电梯的控制装置及电梯的控制方法
【专利摘要】在电梯起动时的起动期间中，第1控制系统生成第1转矩电流指令值，在经过起动期间后的稳态期间中，第2控制系统计算自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为第2转矩电流指令值来控制电梯驱动部(100)，其中，该初始值是与轿厢负载估计部(206)在控制系统的切换时计算出的不平衡负载量相当的偏置电流指令值。
【专利说明】电梯的控制装置及电梯的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够稳定地降低电梯开始行进时的起动冲击和轿厢的回滚(rollback)的电梯的控制装置及电梯的控制方法。
【背景技术】
[0002]通常，在绳索式电梯中，轿厢和对重借助驱动绳轮被吊挂成吊瓶状。在使这样的绳索式电梯的轿厢静止的情况下，通过制动器来保持静止，在开始行进时(起动时)使制动器释放，通过电动机使驱动绳轮旋转来进行轿厢的升降。
[0003]另外，在这样使轿厢开始行进时，随着制动器的释放，与轿厢和对重的重量差相当的负载量(以下称为不平衡负载量)传递给电动机。因此，如果在电动机的转矩为零的状态下使制动器释放，将由于控制响应的延迟而产生起动冲击和/或轿厢的回滚。
[0004]因此，为了降低起动冲击和回滚，通常采用如下的起动控制方式:检测轿厢的承载重量，通过电动机使产生与不平衡负载量抵消的转矩，然后使制动器释放。
[0005]但是，在该控制方式下，需要检测轿厢的承载重量的载荷检测装置，除了造成成本上升外，还需要载荷检测装置的调节。因此，要求不使用载荷检测装置即可降低起动冲击和回滚的起动控制方式。
[0006]为了满足这种要求，过去有在起动时将速度控制系统的响应速度暂时设为高速的控制方式(例如，参照专利文献I)。另外，也有如下这样的控制方式:在起动时，将逆变器控制装置中的转矩控制系统的响应速度设定为比使制动器释放时的制动器的制动转矩变化速度快。并且，检测起动时的轿厢的移动方向和移动量，对逆变器装置中的转矩控制系统提供抵消检测出的移动量的方向上的反馈(例如，参照专利文献2)。
[0007]此外，还有如下这样的控制装置:在起动时通过控制制动线圈电流，使制动器的制动转矩逐渐减小，再通过速度检测器检测轿厢的运动。并且，对电动机的转矩电流指令值加上基于检测出的轿厢的运动的偏置量(例如，参照专利文献3)。
[0008]在先技术文献
[0009]专利文献
[0010]专利文献1:日本特开昭60 - 040386号公报
[0011]专利文献2:日本特开昭62 - 004180号公报
[0012]专利文献3:日本特公平7 - 068016号公报
【发明内容】
[0013]发明要解决的问题
[0014]但是，现有技术存在如下所述的问题。
[0015]在专利文献1、2记载的现有技术中，在将速度控制系统或者转矩控制系统(电流控制系统)的响应速度设为高速时，能够降低起动冲击和回滚。但是，指令值容易不稳定，尤其在起动时的速度为微速的区域中更为显著。另外，此处所讲的容易不稳定是指容易产生振动(振荡)。
[0016]这是由于速度检测误差和速度检测的时间延迟增大。即，在通过通常使用的编码器等脉冲计测来进行速度检测时，在微速时脉冲变化较小。因此，在进行使用了微型计算机等的数字控制时，与高速行进时相比，速度检测误差和速度检测的时间延迟相对增大。
[0017]因此，在不平衡负载量较大的情况下或者不平衡负载量较小的情况下，为了降低起动冲击，即使充分提高了控制响应，当在起动后进行使轿厢的速度为零的速度控制时，由于脉冲变化较小，因而指令值容易不稳定。另外，此处所讲的不平衡负载量较大的情况，是指轿厢的承载状态接近空闲或者接近满员的状态，不平衡负载量较小的情况，是指轿厢的承载状态接近对重重量的状态。
[0018]通常，即使速度控制系统开始不稳定，如果降低控制响应，则也能够抑制不稳定。但是，在不稳定时，转矩指令值在振荡，因而在降低了控制响应的时刻，轿厢产生冲击，存在不能充分降低起动冲击的问题。
[0019]鉴于以上情况，在专利文献1、2所记载的现有技术中不能充分提高控制响应，并且在不平衡负载量较大的情况下，尤其不能稳定地降低起动冲击和回滚。
[0020]另外，在专利文献3所记载的现有技术中，为了逐渐减小制动器的制动转矩，需要高精度地进行控制的装置，这成为成本上升的原因。另外，由于因制动靴的磨损或者温度状态引起的制动行程的变化等，制动转矩会发生变化，因而存在难以将与转矩电流指令值相加的偏置量准确地设定为与不平衡负载量平衡的量的问题。
[0021]而且，在速度检测器的分辨率较差的情况下，即使在进行了速度检测后对转矩电流指令值加上偏置量，进行相加的时刻也是延迟的，对于降低起动冲击而言有时并不及时。因此，存在不能稳定地降低起动冲击的问题。
[0022]本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种电梯的控制装置及电梯的控制方法，无论不平衡负载量的大小及转矩电流指令值的振荡如何，都能够使起动时的控制响应的响应速度足够高速化，能够稳定地降低起动冲击和回滚，并且能够确保稳态期间中的速度控制系统的稳定性。
[0023]用于解决问题的手段
[0024]本发明的电梯的控制装置通过控制具有电动机、和对电动机的旋转进行制动/制动解除的制动器的电梯驱动部进行电梯的轿厢的升降/停止，该电梯的控制装置具有:第I控制系统，在从与制动器的制动解除时相当的第I时刻经过第2时刻并到达第3时刻的起动期间中，该第I控制系统以使得降低制动器的解除制动引起的起动冲击和回滚的方式生成第I转矩电流指令值，并根据第I转矩电流指令值来控制电梯驱动部；以及第2控制系统，在经过第3时刻后的稳态期间中，作为不考虑降低起动冲击和回滚的稳态运转时的控制，该第2控制系统系统生成第2转矩电流指令值，并根据第2转矩电流指令值控制电梯驱动部，所述电梯的控制装置还具有轿厢负载估计部，在从第2时刻到第3时刻的期间中，该轿厢负载估计部根据第I转矩电流指令值计算与不平衡负载量相当的偏置电流指令值，第2控制系统计算自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为第2转矩电流指令值来控制电梯驱动部，该初始值是在从第I控制系统在起动期间的控制切换为第2控制系统在稳态期间的控制的第3时刻，由轿厢负载估计部计算出的偏置电流指令值。
