專利名稱：用于產(chǎn)生并成比例地縮放電梯轎廂門速度曲線的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電梯轎廂門系統(tǒng)，特別是一種產(chǎn)生電梯轎廂門系統(tǒng)所用速度的方法。
在電梯系統(tǒng)中，電梯轎廂門由電機(jī)驅(qū)動(dòng)至打開和關(guān)閉位置。電梯轎廂門通常要與井道門相連，以驅(qū)動(dòng)井道門至打開和關(guān)閉位置。在操作的起始段、操作中間、操作的結(jié)尾段，電梯轎廂門通常要保持一定的速度。例如，當(dāng)門正在打開時(shí)，初始速度相對(duì)較低，以有時(shí)間使電梯轎廂門與井道門相聯(lián)。當(dāng)這兩套門聯(lián)接后，門加速至一較高速度。接著，門向著打開操作的終點(diǎn)減速以避免撞擊固定擋塊。
為了在不同操作中實(shí)現(xiàn)電梯轎廂門的速度變化，已采用了多種方法。改變電梯轎廂門速度的傳統(tǒng)方法是使用電阻。多個(gè)電阻與電源和直流電機(jī)串聯(lián)并可被調(diào)整，以形成較小或較大的電阻值。較大的電阻值對(duì)應(yīng)于較慢的直流電機(jī)操作并產(chǎn)生較小的速度輸出值。對(duì)于較小的電阻值則相反。但是，這種方法有一些局限性。首先，電阻無(wú)法補(bǔ)償作用在門上的摩擦和其它負(fù)載的變化。第二，當(dāng)電阻升溫時(shí)，電阻值變化并使得電梯轎廂門的速度改變。這種速度變化是極為不利的，因?yàn)樗荒苄纬珊愣ㄆ交那€。第三，電阻是通過嘗試以及有誤差的方法加以調(diào)整的，這會(huì)浪費(fèi)時(shí)間并經(jīng)常達(dá)不到所需精度。
在現(xiàn)代閉環(huán)系統(tǒng)中用于改變電梯轎廂門速度的另一種方法包括產(chǎn)生速度曲線的軟件。該軟件發(fā)出在給定時(shí)間或距離下的門速度應(yīng)該為多少的命令。對(duì)于電梯轎廂門的每次操作都產(chǎn)生速度曲線。這種方法會(huì)導(dǎo)致門響應(yīng)命令的時(shí)間延遲或者需要強(qiáng)大的處理器以實(shí)時(shí)產(chǎn)生曲線。
因此，極希望從一個(gè)速度到另一個(gè)速度值形成平滑的過渡。現(xiàn)在，可通過構(gòu)造曲線的恒定跳動(dòng)(加速度的變化率除以時(shí)間變化率)段和恒定加速段來(lái)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)速度到另一個(gè)速度值的平滑過渡。用于使從門的恒定速度區(qū)域到恒定加速度區(qū)域的過渡轉(zhuǎn)角圓滑的恒定跳動(dòng)段，必須與恒定跳動(dòng)段與恒定加速度段和恒定速度段相合成處的速度與加速度值相匹配。在眾多過渡點(diǎn)處，這種恒定跳動(dòng)段與恒定加速度段和恒定速度段的匹配需要占用很多處理器時(shí)間。
另外，如果高頻部分超過了控制系統(tǒng)的帶寬，則門控制系統(tǒng)無(wú)法使門跟隨曲線的這些高頻部分。這會(huì)導(dǎo)致電梯轎廂門的誤操作，比如門超過了最終位置并撞擊擋塊或產(chǎn)生門的共振頻率?？梢酝ㄟ^付利葉變換使該速度曲線分解以表示頻率特性。該曲線包括速度的低頻和高頻部分。盡管提供恒定跳動(dòng)段的方法可通過減小尖角的措施降低速度曲線的頻率，但還不知道較高頻率部分被消減了多少以及曲線的頻率特性是什么。除了會(huì)導(dǎo)致誤操作，產(chǎn)生曲線的恒定跳動(dòng)方法還會(huì)產(chǎn)生非常低的頻率部分并且與最終操作時(shí)間相比，相應(yīng)增加了門操作的時(shí)間。
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過當(dāng)門在操作中速度變化時(shí)，保證平穩(wěn)地進(jìn)行打開和關(guān)閉操作來(lái)改進(jìn)電梯轎廂門的操作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是減少產(chǎn)生電梯轎廂門操作的速度曲線所需的處理器時(shí)間。
依據(jù)本發(fā)明，對(duì)于電梯轎廂門的每一種操作位置與時(shí)間曲線均作為電梯轎廂門初始化過程的一部分儲(chǔ)存起來(lái)，并接著為每一后續(xù)的電梯轎廂門操作而成比例地縮放。電梯轎廂門跟隨儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線或其縮放曲線。當(dāng)電梯轎廂門處于完全關(guān)閉或完全打開的位置并必須分別完成整個(gè)打開或關(guān)閉循環(huán)時(shí)，電梯轎廂門跟隨對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存曲線。當(dāng)門并未從完全打開或完全關(guān)閉的位置起動(dòng)時(shí)，例如在返回過程中，則位置與時(shí)間曲線被成比例地縮放，以使該經(jīng)過縮放的位置與時(shí)間曲線能被電梯轎廂門跟隨。當(dāng)門控制器接收到移動(dòng)電梯轎廂門的命令時(shí)，門控制器也接收到關(guān)于電梯轎廂門的初始位置信息和多長(zhǎng)時(shí)間門應(yīng)該完成操作的信息。則儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線依據(jù)電梯轎廂門的位置和電梯轎廂門必須完成操作的時(shí)間來(lái)成比例地縮放。
