專利名稱：抑制電梯廂振動的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明參考了1995年3月10日主案的瑞士專利申請No694/95-2。
本發(fā)明與抑制由導軌導向的電梯廂振動的設(shè)備和方法有關(guān)。本系統(tǒng)包括一系列安裝在電梯廂上、可在兩上極限位置之間運動的導向構(gòu)件。橫對運行方向發(fā)生的振動可由安裝在電梯廂上的一些慣性傳感器測量，用來驅(qū)動至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間的執(zhí)行機構(gòu)，使它在發(fā)生振動時與所發(fā)生的振動的方向相反進行動作。
在運行期間，由于導軌的不均勻，由于切向流的存在，以及由于氣動力的原固一些橫向振動就會作用到電梯廂上。切向流是由于運行期間吊纜拉力的側(cè)向分量或負載的位置變化而引起的。美國專利No.5,027,925提出了一種抑制或部分抑制電梯廂的這類振動的方法。在確定發(fā)生某些不希望有的橫向加速度后，配置在電梯廂和框架之間的減振機構(gòu)對電梯廂旋加相應(yīng)的反方向力。然而，這種方法要求在電梯廂框架內(nèi)采用昂貴的浮動支承，這除了設(shè)備成本高以外還要求有大得多的空間。此外，力作用在框架上，這在低頻情況下會導致框架在導軌之間來回顛箕撞碰。這種系統(tǒng)很難用調(diào)整技術(shù)加以控制。
本發(fā)明簡化了抑制振動的方法和設(shè)備，能滿意地抑制隨時作用到電梯廂上的各種振動。這個特點是由于采用了至少一個配有一個相應(yīng)直線馬達的執(zhí)行機構(gòu)。馬達的固定部分固定在電梯廂的框架上，而馬達的運動部分則固定在導向構(gòu)件上。
每個執(zhí)行機構(gòu)各自都用直線馬達非常有利，因為這種馬達能產(chǎn)生相當大的動態(tài)和靜態(tài)力，能量消耗也低。此外，直線馬達重量輕、運動物體小，控制也比較簡單。橫向加速度加到導向構(gòu)件上，而直接作用在電梯廂上的的橫向力卻可以減小到在電梯廂內(nèi)不再能察覺的程度。本發(fā)明可提出的這種減振設(shè)備甚至可用于采用不對稱負載的電梯廂。在這種情況下，設(shè)備可以根據(jù)電梯廂相對導軌傾斜的情況自動重新調(diào)整，使得兩邊保證有足夠的阻力行程。
實現(xiàn)本發(fā)明可提出的方法的設(shè)備成本不高，快速運動件都很小。低成本也是通過將所有的測量信號都饋到一個公共控制器、由它控制可有各負責一個導向構(gòu)件的執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)的。此外，各種結(jié)構(gòu)共振能通過調(diào)整整個控制系統(tǒng)的頻率響應(yīng)加以抑制。
本發(fā)明的一個特殊的優(yōu)點是采用位置反饋將導向構(gòu)件重新調(diào)至中間位置，這種重調(diào)只壓低頻是有效的。
因此，本發(fā)明提出了一咱減小由導軌導向、裝有可在預(yù)定范圍內(nèi)運動的導向構(gòu)件的電梯廂振動的設(shè)備。這種設(shè)備包括一組安裝在電梯廂的框架上的慣性傳感器和至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間的執(zhí)行機構(gòu)。慣性傳感器用來測量橫對運行方向的各種振動，而執(zhí)行構(gòu)件則受到按照這些傳感器輸出進行的驅(qū)動，產(chǎn)生與發(fā)生的振動大小相同而方向相反的運動。每個執(zhí)行機構(gòu)都有一個驅(qū)動馬達，馬達的靜止部與框架連接，而馬達的運動部與導向構(gòu)件連接。
本發(fā)明的另一具特點是，馬達運動部包括一個磁鐵。
本發(fā)明的第三個特點是，導向構(gòu)件包括一個滾輪控制桿，馬達運動部接到這個控制桿上。
本發(fā)明的第四個特點是，導向構(gòu)件包括一個滾輪控制桿，馬達運動部通過一個拉壓構(gòu)件接到這個控制桿上。
本發(fā)明的第五個特點是，驅(qū)動馬達還包括一個在馬達靜止部和馬達運動部之間的空隙，這個空隙是由一個低摩擦導向裝置保證的。