[0025]并且，本发明的电梯的控制方法通过控制具有电动机、和对电动机的旋转进行制动/制动解除的制动器的电梯驱动部进行电梯的轿厢的升降/停止，该电梯的控制方法包含:第I控制步骤，在从与制动器的制动解除时相当的第I时刻经过第2时刻并到达第3时刻的起动期间中，以使得降低制动器的制动解除引起的起动冲击和回滚的方式生成第I转矩电流指令值，并根据第I转矩电流指令值来控制电梯驱动部；以及第2控制步骤，在经过第3时刻后的稳态期间中，作为不考虑降低起动冲击和回滚的稳态运转时的控制，生成第2转矩电流指令值，并根据第2转矩电流指令值控制电梯驱动部，所述电梯的控制方法还包含轿厢负载估计步骤，在该步骤中，在从第2时刻到第3时刻的期间中，根据第I转矩电流指令值计算与不平衡负载量相当的偏置电流指令值，在第2控制步骤中，计算在第2控制步骤中生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为第2转矩电流指令值来控制电梯驱动部，该初始值是在从通过第I控制步骤执行的起动期间的控制切换为通过第2控制步骤执行的稳态期间的控制的第3时刻，在轿厢负载估计步骤中计算出的偏置电流指令值。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明的电梯的控制装置及电梯的控制方法，在电梯起动时的起动期间中，第I控制系统生成第I转矩电流指令值，在经过起动期间后的稳态期间中，第2控制系统计算自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为第2转矩电流指令值来控制电梯驱动部，其中，该初始值是与轿厢负载估计部在控制系统的切换时计算出的不平衡负载量相当的偏置电流指令值。由此，能够提供一种电梯的控制装置及电梯的控制方法，无论不平衡负载量的大小及转矩电流指令值的振荡如何，都能够使起动时的控制响应的响应速度足够高速化，能够稳定地降低起动冲击和回滚，并且能够确保稳态期间中的速度控制系统的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是示出本发明的实施方式I的电梯的控制装置的结构图。
[0029]图2是示出本发明的实施方式I的轿厢负载估计部的结构的一例的结构图。
[0030]图3是对于本发明的实施方式I的电梯的控制装置的一系列动作，根据有无轿厢负载估计部进行比较的说明图。
[0031]图4是示出本发明的实施方式2的电梯的控制装置的结构图。
[0032]图5是示出本发明的实施方式3的电梯的控制装置的结构图。
[0033]图6是本发明的实施方式3的可变增益的动作例的说明图。
【具体实施方式】
[0034]下面，使用附图对本发明的电梯的控制装置及电梯的控制方法的优选的实施方式进行说明。另外，在附图的说明中，对相同要素标注相同的标号并省略重复说明。
[0035]实施方式I
[0036]图1是示出本发明的实施方式I的电梯的控制装置200的结构图。在该图1中图示了轿厢10、对重20、悬挂部30、驱动绳轮40、电梯驱动部100和电梯的控制装置200。
[0037]并且，电梯驱动部100具有电动机101、制动器102、制动控制部103、速度检测器104、逆变器105、驱动信号产生部106、交流电源107、变流器108、平滑电容器109和电流检测器110。
[0038]另外，电梯的控制装置200具有速度指令产生部201、速度运算部202、第I速度控制部203、第2速度控制部204、第I切换部205、轿厢负载估计部206、第2切换部207和电流控制部208。
[0039]轿厢10和对重20通过悬挂部30被吊挂于驱动绳轮40。另外，悬挂部30例如由多条绳索或者多条带构成。
[0040]下面说明电梯驱动部100。电梯驱动部100具备的电动机101对驱动绳轮40进行驱动，由此进行轿厢10的升降/停靠。制动器102对电动机101的旋转进行制动/制动解除。制动控制部103进行制动器102的制动和制动解除的动作控制。
[0041]另外，制动器102例如由盘式制动器或者鼓式制动器等构成。并且，在电梯的轿厢10停靠时，制动器102处于制动状态。并且，在电梯起动时，制动器102处于制动解除状态(释放状态)。
[0042]速度检测器104与电动机101连接，向速度运算部202输出与电动机101的旋转速度对应的信号。另外，速度检测器104采用例如编码器或者解析器等检测器，这些检测器输出与旋转速度对应的脉冲或者电压。
[0043]逆变器105向电动机101输出驱动电压，以便驱动电动机101。另外，逆变器105采用例如PWM逆变器。驱动信号产生部106生成逆变器105输出驱动电压用的驱动信号。
[0044]交流电源107向变流器108输出交流电压。变流器108将从交流电源107输入的交流电压直流化，将经平滑电容器109平滑化后的直流电压输出给逆变器105。并且，电流检测器110检测电动机电流，并输出给电流控制部208。
[0045]下面，说明电梯的控制装置200。在此，在过去的电梯的控制装置中，如果为了使速度控制等控制系统的响应速度为高速而增大控制增益，在微速行进时将不稳定。与此相对，本发明的电梯的控制装置单独设置在起动期间中使用的控制系统和在之后的稳态期间中使用的控制系统，并且还具有轿厢负载估计部206。根据这种结构能够具有如下的技术特征:能够为了使起动期间中的响应速度为高速而增大控制增益，并且稳定地降低起动冲击和回滚，而且通过考虑不平衡负载量，也能够确保稳态期间的速度控制系统的稳定性。
