伸长形变量的总和。因此，从驱动轮至某个微元dx之间的柔性连接体所产生的伸长形变量与该微元dx的位置x之间的关系可以表示为：
[0101][0102]
其中，
[0103]
δl(x)用于表示从驱动轮到位置x之间的伸长形变量；
[0104]f弹
即上文中所述的柔性连接体上的微元dx受到的外力，在不考虑微元形变速度时，该外力f可以被认为是弹簧力，则此处采用f
弹
表示。
[0105]
则根据上述公式(3)可知，若柔性连接体的伸长形变量已知，则可以直接计算得到柔性连接体上的弹簧力f
弹
，也就是能够量化柔性连接体的弹簧效应。而柔性连接体的伸长形变量可以采用电梯轿厢的行进距离和驱动轮的转动距离之间的差值表示，也就是可以通过驱动轮的旋转角度θ与驱动轮的半径r的乘积计算得到驱动轮的边缘线速度，再与电梯轿厢的位移速度之间进行差值计算来得到柔性连接体的伸长形变量。驱动轮的旋转角度θ可以通过驱动轮内部设置的旋转编码器获得，电梯轿厢的位移速度可以采用如上文中所述的
检测电梯轿厢的绝对速度获得，因此柔性连接体的伸长形变量是可以通过实时检测的方式计算得到的，即柔性连接体的伸长形变量是可知的。则根据上述公式(3)能够得到柔性连接体上的弹簧力f
弹
，换言之上述弹簧力计算子模块27可以采用上述公式(3)，根据已知量计算得到柔性连接体上产生的弹簧力f
弹
。
[0106]
需要注意的是，当电梯设备为曳引式电梯时，曳引轮的旋转角度和电梯轿厢的位移速度检测结果之间的差值并不能直接相当于柔性连接体的伸长形变量，其中还应当包括柔性连接体在电梯轿厢移动过程中与曳引轮之间产生的滑移量。该滑移量是曳引式电梯在运行过程必然存在的，无法消减，但是可以通过电梯井道中两个位置固定的参照物之间的已知距离进行修正，例如相邻两层电梯间的门，或者其他固定物。修正的前提是电梯轿厢已经驶过该两个固定物，即已经行进了上述已知距离。
[0107]
当电梯设备为非曳引式电梯时，由于驱动轮控制不会产生滑移量，因此可以根据驱动轮的旋转角度和电梯轿厢的位移速度之间的差值直接处理得到柔性连接体的伸长形变量。
[0108]
本发明实施例中，考虑到滑移量对柔性连接体整体的伸长形变量的影响较小，为了统一曳引式电梯和非曳引式电梯的计算方式，此处不考虑滑移量的影响，而直接采用δl表示柔性连接体的伸长形变量，该δl为柔性连接体上各个位置的微元dx所对应的伸长量δl(x)的总和。
[0109]
本发明中，对于柔性连接体的阻尼效应而言，如上文中所述，阻尼力与柔性连接体的伸长形变量相关，因此可以采用下述公式表示柔性连接体的阻尼力：
[0110][0111]
其中，
[0112]f阻
用于表示柔性连接体的阻尼力；
[0113]
c为表示柔性连接体的阻尼系数。
[0114]
则根据上文的检测值能够得到柔性连接体的伸长形变量，也就可以根据公式(4)得到柔性连接体的阻力，即量化柔性连接体的阻尼效应。
[0115]
进一步地，柔性连接体上位于和电梯轿厢的连接处的特定的微元，其受到的电梯轿厢、轿厢内负载以及补偿链的拉力，和相邻微元作用到该特定的微元上的弹簧力以及阻尼力之差相等，其被表示为：
[0116]
f2＝f
弹-f
阻
；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0117]
则在上述弹簧力计算子模块26和阻力计算子模块27分别计算得到柔性连接体的弹簧力f
弹
和阻力f
阻
后，差值计算子模块就能够依据上述公式(5)计算得到第一作用力f2。
[0118]
本发明的较佳的实施例中，上述驱动控制系统还包括：
[0119]
补偿转矩生成单元29：根据驱动电机的速度检测值、电梯轿厢的速度检测值以及柔性连接体的质量生成补偿转矩；
[0120]
补偿单元30：至少利用补偿转矩生成单元输出的补偿转矩对驱动电机的期望转矩进行补偿，得到最终的驱动电机转矩指令，该驱动电机转矩指令即为作用于电梯设备的驱动电机并对电梯设备进行驱动控制的最终指令值。
[0121]
进一步地，针对非曳引式电梯，补偿单元30将补偿转矩生成单元29输出的补偿转
的指令值。
[0140]
再对驱动轮进行受力分析可知：
[0141]
对于曳引式电梯来说，其驱动轮为曳引轮，曳引轮主要受到驱动电机施加的转矩te、电梯轿厢侧的柔性连接体的上端部对曳引轮施加的拉力所产生的的转矩t
绳
(也就是补偿转矩)以及对重装置侧的柔性连接体对曳引轮施加的拉力所产生的的转矩t
重
。由于对重装置与曳引轮之间连接的柔性连接体的动态特性对于电梯轿厢侧的速度控制的影响相对较小，因此在本技术中将对重装置与曳引轮之间的连接看作刚性连接。
[0142]
则以曳引轮逆时针旋转的旋转方向为正方向、顺时针旋转的旋转方向为负方向，上述曳引轮的运动方程可以被表示为：
[0143][0144]
其中，j用于表示悬挂在曳引轮上所有部件(包括柔性连接体、对重装置、电梯轿厢以及补偿链等)的等效转动惯量；
[0145]
ω为电梯设备的驱动电机的转子角速度。
[0146]
将上述公式(9)进行转换，即可得：
[0147][0148]
