电梯的控制装置、电梯装置以及求出电梯用电动机的旋转检测部的旋转角度误差的方法与流程

文档序号:12289542阅读:408来源:国知局
电梯的控制装置、电梯装置以及求出电梯用电动机的旋转检测部的旋转角度误差的方法与流程

本发明涉及电梯的控制装置中的角度误差估计,尤其涉及由于安装于构成曳引机的电动机上的旋转传感器的周期性角度误差而具有周期性转矩脉动和/或速度脉动的控制装置中的角度误差估计。



背景技术:

在以往的作为旋转传感器的旋转变压器装置(resolver device)中,旋转变压器的误差波形由旋转变压器固有的频率成分构成,由于具有再现性,因此参照检测出的角度信号计算位置误差,并对位置误差进行微分来计算速度误差信号,对速度误差信号进行傅里叶变换来计算针对被分割成多个的成分的每一个的检测误差的大小。对计算出的检测误差进行合成,来生成对利用旋转变压器检测出的角度信号中包含的检测误差进行复原而得到的误差波形信号。使用所生成的误差波形信号来校正包含检测误差的旋转变压器的角度检测信号。通过对根据位置误差求出的速度误差进行傅里叶变换,能够准确地计算各个旋转变压器的检测信号,并通过使用所求出的检测误差来校正检测出的角度信号,由此能够得到准确的角度信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2012-145371号公报



技术实现要素:

发明要解决的课题

以往,在使用包含周期性角度误差引起的脉动的信号来对角度误差进行估计的情况下,若周期性角度误差的频率与作为电动机的负载而连接的机械系统的固有振动频率一致,则角度误差与机械系统引起共振,由此,由角度误差引起的速度脉动的振幅和相位临时变化而丧失再现性,因此在以往的装置的方法中,有可能难以估计角度误差而得到错误的估计结果。

尤其像电梯那样在机械系统的固有振动频率对应于绳索长度而变化的系统中,因为发生共振的频率时刻在变动,因此并不明确将在何处发生共振,错误估计角度误差的可能性较高。如果事先得知电梯的机械系统的详细的规格,则能够计算电梯的固有振动频率和/或增益特性、相位特性,能够在不发生共振的速度和轿厢位置下实施角度误差的估计,但多数情况下电梯的机械规格按照每座建筑物而不同,在依赖于事先信息的方法的情况下设计时间变得很长。因而,在作为电动机的负载而连接有具有共振的机械系统的情况下,当利用包含角度误差引起的脉动的信号来估计角度误差时,判断角度误差的估计结果成功与否成为课题。

而且,在以往的装置中,参照检测出的角度信号计算位置误差,并对位置误差进行微分来计算速度误差信号,对速度误差信号进行傅里叶变换来估计角度误差。在此,在使用速度信号来估计角度误差的情况下,由角度检测器或者速度检测器的速度分辨率决定了角度分辨率的估计精度。因此,在速度分辨率较低的角度检测器或者速度检测器的情况下,存在产生量化误差而不能得到足够的角度误差估计精度的课题。

本发明就是为了解决上述那样的课题而完成的,其目的在于提供具有包含周期性角度误差的电动机的旋转检测部,并且即使角度误差和机械系统共振也不会对角度误差进行错误估计,能够得到可靠性较高的角度误差估计结果的电梯的控制装置等。

用于解决课题的手段

本发明涉及电梯的控制装置等,该控制装置具有:电流检测器,其检测流过电动机的电流,该电动机产生使轿厢在井道内升降的动力;旋转检测部,其检测所述电动机的旋转角;频率分析部,其输出对所述电流检测器检测出的电流进行频率分析得到的特定频率的成分;以及角度误差估计部,其使用所述特定频率的成分,估计周期性的角度误差的振幅和相位,并将它们作为角度误差估计值输出,其中,该周期性的角度误差是根据来自所述旋转检测部的旋转角唯一确定的,所述角度误差估计部进行控制,以实施使所述轿厢进行特定区间运转的学习运转,并且连续取得多个所述特定频率的成分,计算评价值,并且计算所述角度误差估计值并将所述评价值与所述角度误差估计值关联起来,选择所述评价值为最小时的所述角度误差估计值,其中,所述特定频率的成分是将在所述学习运转中检测出的所述电流输入给所述频率分析部而求出的,所述评价值是所取得的所述特定频率的成分中连续的设定数量的所述特定频率的成分所形成的坐标平面中的几何量。

发明效果

本发明能够提供角度误差和机械系统即使共振也不会进行角度误差的错误估计,能够得到可靠性较高的角度误差估计结果的电梯的控制装置等。

附图说明

图1是示出本发明的电梯的控制装置的一例的结构图。

图2是示出图1的角度误差估计部的结构的一例的结构图。

图3是示出图1的速度控制器的频率特性的一例的图。

图4是示出电梯的机械系统的增益特性的一例的曲线图。

图5是示出电梯的机械系统的相位特性的一例的曲线图。

图6是示出图1的频率分析部计算的傅里叶系数的坐标平面的一例的曲线图。

图7是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式1中的学习运转的动作的一例的流程图。

图8是示出用图1的角度误差估计部计算的傅里叶系数的坐标围起的面积的一例的曲线图。

图9是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式2中的学习运转的动作的一例的流程图。

图10是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式3中的学习运转的动作的一例的流程图。

图11是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式4中的学习运转的动作的一例的流程图。

图12是示出图1的角度误差估计部的结构的一例的结构图。

图13是示出图1的角度误差估计部计算的傅里叶系数的坐标间的线段长度的一例的曲线图。

图14是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式5中的学习运转的动作的一例的流程图。

图15是示出图1的角度误差估计部进行的实施方式6中的学习运转的动作的一例的流程图。

具体实施方式

在本发明的电梯的控制装置中,频率分析部对电流检测器检测出的电流进行频率分析而计算特定频率成分的振幅和相位;角度误差估计部使用由频率分析部运算出的特定频率成分的振幅和相位,估计由特定频率成分构成的角度误差作为角度误差估计值,当估计角度检测误差时,实施使轿厢在特定区间运转的学习运转,在学习运转中存储多个特定频率成分的振幅和相位的运算结果,计算评价值,选择评价值最小时的角度误差估计值,其中,该评价值是由所存储的多个特定频率成分的振幅和相位所形成的坐标的几何量。

因此,不会由于共振的影响而进行角度误差的错误估计,能够得到可靠性较高的角度误差估计值。

以下,利用附图按照各实施方式来说明本发明的电梯的控制装置等。此外,在各实施方式中,用相同标号表示相同或者相当部分,并省略重复的说明。

实施方式1.

图1是示出本发明的电梯的控制装置的一例的结构图。在图1中,电梯的轿厢4与配重5相互被曳引绳索6连接而呈吊瓶式悬吊于绳轮3上。绳轮3与作为轿厢4的驱动用电动机的电动机1连接,轿厢4借助电动机1的动力进行升降。使轿厢4升降的电动机1例如是永磁同步电动机。

在电动机1与绳轮3的相同的轴上安装有检测电动机1或者绳轮3的旋转角的旋转检测部2。在角度信息中包含与电动机1的旋转角对应地唯一确定的周期性误差,其中,该角度信息是例如由旋转变压器或者编码器或者磁传感器等构成的旋转检测部2所输出的电动机1的旋转角。在此,与电动机1的旋转角对应地唯一确定的周期性误差是指,例如由旋转变压器的检测误差或光学式编码器中的缝隙不良造成的脉冲遗漏和脉冲间距离的不均衡那样、对应于旋转角具有再现性的误差,即,在各周的相同的旋转角度位置处产生的误差。

此外,利用以后说明的功能模块示出的频率分析部8、角度误差估计部9、速度运算部10、速度指令运算部11、速度控制器12、电流控制器13以及各减法器SU1-SU3中的、至少频率分析部8、角度误差估计部9、速度运算部10、速度指令运算部11以及各减法器SU1-SU3由例如包含处理器和存储器的计算机构成,分别按照存储于存储器的程序和处理所需的各种设定信息来执行各自的处理。另外,对于速度控制器12、电流控制器13也可以同样由上述计算机构成。另外,利用各功能模块示出的部分也能够由执行各自的功能的数字电路构成。

