Способ управления положением кабины лифта и лифтовая система

Способ управления положением кабины лифта и лифтовая система

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к лифтовым системам, более конкретно к способам и системам, выравнивающим положение кабины лифта относительно посадочной площадки.

Уровень техники

Лифтовые системы включают кабину лифта, которая перемещается между этажами, обеспечивая, например, доставку лифта к различным этажам здания. Подъемный механизм лифта включает в себя двигатель и тормоз, служащие для перемещения кабины лифта в желаемое положение, соответствующее запросу пассажира, и, кроме того, удерживающие кабину в этом положении. Блок управления или контроллер подъемного механизма управляет работой механизма, обеспечивая, известными способами, выполнение запросов пассажиров на обслуживание лифтовой системой и удержание кабины на выбранном этаже.

Одной из проблем, связанных с лифтовыми системами, является выравнивание и удержание кабины на подходящей высоте относительно посадочной площадки, что облегчает переход пассажиров между кабиной и посадочной площадкой. В идеальном случае пол кабины должен находиться на одном уровне с посадочной площадкой, что облегчает переход пассажиров между площадкой и кабиной и уменьшает опасность того, что пассажир споткнется. Действующие в данное время стандарты и правила, относящиеся к лифтовым системам, задают максимально допустимое смещение, которым определяется максимальное расстояние между плоскостью пола кабины и плоскостью посадочной площадки. Когда это расстояние превышает максимально допустимое смещение, согласно стандартам, лифтовая система должна продолжить выравнивание кабины (осуществить "доводку" кабины).

При обычном способе выравнивание положения кабины включает измерение датчиком смещения пола кабины относительно посадочной площадки. Обычно это выполняется с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП), установленного на первичном датчике положения или контроллере, связанном с кабиной. Если смещение превышает установленное пороговое значение, то выравнивание повторяется. Контроллер подъемного механизма определяет (с учетом веса кабины) крутящий момент, требуемый для подъема кабины, и заставляет двигатель заранее развить требуемый крутящий момент, прежде чем будет отпущен тормоз подъемного механизма. Далее подаваемый на двигатель ток регулируется с помощью цепи обратной связи внутреннего сервоинтегратора, имеющего внешний контур обратной связи по положению, с использованием компенсатора с обратной связью с постоянным коэффициентом усиления (например, регулятора с воздействием по отклонению и интегралу скорости), компенсирующего ошибку положения.

В большинстве ситуаций может применяться обычный способ выравнивания положения кабины. Но для высоких и сверхвысоких зданий обычный способ может не привести к удовлетворительным результатам. Это возможно отчасти потому, что эффективная упругая жесткость элементов канатного приспособления уменьшается при увеличении длины. Соответственно, для канатных приспособлений, в которых тросы системы имеют большую длину, возможно увеличение статической деформации при изменении веса кабины, связанном, например, с числом пассажиров, входящих в кабину или выходящих из нее. Кроме того, имеет место запаздывание между действием двигателя, реакцией кабины и откликом датчика положения, которое увеличивается линейно с увеличением высоты шахты. Если применяется обычный способ, то такое запаздывание вносит в логику обратной связи по положению потенциальные проблемы, связанные с устойчивостью. Другая проблема состоит в том, что уменьшение жесткости канатного приспособления уменьшает резонансную частоту вертикальных колебаний кабины лифта, зависящую от изменения веса кабины. Резонанс на более низкой частоте создает для традиционных логических устройств или алгоритмов управления ограничения на амплитудно-частотные характеристики, или значения коэффициентов усиления, что ограничивает диапазон частот и, следовательно, характеристики эффективности системы.