[0046]电梯的控制装置200具备的速度指令产生部201输出将轿厢10的行进速度模式换算为电动机101的旋转速度的速度指令值ω*。并且，在电梯起动时，速度指令产生部201在制动器102的制动解除以前输出用于保持轿厢10静止的速度指令值(通常为零)。
[0047]速度运算部202根据从速度检测器104输入的信号运算电动机101的旋转速度，并输出运算出的旋转速度ω (以下称为旋转速度运算值ω)。在这种情况下，在包含电梯刚刚起动后的轿厢10的静止时候在内的微速状态下，速度检测器104的输出变化减小，因而速度运算部202运算旋转速度的运算周期间的信号变化也减小，与高速行进时相比，旋转速度运算值ω相对于实际速度的误差及运算的时间延迟相对增大。
[0048]速度指令产生部201输出的速度指令值ω*与速度运算部202输出的旋转速度运算值ω之差被输入到用于控制电动机101的旋转速度的速度控制部即第I速度控制部203和第2速度控制部204。并且，这些速度控制部203、204采用例如P控制、PI控制、PID控制等。
[0049]另外，第I速度控制部203具有适合于降低起动冲击和回滚的响应速度，第2速度控制部204具有适合于稳态运转时的控制的响应速度。并且，这些速度控制部203、204各自的响应速度不同。在此，以第I速度控制部203的控制增益被设定为比第2速度控制部204大且第I速度控制部203具有高速响应的响应速度进行说明。
[0050]另外，第I速度控制部203和第2速度控制部204分别生成诸如使所输入的速度指令值ω*与旋转速度运算值ω之差为零的转矩电流指令值iq*。另外，转矩电流指令值iq*是对转矩指令值进行电流换算得到的。
[0051]第I切换部205根据来自切换指令部(未图示)的切换指令，进行用于选择第I速度控制部203和第2速度控制部204中哪一个速度控制部的选择切换。在此，第I切换部205在起动期间中选择第I速度控制部203，在稳态期间中选择第2速度控制部204。
[0052]从被第I切换部205选择的速度控制部输出的转矩电流指令值iq*被输入到轿厢负载估计部206。并且，轿厢负载估计部206根据所输入的转矩电流指令值iq*，估计与电梯的轿厢10和对重20的重量差分相当的不平衡负载量。
[0053]另外，轿厢负载估计部206计算与和估计出的不平衡负载量(以后称为不平衡负载量估计值)相均衡的量相当的转矩电流指令值的偏置量iq*_ofT(以后称为偏置电流指令值iq*_off)，并进行输出。
[0054]第2切换部207根据来自切换指令部(未图示)的切换指令，进行用于选择轿厢负载估计部206输出的偏置电流指令值iq*_off和零输出中的哪个输出的选择切换。在此，第2切换部207在起动期间中选择零输出，在稳态期间中选择偏置电流指令值iq*_off的输出。
[0055]另外，被第I切换部205选择的速度控制部输出的转矩电流指令值iq*与被第2切换部207选择的值的相加值，被输入到电流控制部208。
[0056]另外，来自切换指令部的针对第I切换部205和第2切换部207的两个切换指令被同时输出。并且，在电梯起动时的制动器102的制动解除后的起动期间中，通过第I切换部205选择第I速度控制部203，通过第2切换部207选择零输出。
[0057]关于电流控制部208进行的控制，通常采用向量控制。进行这种向量控制的电流控制部208将电流检测器110检测出的电动机电流变换为d轴和q轴，并生成使对电动机的转矩有用的q轴电流值与所输入的转矩电流指令值iq* —致的电压指令值。
[0058]并且，电流控制部208将这样生成的电压指令值vd*和vq* (对应于d轴和q轴)输出给驱动信号产生部106。驱动信号产生部106根据所输入的电压指令值vd*和vq*，按照前面所述生成逆变器105向电动机101输出驱动电压用的驱动信号。
[0059]另外，通过第I速度控制部203控制电动机101的旋转速度的速度控制系统相当于第I控制系统，通过第2速度控制部204控制电动机101的旋转速度的速度控制系统相当于第2控制系统。
[0060]下面，参照图2详细说明进行前述的不平衡负载量的估计的轿厢负载估计部206的动作。图2是示出本发明的实施方式I的轿厢负载估计部206的结构的一例的结构图。
[0061]该图2中的轿厢负载估计部206由积分器2061、积分时间存储部2062、除法器2063、保持电路部2064构成。
[0062]积分器2061在电梯起动时，在从前面图1中的制动器102被解除制动起的预先规定的定时，开始输入轿厢负载估计部206的转矩电流指令值iq*的时间积分。积分时间存储部2062存储从积分器2061开始时间积分起的经过时间即积分时间。
[0063]另外，关于开始时间积分的定时，能够预先规定为制动控制部103对制动器102解除制动用的指令产生后的经过时间。
[0064]另外，关于开始时间积分的定时也可以是，根据转矩电流指令值iq*或者转矩电流指令值iq*的变化量，判定制动器102的制动转矩减小的状态，在它们的值超过规定值的定时开始积分。这样，与前述的决定方法相比，在制动器102的制动转矩减小的状态下、即在制动靴刚刚开始动作后的定时开始时间积分，能够在更短的时间内高精度地估计不平衡负载量。
[0065]另外，也可以是，不根据前述的转矩电流指令值iq*或者转矩电流指令值iq*的变化量，而是根据速度检测器104检测出的值或速度检测器104检测出的值的变化量，在它们的值超过规定值的定时开始积分。
[0066]另外，也可以是，在制动器102使用电磁制动器的情况下，根据制动器102的线圈电流决定开始时间积分的定时。即，例如只要在制动器102的线圈电流超过预先规定的阈值的定时开始时间积分即可。
[0067]另外，也可以是，在制动靴开始离开鼓面时，在检测出由于因制动靴的动作而产生的线圈的逆电动势而形成的线圈电流或者线圈电压的变化的定时，开始时间积分。
[0068]除法器2063将转矩电流指令值iq*的时间积分值除以积分时间存储部2062存储的积分时间(即进行平均)，将相除得到的商输出给保持电路部2064。
[0069]保持电路部2064在预先规定的定时保持从除法器2063输入的商，将进行保持时的商决定为不平衡负载量估计值(偏置电流指令值iq*_off)。