另外,这在图2中也同样。

速度指令运算部11运算针对电动机1的速度指令值并进行输出。此外,虽未图示,但速度指令运算部11也可以包含位置控制系统。即使在速度指令运算部11包含位置控制系统的情况下,也能够应用本发明。

速度控制器12从减法器SU1输入来自速度指令运算部11的速度指令值与由速度运算部10运算出的电动机1的旋转速度之间的差值,并运算针对电动机1的电流指令值进行输出。速度控制器12也能够用PI控制、PD控制等任意的控制方法构成。

速度运算部10根据来自减法器SU2的校正后的已校正旋转角,运算电动机1的旋转速度进行输出,该已校正旋转角是作为来自旋转检测部2的输出的电动机1的旋转角与由角度误差估计部9估计出的根据电动机1的旋转角唯一确定的周期性误差的角度误差估计值之差。此外,速度运算部10最简单地通过旋转角的时间微分来运算旋转速度。另外,也可以是为了除去时间微分导致的噪声而通过低通滤波器(省略图示)进行平滑化的结构。另外,速度运算部10既可以按照预先设定的规定时间来运算电动机1的旋转速度,也可以包含用于计测时间的结构而按照预先设定的规定旋转角来运算旋转速度。

电流控制器13从减法器SU3输入来自速度控制器12的电流指令值与作为来自电流检测器7的输出的相电流或者将相电流通过坐标转换(未图示)而进行了d-q轴转换的电动机1的轴电流之差,运算电动机1的电压指令进行输出。电流控制器13也如速度控制器12那样,对控制方法不作限定。

电流检测器7检测电动机1的电流。例如,在电动机1是三相电动机的情况下,测定两相的相电流的情况较多,但也可以测定三相的相电流。此外,在图1中,电流检测器7测定电力变换器14的输出电流,但电流检测器7也可以如基于单分流器电阻(one-shunt resistor)的电流测定法那样,测定电力变换器14的母线电流来估计各相电流。即使在这种情况下,也不对本发明带来任何影响。

电力变换器14根据来自电流控制器13的电压指令,将电源电压(未图示)转换成期望的可变电压可变频率。本发明的电力变换器14是指包含电力变换器或者电力变换装置的可变电压可变频率电力变换器,其中,该电力变换器如一般市场销售的逆变器装置那样利用转换器将交流电压转换成直流电压后,利用逆变器将直流电压转换成交流电压,该电力变换装置如矩阵转换器那样将交流电压直接转换成交流的可变电压可变电流。

另外,本发明的电力变换器14除了上述的逆变器之外,还可以包含坐标转换的功能。即,也包含在电压指令是d-q轴的电压指令值的情况下,将d-q轴的电压指令值转换成相电压或者线电压,并转换成依照所指令的电压指令值的电压的坐标转换功能,以上功能表达为电力变换器14。此外,即使设置有校正电力变换器14的死区时间的装置或者校正部,也能够应用本发明。

频率分析部8对利用电流检测器7检测出的相电流或者轴电流构成的电流进行频率分析,输出特定频率的振幅、相位。在此,期望频率分析部8是如傅里叶变换、离散傅里叶变换、傅里叶级数展开或快速傅里叶变换那样得到所输入的信号的特定频率下的振幅和相位的结构。但是,也可以是如组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器那样,提取特定的频率信号,通过振幅检测部和/或相位检测部(省略图示)对例如带通滤波器的输出电流进行振幅运算和相位运算等,而运算输入信号的特定频率下的振幅和相位的结构。另外,在此使用的滤波器既可以是组合了电阻、电容器、线圈等的电气性的滤波器,也可以是在计算机内进行处理的处理。后文中,以构成为进行傅里叶变换那样的结构来说明频率分析部8。

角度误差估计部9使用作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数,估计作为旋转检测部2的输出的旋转角所包含的周期性角度误差。角度误差估计部9将转换式预先存储于存储器中,并使用转换式根据电流来计算角度误差的估计值,其中,该转换式使用利用电动机的旋转角信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数来计算角度误差。

另外,角度误差估计部9根据作为来自频率分析部8的输出的、使用电动机的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数,计算由傅里叶系数的坐标围起的区域的面积作为坐标平面上的几何量即评价值。此外,后面对被傅里叶系数的坐标围起的面积的计算方法及其意思进行说明。

角度误差估计部9所估计的角度误差由后面说明的误差振幅和误差相位这两方面构成。

角度误差估计部9在将误差振幅和误差相位作为角度误差的估计值进行计算时,为了再现周期性的角度误差,使用误差振幅和误差相位运算出正弦波或者余弦波的校正信号进行输出。

图2是示出角度误差估计部9的一例的结构图。

学习速度运算部91根据旋转检测部2检测出的电动机1的旋转角来计算电动机1的旋转速度。学习速度运算部91最简单地通过旋转角的时间微分来运算旋转速度。另外,也可以是为了除去时间微分导致的噪声而通过低通滤波器进行平滑化的结构。另外,学习速度运算部91既可以按照预先设定的规定时间来运算电动机1的旋转速度,也可以包含用于计测时间的结构而按照预先设定的规定旋转角来运算旋转速度。

旋转检测部2所检测出的旋转角包含周期性角度误差,因此在学习速度运算部91计算出的电动机1的旋转速度中包含周期性速度脉动。角度误差估计部9所需的速度信息是用于在后面说明的角度误差的学习运转中判断电动机1的旋转速度是否达到预先设定的速度而达到基于设定速度的恒定速度行进状态所使用的信息。因而,即使在速度信息中包含脉动也能够判定达到了恒定速度行进状态,因此没有问题。

轿厢位置运算部92根据作为来自旋转检测部2的输出的电动机1的旋转角来计算轿厢4在井道内的位置并进行输出。井道内的基准位置既可以是最下层也可以是最上层,并且也可以将任意的楼层作为基准。因为在作为来自旋转检测部2的输出的电动机1的旋转角中包含周期性角度误差,因此在轿厢位置运算部92计算的轿厢位置中也包含误差。在本发明中所需的轿厢4的位置信息是用于在后面说明的角度误差学习运转中判断是否已完成特定区间的行进而使用的信息。因而,即使在轿厢4的位置信息中包含误差也能够判断已进行特定区间行进,因此没有问题。另外,轿厢位置运算分92也可以不根据旋转角计算轿厢4的位置,而是通过例如对检测出门区板(door zone plate)的次数进行计数来判断已进行特定区间行进的情况。另外,也可以利用设置于井道内的通知最上层或最下层等基准位置的位置开关来判断已完成特定区间行进的情况。

学习判定部93判断作为学习速度运算部91的输出的电动机1的旋转速度是否达到恒定速度行进状态、以及根据作为轿厢位置运算部92的输出的轿厢4的位置判断轿厢4是否行进在预先设定的特定区间中。学习判定部93在旋转速度是恒定速度行进状态且正在特定区间行进中时输出学习指令,在除此以外的情况下不输出学习指令。即,关于角度误差估计部9,当电动机1的旋转速度恒定时、角度误差的频率恒定时,实施角度误差的估计。由此,能够将角度误差的频率作为已知来处理。

关于角度误差运算部94,当从学习判定部93接受到学习指令时,使用作为频率分析部8的输出的、通过使用电动机1的旋转角信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数来运算角度误差。角度误差运算部94将转换式预先存储于存储器,并根据傅里叶系数运算角度误差,其中,该转换式根据作为使用电动机1的旋转角信息对电流进行傅里叶变换后的结果的傅里叶系数求出角度误差。此外,角度误差运算部94计算的角度误差是后面说明的误差振幅和误差相位。