Раскрытие изобретения

Один из вариантов настоящего изобретения описывает способ управления положением кабины лифта, включающий определение необходимости выравнивания положения кабины, определение данных о динамике движения кабины, относящихся к текущему положению кабины, и регулирование коэффициента усиления системы управления посредством двигателя перемещения кабины с учетом определенной необходимости выравнивания положения кабины и вышеуказанных данных о динамике движения кабины. Посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления для выравнивания положения кабины могут формировать сигнал управления вращающим моментом двигателя перемещения кабины. Дополнительно в способе для выравнивания положения кабины используют отрегулированный коэффициент усиления системы управления, а для остальных режимов работы кабины используют заданный коэффициент усиления системы управления. Данные о динамике движения кабины могут определять для каждого ее положения на пути движения кабины, после чего хранят указанные данные вместе с указаниями положений кабины и используют эти данные при определении динамики движения кабины при ее текущем положении. Кроме того, при регулировании коэффициента усиления системы управления его могут увеличивать до значения, превосходящего заданный коэффициент усиления системы управления. Также в способе могут использовать сервоинтегратор, который связывают с двигателем перемещения кабины, при этом коэффициент усиления системы управления регулируют до пропорционального интегральному коэффициенту усиления системы управления сервоинтегратора. В качестве данных о динамике движения кабины могут использовать данные о динамике работы тросового поддерживающего кабину устройства. В качестве данных о динамике движения кабины могут использовать по меньшей мере первый параметр, характеризующий частоту вертикальных колебаний кабины, и второй параметр, характеризующий коэффициент затухания колебаний. Первый параметр может являться частотным квадратом. Кроме того, при регулировании коэффициента усиления системы управления с учетом данных о динамике движения кабины могут использовать полосовой заграждающий фильтр второго порядка.

Еще один вариант изобретения описывает лифтовую систему, включающую контроллер двигателя лифта, содержащий сервоинтегратор, снабженный блоком набора значений коэффициента усиления системы управления, и модуль динамической компенсации, связанный с сервоинтегратором с возможностью выборочного регулирования коэффициента усиления системы управления сервоинтегратора от заданного значения до значения, зависящего от данных о динамике движения кабины при текущем положении кабины. Модуль динамической компенсации может быть выполнен с возможностью увеличения коэффициента усиления системы управления до значения, превосходящего заданное значение коэффициента усиления системы управления. Система также может включать электронное запоминающее устройство, имеющее блок памяти о данных динамики движения кабины для каждого ее положения на пути движения кабины, при этом модуль динамической компенсации связан с вышеупомянутым блоком памяти с возможностью определения данных о динамике движения кабины в ее текущем положении с учетом данных вышеупомянутого блока данных. Сервоинтегратор может быть выполнен с возможностью формирования сигнала управления вращающим моментом двигателя перемещения кабины посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления. Кроме того, сервоинтегратор может быть выполнен с возможностью формирования сигнала управления вращающим моментом двигателя посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления при выравнивании положения кабины и заданного коэффициента усиления системы управления при остальных режимах работы кабины. Коэффициент усиления системы управления может быть пропорционален интегральному коэффициенту усиления системы управления сервоинтегратора. Данные о динамике движения кабины могут представлять собой данные о динамике работы тросового поддерживающего кабину устройства. Также данные о динамике кабины могут иметь по меньшей мере первый параметр, характеризующий частоту вертикальных колебаний кабины, и второй параметр, характеризующий коэффициент затухания колебаний. Первый параметр может являться частотным квадратом. Модуль динамической компенсации может содержать полосовой заграждающий фильтр второго порядка, определяющий поправочный коэффициент при регулировании коэффициента усиления системы управления. Система также может содержать кабину лифта, тросовое поддерживающее кабину устройство, двигатель перемещения кабины посредством тросового поддерживающего кабину устройства и устройство контроллера управления двигателя.

Различные отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут очевидными специалистам в данной области из следующего далее подробного описания. Чертежи, сопровождающие подробное описание, могут быть кратко описаны следующим образом.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана часть варианта лифтовой системы.

На фиг.2 показана блок-схема, представляющая способ, применяемый в одном варианте.

На фиг.3 показана схема управления лифтом, взятая в качестве примера.