由于僅使用儲(chǔ)存曲線加以成比例縮放而不是為每次操作實(shí)時(shí)產(chǎn)生一條曲線，所以本發(fā)明節(jié)約了處理器時(shí)間。本發(fā)明還節(jié)約了時(shí)間并減少了軟件的復(fù)雜程度。另外，本發(fā)明對(duì)于每一特定樓層都可以靈活地剪輯每種門操作，而不必實(shí)時(shí)產(chǎn)生一條新曲線，也不會(huì)有損于門的性能。
本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)將從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述中變得更為清楚明了。


圖1是其頂部設(shè)置有門控制器的電梯轎廂的立體示意圖；圖2是圖1所示門控制器的軟件中所采用的控制系統(tǒng)的示意圖；圖3是圖1所示電梯轎廂的電梯轎廂門關(guān)閉操作時(shí)所用的直線速度與時(shí)間曲線圖；圖4是圖3所示的直線速度與時(shí)間曲線圖和經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線圖；圖5是圖4所示的經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線圖和依據(jù)本發(fā)明的、根據(jù)后續(xù)門操作所繪制的綜合位置與時(shí)間曲線圖。
參見圖1，電梯系統(tǒng)10包括一個(gè)電梯轎廂12和電梯轎廂門14，該門14由電機(jī)16驅(qū)動(dòng)而位于打開和關(guān)閉位置。電梯轎廂門14通常借助于聯(lián)接裝置18與井道門(未表示)相聯(lián)并拉動(dòng)井道門至打開和關(guān)閉位置。在電梯轎廂12的頂部設(shè)置有一個(gè)門控制器20，該控制器20與電機(jī)16相連。門控制器20還接收從門定位系統(tǒng)(未表示)發(fā)出的輸入信號(hào)，并命令電梯轎廂門14移動(dòng)。
參見圖2，一個(gè)閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)26控制電梯轎廂門14的移動(dòng)。該閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)在門控制器20的軟件中采用?？刂葡到y(tǒng)26包括位置參考點(diǎn)28和作為控制系統(tǒng)26的輸入信號(hào)的Xrefo參見圖3，當(dāng)電梯轎廂門系統(tǒng)通電時(shí)，在門控制器20的軟件中產(chǎn)生了一條直線速度與時(shí)間的曲線。該直線速度與時(shí)間的曲線代表了在門運(yùn)作的適當(dāng)時(shí)間下的期望速度。例如，在剛一開始打開門時(shí)，速度值相對(duì)較低，以使井道門與電梯轎廂門相聯(lián)。一旦完成這種聯(lián)接，則門加速至一較高的速度值，如圖3中的速度峰值所示。該較高的速度值始終保持著，直到門減速至停止速度。不管是電梯轎廂門減速，或在關(guān)閉操作時(shí)使井道門與電梯轎廂門脫離聯(lián)接的情況下，在門向其運(yùn)動(dòng)的終點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，通常都需要所述較低速度值。
對(duì)于每一種門操作，例如打開、關(guān)閉、返回或?qū)τ诓煌瑯菍铀璧牟煌俣龋ǔＲa(chǎn)生該直線曲線。決定該直線速度與時(shí)間曲線形狀的參數(shù)可以變化。這種參數(shù)的變化要求對(duì)新的直線速度與時(shí)間曲線進(jìn)行重新計(jì)算。
參見圖4，直線速度與時(shí)間曲線通過了一個(gè)低通有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。該低通濾波器使高頻部分變稀疏，并保證該曲線的頻率與位置反饋控制系統(tǒng)的帶寬相匹配。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，控制系統(tǒng)26具有一到二赫茲(1-2Hz)的位置控制帶寬。所述有限脈沖響應(yīng)濾波器計(jì)算動(dòng)態(tài)加權(quán)平均值，該平均值使直線速度與時(shí)間曲線的轉(zhuǎn)角圓化，以保證不同速度值之間的過渡平滑。
盡管在最佳實(shí)施例的描述中采用了低通有限脈沖響應(yīng)濾波器，但也可以使用低通無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。