本發(fā)明的第六個特點是，驅(qū)動馬達是一個直線馬達。
本發(fā)明還提出了一種減小由導軌導向、裝有可在預(yù)定范圍內(nèi)運動的導向構(gòu)件的電梯廂振動的設(shè)備。這種設(shè)備包括一組安裝在電梯廂的框架上的慣性傳感器和至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間的執(zhí)行機構(gòu)。慣性傳感器用來測量橫對運行方向的各種振動，而執(zhí)行構(gòu)件則受到按照這些傳感器輸出進行的驅(qū)動，與發(fā)生的振動大小相同但方向相反。每個執(zhí)行機構(gòu)都有一個帶轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動馬達。
本發(fā)明的另一個特點是，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個曲柄和一個拉壓構(gòu)件接到構(gòu)件上的馬達運動部。
本發(fā)明的再一個特點是，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個凸輪板接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
本發(fā)明的又一個特點是，轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個彈性張緊裝置接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
本發(fā)明還提出了一種減小由導軌導向、裝有可在預(yù)定范圍內(nèi)運動的導向構(gòu)件的電梯廂振動的方法。這種方法包括測量橫對運行方向發(fā)生的振動，以及驅(qū)動至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間的執(zhí)行機構(gòu)，以便產(chǎn)生與發(fā)生的振動基本上大小相同但方向相反的運動。每個執(zhí)行機構(gòu)都有一個驅(qū)動馬達。分別發(fā)給相應(yīng)執(zhí)行機構(gòu)的各個指令都是綜合了一組控制器的輸出，確定了相應(yīng)的力的目標值。
本發(fā)明的又一個特點是，這組控制器包括一個在高頻有效的加速度反饋控制器和一個在低頻有效的位置反饋控制器。
本發(fā)明的又一個特點是，所提出的方法還包括根據(jù)可測振動移動導向構(gòu)件，以使電梯廂實際振動大大減小和使導向構(gòu)件慢慢從偏離位置回到中間位置。這一步驟包括為導向構(gòu)件在預(yù)定運動范圍內(nèi)規(guī)定一個中間位置。
本發(fā)明的還有一個特點，可提出的方法還包括按照第一和第二控制回路進行在高頻有效的加速度反饋和在低頻有效的位置反饋。第一控制回路包括在高頻有效的加速度反饋控制器，而第二控制回路包括在低頻有效的位置反饋控制器。計算機程序一個數(shù)字信號處理器執(zhí)行。
下面將參照附圖結(jié)合本發(fā)發(fā)明的非限制性的優(yōu)選實施例對本發(fā)明的進行詳細說明。在所有附圖中相同的標記數(shù)標記的是相類似的部件。在這些附圖中

圖1為由導軌導向的電梯廂的示意圖；圖2示出了以直線馬達構(gòu)成的執(zhí)行機構(gòu)；圖3為滾輪導向機構(gòu)的正視圖；圖4為滾輪導向機構(gòu)的側(cè)視圖；圖5為執(zhí)特機構(gòu)采用轉(zhuǎn)動驅(qū)協(xié)機構(gòu)的三種變型；圖6a為裝有Xk方向執(zhí)行機構(gòu)和傳感器的電梯廂的示意圖；圖6b為裝有Yk方向執(zhí)行機構(gòu)和傳感器的電梯廂的示意圖；圖7示出了有源系統(tǒng)的控制器部分；以及圖8示出了整個系統(tǒng)的方框圖。