[0070]另外，关于积分器2061的动作也可以是，在积分时间存储部2062中存储预先规定的时间(常数)，积分器2061仅工作该预先规定的时间，还可以是具有用于检测制动器102的开闭动作的开关，根据该开关的检测状态动态地决定时间，积分器2061仅工作该决定出的时间。
[0071]另外，关于保持电路部2064保持从除法器2063输入的商的定时，可以根据预先规定的经过时间来决定，也可以是具有用于检测制动器102的开闭动作的开关，根据该开关的检测状态来决定。
[0072]这样，轿厢负载估计部206通过进行将转矩电流指令值iq*平均化的运算(计算转矩电流指令值iq*的平均值)，即使是转矩电流指令值iq*振荡的状态下，也能够高精度地估计不平衡负载量。另外，在此作为计算转矩电流指令值iq*的平均值的一例，叙述了将转矩电流指令值iq*的时间积分值除以积分时间的方法，但不限于这一例，可以是任何方法。
[0073]另外，切换指令部(未图示)在轿厢负载估计部206的保持电路部2064进行动作后或者与保持电路部2064的动作同步地，向第I切换部205和第2切换部207输出切换指令。
[0074]S卩，通过被输入了切换指令的第I切换部205，从第I速度控制部203选择切换为第2速度控制部204，并且通过第2切换部207，从零输出选择切换为由轿厢负载估计部206计算出的偏置电流指令值iq*_off。
[0075]另外，在这些选择切换的同时，第2速度控制部204输出的转矩电流指令值iq*与轿厢负载估计部206计算出的偏置电流指令值iq*_off相加。
[0076]由此，在通过第I切换部205从第I速度控制部203选择切换为第2速度控制部204时，将电动机转矩和不平衡负载量平衡的状态作为初始值(即，第2速度控制部204输出的转矩电流指令值iq*的初始值相当于偏置电流指令值iq*_off)，第2速度控制部204进行动作。
[0077]因此，能够在不对轿厢10产生冲击的情况下，通过第I切换部205平稳地进行从第I速度控制部203向第2速度控制部204的选择切换。另外，在第2速度控制部204采用的控制是PI控制的情况下，在第I切换部205进行选择切换时，对蓄积在PI控制器内部的积分器中的值重置。
[0078]下面，关于本发明的实施方式I的电梯的控制装置200的一系列动作的详细情况，参照前面的图1和图3，分为具有轿厢负载估计部206的情况和没有轿厢负载估计部206的情况进行说明。图3是对于本发明的实施方式I的电梯的控制装置200的一系列动作，根据有无轿厢负载估计部206进行比较的说明图。
[0079]在此，在与具有轿厢负载估计部206的情况对应的图3的(a)中，示出了(I)是各时刻的电动机101的旋转速度(轿厢10的速度)、(2)是各时刻输入电流控制部208的转矩电流指令值iq*、(3)是各时刻轿厢负载估计部206计算出的偏置电流指令值iq*_ofT。
[0080]另外，在与没有轿厢负载估计部206的情况对应的图3的(b)中，示出了⑴是各时刻的电动机101的旋转速度(轿厢10的速度)、(2)是各时刻输入电流控制部208的转矩电流指令值iq*。另外，以后将电动机101的旋转速度称为电动机速度。
[0081]另外，图示的第I时刻tl表示与制动器102的制动解除时相当的时刻，第2时刻t2表示与轿厢负载估计部206开始偏置电流指令值iq*_off的计算动作(转矩电流指令值iq*的时间积分)的定时相当的时刻。并且，第3时刻t3表示通过被输入了来自切换指令部的切换指令的第I切换部205和第2切换部207进行选择切换的时刻。
[0082]另外，起动期间与从第I时刻tl到第3时刻t3的期间相当，稳态期间与经过第3时刻t3后的期间(进行通常的轿厢升降动作的稳态运转时的期间)相当。
[0083]首先，在电梯起动(开始行进)前开始速度控制，前面图1中的速度指令产生部201输出诸如使电动机速度为零的指令。并且，在起动时的制动器102的制动解除之前，通过第I切换部205根据切换指令部的切换指令选择第I速度控制部203。
[0084]另外，如图3的(a)的(I)所示，在与制动器的制动解除时相当的第I时刻tl，制动器102解除制动。然后，由于轿厢10和对重20的不平衡负载量，电动机101开始旋转。
[0085]在电动机101开始旋转时，第I速度控制部203进行使电动机速度为零的控制，其结果是自身输出的转矩电流指令值iq*增加。
[0086]这样，第I速度控制部203在起动期间进行降低起动冲击和回滚的控制动作，以便降低起动冲击和回滚。
[0087]在此，如图3的(a)的(2)所示可知，第I速度控制部203基于充分降低起动冲击的目的，充分增大控制响应(响应速度)，因而自身输出的转矩电流指令值iq*振动。
[0088]另外，轿厢负载估计部206在第2时刻t2开始如前面所述的偏置电流指令值iq*_off的计算动作(转矩电流指令值iq*的时间积分)。并且，轿厢负载估计部206通过进行将转矩电流指令值iq*平均化的运算，减轻转矩电流指令值iq*的振动的影响，高精度地估计不平衡负载量。另外，第2时刻t2如前面所述与前面图2中的积分器2061开始时间积分的定时相当。
[0089]并且，轿厢负载估计部206在第3时刻t3将所保持的值决定为不平衡负载量估计值。该不平衡负载量估计值与图3的(a)的(3)所示的第3时刻t3的偏置电流指令值iq*_off相当。另外，第3时刻t3如前面所述与前面图2中的保持电路部2064保持的定时相当。
[0090]此外，在第3时刻t3(与不平衡负载量估计值的计算同时)，通过被输入了来自切换指令部的切换指令的第I切换部205，从第I速度控制部203选择切换为第2速度控制部204，通过第2切换部207从零输出选择切换为偏置电流指令值iq*_off的输出。
[0091]因此，第2速度控制部204生成将自身输出的转矩电流指令值iq*与初始值进行相加而得到的值，并作为转矩电流指令值iq*，其中，该初始值是轿厢负载估计部206计算出的第3时刻t3的偏置电流指令值iq*_off。并且，所生成的转矩电流指令值iq*被输入电流控制部208。