參見圖5，經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線合成起來(lái)形成一條位置與時(shí)間曲線。這樣，對(duì)于經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線上的每一點(diǎn)，可計(jì)算并畫出位置與時(shí)間曲線上的另一點(diǎn)。因?yàn)殚]環(huán)控制系統(tǒng)26是一個(gè)位置控制系統(tǒng)，所以在最佳實(shí)施例中產(chǎn)生了位置與時(shí)間曲線。
然后，對(duì)應(yīng)于每一種形式的電梯轎廂門操作的位置與時(shí)間曲線被儲(chǔ)存到門控制器20的RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)中。
當(dāng)門控制器接收門控制命令而移動(dòng)門時(shí)，距離比例因數(shù)Kdist和時(shí)間比例因數(shù)Ktime依據(jù)下式確定Kdist=(Xfinal-Xinitial)Xtotalprofile]]>其中，Xfinal是門的最終目標(biāo)位置；Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收時(shí)，門的位置；Xtotal profilo是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總距離；Ktime=ttotaltdesired]]>其中ttotal是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總時(shí)間，它對(duì)于各操作來(lái)說是一定值；tdesired是門操作必須完成的期望時(shí)間，它根據(jù)下式確定tdesired=tstored×Kdist]]>其中tstored是用于整個(gè)操作的通常時(shí)間，它可經(jīng)調(diào)整以適合顧客的需要，且某一樓層與另一樓層的該值可以不同。因此，儲(chǔ)存的曲線可為了每一樓層而分別成比例地縮放，而不用產(chǎn)生新的曲線。
在發(fā)出移動(dòng)門的命令時(shí)，門的位置Xinitial從定位系統(tǒng)獲得，該定位系統(tǒng)在接收到發(fā)出門移動(dòng)命令時(shí)刻門的位置時(shí)，向門控制器20提供輸入信號(hào)。門的最終位置Xfinal是在命令結(jié)束時(shí)門的最終目標(biāo)位置。儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總距離Xtolal是欲被成比例縮放的儲(chǔ)存曲線的總距離且是一個(gè)已知參數(shù)。
一旦確定了比例因數(shù)，用于適當(dāng)門操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線就被調(diào)出，并在軟件中依據(jù)下式成比例縮放Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist其中Xref是位置參考點(diǎn)28并用作向位置控制系統(tǒng)26輸入的門的期望位置信號(hào)；Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收到時(shí)門的位置；X(tn)是在儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線上在一特定時(shí)間tn處門的位置；Kdist是距離比例因數(shù)。
為了從儲(chǔ)存曲線X(tn)計(jì)算門的位置，可依據(jù)下式確定時(shí)間tntn＝tn-1+Δt*Ktime其中tn是參考點(diǎn)X(tn)在位置與時(shí)間曲線上對(duì)應(yīng)的時(shí)間；tn-1是前一個(gè)重復(fù)計(jì)算值；Δt是tn與tn-1的實(shí)際時(shí)間差，在最佳實(shí)施例中設(shè)置為五毫秒(5msec)；Ktime是時(shí)間比例因數(shù)。
在操作時(shí)，當(dāng)電梯轎廂門操作系統(tǒng)初始通電時(shí)，作為初始化過程的一部分，產(chǎn)生一條直線速度與時(shí)間曲線。接著，該速度與時(shí)間曲線通過低通FIR濾波器。然后，經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線和位置與時(shí)間曲線合成。再將該曲線儲(chǔ)存起來(lái)以備后用。當(dāng)門控制器20接收到移動(dòng)電梯轎廂門的命令后，控制器調(diào)出用于適當(dāng)操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線。門控制器不需要為每一命令產(chǎn)生一條曲線以及占用寶貴的處理器時(shí)間。門控制器產(chǎn)生比例因數(shù)，并依據(jù)門的最初位置和門操作必須完成的時(shí)間來(lái)成比例地縮放適當(dāng)?shù)那€。