下面的具體說明只是以本發(fā)明的優(yōu)選實施例為例所作的示例性說明。可以相信，所提供的這些情況是為了更好地理解本發(fā)明的原理和方案。因此，只對有利于理解本發(fā)明基本精神所必需的進行詳細說明，而不過多地涉及本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細節(jié)。對熟悉本技術(shù)的人員來說從下面結(jié)合附圖所作的說明顯然可以看到本發(fā)明的這幾個形式可以怎樣在實際中進行實施。
圖1為本發(fā)明可提出的電梯設(shè)備的示意圖。安裝在未示出的豎井內(nèi)的電梯廂1在導軌3上由滾輪導向機構(gòu)2導向。電梯廂1在廂框4內(nèi)得到彈性支承，以便獲得無源減振的效果。無源減振是由橡膠彈簧4.1實現(xiàn)的。這些彈簧設(shè)計成具有較大的剛性，以便抑制繞Y軸發(fā)生低頻的轉(zhuǎn)動振動。滾輪導向機構(gòu)2分別安裝在廂框4上、下面的兩側(cè)，各有一個支架5、兩個執(zhí)桿機構(gòu)6以及作為導向構(gòu)件的兩個側(cè)滾輪8和一個與之成90°安裝的中滾輪9。
在運行期間，導軌3的不均勻、吊纜拉力的橫向分量、負載的位置改變和氣動力都會引起廂框4和電梯廂1振動，使乘客感到不舒服，因此必需減小電梯廂1的這種振動。每個滾輪導向機構(gòu)2上都有兩個位置傳感器10，用來測量電梯廂1離導軌3的相應(yīng)間距。用三個或五個慣性傳感器11測量作用在電梯廂1上的橫向振動或加速度。這些慣性傳感器11最好這樣配置一個安裝在通過廂框4的值量中心的軸上，而其他分別相互遠離放置(如果用5個傳感器，則每對中的兩個相互遠離)，以便檢測繞Z軸的轉(zhuǎn)動。此外，由風和吊纜拉力引起的沖擊也是可檢測的。
配置在每個滾輪導向機構(gòu)2的執(zhí)行機構(gòu)6受到通過對可測出的振動或加速度處理而得到的信號的控制，在發(fā)生振動時可以與振動同時但方向相反動作，從而抑制了作用在電梯廂1上的振動。這些振動可以減小到電梯廂內(nèi)的乘客感覺不到的程度。每個滾輪導向機構(gòu)2配有兩個執(zhí)行機構(gòu)6，因此可以控制電梯廂1的五個自由度或軸在X和Y方向的位置移以及繞X、Y和Z軸的轉(zhuǎn)角。
也可以只有兩個下面的滾輪導向機構(gòu)2上配置相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)6。這樣可以控制一個平面中的三個自由度或三個軸在X和Y方向的位移以及繞X軸的轉(zhuǎn)角(按圖1中的坐標系)。
圖2示出了本發(fā)明執(zhí)行機構(gòu)6的直線馬達。直線馬達7是根據(jù)使磁鐵運動的原理構(gòu)成的，它包括一個疊層定子16、幾個繞組15和一個用作磁鐵的馬達運動部17。磁鐵18安裝在馬達運動部17。直線馬達7的優(yōu)點是控制簡單、運動物體小，只要消耗不大的能量就可提供相當大的動態(tài)力和靜態(tài)力。
圖3和4示出了本發(fā)明的一個滾輪導向機構(gòu)2。支呆5由緊固件19固定在廂框4上。每個液輪導向機構(gòu)2都配有兩個執(zhí)行機構(gòu)6，分別裝有相應(yīng)的直線馬達7。其中一個直線馬達7驅(qū)動中滾輪9，而另一個直線馬達7驅(qū)動兩個側(cè)滾輪8。滾輪8和9分別用軸銷20固定在相應(yīng)的滾輪控制桿21上。兩個側(cè)滾輪8的滾輪控制桿21通過一個橫拉桿連接。為了傳送執(zhí)行機構(gòu)6發(fā)出的運動，或者滾輪控制桿21用軸銷23通過一個低摩擦的關(guān)節(jié)與支架5連接，或者兩個側(cè)滾輪8的滾輪控制桿21由橫拉桿22用軸銷24通過低摩擦的關(guān)節(jié)連接。帶接觸壓簧26的導桿25安裝在支架5上。各接觸壓簧26都分別固定在導桿25的外側(cè)端部27。導桿25穿過滾輪控制桿21中的通道28，從而接觸壓簧26壓在滾輪控制桿21的外側(cè)29，通使?jié)L輪8和9緊靠在導軌3上。
固定板30由諸如螺釘那樣的緊固件31安裝在支架5上。執(zhí)行機構(gòu)6的定子16由緊固件32固定在固定板30上。馬達運動部17螺釘33接到滾輪控制桿21上。因此也就與滾輪8和9連接。為了保證直線馬達7的空隙，還需要一個側(cè)向?qū)驒C構(gòu)。這個側(cè)向?qū)驒C構(gòu)包括幾個幾乎沒有摩擦的滾珠軸承滾輪35。兩個托架36可以用來安裝滾珠軸承滾輪35，而且還形成對于馬達運動部17的側(cè)向界限。為了能精確要求執(zhí)行機構(gòu)6產(chǎn)生的力，支承必需是低摩擦的。直線馬達7的室子16的長度確定了離中間位置37最大的可能內(nèi)側(cè)和外側(cè)極限位置。這行程極限位置由彈性臺座38和39限定。
