专利名称：用于减少升降梯系统中的轿厢的横向运动的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及减少升降梯系统中的振动，并且更具体地涉及减少升降梯轿厢的横向振动。
背景技术：
升降梯系统通常包括轿厢、框架、辊引导组件、以及安装在升降梯井中的导轨。轿厢和辊引导组件被安装在框架上。随着辊引导组件的运动，所述轿厢和框架沿着所述导轨运动。升降梯系统中的振动由许多来源引起，例如，导轨的变形、气动力和载客量。本发明尤其涉及减少由导轨的扭曲或错位引起的横向振动。当升降梯足够快地移动时，导轨的 水平变化或折曲(winding)可导致框架和轿厢的显著横向运动，该显著横向运动会导致乘客不舒适。更好的乘坐质量通常对导轨的安装提出较高的要求，且因此增加了安装和维护的成本。在设计升降梯系统期间必须在系统成本与乘坐舒适性之间进行折衷。升降梯的常规被动减振系统包括弹簧和橡胶件，所述弹簧和橡胶件的参数(S卩，刚度和阻尼系数)根据选定的性能指标和想要的操作情形而被固定并设计。被动设计要么现造成不期望的乘坐质量，要么造成导轨的严苛安装精度。为了提高乘坐舒适性，开发出完全主动振动装置，以允许抵抗振动的悬置力的多样性。由于其跟随基准力的能力，完全主动致动器能够更好地衰减振动，所述基准力由控制器来计算以满足更高的乘坐质量。例如，在现有技术美国专利U. S. 7，007, 774中公开了一种使用电磁致动器的主动减振装置。由于主动致动器能够从升降梯系统移除能量或者将能量传递到升降梯系统，因此完全主动减振系统的耐用性和成本成为主要问题，尽管完全主动减振系统能够提供期望的振动衰减性能。为了在成本与性能之间提供更好的折衷，本领域中已知有半主动减振装置。采用半主动致动器以实现如完全主动致动器那样的大多数性能，但是具有较低的成本以及改善的可靠性，该半主动致动器允许调节致动器的参数，例如粘性阻尼系数或刚度。事实上，所得到的半主动系统是可靠的，这是因为该半主动系统能够仅耗散能量。在美国专利U. S. 5，289，902中，利用半主动致动器实现对升降梯的横向减振包括液压阻尼器，在该液压阻尼器中，通过控制电磁阀中的可动孔杆来调节阻尼系数。另一系统使用减振装置，该减振装置被安装在轿厢和框架之间，并且该减振装置的阻尼系数能够根据升降梯速度被调节。在U. S. 2009/0308696中，仅根据升降梯速度来设置阻尼系数限制了减振的效率。存在一种引导辊，通过在辊中包括磁流变流体，该引导辊的硬度能够相对于辊的旋转速度而变化。在U. S. 2009/0294222中，由于缺乏控制机构，能够实现的性能可能受限制。在U. S. 2006/0207835和U. S. 2007/0000732中还描述了使用具有变化刚度的半主动致动器
发明内容
本发明的实施方式提供一种利用包含可控流体(例如，磁流变(MR)流体或电流变(ER)流体)的阻尼装置来减少升降梯系统中的横向振动的装置。与常规被动技术相比，本发明公开了一种抑制低频下的峰值谐振而不影响在中间范围频率下的减振性能的系统和方法。因此，解决了施加在常规被动架构上的主要限制，并且改善乘坐质量。这种改善通过根据振动信息以及升降梯系统的状态的估计来调节半主动致动器的阻尼系数来实现。本发明提供一种系统和方法，所述系统和方法降低了对导轨安装或对齐的精度要求。因此，能够降低安装和维护成本。通过免除外部功率的需要，降低了系统成本，并且解决了与完全主动系统相关的可靠性问题。本发明提供一种用于抑制升降梯系统的横向振动的系统和方法。该系统能够包括辊引导组件以及用于升降梯系统中的控制系统。辊引导组件能够包括半主动致动器以及辊引导组件。控制系统能够包括控制器、滤波器、传感器和放大器，以操作所述半主动致动器。半主动致动器包括壳体，该壳体包含流变流体；以及线圈，所述线圈产生电场/磁场。通过响应于振动信号来调节半主动致动器的阻尼，来减少轿厢的横向振动。·利用滤波器(线性的、非线性的、非时变的、时变的、或它们的组合)来处理测量的振动信号并且提供一些升降梯状态的估计。控制器(反馈或前馈)处理表示升降梯系统的状态和振动水平的输入。这些输入信号能够用于确定阻尼系数。控制器将期望的阻尼系数(即，反馈信号)输出到半主动致动器。通过将磁信号或电信号变为ON或OFF来控制半主动致动器的阻尼。