在門完全打開和完全關(guān)閉并且必須根據(jù)命令分別移動(dòng)到完全關(guān)閉或完全打開的位置的情況下，各比例因數(shù)等于一(1)且軟件歷經(jīng)儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線。但是，在門不必經(jīng)完全關(guān)閉或打開循環(huán)的情況下，或者如果完成操作的期望時(shí)間tdesired與相應(yīng)于曲線的總時(shí)間tcotal不同時(shí)，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存位置與時(shí)間曲線依據(jù)前述方式成比例縮放。例如，如果門正在關(guān)閉并且在關(guān)閉操作的某一中間點(diǎn)接收到打開命令，則門必須運(yùn)行總打開距離的一部分并且必須在一段時(shí)間中完成任務(wù)。因此，儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線必須成比例縮放并為每一異常的門操作加以剪輯。
由于僅使用儲(chǔ)存曲線加以成比例縮放而不是為每次操作實(shí)時(shí)產(chǎn)生一條曲線，所以本發(fā)明節(jié)約了處理器時(shí)間。本發(fā)明還節(jié)約了時(shí)間并減少了軟件的復(fù)雜程度。另外，本發(fā)明對(duì)于每一特定樓層都可以靈活地剪輯每種門操作，而不必實(shí)時(shí)產(chǎn)生一條新曲線，也不會(huì)有損于門的性能。
盡管參照特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以了表示和說明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說，應(yīng)理解到在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，本發(fā)明可以做出多種變形。例如，盡管本發(fā)明的最佳實(shí)施例描述了用于成比例縮放位置與時(shí)間曲線的方法，但也可以將速度與時(shí)間曲線成比例縮放并用作速度控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)。另外，最佳實(shí)施例描述了將位置與時(shí)間曲線事先過濾成高頻，但在本發(fā)明的教導(dǎo)下，也可以對(duì)未經(jīng)濾波的曲線成比例地縮放。
權(quán)利要求
1.一種用于控制電梯轎廂門運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括以下步驟為期望的門運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一條直線速度與時(shí)間曲線；將所述直線速度與時(shí)間曲線通過一低通濾波器，以得到一條經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線，用于限制所述速度與時(shí)間曲線的頻率；合成所述經(jīng)濾波的速度與時(shí)間曲線以得到一條位置與時(shí)間曲線；儲(chǔ)存所述位置與時(shí)間曲線；在接收到移動(dòng)所述電梯轎廂門的命令后調(diào)出所述位置與時(shí)間曲線；依據(jù)所述電梯轎廂門的最初位置和完成操作所期望的時(shí)間來(lái)成比例地縮放所述位置與時(shí)間曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，低通濾波器是一個(gè)低通有限脈沖響應(yīng)濾波器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，低通濾波器是一個(gè)低通無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置與時(shí)間曲線被儲(chǔ)存在RAM中。
5.一種用于控制電梯轎廂門運(yùn)動(dòng)的方法，所述方法包括以下步驟為期望的門運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一條速度與時(shí)間曲線；依據(jù)所述電梯轎廂門的最初位置和完成操作所期望的時(shí)間來(lái)成比例地縮放所述速度與時(shí)間曲線。