或者，馬達運動部17可以通過一個拉壓構(gòu)件與滾輪控制桿21連接。這樣馬達運動部17的支承就與滾輪控制桿21的獨立。
由于接觸壓簧26與執(zhí)行機構(gòu)6并行連接，滾輪導向機構(gòu)2甚至在有源減振有部分或全失效后還能工作，因為接觸壓簧26與執(zhí)行機構(gòu)6獨立地迫使?jié)L輪8和9緊靠導軌3。
圖5a、5b和5c分另示出了用轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)43代替直線馬達7的幾個可供采用的替代驅(qū)動機構(gòu)。這種驅(qū)動機構(gòu)可以提供90°左右的轉(zhuǎn)動角，可以通過曲柄44和拉壓構(gòu)件45(見圖5a)或彈性張緊裝置4b(見圖5b)或者通過凸輪盤47(見圖5c)來驅(qū)動滾輪控制桿21。
圖6a和6b示出了本發(fā)明的設(shè)備的帶有XK方向或YK方向各執(zhí)行機構(gòu)和傳感器的電梯廂1。為了簡明起見，XK和YK方向的分別示出。
抑制電梯廂振動和校正電樣廂1相對兩個導軌3的位置而進行的調(diào)整根據(jù)一個系統(tǒng)動態(tài)模型。這個模型是一種數(shù)字描述，結(jié)合了所有有關(guān)該系統(tǒng)的現(xiàn)有實際和理論經(jīng)驗。要求這種設(shè)備抑制的電梯廂振動發(fā)生在下列各自由度上XK方向的位移XK；繞YK軸的轉(zhuǎn)角φKY；YK方向的位移YK；繞XK軸的轉(zhuǎn)角φKX；以及繞ZK軸的轉(zhuǎn)角φKZ。
系統(tǒng)模型描述了電梯系統(tǒng)在上述可有自由度上的動態(tài)特性。這個模型還考慮了在各物體之間和廂框4中由于彈性面引起的所有相應(yīng)結(jié)構(gòu)共振。
根據(jù)系統(tǒng)模型，使用了一個控制器，同時監(jiān)視模型描述的各個自由度。為此，采用增強型多變量控制方法(多輸入多輸出即MI-MO增強型設(shè)計)。這些方法采用了所介紹的本系統(tǒng)模型來設(shè)計一個基于觀察器的控制器。觀察器是控制器的一個動態(tài)部件，其任務(wù)是根據(jù)可得到的測量值(例如各測量點的加速度)實時估計出的所有不能直接測量的運動狀態(tài)(例如各物體的速度、位置)。因此，控制器就具有它所可能獲得的有關(guān)系統(tǒng)的最多信息數(shù)據(jù)。根據(jù)可有的動狀態(tài)(測量到的和計算得到的)，控制器為每個自由度都提供了最好的命令，大大地改善了控制質(zhì)量。由于模型(和基于模型的觀察器)考慮了所有有關(guān)結(jié)構(gòu)共振，控制器不會激起任何這種共振。這種基于模型的控制器設(shè)計注意到必需的系統(tǒng)穩(wěn)定性。如果在控制器設(shè)計中不考慮系統(tǒng)動態(tài)，情況就不是這樣了。
增強型控制器設(shè)計成只在一定頻率范圍內(nèi)是有效的，而對不希望的與頻率有關(guān)的系統(tǒng)動態(tài)和擾動則不作響應(yīng)，本發(fā)明實現(xiàn)這個目的并不需要控制器再加接額外的濾波器。
額外濾濾器可能限制控制的效果，并且容易導致不穩(wěn)定，也會大大增加控制算法的運算量。增強型設(shè)計方法的另一個優(yōu)點是考慮了設(shè)計期間模型的一些不確定因素。由于在控制器設(shè)計中將模型的不精確性定量化成與頻率有關(guān)的一些量加以考慮，因此所得到的控制器對于可能出現(xiàn)的擾動和模型化誤差都足以充分穩(wěn)定。