面积运算部95根据作为频率分析部8的输出的、通过使用电动机1的旋转角信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数,来计算由傅里叶系数的坐标形成的区域的面积。由傅里叶系数的坐标形成的区域的面积因为用于判断角度误差估计的成功与否,因此被输出给输出判定部96。此外,后面对由傅里叶系数的坐标形成的面积及其意思进行说明。

输出判定部96选择作为面积运算部95的输出的由傅里叶系数的坐标形成的面积为最小时的误差振幅和误差相位进行输出。由傅里叶系数的坐标形成的面积为最小时等同于共振的影响最少时,由此能够选择共振的影响较少时的角度误差的估计值。

误差信号运算部97使用作为输出判定部96的输出的误差振幅和误差相位,计算对旋转检测部2的周期性角度误差进行校正的校正信号(角度误差估计值)进行输出。校正信号是对作为旋转检测部2的输出的、电动机1的旋转角加上利用角度误差运算部94计算出的误差相位而得到的旋转角的正弦值或者余弦值乘以误差振幅后得到的值(后面说明的式(1))。

接着,对包含于旋转检测部2的输出的角度中的周期性角度误差进行说明。旋转检测部2的周期性角度误差能够如下式(1)那样使用正弦波近似地表现。此外,因为不管是基于正弦波的表述还是基于余弦波的表述在本质上没有不同,因此在本发明中统一成基于正弦波进行的表述。

θe=Alein(Xθm+φ) (1)

θe:旋转检测部2的周期性角度误差

X:旋转检测部2的角度误差相对于电动机1的机械角的次数(已知的值)

θm:电动机1的旋转角

A1:旋转检测部2的角度误差的误差振幅

旋转检测部2的相对于电动机1的机械角的相位偏移(误差相位)

X表示旋转检测部2的角度误差相对于电动机1的机械角的次数,是已知的值。因而,若得知电动机1的旋转角θm即电动机1的旋转速度,则能够得知式(1)所示的旋转检测部2的周期性角度误差的频率。A1表示旋转检测部2的角度误差的误差振幅,表示旋转检测部2的相对于电动机1的机械角的相位偏移(误差相位)。

在角度误差估计部9中,使用误差振幅A1的估计结果和误差相位的估计结果计算式(1)所示的校正信号。

接着,式(1)所示的周期性角度误差如下式(2)那样通过速度运算部10转换成周期性速度误差。

ωe=XA1ωcos(Xθm+φ)=A2cos(Xθm+φ) (2)

ωe:旋转检测部2的周期性速度误差

A2:基于式(1)的角度误差的速度误差的振幅

ω:电动机的旋转速度

因而,速度运算部10输出的电动机1的旋转速度包含式(2)所示的周期性速度误差。而且,速度运算部10输出的速度与速度指令运算部11输出的速度指令值进行比较,并被输入到速度控制器12。在速度控制器12中,根据速度指令值与检测速度之差确定电流指令,但因为速度运算部10输出的旋转速度包含式(2)那样的周期性速度误差,因此在速度控制器12计算的电流指令中,包含由式(2)引起的脉动即由式(1)的旋转检测部2的角度误差引起的脉动。速度控制器12计算的电流指令的脉动根据式(2),利用式(3)表达。

Ie=A3cos(Xθm+φ+φc) (3)

Ie:电流指令的脉动

A3:角度误差导致的电流脉动的振幅

速度控制器12产生的相位延迟

通过傅里叶级数展开,将(3)式所示的电流脉动如下式(4)那样表述。

Ie=Ancos(Xθm)+Bnsin(Xθm) (4)

因为在速度控制器12输出的电流指令中包含式(4)所示的电流脉动,因此在利用电流检测器7检测出的电流中也包含式(4)所示的电流脉动。通过三角函数的合成,式(4)的电流脉动能够改写为如下式子。

在式(5)中,表示由旋转检测部2的角度误差引起的电流脉动的振幅,

成立。

表示电流脉动的相对于电动机1的机械角的相位差,

成立。

在以后的说明中,将称为电流脉动的振幅,将γ=tan-1(An/Bn)称为电流脉动的相位。

在此,说明根据利用电流的频率分析结果得到的傅里叶系数An、Bn,求出角度误差的误差振幅A1和误差相位的方法。首先,角度误差的误差相位能够如下式(6)那样求出。

φ=tan-1(An/Bn)-φc (6)

速度控制器12产生的相位延迟由速度控制器12的频率特性决定。因为角度误差的频率是已知的,所以速度误差的频率是已知的值。图3示出速度控制器12的增益和相位的频率特性。例如,在角度误差的频率是A的情况下,速度控制器12产生的相位延迟是-150[deg]。另外,在角度误差的频率是B的情况下,速度控制器12产生的相位延迟是-170[deg]。速度控制器12的相位延迟由速度控制器12唯一地确定。因而,根据速度控制器12的频率特性能够求出速度控制器12产生的相位延迟利用式(6)能够求出角度误差的误差相位

对于振幅也同样,能够根据速度控制器12的频率特性求出。当根据速度控制器12的频率特性并考虑已知角度误差的频率时,能够求出从速度到电流指令的增益C1。根据图3的速度控制器12的频率特性,例如在角度误差的频率是A的情况下,速度控制器12产生的增益是-10[dB]。另外,在角度误差的频率是B的情况下,速度控制器12产生的增益是-35[dB]。因而,能够如下式(7)那样计算角度误差的误差振幅A1

角度误差运算部94将式(6)和式(7)预先存储于存储器中,利用根据电流的频率分析结果得到的傅里叶系数,计算角度误差的误差振幅A1和误差相位此外,角度误差运算部94例如只要按照多种频率的每一种作为表数据存储基于速度控制器12的频率特性的相位延迟和增益即可。

接着,对上述式(4)、(5)中的傅里叶系数An、Bn的计算进行说明。频率分析部8使用电动机1的旋转角的信息,对利用电流检测器7检测出的电流I进行傅里叶变换来计算傅里叶系数。傅里叶系数的计算利用一般公知的下式(8)进行。

An=(1/π)∫0I·cos(Xθm)dθ

Bn=(1/π)∫0I·sin(Xθm)dθ (8)

每隔规定周期实施式(8)的傅里叶系数的运算。例如,根据式(8),规定周期是相当于电动机1的旋转角θm转一周的量。换言之,按照轿厢4在电动机1转一周的期间中行进的每段距离、按照电动机1转一周所需的每段时间,运算傅里叶系数。此外,运算傅里叶系数的间隔也可以不是电动机1转一周而是转两周或者转三周等。在这种情况下,因为求几个周期的平均值,因此能够减轻电流脉动的偏差和干扰的影响。

频率分析部8也可以不是式(8)所示的运算傅里叶系数的结构,而是如组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器那样提取特定的频率信号,并且利用振幅检测部和/或相位检测部,运算输入信号的特定频率下的振幅和/或相位的结构。

在这种情况下,对于相位,能够直接检测出式(6)中的tan-1(An/Bn),因此通过减去速度控制器12产生的相位延迟从而能够求出误差相位对于振幅,能够直接检测出式(7)中的因此能够通过与式(7)同样的流程求出角度误差的振幅A1

接着,对如下的学习运转方法进行说明:在本实施方式的式(1)所示的角度误差的估计中,选择电流脉动的振幅与相位的变化较少时、即旋转检测部2的角度误差的频率与电梯的机械系统的共振频率不一致而使得共振的影响较少时的估计值。

首先,对电梯的机械系统的特性进行说明。图4示出从旋转检测部2检测出的电动机1的旋转角包含的角度误差到电流检测器7检测的电流的增益特性的一例,图5示出相位特性的一例。