6.一種為移動(dòng)電梯轎廂門而成比例地縮放位置與時(shí)間曲線的方法，所述方法包括以下步驟依據(jù)下式確定距離比例因數(shù)Kdist=(Xfinal-Xinitial)Xtotalprofile]]>其中，Xfinal是門的最終目標(biāo)位置，Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收時(shí)門的位置，Xtotal profile是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總距離；依據(jù)下式確定時(shí)間比例因數(shù)Ktime=ttotaltdesired]]>其中tdesired是門操作必須完成的期望時(shí)間，ttotal是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總時(shí)間；依據(jù)下式確定用作閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的輸入值的位置參考點(diǎn)Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist和tn＝tn-1+Δt*Ktime其中Xref是位置參考點(diǎn)并用作向位置控制系統(tǒng)輸入的門的期望位置信號(hào)，Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收到時(shí)門的位置，X(tn)是在儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線上在一特定時(shí)間tn處門的位置，Kdist是距離比例因數(shù)，tn是參考點(diǎn)X(tn)在位置與時(shí)間曲線上對(duì)應(yīng)的時(shí)間，tn-1是前一個(gè)重復(fù)計(jì)算值，Δt是tn與tn-1的實(shí)際時(shí)間差，Ktime是時(shí)間比例因數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間差Δt設(shè)置為五毫秒(5msec)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，tdesired=tstored×Kdist]]>其中tstored是用于完成整個(gè)操作的儲(chǔ)存時(shí)間。
9.一種用于打開和關(guān)閉電梯轎廂門的電梯轎廂門系統(tǒng)，所述電梯轎廂門系統(tǒng)包括一個(gè)帶有軟件的門控制器，該軟件用于成比例縮放位置與時(shí)間曲線以適應(yīng)異常的門操作。
10.如權(quán)利要求9所述的電梯轎廂門系統(tǒng)，其特征在于，依據(jù)下式確定距離比例因數(shù)Kdist=(Xfinal-Xinitial)Xtotalprofile]]>其中，Xfinal是門的最終目標(biāo)位置，Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收時(shí)門的位置，Xtotal profile是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總距離；依據(jù)下式確定時(shí)間比例因數(shù)Ktime=ttotaltdesired]]>其中tdesired是門操作必須完成的期望時(shí)間，ttotal是用于各操作的儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線的總時(shí)間；依據(jù)下式確定用作閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的輸入值的位置參考點(diǎn)Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist和tn＝tn-1+Δt*Ktime其中Xref是位置參考點(diǎn)并用作向位置控制系統(tǒng)輸入的門的期望位置信號(hào)，Xinitial是當(dāng)移動(dòng)門的命令被接收到時(shí)門的位置，X(tn)是在儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線上在一特定時(shí)間tn處門的位置，Kdist是距離比例因數(shù)，tn是參考點(diǎn)X(tn)在位置與時(shí)間曲線上對(duì)應(yīng)的時(shí)間，tn-1是前一個(gè)重復(fù)計(jì)算值，Δt是tn與tn-1的實(shí)際時(shí)間差，Ktime是時(shí)間比例因數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的電梯轎廂門系統(tǒng)，其特征在于，tdesired=tstored×Kdist]]>其中tstored是用于完成整個(gè)操作的儲(chǔ)存時(shí)間。
全文摘要
一種成比例地縮放電梯轎廂門系統(tǒng)的位置與時(shí)間曲線的方法,包括產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間比例因數(shù)和一個(gè)距離比例因數(shù)的步驟。這些比例因數(shù)使得事先儲(chǔ)存的位置與時(shí)間曲線能用于所有后續(xù)的電梯轎廂門系統(tǒng)操作。
文檔編號(hào)B66B13/14GK1185411SQ97126298
公開日1998年6月24日 申請(qǐng)日期1997年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月21日
發(fā)明者R·N·法爾勾 申請(qǐng)人:奧蒂斯電梯公司