控制器第一個目標是抑制高頻范圍(0.9至15赫茲)內(nèi)的電梯廂振動，而在此范圍以外電梯加了控制器的效果應(yīng)不次于不加控制的情況。另一方面，控制器必需考慮廂框4相對于導軌3的位置應(yīng)控制到為各滾輪8和9都留出充分的陰尼行程，這在機廂1不對稱負載的情況下特別重要。對于控制的第一個目的而言，由慣性傳感器11而引起的加速度反饋和速度反饋應(yīng)當充分。位置反饋對于控制的第二個目的而言是必需的。如果電梯廂1的絕對位置可以測量并加以反饋來進行控制，那么第二種反饋不會與第一種反饋有所沖突。然而，由于只是滾輪9和廂框4之間相對位置的測量值可供使用，因此不能測量電梯廂1的約對位置，而只能測量廂框4相對于導軌3的位置位置反饋應(yīng)當保持廂框4和滾輪控制桿21之間的游動保持恒定，但這只能承導軌的均勻而變化。因此，這兩種反饋具有兩個相互沖突的目的。為了避免加速度(或速度)反饋和位置反饋之間的沖突，所采取的措施如下。
用兩個控制器來產(chǎn)生一個共同的輸出信號。第一控制器處理慣性傳感器11的測量值，因此負責抑制振動。第二控制器處理位置測量值，負責電梯廂1的導向游動。第一控制器要求執(zhí)行機構(gòu)6輸出的力的目標與第二控制器相應(yīng)量相加。這種避免兩個控制器之間沖突的解決方法是基于這樣的情況使電梯廂1傾斜的力(電梯廂不對稱負載、大的橫向吊纜力等)的變化基本上都要比使電梯廂振動的其他擾動源(主要是導軌不均勻和空氣擾動力)的變化慢一些。因此，比抑制振動看來更為迫切的位置控制限為0至0.7赫茲，從崦不對抑制振動呈現(xiàn)不利影響，因為需要抑制的這些擾動都在0.9赫茲以上。來自慣性傳感器11的信號的反饋在低于0.9赫茲的頻率范圍內(nèi)必需不起作用這樣傳感器的零位誤差以及對于加速度傳感器則言所測量到的重力加速度部分(由于傾斜運動而引的不是恒定的部分)不會影響位置控制。因此，也減小了執(zhí)行機構(gòu)6產(chǎn)生飽和的危險。為此，采用增臺型設(shè)計方法每個反饋回路的帶寬限制就特別重要。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是控制器不含非線性。非線性使得穩(wěn)定性分析即使在是可能的情況下也總是非常困難。由于這兩種反饋同時設(shè)計，因此這方法在穩(wěn)定性分析中考試了兩個控制回路。
對于高效率控制來說，慣性傳感器11安裝在廂框4上而不安裝在廂體1上或滾輪導向機構(gòu)2上是特別有利的。如果傳感器安裝在廂體1上，那么測量就會由于電梯廂1受到彈性支承而呈現(xiàn)明顯的相位延遲。在滾輪導向機構(gòu)上會出現(xiàn)相當高的振動振幅，而重力的影響必需加以補償。
系統(tǒng)的控制器是在電梯廂座標系內(nèi)設(shè)計的。因此，各測量值應(yīng)通過不同的線性變換從每個傳感器的座標系映射到廂體座標系。為了輸出各個力的目標值又必需從廂體座標系變換成執(zhí)行機構(gòu)座標系。
這種在五個自由度(XK、φKY、YK、φKX、φKZ)抑制電梯廂振動和對電梯廂1進行位置校正的有源系統(tǒng)包括下列器件
八個直線馬達7或轉(zhuǎn)動機構(gòu)43；八個用于相應(yīng)直線馬達7或轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)43的放大器的力控制器50；五個慣性傳感性11(檢測加速度或速度)；五個分別與相應(yīng)慣性傳感器11的輸出端連接的電壓/電流變換器51；以及八個位置傳感器10。
在另一種有源系統(tǒng)實施例中，只控制電梯廂的三個自由度(X-K、YK、φZ)。因此，直線馬達7和傳感器10、11只安裝在電梯廂下面。在這種情況下，運算是大大減小，從而可以采用低速實時計算機，除了執(zhí)行機構(gòu)和傳感器少外這又降低了成本。
圖7示出了本發(fā)明設(shè)備的有源系統(tǒng)的控制器部分。由于傳感器與模數(shù)變換單元55離得較遠，測量信號必需以電流形式而不是以電壓形式進行傳輸。位置傳感器10的輸出電液信號，但慣性傳感器11的輸出卻是電壓信號。在這種情況下，對于每個慣性傳感器11的輸出來說就必需配備一個電壓/電流變換器51(見圖6a和6b)。由于模數(shù)變換器55能對電壓信號進行采樣，因此實時計算要57的外圍部件用了一個為每個測量信號配置一路的模擬信號處理單元56，每一路那包括一個電流/電壓變換器58、一個為采樣可必需的抗混疊低通濾波器59和一個使信號動態(tài)匹配的常規(guī)電壓放大器60。