[0092]S卩，如图3的(a)的(3)所示，第2速度控制部204将第3时刻t3的偏置电流指令值iq*_ofT作为自身生成的转矩电流指令值iq*的初始值。并且，第2速度控制部204在经过第3时刻t3后的稳态期间(进行通常的轿厢升降动作的稳态运转时的期间)中，生成诸如使所输入的速度指令值ω*与旋转速度运算值ω之差为零的转矩电流指令值iq*，并进行控制动作。
[0093]因此，能够在不对轿厢10产生冲击的情况下，通过第I切换部205平稳地进行从第I速度控制部203向第2速度控制部204的选择切换。
[0094]下面，为了将本实施方式I的技术特征与现有技术进行对比，参照图3的(b)说明电梯的控制装置200没有轿厢负载估计部206的情况。
[0095]首先，如图3的(b)的(2)所示，在电梯的控制装置200没有轿厢负载估计部206的状态下，在第3时刻t3，与前面一样，假设通过第I切换部205进行从第I速度控制部203向第2速度控制部204的选择切换的情况。
[0096]在这种情况下，在进行选择切换时，第2速度控制部204生成的转矩电流指令值iq*的初始值成为第I速度控制部203在第3时刻t3输出的转矩电流指令值iq*的值。
[0097]并且，如果第3时刻t3的转矩电流指令值iq*大于与不平衡负载量相当的转矩电流指令值，则其结果是，电动机101产生的转矩大于使轿厢10静止的转矩。因此，如图3的(b)的(I)所示，在第3时刻t3附近电动机速度不再是零，导致轿厢10开始移动。
[0098]因此，第2速度控制部204从第3时刻t3以后进行使电动机速度为零的控制动作，以便抑制轿厢10开始移动。但是，第2速度控制部204的响应速度与第I速度控制部203相比为低速，因而电动机速度收敛到零花费时间。因此，由于轿厢10不能静止而开始运动，导致对轿厢10产生冲击，使得乘梯感受不好。
[0099]这样，如果电梯的控制装置200没有轿厢负载估计部206，则在第I速度控制部203输出的转矩电流指令值iq*振动的情况下，当切换为第2速度控制部204时，根据切换的定时，会导致对轿厢10产生冲击。
[0100]因此，在迄今为止的现有技术中，考虑到起动冲击和回滚的发生，在速度控制部中不能将控制响应的响应速度设定为高达使转矩电流指令值iq*振动程度的速度。
[0101]与此相对，本实施方式I的电梯的控制装置200分别设置在起动期间中使用的控制系统、和在以后的稳态期间中使用的控制系统，并且还具有轿厢负载估计部206。并且，在从起动期间的控制系统切换为稳态期间的控制系统时，考虑了由轿厢负载估计部206估计出的与不平衡负载量相当的偏置电流指令值。其结果是，能够为了将起动期间中的响应速度设为高速而增大控制增益，并且稳定地降低起动冲击和回滚，而且通过考虑不平衡负载量，也能够确保切换为稳态期间后的速度控制系统的稳定性。
[0102]如上所述，根据本发明的实施方式1，在电梯起动时的起动期间中，第I速度控制部生成转矩电流指令值，在经过起动期间后的稳态期间中，第2速度控制部计算将自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并作为转矩电流指令值，其中，该初始值是与轿厢负载估计部在速度控制部的切换时计算出的不平衡负载量相当的偏置电流指令值。由此，无论不平衡负载量的大小及转矩电流指令值的振荡如何，都能够使起动时的速度控制响应的响应速度足够高速化，能够稳定地降低起动冲击和回滚。
[0103]另外，关于轿厢负载估计部206的结构，除如图2所示的结构例以外，也能够使用一阶滤波器等低阶滤波器或者高阶滤波器。但是，在轿厢负载估计部206使用高阶滤波器时，运算量增大。
[0104]另外，在轿厢负载估计部206使用一阶滤波器等低阶滤波器时，在制动器102的制动解除动作比较缓慢的情况下(比较平缓地施加不平衡负载量的情况)或转矩电流指令值iq*的振荡较小的情况下，能够比较良好地进行动作。但是，在除此以外的情况下，难以在去除转矩电流指令值iq*的振动的同时快速估计出不平衡负载量。
[0105]因此，为了在去除转矩电流指令值iq*的振动的同时快速且高精度地估计出不平衡负载量，优选图2所示的结构例。
[0106]另外，为了估计不平衡负载量，轿厢负载估计部206使用第I速度控制部203输出的转矩电流指令值iq*，但也可以使用电流检测器110检测出的实际转矩电流。
[0107]实施方式2
[0108]在前面的实施方式I中，说明了第I控制系统构成为包含第I速度控制部203、第2控制系统构成为包含第2速度控制部204的电梯的控制装置200。与此相对，在本发明的实施方式2中对电梯的控制装置200a进行说明，其在起动期间中由第I控制系统中包含的位置控制系统生成速度指令值，在稳态期间中由第2控制系统中包含的速度指令产生部201输出速度指令值。
[0109]图4是示出本发明的实施方式2的电梯的控制装置200a的结构图。该图4中的电梯的控制装置200a具有与前面图1中的电梯的控制装置200不同的如下结构:进行控制电动机101的旋转位置的位置控制，并在速度控制环的外侧追加位置控制环。
[0110]另外，电梯的控制装置200a具有速度指令产生部201、第2速度控制部204、第I切换部205、轿厢负载估计部206、第2切换部207、电流控制部208，还具有作为位置控制系统的速度/位置运算部401、位置指令产生部402和位置控制部403。
[0111]在此，关于构成电梯的控制装置200a的各部分，与电梯的控制装置200相比，两个速度控制部变为只有第2速度控制部204，并且使用不仅运算电动机101的旋转速度、而且也运算旋转位置的速度/位置运算部401，取代速度运算部202。并且，在电梯的控制装置200a新设置了用于生成起动期间中的速度指令值的位置控制系统。另外，第I切换部205如图所示设置成能够进行速度指令产生部201和位置控制部403的选择切换。