图I是根据本发明的实施方式的升降梯系统的一部分的示意图；图2是根据本发明的实施方式的具有线性半主动致动器的辊引导组件的示意图；图3是根据本发明的实施方式的半主动减振系统的框图；图4是根据本发明的实施方式的控制方法的框图；图5是根据本发明的实施方式的半主动减振系统的框图；图6是用于升降梯的现有技术被动减振系统的将振动幅值作为频率的函数的图；以及图7是根据本发明的实施方式的半主动减振系统的将振动幅值作为频率的函数的图。
具体实施例方式图I示出了根据申请人的发明的实施方式的升降梯系统的一部分。该系统包括导轨2，该导轨被竖直(z轴)地安装在升降梯井I中。框架3借助隔振橡胶件6来支承轿厢
4。框架和轿厢能够在升降梯井中竖直地移动。如图2所示，辊引导组件7引导所述框架沿着所述导轨运动。所述辊引导组件包括与所述导轨接触的一个或多个辊11。这些辊安装在框架的基座12上，并且能够绕枢轴10旋转，所述枢轴10的轴线沿左右方向或前后方向。旋转臂8以与辊相同的速度旋转。如图I所示,导轨的水平变化(level variation)造成棍绕枢轴旋转。棍的旋转引起框架的横向运动。也就是说，轿厢能够沿前后方向(y轴)和/或左右方向(X轴)运动。抑制所述辊与所述框架之间或者所述框架与所述轿厢之间的相对运动能够控制轿厢振动。半主动致动器被安装在旋转臂的一端与基座之间。该半主动致动器基于所述旋转臂和所述框架之间的相对横向运动而产生力。该力能够影响(shape)被传递到框架的能量，且因此抑制框架的振动。因此，也减少轿厢的振动。在一个实施方式中，辊引导组件包括线性流变阻尼器9，所述线性流变阻尼器设置在轿厢的基座与旋转臂之间，如图2所示。流变阻尼器能够包含磁流变(MR)流体或电流变(ER)流体。通常，流变流体的流动特征能够由磁信号或电信号致动。例如，该特征能够从自由流动流体即刻变为半固体。由于框架与旋转臂的端点之间的线性相对速度，而通过根据反馈信号选择性地调节线性MR阻尼器的阻尼系数，来减少框架振动。MR阻尼器包含MR流体，所述MR流体通常包括微米级大小的磁性极化颗粒，例如矿物油或硅油。MR流体在经受磁信号时其流变行为变化，因此阻尼系数也变化。通过将电信 号馈送到MR阻尼器内的线圈来建立磁信号。在缺乏电信号的情况下，MR流体呈现牛顿式行为。另选地，能够使用电流变(ER)阻尼器。ER流体基本上是MR流体的电类似物。这两类阻尼器的行为非常类似，不同之处在于在一种情况下施加电信号，而在另一情况下施加磁信号。图3示出了根据本发明的实施方式的半主动减振系统的操作。振动源301向轿厢4传递振动。轿厢的振动由振动检测器310来感测，该振动检测器将感测到的振动水平信号馈送到控制器320。控制器以反馈信号331的形式确定用于半主动致动器330的期望的阻尼系数。致动器也经受振动。图4更详细地示出了控制器。振动检测器310向估计器420馈送振动信号311。估计器能够包括滤波器421 (线性的、非线性的、非时变的、时变的、或它们的组合)，该滤波器用于过滤掉振动信号中的高频噪音和低频偏压；以及估计器，该估计器用于提供某一升降梯状态的估计。该估计器将过滤后的振动信号以及升降梯状态422的估计馈送到根据本发明的控制算法410。该算法实施控制法则，该控制法则确定半主动阻尼器的期望阻尼系数。控制算法的输出被放大430成反馈信号331，该反馈信号于是被馈送给半主动致动器330。振动检测器能够安装到框架或轿厢上，以感测振动水平。在一个实施方式中，检测器是加速计。估计器过滤振动水平的频率，并且基于升降梯系统的模式、输入和输出来确定升降梯系统的状态。例如，如果信号是轿厢加速度，那么估计器能够输出轿厢加速度、轿厢速度等的估计值，该估计值能够由控制器使用来确定半主动致动器的期望阻尼系数。在MR阻尼器的情况下，控制算法能够响应于振动信息和轿厢状态来确定将MR阻尼器变为ON (I)或OFF (0)，并且输出相应信号到放大器。为了将MR阻尼器变为0N，放大器输出电流到MR阻尼器的线圈。线圈电流建立所需的磁场，以增加MR阻尼器的壳体内部的MR流体的粘度，因此改变MR阻尼器的阻尼系数。为了将MR阻尼器变为0FF，放大器不输出电流，因此MR阻尼器的阻尼系数是最小的。应当注意的是，(归一化)反馈信号能够在从O至I的范围内连续变化。在ON-OFF的优选实施中，控制算法或“控制法则”是
权利要求