根据图4和5,当角度误差的频率是A和C时,不管轿厢4在井道内的哪个位置,增益和相位都是恒定值。

另一方面,当角度误差的频率是B时,在轿厢4的位置是用虚线表示的最下层附近和用实线表示的最上层附近的情况下,增益和相位不变化,但在用点划线表示的中间层附近示出共振特性。图4和5所示的特性只是一个例子,因为根据建筑物不同电梯的机械规格不同,因此图4和5所示的增益特性、相位特性按照每个电梯的建筑物而不同。另外,因为电梯的速度也根据建筑物而不同,因此难以事先得知角度误差和机械系统在哪个位置以怎样的速度发生共振。因而,难以事先根据信息避免共振,期望同时进行角度误差的学习和估计的成功与否的判断。

接着,对角度误差估计部9的估计的成功与否的判断方法进行说明。图6是以横轴为Bn、纵轴为An对使电梯的轿厢4在特定区间中行进时频率分析部8计算出的2个傅里叶系数An、Bn绘制得到的图。下面,将该平面称为傅里叶系数坐标平面。根据式(5)得知,在图6中,距原点的距离与电流脉动的振幅相等,距原点的距离的矢量所成的角度γ=tan-1(An/Bn)与电流脉动的相位相等。

接着,对在傅里叶系数坐标平面中傅里叶系数的坐标围起的面积与电流脉动的振幅、电流脉动的相位之间的关系进行说明。在图6的傅里叶系数坐标平面中,若对电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化进行考虑,则当电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化较小时,由3点以上的傅里叶系数的坐标围起的面积较小。在图6的区间A中,因为傅里叶系数的坐标的变化较小,因此由傅里叶系数的坐标围起的面积较小,电流脉动的振幅与电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化较小。另外,在区间B中,与区间A相比,由傅里叶系数的坐标围起的面积较大,电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化也较大。因而,计算傅里叶系数坐标平面中的傅里叶系数的坐标所围起的面积等同于计算电流脉动的振幅和相位变化量。

在傅里叶系数坐标平面中,能够利用坐标法计算3点以上的傅里叶系数的坐标所围起的面积。例如,当设使电梯的轿厢4在特定区间中行进时利用频率分析部8计算出的傅里叶系数按照计算结果的从旧到新的顺序为(Bn1,An1)、(Bn2,An2)、(Bn3,An3)时,由这3组傅里叶系数的坐标围起的面积S能够用下式(9)计算。

若设从原点到坐标(Bn1,An1)的距离为G1,从原点到坐标(Bn2,An2)的距离为G2,从原点到坐标(Bn3,An3)的距离为G3,即设各坐标下的电流脉动的振幅为G1、G2、G3,从原点到坐标(Bn1,An1)的距离矢量所成的角tan-1(An1/Bn1)为γ1,从原点到坐标(Bn2,An2)的距离矢量所成的角tan-1(An2/Bn2)为γ2,从原点到坐标(Bn3,An3)的距离矢量所成的角tan-1(An3/Bn3)为γ3,即设各坐标下的电流脉动的相位为γ1、γ2、γ3,则式(9)的面积能够改写如下。

从旋转检测部2检测的电动机1的旋转角所包含的角度误差到电流检测器7检测的电流的增益特性和相位特性是图4和5那样的特性,例如在角度误差的频率是A和C时,轿厢4无论在井道内的哪个位置,增益和相位都是恒定值,即角度误差的频率如果是A或C,则不与电梯的机械系统进行共振,因此G1、G2、G3和γ1、γ2、γ3是恒定值,用式(9)所计算的面积为0。

另一方面,当角度误差的频率是B时,在轿厢4位于最下层和最上层附近时,增益即振幅和相位是恒定值,但当接近中间层时,增益和相位大幅变化。即,当角度误差的频率是B时,在中间层附近产生共振,在其它位置不产生共振。在这种情况下,利用式(9)计算的面积在最下层和最上层附近为0,但随着接近中间层,式(9)的面积变大。当发生共振时,因为增益和相位同时变化,因此通过计算式(9)的面积,能够计算电流脉动的振幅和相位的变化。

另外,即使在频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,其提取特定的频率信号并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构的情况下,也能够通过同样的步骤计算面积。即,当频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,其提取特定的频率信号,利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位时,能够得到式(10)中的电流脉动的振幅G和电流脉动的相位γ,因此能够利用式(10)计算面积。而且,如果使用电流脉动的振幅G、误差相位则An=Gsin(φ)、Bn=Gcos(φ)因此通过检测电流脉动的振幅和相位并换算成傅里叶系数,由此即使是基于式(9)的运算方法也能够计算面积。

而且,在频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,其提取特定的频率信号,并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构的情况下,如图6所示,即使是以纵轴为振幅、横轴为相位的坐标平面或者以纵轴为相位、横轴为振幅的坐标平面,而不是由傅里叶系数An和Bn形成的坐标平面,也通过运用基于式(9)的运算来计算面积,而能够计算电流脉动的振幅和相位的变化。即,只要使振幅与An对应、使相位与Bn对应、或者使相位与An对应、使振幅与Bn对应即可。

根据以上所述求出式(9)的面积等同于求出电流脉动的振幅和相位的变化量,面积较大也就是说电流脉动的振幅和相位的变化量较大。另外,在图6中,以3点的傅里叶系数的坐标围起的面积为例进行了说明,但如果是3点以上则能够计算傅里叶系数的坐标围起的面积,因此不需要限定于3点。

接着,使用图7的流程图说明如下的学习运转的动作:在该学习运转中,使用由式(9)中所示的傅里叶系数的坐标围起的面积,选择角度误差和电梯的机械系统不共振而电流脉动的振幅和相位的变化量较小时的角度误差的估计值。

关于角度误差估计部9,当从例如学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令而开始学习运转时,学习判定部93判定电动机1的旋转速度是否依照学习速度运算部91的输出而成为恒定(步骤S71)。在电动机1的旋转速度未成为恒定的情况下,继续步骤S71直到旋转速度恒定为止。这是因为当电动机1的旋转速度恒定时,旋转检测部2的角度误差的频率恒定,容易估计角度检测误差。

当电动机1的旋转速度成为恒定后,角度误差运算部94将作为来自频率分析部8的输出的、使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数的计算结果保存到存储器中(步骤S72)。

接着,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了3次或者3次以上的量(以下作为3次以上的量进行说明)(步骤S73)。在未保存3次以上的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S72,重复作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了3次以上的量的情况下,面积运算部95利用式(9)计算傅里叶系数的坐标形成的面积。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数,利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式,计算角度误差的估计值(步骤S74)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将面积与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S74的面积和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96比较所存储的面积即在前1次的流程中计算出的面积与在步骤S74中计算出的面积(步骤S75)。此外,所比较的面积的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96当在步骤S75中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S74中计算出的面积较小的情况下,将在步骤S74中计算出的面积与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的面积和角度检测误差(步骤S76)。

另一方面,当在步骤S75中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S74中计算出的面积是所存储的面积以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和面积,并转移到下个步骤。

接着,学习判定部93根据轿厢位置运算部92的输出判断轿厢是否已在特定区间行进(步骤S77)。在判断为未进行特定区间行进的情况下,返回步骤S72,重复进行直到步骤S77为止的处理。在判断为进行了特定区间行进的情况下,结束学习运转。

此外,轿厢4已在特定区间行进是根据轿厢位置运算部92计算的轿厢位置判断的,但例如也可以通过对检测出门区板的次数进行计数来判断已在特定区间行进。另外,也可以利用设置于井道内的通知最上层或最下层等基准位置的位置开关来判断已在特定区间行进的情况。

学习运转完成后,误差信号运算部97使用误差相位和误差振幅的估计结果,计算旋转检测部2的周期性角度误差,并作为校正信号进行输出,利用图1的减法器SU2进行旋转检测部2的角度误差的校正。

此外,在上述动作中,在最后判断轿厢是否已在特定区间行进来判断是否进行学习运转,但也可以是,若最开始学习速度运算部91的输出示出电动机1的旋转速度为恒定速度行进状态且轿厢位置运算部92的输出示出轿厢4在预先设定的特定区间中行进,则学习判定部93输出学习指令使学习运转开始。在这种情况下,步骤S77与步骤S71并行进行。