實時計算機57的核心是負責全部數(shù)字計算機的數(shù)字信號處理器61。多路模數(shù)變換單元55用來檢測來自硬件的各個必要的測量結(jié)果，而多路數(shù)模變換單元63用來將各個力的目標值分別發(fā)送給相應(yīng)的直線馬達7。具有全部必要程序的整個控制器算法存儲在EEφROM64內(nèi)。這算法和程序在該有源系統(tǒng)起動時由主計算機65提供，與需控制的機廂1匹配。起動后，主計算機65脫開，而這算法和程序存儲在EEφROM64內(nèi)，一直保留到下次重新校準，再由主計算機65進行修改或代替。RAM66由數(shù)字信號處理器61用作存儲各運算的中間值的存儲器。數(shù)據(jù)總線67用于數(shù)字信號處理器61與所有其他這些器件之間的通信。用來與主計算機進行連接的模塊，例如通信口68，也接到這數(shù)據(jù)總線67上。
在單一個信號處理器61不能勝任的情況下，可以將計算任務(wù)由兩個接到同一數(shù)據(jù)總線67上的數(shù)字信號處理器61分擔。
圖8示出了本發(fā)明設(shè)備的整個系統(tǒng)方框圖。實時計算機57由程序控制，實時以一定頻率執(zhí)行控制算法。
算法包括以下各步，但不必一定要按所述次序進行。
1.慣性傳感器處理由安裝在廂框4上的五個慣性傳感器11在XK和YK方向的測量。這些測出的信號在相應(yīng)的電壓/電流變換器51中經(jīng)過變換、通過模擬信號處理單元56傳輸后，由模數(shù)變換器各路55采樣。上述測量是以各慣性傳感器11的座標系為基準的，而控制卻在機廂座標系內(nèi)進行，因此這些測量值必需變換到機廂座標系。為此，算法用了線性變換TKT。該變換的輸出為電梯廂1右XK方向的平移加速度或平移速度(XK或XK)；電梯廂1繞YK軸的角加速度或角速度(φKY或φKY)；電梯廂1在YK方向的平移加速度或平移速度(YK或YK)；電梯廂1繞XK軸的角加速度或角速度(φKX或φKX)；電梯廂1繞ZK軸的角加速度或角速度(φKZ或φKZ)。
這些加速度(或速度)的目標值均為零。因此，這五個信號反相后加到增強型多變量控制器I，由控制器I按照上述設(shè)想同時處理，在其輸出端提供下列信號在XK方向的力的目標值FXST；繞YK軸的轉(zhuǎn)矩的目標值MYST；在YK方向的力的目標值FYST；繞XK軸的轉(zhuǎn)矩的目標值MXST；以及繞ZK軸的轉(zhuǎn)矩的目標值MZXT。
用線性變換TAKT將控制器工輸出的這些目標值變換到各執(zhí)行機構(gòu)的座標系。
2.位置傳感器讀出各位置傳感器10在XK方向和YK方向的測量值。這些測出的信號通過模過模擬信號處理單元56發(fā)送，經(jīng)處理的信號由模數(shù)變換器各路55采樣。由個這些這些測量是以位置傳感器座標為基準的，因此必需用線性變換TKφ中變換到機廂座標系。這個變換得到五個位置輸出信號。用零分別減去這五個位置信號，得到相應(yīng)的五個位置誤差信號，即兩個平移位置誤差信號(XKE和YKE)和三個轉(zhuǎn)角位置誤差信號(φKXE、φKYE和φKZE)。
增強型多變量控制器II按照上述設(shè)計處理這五個位置誤差，提供以下各目標值作為輸出，校正電梯廂位置校正XK方向位移的力的目標值FXSφ；校正繞YK軸轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)矩的目標值MYSφ；校正繞YK方向位移的力的目標值FYSφ；校正繞XK軸轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)矩的目標值MXSφ；以及校正繞ZK軸轉(zhuǎn)角的轉(zhuǎn)矩的目標值MZSφ。