1.一种用于减少升降梯系统中的轿厢的横向运动的系统，所述系统包括 检测器，所述检测器构造成感测所述轿厢的振动作为振动信号； 估计器，所述估计器构造成估计所述升降梯系统的状态； 控制器，所述控制器构造成根据所述振动信号以及所述状态来确定用于反馈信号的阻尼系数；以及 半主动致动器，所述半主动致动器设置在所述轿厢和辊弓I导组件之间，其中，所述半主动致动器包括流变流体，并且所述流变流体的流动特征根据所述反馈信号被致动，以减少所述轿厢的横向运动。
2.根据权利要求I所述的系统，其中，所述流变流体是磁流变流体，并且所述反馈信号是磁号。
3.根据权利要求I所述的系统，其中，所述流变流体是电流变流体，并且所述反馈信号是电号。
4.根据权利要求I所述的系统，其中，根据下述控制法则来确定所述反馈信号M = <pw φ{χ,γ)ν>^,U \bmin, φ(χ,γ)ν<0, 其中，u是阻尼系数，bmax和bmin分别是最大阻尼系数和最小阻尼系数， )是所述轿厢和所述辊引导组件之间的相对速度的估计值，f是所述升降梯系统的状态的估计值，y是所述振动信号，并且W)是所述振动信号和所述状态的函数。
5.根据权利要求I所述的系统，其中，所述估计器还包括 滤波器，所述滤波器构造成从所述振动信号移除高频噪音和低频偏压。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述滤波器是线性的、非线性的、非时变的、时变的、或它们的组合。
7.根据权利要求I所述的系统，其中，所述反馈信号是被放大的。
8.根据权利要求I所述的系统，其中，所述反馈信号是ON或OFF。
9.根据权利要求I所述的系统，该系统还包括 被集中地控制的多个半主动致动器。
10.根据权利要求I所述的系统，该系统还包括 被分级地控制的多个半主动致动器。
11.根据权利要求I所述的系统，该系统还包括 连接到所述轿厢的负载检测器。
12.一种用于减少升降梯系统中的轿厢的横向运动的方法，所述方法包括以下步骤 感测所述轿厢的振动作为振动信号； 估计所述升降梯系统的状态； 根据过滤后的所述振动信号和所述状态来确定用于反馈信号的阻尼系数；以及致动设置在所述轿厢和辊引导组件之间的半主动致动器，其中，所述半主动致动器包括流变流体，并且所述流变流体的流动特征根据所述反馈信号被致动，以减少所述轿厢的横向运动。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述流变流体是磁流变流体，并且所述反馈信号是磁信号。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述流变流体是电流变流体，并且所述反馈信号是电信号。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，根据下述控制法则来确定所述反馈信号U = Ibma^ φ(χ,ν)ν>0,U U-, <^(x,v)v<0, 其中，U是阻尼系数，bmax和bmin分别是最大阻尼系数和最小阻尼系数，D是所述轿厢和所述辊引导组件之间的相对速度的估计值， 是所述升降梯系统的状态的估计值，I是所述振动信号，并且炉(·)是所述振动信号和所述状态的函数。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述估计还包括 从所述振动信号过滤掉高频噪音和低频偏压。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述反馈信号是ON或OFF。
18.根据权利要求12所述的方法，其中，所述反馈信号是连续的。
全文摘要
一种通过检测升降梯系统中的轿厢的作为振动信号的振动来减少所述轿厢的横向运动的系统和方法。根据所述振动信号以及所述升降梯系统的状态来确定用于反馈信号的阻尼系数。半主动致动器设置在所述轿厢和辊引导组件之间。所述半主动致动器包括流变流体，并且所述流变流体的流动特征根据所述反馈信号被致动，以减少所述轿厢的横向运动。
文档编号B66B7/04GK102958821SQ201180029230
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月30日
发明者王烨宾 申请人:三菱电机株式会社