当通过以上的处理实施学习运转的情况下,在已进行特定区间行进时,能够提取使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数的坐标所形成的面积为最小时的角度检测误差。因为当已进行特定区间行进时傅里叶系数的坐标所形成的面积为最小、等同于在特定区间中电流脉动的振幅与相位的变化量较小时,因此与机械系统的共振的影响也最少,最终,能够提取估计误差最小的角度检测误差的估计值。

图8示出使用图6的傅里叶系数坐标平面中的邻接的3个傅里叶系数的坐标计算出的面积与轿厢位置之间的关系。例如,在角度误差的学习运转中,当得到图6那样的傅里叶系数的坐标时,利用角度误差估计部9的面积运算部95计算的面积如图8那样。在区间A中面积较小,在区间B中,面积比区间A大。根据图7的学习运转的流程,提取出区间A时的角度误差的估计值。因为面积小等同于不进行共振,因此能够得到可靠性较高的角度误差的估计值。

根据实施方式1的方法,能够同时进行角度误差的估计的成功与否和基于电流脉动的振幅和相位的估计的成功与否的判断,能够提取共振影响最少时的角度误差的估计值,并且不事先调查与共振相关的信息亦可,因此能够缩短角度误差的学习所需要的时间。另外,根据实施方式1的方法,即使不是电梯而是连接有作为电动机1的负载的任意的机械系统,也能够根据电流脉动的振幅和相位的变化量来提取共振的影响最少时的估计值。在图6中,示出了利用傅里叶系数3点进行的方法,但只要是能够计算面积的3点以上即可。

此外,频率分析部8即使不是运算傅里叶系数的结构,而是如组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器那样,提取特定的频率信号并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构,则也能够通过同样的步骤得到可靠性较高的角度误差的估计值。

实施方式2.

在实施方式1中,示出了能够排除角度误差的频率与机械系统的频率一致而难以估计时的估计值,而提取共振的影响最少时的估计值的方法。在实施方式2中,对改变学习运转时的速度地多次实施在实施方式1中示出的角度误差的学习运转,并进行多次学习结果的一致性确认,由此得到比实施方式1可靠性高的角度误差的估计值的方法进行说明。

在实施方式1的方法中,通过提取傅里叶系数形成的坐标所围起的面积最小时的角度误差的估计值,从而提取出共振影响较少时的角度估计误差。但是,根据电梯的机械规格,存在无论在井道内的哪个位置行进都产生共振的速度。在这样的状况下,即使正在发生共振,也提取电流脉动的振幅和相位的变化最少时的角度误差的估计值。在这种情况下,因为有可能无法得到可靠性较高的角度误差的估计值,因此期望改变学习运转的速度。因而,在实施方式2中,改变学习运转时的速度地多次实施角度误差的学习,并进行多次学习的结果的一致性确认。

图9示出实施方式2中的学习运转的流程图。此外,电梯的控制装置和电路误差估计部9的结构与图1、2所示的结构基本相同。

关于角度误差估计部9,当从例如学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令而开始学习运转时,学习判定部93判定电动机1的旋转速度是否依照学习速度运算部91的输出而成为恒定(步骤S901)。在电动机1的旋转速度未成为恒定的情况下,继续步骤S901直到旋转速度成为恒定为止。这是因为当电动机1的旋转速度成为恒定时,旋转检测部2的角度误差的频率恒定,容易估计角度检测误差。

当电动机1的旋转速度成为恒定后,角度误差运算部94将作为来自频率分析部8的输出的、使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数的计算结果保存到存储器中(步骤S902)。

接着,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了3次以上的量(步骤S903)。在未保存3次以上的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S902,反复进行作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了3次以上的量的情况下,面积运算部95利用式(9)计算傅里叶系数的坐标形成的面积。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数,利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式,计算角度误差的估计值(步骤S904)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将面积与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S904的面积和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96对所存储的面积即在前1次的流程中计算出的面积与在步骤S904中计算出的面积进行比较(步骤S905)。此外,所比较的面积的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96在步骤S905中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S904中计算出的面积较小的情况下,将在步骤S904中计算出的面积与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的面积和角度检测误差(步骤S906)。

另一方面,在步骤S905中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S904中计算出的面积是所存储的面积以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和面积,并转移到下个步骤。

接着,学习判定部93根据轿厢位置运算部92的输出,判断轿厢是否已进行特定区间行进(步骤S907)。在判断为未进行特定区间行进的情况下,返回步骤S902,反复进行直到步骤S907为止的处理。在判断为进行了特定区间行进的情况下,输出判定部96将学习次数和所保存的角度误差估计值一起存储于存储器(步骤S908)。学习次数能够通过使用轿厢位置运算部92计算出的轿厢4的位置,对特定区间行进时的次数进行计数来计算。

此外,轿厢4已进行特定区间行进的情况是根据轿厢位置运算部92计算的轿厢位置判断的,例如,也可以通过对检测出门区板的次数进行计数来判断已在特定区间行进。另外,也可以利用设置于井道内的通知最上层或最下层等基准位置的位置开关来判断特定区间行进情况。

接着,学习判定部93根据所存储的学习次数,判断是否实施了2次以上即多次角度误差的学习(步骤S909)。当在步骤S909中判断为未实施2次以上的学习的情况下,从学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令,改变学习运转的速度,再次实施学习运转(步骤S914)。通过改变学习速度,周期性角度误差的频率发生变化。例如,在图4、5中,从频率B向A变化。由此,由旋转检测部2的周期性角度误差引起的电流脉动的倾向发生变化。例如,在频率B下,在中间层附近发生共振,但在频率A、C下,不管在哪个楼层都不发生共振。由此,能够在不同于第1次的学习的条件下估计角度误差。另外,在学习运转的速度设定方面没有特别制约,但因为轿厢能够行进的最慢速度、最快速度等极端地改变速度的情况下的电流脉动的倾向大幅变化,因此能够在不同的条件下实施角度误差的学习。

关于学习运转的行进方向,既可以向与第1次的学习相同的方向(即当第1次的学习结束时,返回到开始学习的位置并再次以相同的运转方向进行实施,或者,从完成了第1次的学习的位置继续向相同的方向)运转,也可以从完成了第1次的学习的位置开始向第1次的学习的运转方向的相反方向运转。若改变学习速度进行运转,则不限定运转方向。此外,关于改变了学习运转的速度时的学习方法,与第1次的学习相同。

学习判定部93在判断为在步骤S909中进行了2次以上角度误差的学习的情况下,进行多次角度误差的估计结果的一致性确认(步骤S910)。角度误差的估计值由式(1)的误差振幅和误差相位构成,但首先进行误差振幅的估计结果的一致性确认。即,计算在多次学习运转中得到的误差振幅的估计值之差,确认该差值是否在预先设定的值以内。例如,当实施了3次学习运转时,通过进行第1次与第2次、第2次与第3次、第1次与第3次这样得到的估计结果的全部组合,来进行一致性确认。判断一致性的误差振幅的差值的设定值既可以预先存储于存储器中,也可以从外部输入。

当误差振幅的一致性确认结束时,接着实施误差相位的一致性确认。误差相位的一致性确认也与误差振幅时同样地进行。即,计算在多次学习运转中得到的误差相位的估计值之差,确认该差值是否在设定值以内。判断一致性的误差振幅的差值的设定值既可以预先存储于存储器中,也可以从外部输入。

在误差振幅的一致性确认、误差相位的一致性确认中,即使在任意一方判断为多次学习结果不一致的情况下(步骤S911),都判断学习次数是否在最大学习次数以内(步骤S912)。

若学习次数在最大学习次数以内,则改变学习速度再次实施学习运转(步骤S914)。

在估计结果的一致性确认中,在误差振幅一致而误差相位不一致的情况下,也可以在改变了速度的学习运转中仅进行误差相位的重新学习。另一方面,在估计结果的一致性确认中,在误差相位一致而误差振幅不一致的情况下,也可以仅进行误差振幅的重新学习。另外,也可以误差振幅和误差相位都进行重新学习。