[0112]另外，在图4所示的结构中，位置控制系统以外的要素与在前面实施方式I的图1中说明的功能结构同等，因而省略说明。并且，速度/位置运算部401除前面实施方式I中的速度运算部202的功能外，还附加了作为位置运算部的功能。
[0113]速度/位置运算部401根据从速度检测器104输入的信号，运算电动机101的旋转速度和旋转位置，并输出所运算出的旋转速度ω (旋转速度运算值ω)和旋转位置Θ (以后称为旋转位置运算值Θ)。
[0114]位置指令产生部402输出将轿厢10的位置指令值换算为电动机101的旋转位置指令值得到的旋转位置指令值Θ *。并且，在电梯起动时，位置指令产生部402在制动器102的制动解除前，输出用于保持轿厢10静止的旋转位置指令值(通常为零)。
[0115]位置指令产生部402输出的旋转位置指令值Θ *与速度/位置运算部401输出的旋转位置运算值Θ之差，被输入到位置控制部403。并且，位置控制部403计算诸如使旋转位置指令值Θ*与旋转位置运算值Θ之差为零的速度指令值ω*。另外，位置控制部403例如采用P控制、PI控制、PID控制等。
[0116]第I切换部205根据来自切换指令部的切换指令，进行选择位置控制部403和速度指令产生部201中的哪一方(选择由速度指令产生部201设定的ω*或者位置控制部403运算出的ω*中的哪一个)的选择切换。并且，输出被第I切换部205选择的速度指令值ω*。
[0117]下面，说明本实施方式2的电梯的控制装置200a的动作。另外，在此，在电梯起动前开始位置控制，位置指令产生部402输出诸如使电动机101的旋转位置(轿厢10的位置)为零(保持静止)的指令。并且，在起动时的制动器102的制动解除前，第I切换部205选择了位置控制系统的位置控制部403。
[0118]在这种情况下，位置控制部403计算出的速度指令值ω*与速度/位置运算部401计算出的旋转速度运算值ω之差被输入到第2速度控制部204。并且，在制动器102被解除制动时，在起动期间中，第2速度控制部204进行与前面实施方式I 一样的动作，并输出转矩电流指令值iq*。
[0119]并且，轿厢负载估计部206根据第2速度控制部204输出的转矩电流指令值iq*，进行与前面实施方式I 一样的动作控制，并估计不平衡负载量。
[0120]另外，关于第2速度控制部204输出转矩电流指令值iq*后的电流控制部208以后的动作控制，也与前面实施方式I 一样地进行。在通过第I切换部205选择了位置控制部403的期间进行这样的动作控制。
[0121]然后，在通过第I切换部205从包含位置控制部403的第I控制系统切换为包含速度指令产生部201的第2控制系统的定时(与前面图3中的第3时刻t3相当)，进行从位置控制部403向速度指令产生部201的选择切换。并且，在经过起动期间后的稳态期间中，速度指令产生部201取代位置控制部403输出速度指令值ω*。另外，该进行切换的定时可以预先规定。
[0122]在进行该切换时，如果仅仅是单纯的切换，将导致输入第2速度控制部204的速度指令值ω*不连续。因此，对于切换后的速度指令产生部201输出的速度指令值ω*，进行使切换前后的速度指令值ω*成为连续值的处理。这通过对切换后的速度指令产生部201的输出加上具有适当值的偏置值来实现，使得速度指令值ω*在切换前和切换后是连续的。或者，也可以进行一阶滤波器等的滤波处理，使得切换前后的速度指令值ω*成为连续值。
[0123]然后，第2切换部207与前面的实施方式I 一样地与第I切换部205同步动作，由此第2速度控制部204计算将自身输出的转矩电流指令值iq*与初始值相加得到的值，并作为转矩电流指令值iq*，其中，该初始值是与不平衡负载量相当的偏置电流指令值iq*_
off O
[0124]另外，与前面的实施方式I 一样，在通过第2切换部207进行输出偏置电流指令值iq*_off的选择切换以前输出零。并且，在第2速度控制部204采用的控制是PI控制的情况下，当第I切换部205进行选择切换时，对蓄积在PI控制器内部的积分器中的值进行重置。
[0125]这样，在使用位置控制部403作为位置控制系统的情况下同样，在附加了与不平衡负载量平衡的转矩电流指令值的状态下，通过第I切换部205进行切换，因而也能够在不对轿厢10产生冲击的情况下，平稳地进行从位置控制部403向速度指令产生部201的选择切换。
[0126]因此，即使在将位置控制部403的响应速度(控制增益)设定得较高时，通过进行从位置控制部403向速度指令产生部201的选择切换，也能够与前面的实施方式I 一样稳定地降低起动冲击和回滚。
[0127]如上所述，根据本发明的实施方式2，在电梯起动时的起动期间中，位置控制部输出速度指令值，在经过起动期间后的稳态期间中，速度指令产生部输出速度指令值，第2速度控制部计算将自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并作为转矩电流指令值，其中，该初始值是与轿厢负载估计部在从位置控制部向速度指令产生部的切换时计算出的不平衡负载量相当的偏置电流指令值。由此，无论不平衡负载量的大小及转矩电流指令值的振荡如何，都能够使起动时的位置控制响应的响应速度足够高速化，能够稳定地降低起动冲击和回滚。
[0128]另外，在本实施方式2中，作为位置控制的方法示例了检测电动机101的旋转位置的方式，但也可以是直接检测轿厢10的位置的方式。
[0129]另外，在本实施方式2中，作为位置控制的方法示例了图4所示的结构，但也可以构成为在前面实施方式I示出的图1的结构中，对于第I速度控制部203的结构，在PI控制的基础上，还追加了速度指令值ω*与旋转速度运算值ω之差的二重积分。这种位置控制的结构能够减少运算量，因而能够实现成本更低廉的电梯的控制装置200a。