用線性變換TKφ將控制器II輸出的各目標值變換到執(zhí)行機構(gòu)座標系。線性變換TAKT和TAKφ之間的差別是從第二個變換得到的各直線馬達7的力的目標值僅使各相應(yīng)壓力在XK方向加到導軌3上。這個壓力是通過控制器II同時在XK方向激勵電梯廂下面的一個執(zhí)行機構(gòu)和激勵電梯廂上面的一個執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)的。因此四個滾輪9中沒有一個滾輪在XK方向與導軌了脫離接觸。這在TAKT變換以后是不可能的，因為它要求大大小于TAKφ變換的力。
3.在變換之后，將兩個變換TAKT和TAKφ的相應(yīng)輸出分別相加，為八個直線馬達7的每一個計算出各自的力的目標值。
用數(shù)模變換器各種63將這些力的目標值變換成相應(yīng)模擬信號?？傻玫降倪@些模擬信號分別驅(qū)動用模擬反饋控制直線馬達7的電流的相應(yīng)功率放大器和力控制器50。功率放大器50是脈沖寬度受到調(diào)制的。這樣，廂框4就受到所得到的這些力的作用，實現(xiàn)控制的兩個目的。如果各個力的目標值為零(在無故障運行時)，那么相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)就不施加力。
數(shù)字信號處理器61在每個采樣周期內(nèi)執(zhí)行所有線性變性及控制算法運算。
應(yīng)該指出的是，上面的一些實施例只是用作說明性的示例，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。雖然本發(fā)明結(jié)合一個優(yōu)選實施列作了說明，但可以理解其中所用的這些字句都是說明性和例示性的字句而不是限制性的字句。在所附權(quán)利要求各條款內(nèi)，可以進行種種改動，正如上面所述和可修改的那樣，這并不背離本發(fā)明的范圍和精神實質(zhì)。雖然本發(fā)明結(jié)全了具體裝置、材料和實施例進行說明，但并不意味著本發(fā)明的就局限于在此所揭示的這些特定情況。本發(fā)明擴展到所有屬于所附權(quán)利要求給定的本發(fā)明專利保護范圍內(nèi)的功能等效的結(jié)構(gòu)、方法和用途。
權(quán)利要求
1.一種減小由導軌導向、裝有具有一個預(yù)定運動范圍的導向構(gòu)件的電梯廂振動的設(shè)備，其特征是所述設(shè)備包括一組安裝在電梯廂的框架上的慣性傳感器，所述這組慣性傳感器用來測量橫對運行方向的各種振動；至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間、根據(jù)所述這組慣性傳感器的輸出得到驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，用來產(chǎn)生與振動大小相同而方向相反的運動，每個所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個驅(qū)動馬達；以及所述驅(qū)動馬達包括一個接到框架上的馬達靜止部和一個接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
2.按權(quán)利要求1所提出的設(shè)備，其特征是其中所述馬達運動部包括一個磁鐵。
3.按權(quán)利要求1所提出的設(shè)備，其特征是其中所述導向構(gòu)件包括一個滾輪控制桿，所述馬達運動部被接到所述滾輪控制桿上。
4.按權(quán)利要求1所提出的設(shè)備，其特征是其中所述導向構(gòu)件包括一個滾輪控制桿，所述馬這運動部通過一個拉壓裝置被接到所述滾輪控制桿上。
5.按權(quán)利要求1所提出的設(shè)備，其特征是其中所述驅(qū)動馬達還包括一個在所述馬達靜止部和所述馬達運動部之間的空隙，所述空隙由一個低摩擦的導向裝置保證。
6.按權(quán)利要求1所提出的設(shè)備，其特征是其中所述驅(qū)動馬達包括一個直線馬達。