在步骤S912中,在判断为学习次数超过最大学习次数的情况下,学习判定部93将不能学习通知输出给上位控制装置(省略图示)(步骤S913)。此外,最大学习次数既可以预先存储于存储器,也可以从外部进行指令。另外,期望在步骤S913中输出的不能学习通知能够在电梯的控制盘(省略图示)中显示来通知异常。另外,当输出了不能学习通知时,期望通过使电梯暂停来确保安全。

当步骤S911的一致性确认完成或者在步骤S913中输出不能学习通知时,学习判定部93完成学习运转。在步骤S911中确认到多次学习运转的结果的一致性的情况下,在学习运转完成后,误差信号运算部97使用误差相位和误差振幅的估计结果,计算旋转检测部2的周期性角度误差,并作为校正信号输出,利用图1的减法器SU2进行旋转检测部2的角度误差的校正。

当通过以上的处理实施学习运转时,能够提取进行特定区间行进时傅里叶系数的坐标所形成的面积最小时的角度检测误差。另外,通过多次学习结果的一致性确认,能够得到比实施方式1的方法可靠性高的角度误差的估计值。而且,通过限制学习次数,能够确保角度误差的学习不能正常进行时的安全性。

实施方式3.

在实施方式3中,在与通过学习运转得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数所形成的坐标围起的面积比基准值大的情况下,通过改变学习运转的速度来进行学习,由此得到比实施方式1可靠性高的角度误差的估计值的方法进行说明。

在实施方式1的方法中,通过提取傅里叶系数形成的坐标所围起的面积为最小时的角度误差的估计值,提取出共振的影响较少时的角度估计误差。但是,根据电梯的机械规格,存在无论在井道内的哪个位置行进都产生共振的速度。在这样的状况下,即使正在发生共振,也提取电流脉动的振幅与相位的变化最少时的角度误差的估计值。在这种情况下,因为有可能无法得到可靠性较高的角度误差的估计值,因此期望改变学习运转的速度。

在实施方式2中,实施了改变了学习运转时的速度的多次学习结果的一致性确认。在实施方式3中,准备傅里叶系数形成的坐标所围起的面积的基准值,例如预先存储于存储器中等,在与通过学习运转得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标围起的面积比基准值大的情况下,改变学习运转时的速度进行角度误差的学习。

图10示出实施方式3的学习运转的流程图。此外,电梯的控制装置和电路误差估计部9的结构与图1、2所示的结构基本相同。

关于角度误差估计部9,当从例如学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令而开始学习运转时,学习判定部93判定电动机1的旋转速度是否依照学习速度运算部91的输出而成为恒定(步骤S101)。在电动机1的旋转速度未成为恒定的情况下,继续步骤S101直到旋转速度成为恒定为止。这是因为当电动机1的旋转速度恒定时,旋转检测部2的角度误差的频率恒定,容易估计角度检测误差。

当电动机1的旋转速度成为恒定后,角度误差运算部94将作为来自频率分析部8的输出的、使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换得到的傅里叶系数的计算结果保存到存储器中(步骤S102)。

接着,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了3次或者3次以上的量(以下作为3次以上的量进行说明)(步骤S103)。在未保存3次以上的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S102,反复进行作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了3次以上的量的情况下,面积运算部95利用式(9)计算傅里叶系数的坐标形成的面积。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数并利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式,计算角度误差的估计值(步骤S104)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将面积与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S104的面积和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96对所存储的面积即在前1次的流程中计算出的面积与在步骤S104中计算出的面积进行比较(步骤S105)。此外,所比较的面积的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96在步骤S105中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S104中计算出的面积较小的情况下,将在步骤S104中计算出的面积与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的面积和角度检测误差(步骤S106)。

另一方面,在步骤S105中比较所存储的面积与计算出的面积的结果为判断为在步骤S104中计算出的面积是所存储的面积以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和面积,并转移到下个步骤。

接着,学习判定部93根据轿厢位置运算部92的输出,判断轿厢是否已进行特定区间行进(步骤S107)。在判断为未进行特定区间行进的情况下,返回步骤S102,反复进行直到步骤S107为止的处理。在判断为进行了特定区间行进的情况下,结束学习运转。

此外,轿厢4进行特定区间行进的情况是根据轿厢位置运算部92计算的轿厢位置判断的,例如,也可以通过对检测出门区板的次数进行计数来判断已在特定区间行进的情况。另外,也可以利用设置于井道内的通知最上层或最下层等基准位置的位置开关来判断特定区间行进情况。

接着,学习判定部93判断与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标围起的面积是否是预先存储的傅里叶系数形成的坐标所围起的面积的基准值以下(步骤S108)。在步骤108中,在判断为与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标围起的面积比预先存储的傅里叶系数形成的坐标围起的面积的基准值大的情况下,从学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令,改变学习运转的速度,再次实施学习运转(步骤S109)。

通过改变学习速度,周期性角度误差的频率发生变化。例如,在图4、5中,从频率B向A进行变化。由此,由旋转检测部2的周期性角度误差引起的电流脉动的倾向发生变化。例如,在频率B下,在中间层附近发生共振,但在频率A、C下,不管在哪个楼层都不发生共振。由此,能够在不同于第1次的学习的条件下估计角度误差。另外,在学习运转的速度设定方面没有特别制约,但因为轿厢能够行进的最慢速度、最快速度等极端地改变速度的情况下的电流脉动的倾向大幅变化,因此能够在不同的条件下实施角度误差的学习。

当完成步骤S108的确认时,学习判定部93完成学习运转。在步骤S108中确认到与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标围起的面积是预先存储的傅里叶系数所形成的坐标围起的面积的基准值以下的情况下,在学习运转完成后,误差信号运算部97使用误差相位和误差振幅的估计结果,计算旋转检测部2的周期性角度误差,并作为校正信号进行输出,利用图1的减法器SU2进行旋转检测部2的角度误差的校正。

当通过以上的处理实施学习运转时,能够提取进行特定区间行进时傅里叶系数的坐标所形成的面积为最小时的角度检测误差。另外,通过对傅里叶系数形成的坐标所围起的面积与基准值进行比较确认,能够得到比实施方式1的方法可靠性高的角度误差的估计值。

实施方式4.

在实施方式4中,说明利用傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度作为坐标平面的几何量即评价值来判定共振,而得到可靠性较高的估计值的方法。

首先,在傅里叶系数坐标平面中,对傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度与电流脉动的振幅、电流脉动的相位之间的关系进行说明。在图6的傅里叶系数坐标平面中,若对电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化进行考虑,则当电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化较小时,由两个点的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度变短。在图6的区间A中,傅里叶系数的坐标的变化较小,因此傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度较短,电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化较小。另外,在区间B中,与区间A相比,傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度较长,电流脉动的振幅和电流脉动的相位γ=tan-1(An/Bn)的变化也较大。因而,计算傅里叶系数坐标平面中的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度等同于计算电流脉动的振幅和相位变化量。

在傅里叶系数坐标平面中,两个点的傅里叶系数的坐标所形成的线段的长度能够通过式(11)计算。例如,在设使电梯的轿厢4进行特定区间行进时频率分析部8计算出的傅里叶系数按照计算结果的从旧到新的顺序为(Bn1,An1)、(Bn2,An2)时,由这些2组傅里叶系数的坐标形成的线段的长度L成为下式。

若设从原点到坐标(Bn1,An1)的距离为G1,从原点到坐标(Bn2,An2)的距离为G2,即设各坐标处的电流脉动的振幅为G1、G2,从原点到坐标(Bn1,An1)的距离矢量所成的角tan-1(An1/Bn1)为γ1,从原点到坐标(Bn2,An2)的距离矢量所成的角tan-1(An2/Bn2)为γ2,即设各坐标处的电流脉动的相位为γ1、γ2,则式(11)的线段的长度能够改写如下。