Осуществление изобретения

На фиг.1 схематично представлена часть лифтовой системы 20, взятой в качестве примера. Кабина 22 лифта поддерживается несущими элементами таким образом, что может перемещаться по направляющим рельсам 24 посредством подъемного механизма 26. В данном варианте механизм 26 управляет перемещением тросового устройства 28, поддерживающего кабину 22. Двигатель и тормоз подъемного механизма 26 управляются контроллером 30 подъемного механизма, выполняя требуемые перемещение и выравнивание кабины 22.

Контроллер 30 использует данные о работе подъемного механизма 26 и о положении кабины 22 лифта для определения того, как следует управлять механизмом 26, чтобы обеспечить желаемую работу лифтовой системы. Вариант, представленный на фиг.1, включает первичный датчик 32 положения кабины лифта, который снабжает контроллер 30 данными о положении кабины 22. Первичный датчик 32 положения может, например, включать АЦП, связанный с сенсорным колесом, и трос или ленту, перемещающийся вместе с кабиной 22, таким образом, что АЦП с сенсорным колесом обеспечивает контроллер 30 данными, характеризующими текущее положение кабины. Данные о положении кабины 22 лифта могут быть получены различными известными способами.

Контроллер 30 включает сервоинтегратор для управления работой двигателя подъемного механизма 26. Сервоинтегратор имеет на выходе пропорциональный (K_p) и интегральный (K_i) коэффициенты усиления, которые представляют собой сигналы, поступающие к двигателю подъемного механизма 26 и управляющие вращающим моментом двигателя. Коэффициенты усиления сервоинтегратора известными способами устанавливаются такими, чтобы получить желаемые эксплуатационные характеристики лифтовой системы.

В определенных ситуациях необходимо выравнивание положения кабины 22 при остановке кабины на этаже. В случае высоких или сверхвысоких зданий при остановке кабины 22 на этаже, находящемся относительно невысоко, образуется конфигурация, в которой тросовое поддерживающее кабину устройство 28 имеет большую длину, что, при описанном выше способе управления, приводит к возникновению дополнительных сложностей. В контроллере 30, чтобы достичь желаемой эффективности выравнивания, используется отрегулированный коэффициент усиления сервоинтегратора, если кабина 22 останавливается на таком этаже, что применение обычных способов выравнивания не обеспечивает желаемого результата.

На фиг.2 блок-схема 40 обобщенно представляет один вариант, рассмотренный в качестве примера. Положение кабины определяется в блоке 42. В блоке 44 определяется необходимость проведения выравнивания положения кабины. Она может потребоваться, например, при изменении веса кабины во время остановки на этаже. В блоке 46 определяются данные, относящиеся к данным о динамике кабины, связанные с положением кабины. Например, при нахождении кабины 22 на относительно невысоком этаже высокого или сверхвысокого здания, будет ощущаться динамика кабины, влияющая на операции выравнивания положения кабины. Определение, выполняемое в блоке 46 примера, включает определение того, находится ли кабина на таком этаже, для которого важны указанные данные о динамике кабины. Данный вариант включает получение подобных данных опытным путем (что составляет часть конструирования лифтовой системы или ее установки), чтобы обеспечить контроллер 30 такими данными, которые будут храниться, например, в электронном запоминающем устройстве. В одном варианте используется таблица соответствия, содержащая данные о динамике кабины для различных положений; таблица просматривается контроллером 30 для поиска данных по известным данным о текущем положении кабины.

В ситуациях, в которых данные динамики кабины оказываются полезными для управления выравниванием положения кабины лифта, коэффициент усиления для управления двигателем регулируется в блоке 48 посредством определенных данных динамики кабины. В блоке 50 осуществляется выравнивание с использованием отрегулированного коэффициента усиления.

В ситуациях, когда данные о динамике кабины не нужны для управления двигателем подъемного механизма 26, используется заданное значение коэффициента усиления или его установочное значение (значение "по умолчанию"), без его регулировки. Например, заданное значение коэффициента усиления или его установочное значение могут использоваться при нормальном движении лифта и при выравнивании положения кабины, если она остановилась на относительно высоком этаже.