[0130]另外，也可以是，本实施方式2的电梯的控制装置200a通过设置前面实施方式I的第I速度控制部203，由此能够与前面的实施方式I 一样将一个速度控制部设为两个。另外也可以构成为，在起动时的起动期间中，将位置控制部403输出的速度指令值ω *与速度/位置运算部401输出的旋转速度运算值ω之差输入第I速度控制部203，在从包含位置控制部403的第I控制系统向包含速度指令产生部201的第2控制系统切换的定时，与前面的实施方式I 一样从第I速度控制部203切换为第2速度控制部204，在经过起动期间后的稳态期间中进行同样的控制动作。
[0131]通过采用这种结构，在起动期间中，不仅位置控制响应，而且速度控制响应的响应速度也能够达到高速，因而能够更稳定地降低起动冲击和回滚。
[0132]实施方式3
[0133]在与前面的实施方式I中，说明了在电梯起动时被选择切换的第I速度控制部203和第2速度控制部204的响应速度被固定的电梯的控制装置200。与此相对，在本发明的实施方式3中，说明能够使在电梯起动时响应速度为高速的第I速度控制部203的响应速度连续变化的电梯的控制装置200b。
[0134]图5是示出本发明的实施方式3的电梯的控制装置200b的结构图。该图5中的电梯的控制装置200b具有速度指令产生部201、速度运算部202、第I速度控制部203、第2速度控制部204、第I切换部205、轿厢负载估计部206、第2切换部207、电流控制部208和可变增益501。
[0135]因此，关于构成电梯的控制装置200b的各部分，与前面图1所示的电梯的控制装置200对比可知，新增加了可变增益501。另外，在图5所示的结构中，可变增益501以外的结构与在前面实施方式I的图1中说明的功能结构/动作相同，因而省略说明。
[0136]另外，在该图5中，可变增益501位于第I速度控制部203和第I切换部205之间。
[0137]可变增益501的增益K的初始值被设定为I，在被输入触发时，增益K在大于等于O且小于I的值的范围内随着时间变化而减小。该触发在从电梯起动时的制动器102的制动解除起、到通过第I切换部205和第2切换部207被选择切换为止的期间内，在预先规定的定时被输入到可变增益501。
[0138]例如，可以与制动控制部103对制动器102解除制动的定时同步地，向可变增益501输入触发，也可以与轿厢负载估计部206开始转矩电流指令值iq*的时间积分的定时同步地，向可变增益501输入触发。
[0139]在此，参照图6说明可变增益501的具体动作。图6是本发明的实施方式3的可变增益501的动作例的说明图。
[0140]另外，在图6中，时刻tkl表示向可变增益501输入触发的时刻。此外，时刻tk2表示从时刻tkl以后，增益K从初始值I起随着时间经过而减小并达到规定的增益值KL的时刻。另外，规定的增益值KL可以预先规定。
[0141]在图6的(a)中，截止到向可变增益501输入触发的时刻tkl为止，可变增益501的增益K能够取的值是初始值I。并且，在从时刻tkl开始到时刻tk2为止，增益K能够取的值随着时间变化以规定的比率减小，并在时刻tk2达到规定的增益值KL。
[0142]另外，在图6的(b)中，在从时刻tkl以后到时刻tk2为止，增益K能够取的值减小的比率与图6的(a)相比随着时间而变平缓。
[0143]并且，与图6的(a)相比，图6的(b)的增益K的值从初始值I开始平滑地减小到规定的增益值KL，因而能够更平滑地进行控制响应的变化。这样，通过设置可变增益501，并根据需要预先规定使增益K减小的定时和增益K的减小比率，能够任意变更控制响应的响应变化。
[0144]因此，可变增益501能够从电梯起动时的制动器102的制动解除后的预先规定的定时起，使第I速度控制部203的响应速度以规定的减小比率连续下降。
[0145]例如为了应对在制动器刚刚释放后急剧增加的不平衡负载量，如果在制动器102的制动刚刚解除后将第I速度控制部203的控制响应设为高速响应，然后使控制响应(增益K)逐渐下降，则能够缓解控制系统的振荡。
[0146]由此，不仅能够稳定地降低起动冲击和回滚，而且也能够一并实现控制系统的振荡缓解，因而控制装置200b能够进行更稳定的控制。并且，由于能够缓解控制系统的振荡，因而轿厢负载估计部206能够高精度地进行不平衡负载量的估计。
[0147]另外，前面实施方式2的电梯的控制装置200a在具有第I速度控制部203和第2速度控制部204的情况下，通过与本实施方式3 —样还设置用于使第I速度控制部203的响应速度以规定的减小比率连续下降的可变增益，能够得到同样的效果。
[0148]如上所述，根据本发明的实施方式3，能够在电梯起动时的制动器的制动解除后的预先规定的定时，通过可变增益使第I速度控制部的响应速度按照减小比率连续下降。因此，不仅能够稳定地降低起动冲击和回滚，而且也能够一并实现控制系统的振荡缓解，因而能够进行更稳定的控制。
【权利要求】
1.一种电梯的控制装置，其通过控制具有电动机、和对所述电动机的旋转进行制动/制动解除的制动器的电梯驱动部进行电梯轿厢的升降/停止，该电梯的控制装置具有: 第I控制系统，其在从与所述制动器的制动解除时相当的第I时刻经过第2时刻并到达第3时刻的起动期间中，以使得降低所述制动器的制动解除引起的起动冲击和回滚的方式生成第I转矩电流指令值，并根据所述第I转矩电流指令值控制所述电梯驱动部；以及 第2控制系统，其在经过所述第3时刻后的稳态期间中，作为不考虑降低所述起动冲击和所述回滚的稳态运转时的控制，生成第2转矩电流指令值，并根据所述第2转矩电流指令值控制所述电梯驱动部， 所述电梯的控制装置还具有轿厢负载估计部，在从所述第2时刻到所述第3时刻的期间中，该轿厢负载估计部根据所述第I转矩电流指令值计算与不平衡负载量相当的偏置电流指令值， 所述第2控制系统计算将自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为所述第2转矩电流指令值来控制所述电梯驱动部，其中，该初始值是在从所述第I控制系统在所述起动期间的控制切换为所述第2控制系统在所述稳态期间的控制的所述第3时亥IJ，由所述轿厢负载估计部计算出的所述偏置电流指令值。