从旋转检测部2检测的电动机1的旋转角所包含的角度误差到电流检测器7检测的电流的增益特性和相位特性是如图4和5那样的特性,例如,当角度误差的频率是A和C时,因为轿厢4无论在井道内的哪个位置,增益和相位都是恒定值,即角度误差的频率如果是A或C,则不与电梯的机械系统共振,因此G1、G2和γ1、γ2是恒定值,用式(12)计算的线段的长度为0。

另一方面,当角度误差的频率是B时,在轿厢4位于最下层和最上层附近时,增益即振幅和相位是恒定值,但当接近于中间层时,增益和相位大幅变化。即,当角度误差的频率是B时,在中间层附近产生共振,在除此之外的位置不产生共振。在这种情况下,用式(11)计算的线段的长度在最下层和最上层附近为0,但随着接近中间层,式(11)的线段的长度变长。当发生共振时,因为增益和相位同时变化,因此通过计算式(11)的线段的长度,能够计算电流脉动的振幅和相位的变化。

另外,即使在频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,该频率分析部8提取特定的频率信号并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构的情况下,也能够用同样的流程计算线段的长度。即,如果频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,其提取特定的频率信号,利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位,则因为得到式(12)中的电流脉动的振幅G和电流脉动的相位γ,因此能够利用式(12)计算线段的长度。而且,如果使用电流脉动的振幅G、误差相位则An=Gsin(φ)、Bn=Gcos(φ)成立,因此通过检测电流脉动的振幅和相位并换算成傅里叶系数,由此即使是基于式(11)的运算方法也能够计算线段的长度。

而且,在频率分析部8是组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器,其提取特定的频率信号,并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构的情况下,如图6所示,即使是以纵轴为振幅、横轴为相位的坐标平面或者以纵轴为相位、横轴为振幅的坐标平面而不是用傅里叶系数An和Bn形成的坐标平面,通过运用基于式(11)的运算计算线段的长度,也能够计算电流脉动的振幅和相位的变化。即,只要使振幅与An对应、使相位与Bn对应、或者使相位与An对应、使振幅与Bn对应即可。

根据以上所述求出式(11)的线段的长度等同于求出电流脉动的振幅和相位的变化量,线段较长也就是说电流脉动的振幅和相位的变化量较大。

接着,使用图11的流程图和图12的角度误差估计部8的结构图说明使用式(11)所示的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度,选择角度误差和电梯的机械系统不共振而电流脉动的振幅和相位的变化量较小时的角度误差的估计值的学习运转的动作。

图12是示出实施方式4的角度误差估计部9的结构的一例的图。基本的结构与图2相同,并且取代图2中的面积运算部95而设置有线段长度运算部98。因而,省略详细的说明。

关于角度误差估计部9,当从例如学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令而开始学习运转时,学习判定部93判定电动机1的旋转速度是否依照学习速度运算部91的输出成为恒定(步骤S111)。在电动机1的旋转速度未成为恒定的情况下,继续步骤S111直到旋转速度成为恒定为止。这是因为当电动机1的旋转速度恒定时,旋转检测部2的角度误差的频率恒定,容易估计角度检测误差。

当电动机1的旋转速度成为恒定后,角度误差运算部94将作为来自频率分析部8的输出的、使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换得到的傅里叶系数的计算结果保存到存储器中(步骤S112)。

接着,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了2次的量(步骤S113)。在未保存2次的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S112,并反复进行作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了2次的量的情况下,线段长度运算部98利用式(11)计算傅里叶系数的坐标间的线段的长度。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数并利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式来计算角度误差的估计值(步骤S114)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将线段的长度与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S114的线段的长度和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96对所存储的线段的长度即在前1次的流程中计算出的线段的长度与在步骤S114中计算出的线段的长度进行比较(步骤S115)。此外,所比较的线段的长度的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96在步骤S115中比较所存储的线段的长度与计算出的线段的长度的结果为判断为在步骤S114中计算出的线段的长度较短的情况下,将在步骤S114中计算出的线段的长度与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的线段的长度和角度检测误差(步骤S116)。

另一方面,在步骤S115中比较所存储的线段的长度与计算出的线段的长度的结果为判断为在步骤S114中计算出的线段的长度是所存储的线段的长度以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和线段的长度,并转移到下个步骤。

接着,学习判定部93根据轿厢位置运算部92的输出,判断轿厢是否已在特定区间行进(步骤S117)。在判断为未进行特定区间行进的情况下,返回步骤S112反复进行直到步骤S117为止的处理。在判断为进行了特定区间行进的情况下,结束学习运转。

此外,轿厢4进行了特定区间行进的情况是根据轿厢位置运算部92计算的轿厢位置判断的,例如,也可以通过对检测出门区板的次数进行计数来判断已在特定区间行进。另外,也可以利用设置于井道内的通知最上层或最下层等基准位置的位置开关来判断特定区间行进情况。

学习运转完成后,误差信号运算部97使用误差相位和误差振幅的估计结果,计算旋转检测部2的周期性角度误差,并作为校正信号进行输出,利用图1的减法器SU2进行旋转检测部2的角度误差的校正。

此外,在上述动作中,最后判断轿厢是否已在特定区间行进来判断是否进行学习运转,但也可以是,在最开始学习速度运算部91的输出示出电动机1的旋转速度处于恒定速度行进状态且轿厢位置运算部92的输出示出轿厢4在预先设定的特定区间行进的情况时,则学习判定部93输出学习指令并开始学习运转。在这种情况下,步骤S117与步骤111并行进行。

在通过以上的处理实施学习运转时,能够提取在进行特定区间行进时使用电动机1的旋转角的信息对电流检测器7的电流进行傅里叶变换而得到的傅里叶系数的坐标间的线段的长度最小时的角度检测误差。因为当进行特定区间行进时傅里叶系数间的线段的长度为最小与在特定区间中电流脉动的振幅与相位的变化量较小时等同,因此与机械系统的共振的影响最少,最终能够提取估计误差最小的角度检测误差的估计值。

图13示出使用图6的傅里叶系数坐标平面中的邻接的2个傅里叶系数的坐标计算出的线段的长度与轿厢位置之间的关系。例如,在角度误差的学习运转中,当得到图6那样的傅里叶系数的坐标时,角度误差估计部9的线段长度运算部98计算的线段的长度如图13那样。在区间A中线段的长度较短,在区间B中,线段的长度比区间A长。根据图11的学习运转的流程,提取区间A时的角度误差的估计值。因为线段的长度较短与不进行共振等同,因此能够得到可靠性较高的角度误差的估计值。

根据实施方式4的方法,因为同时进行角度误差估计的成功与否和基于电流脉动的振幅和相位的估计的成功与否的判断,能够提取共振影响最少时的角度误差的估计值,并且不事先调查与共振相关的信息亦可,因此能够缩短角度误差的学习所需的时间。另外,根据实施方式4的方法,即使不是电梯而是连接有作为电动机1的负载的任意的机械系统,也能够根据电流脉动的振幅与相位的变化量提取共振的影响最少时的估计值。

此外,频率分析部8即使不是运算傅里叶系数的结构,而是如组合了陷波滤波器和/或带通滤波器的滤波器那样提取特定的频率信号并且利用振幅检测部和/或相位检测部运算输入信号的特定频率的振幅和/或相位的结构,也能够通过同样的流程得到可靠性较高的角度误差的估计值。

实施方式5.