На фиг.3 схематично показано примерное управление лифтом и схематично представлена часть контроллера 30. В этом примере используются обычные способы управления двигателем лифта, в которых формируются управляющие сигналы для управления двигателем подъемного механизма 26 для большинства режимов эксплуатации лифтовой системы. Когда требуется выравнивание, а положение кабины таково, что динамика кабины будет влиять на выравнивание, коэффициент усиления для управления работой двигателя регулируется, чтобы обеспечить желаемые эксплуатационные характеристики выравнивания положения кабины.

На фиг.3 вход 52, имеющий данные о желаемом положении кабины, сравнивается с данными 54 о текущем положении кабины посредством компаратора 56. Выход (выходной сигнал) компаратора 56 (то есть, разность между фактическим положением и желаемым положением кабины) обрабатывается модулем 58, определяющим коэффициент усиления при выравнивании. В одном варианте коэффициент усиления при выравнивании фиксирован. Выход модуля 58, определяющего коэффициент усиления при выравнивании, сравнивается компаратором 62 с первичным входом 60 датчика скорости.

Выход компаратора 62 поступает к модулю 64 динамической компенсации, который обеспечивает регулировку коэффициента усиления сервоинтегратора 66. Модуль 64 динамической компенсации в этом варианте включает режекторный фильтр (полосовой заграждающий фильтр со ступенчатой характеристикой) второго порядка, в котором используются два параметра, которыми характеризуется динамический отклик кабины. Два параметра в данном варианте могут представлять собой резонансную частоту вертикальных колебаний кабины и коэффициент затухания колебаний соответственно. Эти два параметра зависят от характеристик тросового поддерживающего кабину устройства 28 варианта. На фиг.3 через b обозначен квадрат частоты колебаний для данного режима вертикальных колебаний, через а - коэффициент затухания колебаний. В этом варианте а и b - это данные о динамике кабины, используемые для корректировки коэффициента усиления сервоинтегратора 66. На фиг.3 через s обозначен лапласиан.

Значения коэффициентов усиления (K_p и K_i) сервоинтегратора возрастают, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик при выравнивании положения кабины 22. Сервоинтегратор 66 формирует выходной сигнал, управляющий вращающим моментом двигателя 68; этот сигнал используется для управления двигателем подъемного механизма 26 при выравнивании положения кабины.

Если коэффициент усиления сервоинтегратора будет увеличен без учета данных о динамике кабины, то возможно возбуждение колебаний тросов лифта на резонансной для данного тросового поддерживающего кабину устройства 28 частоте, например, возможно возникновение вибрации или вертикальных колебаний кабины. Использование данных о динамике кабины для регулирования коэффициента усиления сервоинтегратора позволяет при увеличенном коэффициенте усиления обеспечить улучшенные эксплуатационные характеристики выравнивания; при этом удается избежать возбуждения колебаний компонент, находящихся в шахте (например, тросового поддерживающего кабину устройства 28 в данной конфигурации), на резонансной частоте для данного режима вертикальных колебаний, обусловленного увеличенной длиной тросового устройства 28 в данной конфигурации. Регулировка коэффициента усиления сервоинтегратора, выполняемая модулем 64 динамической компенсации, эффективно препятствует возбуждению вертикальных колебаний кабины в данном режиме работы, позволяя использовать увеличенные значения коэффициентов усиления сервоинтегратора.

Данное выше описание имеет иллюстративный, а не ограничительный характер. Вариации и модификации раскрытых вариантов, которые могут оказаться очевидными для специалистов в данной области, не выходят за пределы, характеризующие сущность данного изобретения. Область правовой охраны изобретения может быть определена только при ознакомлении со следующей далее формулой изобретения.

1. Способ управления положением кабины лифта, включающий определение необходимости выравнивания положения кабины, определение данных о частоте вертикальных колебаний кабины, и регулирование коэффициента усиления системы для управления работой двигателя, обеспечивающего повторное выравнивание положения кабины на основании вышеуказанных определенных данных о частоте вертикальных колебаний кабины.