7.一種減小由導軌導向、裝有具有一個預(yù)定運動范圍的導向構(gòu)件的電梯廂振動的設(shè)備，其特征是所述設(shè)備包括一組安裝在電梯廂的框架上的慣性傳感器，所述這組慣性傳感器用來測量橫對運行方向的各種振動；至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間、根據(jù)所述這組慣性傳感器的輸出得到驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)，用來產(chǎn)生與振動大小相同而方向相反的運動，所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個驅(qū)動馬達；以及所述驅(qū)動馬達包括一個轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)。
8.按權(quán)利要求7所提出的設(shè)備，其特征是其中所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個曲柄和一個拉壓構(gòu)件接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
9.按權(quán)利要求7所提出的設(shè)備，其特征是其中所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個凸輪板接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
10.按權(quán)利要求7所提出的設(shè)備，其特征是其中所述轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)包括一個通過一個彈性張緊裝置接到導向構(gòu)件上的馬達運動部。
11.一種減小由導軌導向、裝有具有一個預(yù)定運動范圍的導向構(gòu)件的電梯廂振動的方法，其特征是所述方法包括下列步驟測量橫對運行方向發(fā)生的振動；以及控制至少一個配置在電梯廂和導向構(gòu)件之間的執(zhí)行機構(gòu)，使得產(chǎn)生與振協(xié)大小相同而方向相反的運動，每個所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個驅(qū)動馬達；對所述至少一個執(zhí)行機構(gòu)的控制包括綜合一組控制器的輸出，確定一個力的目標值。
12.按權(quán)利要求11所提出的方法，其特征是其中所述這組控制器包括一個在高頻有效的加速度反饋控制器和一個在低頻有效的位置反饋控制器。
13.按權(quán)利要求12所提出的方法，其特征是其中所述方法還包括按照所測出的振動移動導向構(gòu)件，使得電梯廂實際振動大大減小，這個步驟包括下列步驟為導向構(gòu)件在預(yù)定運動范圍內(nèi)規(guī)定一個中間位置；以及在低頻范圍內(nèi)將導向構(gòu)件從偏離位置調(diào)回中間位置。
14.按權(quán)利要求12所提出的方法，其特征是其中所述方法包括按照一個第一控制回路和一個第二控制回路進行在高頻有效的加速度反饋和在低頻有效的位置反饋，其中所述第一控制回路包括在高頻范圍有效的所述加速度反饋控制器，而所述第二控制回路包括在低頻范圍內(nèi)有效的所述位置反饋控制器，以及所述控制器包括一個計算機程序。
15.按權(quán)利要求14所提出的方法，其特征是其中所述計算機程序一個數(shù)字信號處理器執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明提出了減小由導軌導向的電梯廂在橫對運行方向上發(fā)生的振動的設(shè)備和方法。按照由安裝在電梯廂框架上的一組慣性傳感器對振動測量得到的輸出信號號，驅(qū)動至少一個執(zhí)行機構(gòu)，使得產(chǎn)生與振動大小相同方向相反的運動。加到執(zhí)行機構(gòu)上的命令綜合了在高頻范圍有效的加速度反饋控制器的輸出和在低頻范圍有效的位置反饋控制器的輸出，因此既能大大減小由于導軌不均勻等引起的各種橫向振動，又能校正由于負載不對稱等引起的電梯廂的傾斜。
文檔編號B66B7/04GK1134392SQ96102730
公開日1996年10月30日 申請日期1996年3月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月10日
發(fā)明者阿曼·哈姆迪, 喬斯?！ず柜R恩 申請人:英萬蒂奧股份公司