在实施方式4中,示出了使用傅里叶系数的坐标所形成的线段的长度能够排除角度误差的频率与机械系统的频率一致而难以估计时的估计值,而提取共振的影响最少时的估计值的方法。

在实施方式5中,对改变学习运转时的速度多次实施在实施方式4中示出的角度误差的学习运转,进行多次学习结果的一致性确认,从而得到可靠性比实施方式4高的角度误差的估计值的方法进行说明。

在实施方式4的方法中,通过提取傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度最短时的角度误差的估计值,由此提取出共振的影响较少时的角度估计误差。但是,根据电梯的机械规格,存在无论在井道内的哪个位置行进都产生共振的速度。在这样的状况下,即使正在发生共振,也提取电流脉动的振幅与相位的变化较少时的角度误差的估计值。在这种情况下,因为有可能无法得到可靠性较高的角度误差的估计值,因此期望改变学习运转的速度。因而,在实施方式5中,改变学习运转时的速度多次实施角度误差的学习,并进行多次学习的结果的一致性确认。

图14示出实施方式5中的学习运转的流程图。此外,电梯的控制装置和角度误差估计部9的结构与图1、12所示的结构基本相同。另外,图14的流程图与在实施方式2中示出的图9的流程图基本上相同,在图9中是基于面积的共振判定,但在图14中为基于线段长度的共振判定。

此外,在图14中,因为标记了与图9相同的标号的流程与上述实施方式2的动作相同,因此省略说明。在实施方式5中,从傅里叶系数的保存处理(步骤S1403)开始到保存线段的长度和角度误差估计值的处理(步骤S1406)为止的动作不同。

在实施方式5中,在步骤1403中,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了2次的量。在未保存2次以上的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S902,并反复进行作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了2次的量的情况下,线段长度运算部98利用式(11)计算傅里叶系数的坐标间的线段的长度。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数并利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式,计算角度误差的估计值(步骤S1404)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将线段的长度与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S1404的线段长度和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96对所存储的线段的长度即在前1次的流程中计算出的线段的长度与在步骤S1404中计算出的线段的长度进行比较(步骤S1405)。此外,所比较的线段长度的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96在步骤S1405中比较所存储的线段长度与计算出的线段长度的结果为判断为在步骤S1404中计算出的线段长度较短的情况下,将在步骤S1404中计算出的线段长度与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的线段长度和角度检测误差(步骤S1406)。

另一方面,在步骤S1405中比较所存储的线段长度与计算出的线段长度的结果为判断为在步骤S1404中计算出的线段长度是所存储的线段的长度以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和线段长度,并转移到下个步骤。

关于以后的处理,与图9所示的流程图相同。当通过以上的处理实施学习运转时,能够提取进行特定区间行进时傅里叶系数的坐标间的线段长度为最小时的角度检测误差。另外,通过多次学习结果的一致性确认,能够得到可靠性比实施方式4的方法高的角度误差的估计值。而且,通过限制学习次数,能够确保不能正常进行角度误差的学习时的安全性。

实施方式6.

在实施方式6中,对在与通过学习运转得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度比基准值长的情况下,改变学习运转的速度来实施学习,从而得到可靠性比实施方式4高的角度误差的估计值的方法进行说明。

在实施方式4的方法中,通过提取傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度为最小时的角度误差的估计值,由此提取出共振的影响较少时的角度估计误差。但是,根据电梯的机械规格,存在无论在井道内的哪个位置行进都产生共振的速度。在这样的状况下,即使正在发生共振,也提取电流脉动的振幅与相位的变化较少时的角度误差的估计值。在这种情况下,因为有可能无法得到可靠性较高的角度误差的估计值,因此期望改变学习运转的速度。

在实施方式5中,实施了改变了学习运转时的速度的多次学习结果的一致性确认。在实施方式6中,准备傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度的基准值,例如预先存储于存储器中等,在与通过学习运转所得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度比基准值长的情况下,改变学习运转时的速度进行角度误差的学习。

图15示出实施方式6中的学习运转的流程图。此外,电梯的控制装置和角度误差估计部9的结构与图1、12所示的结构基本相同。另外,图15的流程图与在实施方式3中示出的图10的流程图基本上相同,在图10中是基于面积的共振判定,但在图15中为基于线段长度的共振判定。

此外,在图15中,因为标记有与图10相同的标号的流程与上述实施方式3的动作相同,因此省略说明。在实施方式6中,从傅里叶系数的保存处理(步骤S1503)开始到保存线段长度和角度误差估计值的处理(步骤S1506)为止的动作以及基于线段长度的基准值的判定(步骤S1508)不同。

在实施方式6中,在步骤1503中,角度误差运算部94判断傅里叶系数的计算结果是否被存储了2次的量。在未保存2次以上的量的傅里叶系数的情况下,返回步骤S102,并反复进行作为来自频率分析部8的输出的傅里叶系数的保存。在傅里叶系数被保存了2次的量的情况下,线段长度运算部98利用式(11)计算傅里叶系数的坐标间的线段的长度。另外,角度误差运算部94使用傅里叶系数并利用所存储的傅里叶系数和角度检测误差的转换式,计算角度误差的估计值(步骤S1504)。角度误差的估计值是误差振幅和误差相位。而且,输出判定部96将线段长度与角度误差的估计值关联起来保存于存储器。

当步骤S1504的线段长度和角度检测误差的估计值的计算结束时,输出判定部96对所存储的线段长度即在前1次的流程中计算出的线段长度与在步骤S1504中计算出的线段长度进行比较(步骤S1505)。此外,所比较的线段的长度的初始值设为能够存储的最大的值,以使得一定保存第1次的计算结果。角度检测误差的估计值也可以是任意的值。

输出判定部96在步骤S1505中比较所存储的线段长度与计算出的线段长度的结果为判断为在步骤S1504中计算出的线段长度较短的情况下,将在步骤S1504中计算出的线段长度与角度检测误差的估计值一起进行存储。此时,删除已经存储的线段长度和角度检测误差(步骤S1506)。

另一方面,在步骤S1505中比较所存储的线段长度与计算出的线段长度的结果为判断为在步骤S1504中计算出的线段长度是所存储的线段长度以上的情况下,不做任何处理。即,继续保存已经存储的角度误差的估计值和线段长度,并转移到下个步骤。

接着,学习判定部93根据轿厢位置运算部92的输出,判断轿厢是否已在特定区间行进(步骤S107)。该动作与实施方式3相同。

接着,学习判定部93判断与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度是否是预先存储的傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度的基准值以下(步骤S1508)。在步骤S1508中判断为与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度比预先存储的傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度的基准值长的情况下,从学习判定部93或者输出判定部96向图1的速度指令运算部11发送学习运转指令,改变学习运转的速度,再次实施学习运转(步骤S109)。

通过改变学习速度,周期性角度误差的频率发生变化。例如,在图4、5中,从频率B向A进行变化。由此,由旋转检测部2的周期性角度误差引起的电流脉动的倾向发生变化。例如,在频率B下,在中间层附近发生共振,但在频率A、C下,不管在哪个楼层都不发生共振。由此,能够在不同于第1次学习的条件下估计角度误差。另外,在学习运转的速度设定方面没有特别制约,但因为轿厢能够行进的最慢速度、最快速度等极端地改变速度的情况下的电流脉动的倾向大幅变化,因此能够在不同的条件下实施角度误差的学习。

当完成步骤S1508的确认时,学习判定部93完成学习运转。在步骤S1508中确认到与在学习运转中得到的角度误差的估计值对应的傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度是预先存储的傅里叶系数形成的坐标间的线段的长度的基准值以下的情况下,学习运转完成后,误差信号运算部97使用误差相位和误差振幅的估计结果,计算旋转检测部2的周期性角度误差,并作为校正信号进行输出,利用图1的减法器SU2进行旋转检测部2的角度误差的校正。

当通过以上的处理实施学习运转时,能够提取进行特定区间行进时傅里叶系数的坐标间的线段的长度为最短时的角度检测误差。另外,通过对傅里叶系数所形成的坐标间的线段的长度与基准值进行比较确认,能够得到可靠性比实施方式4的方法高的角度误差的估计值。

此外,电梯的整体设备的布局和绕绳方式等不限于图1的例子。例如,本发明也能够应用于2:1绕绳比的电梯。另外,例如由电动机1构成的曳引机的位置也不限于图1的例子。

本发明不限于上述的各实施方式,当然包含它们的所有可能的组合。

产业上的可利用性

本发明能够应用于例如无机房电梯、双层电梯、单井道多轿厢方式的电梯、或者斜行电梯等各种类型的电梯。

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