2. Способ по п.1, в котором посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления для выравнивания положения кабины формируют сигнал управления вращающим моментом двигателя перемещения кабины.

3. Способ по п.1, в котором для выравнивания положения кабины используют отрегулированный коэффициент усиления системы управления, а для остальных режимов работы кабины используют заданный коэффициент усиления системы управления.

4. Способ по п.1, в котором данные о частоте вертикальных колебаний кабины определяют для каждого ее положения на пути движения кабины, после чего хранят указанные данные вместе с указаниями положений кабины и используют эти данные при определении динамики движения кабины при ее текущем положении.

5. Способ по п.1, в котором при регулировании коэффициента усиления системы управления его увеличивают до значения, превосходящего заданный коэффициент усиления системы управления.

6. Способ по п.1, в котором указанный коэффициент усиления системы управления представляет собой интегральный коэффициент усиления системы управления сервоинтегратора, связанного с указанным двигателем.

7. Способ по п.1, в котором в качестве данных о частоте вертикальных колебаний кабины используют данные о динамике работы тросового поддерживающего кабину устройства.

8. Способ по п.1, в котором для регулировки указанного коэффициента усиления системы определяют параметр, характеризующий коэффициент затухания колебаний.

9. Способ по п.8, в котором для регулировки указанного коэффициента усиления системы частоту вертикальных колебаний кабины возводят в квадрат.

10. Способ по п.1, в котором при регулировании коэффициента усиления системы управления с учетом данных о частоте вертикальных колебаний кабины используют полосовой заграждающий фильтр второго порядка.

11. Лифтовая система, включающая устройство для контроля двигателя лифта, содержащее сервоинтегратор, который имеет коэффициент усиления системы управления заданной величины, и модуль динамической компенсации, который выборочно регулирует коэффициент усиления системы управления сервоинтегратора от заданного значения до значения, зависящего от данных о динамике движения кабины при текущем положении кабины.

12. Система по п.11, в которой модуль динамической компенсации выполнен с возможностью увеличения коэффициента усиления системы управления до значения, превосходящего заданное значение коэффициента усиления системы управления.

13. Система по п.12, которая включает электронное запоминающее устройство для запоминания данных динамики движения кабины для каждого положения из множества ее положений, при этом модуль динамической компенсации выполнен с возможностью определения данных о динамике движения кабины из указанного запоминающего устройства, исходя из текущего положения кабины.

14. Система по п.11, в которой сервоинтегратор выполнен с возможностью формирования сигнала управления вращающим моментом двигателя перемещения кабины посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления.

15. Система по п.14, в которой сервоинтегратор выполнен с возможностью формирования сигнала управления вращающим моментом двигателя посредством отрегулированного коэффициента усиления системы управления при выравнивании положения кабины и заданного коэффициента усиления системы управления при остальных режимах работы кабины.

16. Система по п.11, в которой коэффициент усиления системы управления пропорционален интегральному коэффициенту усиления системы управления сервоинтегратора.

17. Система по п.11, в которой данные о динамике движения кабины представляют собой данные о динамике работы тросового поддерживающего кабину устройства.

18. Система по п.11, в которой данные о динамике кабины имеют, по меньшей мере, первый параметр, характеризующий частоту вертикальных колебаний кабины, и второй параметр, характеризующий коэффициент затухания колебаний.

19. Система по п.18, в которой первый параметр является частотным квадратом.

20. Система по п.11, в которой модуль динамической компенсации содержит полосовой заграждающий фильтр второго порядка, определяющий поправочный коэффициент при регулировании коэффициента усиления системы управления.

21. Система по п.11, которая содержит кабину лифта, тросовое устройство, соединенное с кабиной, двигатель перемещения тросового устройства для перемещения кабины и контроллер двигателя для управления двигателем, причем контроллер двигателя включает указанное устройство.