2.根据权利要求1所述的电梯的控制装置，其中， 所述第I控制系统包含第I速度控制部，该第I速度控制部作为控制所述电动机的旋转速度的速度控制部，具有适合于降低所述起动冲击和所述回滚的响应速度， 所述第2控制系统包含第2速度控制部，该第2速度控制部作为控制所述电动机的旋转速度的速度控制部，具有与所述第I速度控制部相比为低速且适合于所述稳态运转时的控制的响应速度， 所述第I控制系统和所述第2控制系统还共用: 速度指令产生部，其输出指示所述电动机以期望的旋转速度进行动作的速度指令值；以及 速度运算部，其输出根据所述电动机的实际旋转速度计算出的旋转速度运算值， 所述第I控制系统中包含的所述第I速度控制部在所述起动期间中以使得所述速度指令产生部输出的速度指令值与所述速度运算部输出的旋转速度运算值之差为零的方式生成所述第I转矩电流指令值， 所述第2控制系统中包含的所述第2速度控制部在所述稳态期间中以使得所述速度指令产生部输出的速度指令值与所述速度运算部输出的旋转速度运算值之差为零的方式计算自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为所述第2转矩电流指令值，其中，所述初始值是所述轿厢负载估计部计算出的所述偏置电流指令值。
3.根据权利要求1所述的电梯的控制装置，其中， 所述第I控制系统包含位置控制系统，该位置控制系统具有:位置指令产生部，其输出指示所述电动机在期望的旋转位置进行动作的位置指令值；位置运算部，其输出根据所述电动机的实际旋转位置计算出的旋转位置运算值；以及位置控制部，其以使得所述位置指令产生部输出的位置指令值与所述位置运算部输出的旋转位置运算值之差为零的方式输出第I速度指令值，作为适合于降低所述起动冲击和所述回滚的值，所述位置控制系统输出所述第I速度指令值， 所述第2控制系统具有速度指令产生部，该速度指令产生部在所述稳态运转时输出指示所述电动机以期望的旋转速度进行动作的第2速度指令值， 所述第I控制系统和所述第2控制系统还共用: 速度运算部，其输出根据所述电动机的实际旋转速度计算出的旋转速度运算值；以及 速度控制部，其对所述电动机的旋转速度进行速度控制， 所述第I控制系统及所述第2控制系统所包含的共用的所述速度控制部在所述起动期间中以使得所述第I控制系统中包含的所述位置控制系统输出的所述第I速度指令值与所述速度运算部输出的所述旋转速度运算值之差为零的方式生成所述第I转矩电流指令值， 所述速度控制部在所述稳态期间中以使得所述速度指令产生部输出的所述第2速度指令值与所述速度运算部输出的所述旋转速度运算值之差为零的方式计算自身生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为所述第2转矩电流指令值，其中，所述初始值是所述轿厢负载估计部计算出的所述偏置电流指令值。
4.根据权利要求3所述的电梯的控制装置，其中， 所述速度控制部具有: 第I速度控制部，其具有适合于降低所述起动冲击和所述回滚的响应速度，在所述起动期间中生成所述第I转矩电流指令值；以及 第2速度控制部，其具有与所述第I速度控制部相比为低速且适合于所述稳态运转时的控制的响应速度，在所述稳态期间中生成所述第2转矩电流指令值。
5.根据权利要求2或4所述的电梯的控制装置，其中， 所述电梯的控制装置还具有可变增益，该可变增益使所述第I速度控制部的响应速度在预先规定的定时以预先规定的减小比率随时间经过而变化。
6.根据权利要求1?5中任意一项所述的电梯的控制装置，其中， 所述轿厢负载估计部对于所输入的所述第I转矩电流指令值，计算从所述第2时刻到所述第3时刻的期间中的所述第I转矩电流指令值的平均值，并将其作为所述偏置电流指令值。
7.根据权利要求6所述的电梯的控制装置，其中， 所述轿厢负载估计部对于所输入的所述第I转矩电流指令值，将通过进行从所述第2时刻到所述第3时刻的期间中的时间积分而得到的所述第I转矩电流指令值的积分值除以进行所述时间积分的积分时间，由此计算所述第I转矩电流指令值的平均值。
8.根据权利要求1?7中任意一项所述的电梯的控制装置，其中， 在所述制动器是电磁制动器的情况下，所述第2时刻被预先设定为所述制动器的线圈电流或者线圈电压超过预先规定的阈值的时刻、或者检测出所述线圈电流或者所述线圈电压的变化的时刻。
9.根据权利要求1?7中任意一项所述的电梯的控制装置，其中， 所述第2时刻被预先设定为所述第I转矩电流指令值或者所述第I转矩电流指令值的变化量超过预先规定的阈值的时刻、所述电动机的旋转速度的值或者所述旋转速度的值的变化量超过预先规定的阈值的时刻、或者根据所述制动器的制动解除动作而预先规定的时刻。
10.一种电梯的控制方法，通过控制具有电动机、和对所述电动机的旋转进行制动/制动解除的制动器的电梯驱动部进行电梯的轿厢的升降/停止，该电梯的控制方法包含: 第I控制步骤，在从与所述制动器的制动解除时相当的第I时刻经过第2时刻并到达第3时刻的起动期间中，以使得降低所述制动器的制动解除引起的起动冲击和回滚的方式生成第I转矩电流指令值，并根据所述第I转矩电流指令值控制所述电梯驱动部；以及第2控制步骤，在经过所述第3时刻后的稳态期间中，作为不考虑降低所述起动冲击和所述回滚的稳态运转时的控制，生成第2转矩电流指令值，并根据所述第2转矩电流指令值控制所述电梯驱动部， 所述电梯的控制方法还包含轿厢负载估计步骤，在该步骤中，在从所述第2时刻到所述第3时刻的期间中，根据所述第I转矩电流指令值计算与不平衡负载量相当的偏置电流指令值， 在所述第2控制步骤中，计算在所述第2控制步骤中生成的转矩电流指令值与初始值相加得到的值，并将其作为所述第2转矩电流指令值来控制所述电梯驱动部，其中，该初始值是在从通过所述第I控制步骤执行的所述起动期间的控制切换为通过所述第2控制步骤执行的所述稳态期间的控制的所述第3时刻，在所述轿厢负载估计步骤中计算出的所述偏置电流指令值。
【文档编号】B66B1/30GK104520223SQ201380041982
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】酒井雅也 申请人:三菱电机株式会社