上述公式(10)中，f1可以通过上述公式(6)计算得到相应的指令值。
[0149]
r为曳引轮的半径。
[0150]
则本发明中，在已经获知驱动电机的转子转矩te、拉力f1的指令值、曳引轮的半径r以及电梯轿厢和轿厢内负载的质量m
重
后，就能够根据上述公式(10)计算得到曳引轮的边缘线速度v1的指令值v
1_ref
了。需要注意的是，上述轿厢速度控制器25所输出的是第一作用力的指令值f
2_ref
，其用于表示实际的第一作用力和给定的轿厢速度指令所期望的第一作用力之间的差值。而此处输出的曳引轮的边缘线速度的指令值v
1_ref
，其用于表示将实时的边缘线速度进行调整补偿后期望达到的数值。
[0151]
对于非曳引式电梯而言，由于其为驱动轮驱动，没有对重装置，因此上述公式(9)中不存在t
重
，等效转动惯量j中也没有对重装置的影响，上述公式(10)中同样不存在m
重
·g·
r，其余计算方式与曳引式电梯相同，在此不再赘述。
[0152]
则进一步地，当驱动轮为曳引轮时，需要考虑对重装置所产生的的转矩t
重
的影响，即将驱动电机电流控制器输出的期望转矩和上述补偿转矩t
绳
相加后，再计算该相加结果与转矩t
重
之间的差值，将该差值作为最终的驱动电机转矩指令，以采用双闭环变压变频调速方式对电梯设备进行驱动控制。
[0153]
而当驱动轮为非曳引轮时，也就是自驱动轮时，只需要将将驱动电机电流控制器输出的期望转矩和上述补偿转矩t
绳
相加后作为最终的驱动电机转矩指令即可，不需要考虑对重装置所产生的的影响，即不需要再计算转矩t
重
。
[0154]
本发明的较佳的实施例中，补偿转矩生成单元29进一步包括：
[0155]
第一作用力生成模块：根据驱动电机的速度检测值以及电梯轿厢的速度检测值生成柔性连接体与电梯轿厢之间的第一作用力；
[0156]
第一计算模块：根据电梯轿厢的位置和柔性连接体的线密度计算柔性连接体受到的重力；
[0157]
第二计算模块：计算得到柔性连接体的重力与第一作用力的和作为第一中间结果，再计算得到柔性连接体的质量与柔性连接体的等效加速度的积作为第二中间结果，最后计算第一中间结果与第二中间结果的差值并输出；
[0158]
第三计算模块：计算第二计算模块的输出结果与驱动轮的半径的积并作为补偿转矩。
[0159]
具体地：
[0160]
第一作用力生成模块的运行原理在上文中已经阐述，在此不再赘述。
[0161]
第一计算模块依照上述公式(7)计算得到柔性连接体受到的重力f
绳
。
[0162]
第二计算模块依据上述公式(6)计算得到拉力f1。
[0163]
第三计算模块依据公式t
绳
＝f1·
r实现，最终得到补偿转矩。
[0164]
本发明的较佳的实施例中，柔性连接体形变控制器的控制对象为位于驱动轮与电梯轿厢之间的柔性连接体，柔性连接体的数学模型依据上述公式(3)-(5)构建，因此使得上述柔性连接体形变控制器26以柔性连接体作为被控对象，依据上述公式(6)-(8)和(10)最终计算得到驱动轮的边缘线速度的指令值v
1_ref
。
[0165]
本发明的较佳的实施例中，将当前时刻的电梯轿厢的加速度与驱动轮的线加速度的差作为下一时刻的柔性连接体的等效加速度。
[0166]
具体地，理论上可以通过上述公式(8)及相关描述计算得到上述柔性连接体的等效加速度a
绳
。但是正如上文中所述，计算得到a
绳
需要首先计算得到柔性连接体的加速度a1和柔性连接体的形变加速度a2，而计算得到形变加速度a2又需要计算柔性连接体的整体伸长形变量δl，则势必要计算柔性连接体上各个微元dx的伸长形变量δl(x)。考虑到这一整套计算过程的计算复杂度较高，在实践中为了平衡精确性和处理效率，在本实施例中直接采用当前时刻的电梯轿厢的加速度与驱动轮的线加速度的差来作为下一个时刻的柔性连接体的等效加速度。上述电梯轿厢的加速度可以通过检测电梯轿厢的绝对位置来获得，驱动轮的线加速度可以通过驱动轮的角加速度和驱动轮的半径来获得，驱动轮的角加速度可以通过驱动轮内部的编码器检测得到，这些检测和计算的过程与上文中均相同，在此不再赘述。
[0167]
当然，若纯粹考虑计算数值的精确性，而不考虑处理效率和系统的计算能力，则完全可以按照上述公式(8)及其相关描述，依照理论设计来计算得到柔性连接体的等效加速度，即整合得到以下公式并计算得到柔性连接体的等效加速度：
[0168][0169]
其中，ω用于表示驱动轮的角速度。
[0170]
综上所述，本发明技术方案中，通过对电梯设备中的电梯轿厢、驱动轮以及柔性连
接体进行受力分析后，在传统的电压/电流双闭环变压变频调速控制系统中加入分别针对电梯轿厢和柔性连接体的速度控制器，并且加入了由柔性连接体影响的驱动轮的补偿转矩以及由对重装置影响所产生的转矩，从而能够从根源上解决电梯轿厢垂直振动的问题，既能保证乘客的乘坐体验，也能提升电梯轿厢的速度控制性能，提升控制效率。
[0171]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。