專利名稱：設(shè)計(jì)對(duì)電梯轎廂減振的調(diào)節(jié)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)對(duì)電梯轎廂減振的調(diào)節(jié)器的方法，其中調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)建立在電梯轎廂的模型的基礎(chǔ)上。
背景技術(shù)：
專利說(shuō)明書EP0731051B1中披露了一種對(duì)電梯轎廂減振的裝置和方法。通過(guò)快速的調(diào)節(jié)減少垂直于運(yùn)行方向的振動(dòng)或加速度，從而在電梯轎廂內(nèi)不會(huì)感覺到振動(dòng)或加速度。為對(duì)測(cè)量值進(jìn)行采集，在轎廂框架上設(shè)置有慣性傳感器。另外一緩慢的位置調(diào)節(jié)器用于在電梯轎廂出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于導(dǎo)軌單側(cè)歪斜時(shí)將電梯轎廂自動(dòng)導(dǎo)向中間位置，其中位置傳感器將測(cè)量值提供給位置調(diào)節(jié)器。
為減輕電梯轎廂上的振動(dòng)或加速度，設(shè)置有一個(gè)多變量調(diào)節(jié)器和為了保持導(dǎo)輪的間隙或電梯轎廂的垂直狀態(tài)設(shè)置有另一個(gè)多變量調(diào)節(jié)器。兩個(gè)調(diào)節(jié)器的調(diào)整信號(hào)相加和分別對(duì)為導(dǎo)輪導(dǎo)向的和為水平方向的促動(dòng)器進(jìn)行控制。
調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)建立在電梯轎廂模型的基礎(chǔ)之上，所述模型考慮到了主要的結(jié)構(gòu)諧振。
其缺點(diǎn)在于，盡管采用了減少極(pole)數(shù)量的方法，但總模型仍趨于過(guò)分復(fù)雜。因此造成建立在模型基礎(chǔ)上的調(diào)節(jié)器同樣也是復(fù)雜的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種輔助措施，其中克服已知方法中存在的缺點(diǎn)和推薦一種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的方法。
實(shí)現(xiàn)所述目的的技術(shù)方案如下一種設(shè)計(jì)對(duì)電梯轎廂減振的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)的方法，其中調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)建立在電梯轎廂的模型的基礎(chǔ)上，其特征在于，采用一具有或多或少已知的或經(jīng)鑒別的模型參數(shù)的電梯轎廂的總模型，其中通過(guò)模型的傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)與測(cè)出的傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)的比較對(duì)采用的電梯轎廂的參數(shù)進(jìn)行判別和改變模型參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)與測(cè)出的頻率響應(yīng)的盡可能的一致，其中具有經(jīng)鑒別的參數(shù)的模型作為設(shè)計(jì)用于主動(dòng)減振的最佳調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)。
根據(jù)本發(fā)明的方法最好預(yù)給定一個(gè)具有已知結(jié)構(gòu)的電梯轎廂的總模型。其中涉及一種所謂的多體系統(tǒng)(MBS)模型，所述模型包括多個(gè)剛性體。MBS模型對(duì)具有導(dǎo)輪和促動(dòng)器的電梯轎廂主要的彈性結(jié)構(gòu)以及與導(dǎo)軌的力耦合進(jìn)行描述。模型參數(shù)或多或少是已知的或正在評(píng)價(jià)的，其中對(duì)采用的電梯轎廂的參數(shù)進(jìn)行鑒別或確定。其中對(duì)模型的頻率響應(yīng)與測(cè)出的頻率響應(yīng)進(jìn)行比較。采用算法利用多個(gè)變量對(duì)函數(shù)最佳化，改變被評(píng)價(jià)的模型參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)盡可能的一致。
另外，最好電梯轎廂的主動(dòng)減振系統(tǒng)本身是測(cè)量傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)的測(cè)量裝置。用促動(dòng)器對(duì)電梯轎廂進(jìn)行激勵(lì)和利用加速度傳感器或位置傳感器對(duì)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。
建立在模型基礎(chǔ)上的調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)方法保證了對(duì)具有不同的參數(shù)的各個(gè)電梯轎廂盡可能良好的主動(dòng)的減振。
采用上述的鑒別方法保證了作為結(jié)果存在最簡(jiǎn)單和最一致的模型。最好建立在該模型基礎(chǔ)上的調(diào)節(jié)器具有較好的品質(zhì)因數(shù)或較好的調(diào)節(jié)質(zhì)量。另外可以對(duì)方法系統(tǒng)地加以描述和在很大程度上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和以很短的時(shí)間實(shí)施。
基于具有經(jīng)判別的參數(shù)的MBS模型，可以設(shè)計(jì)出用于減少加速度的堅(jiān)固的多變量調(diào)節(jié)器和一個(gè)用于保持導(dǎo)輪間隙的位置調(diào)節(jié)器。
加速度調(diào)節(jié)器具有帶通濾波器的特性和在大約1Hz至4Hz的平均的頻率范圍內(nèi)具有最好的效果。低于或高于該頻段將會(huì)減少加速度調(diào)節(jié)器的增益和效果。
在低頻率范圍加速度調(diào)節(jié)器的效率將受到導(dǎo)輪的可用的間隙和基于此間隙設(shè)計(jì)的位置調(diào)節(jié)器的限制。位置調(diào)節(jié)器促使電梯轎廂對(duì)導(dǎo)軌截面的平均值跟調(diào)，而加速度調(diào)節(jié)器將促使產(chǎn)生直線性移動(dòng)。這種目的沖突是采用下述方式解決的，兩個(gè)調(diào)節(jié)器分別在不同的頻率范圍內(nèi)起作用。在頻率低時(shí)位置調(diào)節(jié)器的增益大和然后減小。即位置調(diào)節(jié)器具有一個(gè)低通濾波器的特性。反之，在頻率低時(shí)加速度調(diào)節(jié)器具有小的增益。
在高的頻率范圍，加速度調(diào)節(jié)器的效率將受到電梯轎廂彈性的限制。例如在12Hz時(shí)將出現(xiàn)第一結(jié)構(gòu)諧振，其中該值大大取決于電梯轎廂的結(jié)構(gòu)和可以明顯地較低。高于第一結(jié)構(gòu)諧振，調(diào)節(jié)器不再能減少轎廂體的加速度。甚至存在結(jié)構(gòu)諧振被激勵(lì)的危險(xiǎn)，或會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定?；趯?duì)調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型的認(rèn)識(shí)，對(duì)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)應(yīng)避免此現(xiàn)象出現(xiàn)。


下面將對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明。圖中示出圖1示出電梯轎廂的多體系統(tǒng)(MBS)模型；圖2示出導(dǎo)輪和導(dǎo)輪力；圖3示出具有導(dǎo)輪、促動(dòng)器和傳感器的調(diào)整件；圖4為被調(diào)整的軸的示意圖；圖5示出測(cè)出的加速度和經(jīng)鑒別的模型的增益；圖6和7示出最佳化的調(diào)節(jié)器，其中具有用于主動(dòng)減振的經(jīng)鑒別的參數(shù)；圖8為設(shè)計(jì)H∞調(diào)節(jié)器的信號(hào)流圖，其中具有調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)對(duì)象；圖9示出在y方向位置調(diào)節(jié)器的單參量曲線；圖10在y方向加速度調(diào)節(jié)器的單參量曲線，和圖11示出激勵(lì)促動(dòng)器的力信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
MBS模型必須再現(xiàn)出涉及乘行舒適度的電梯轎廂的主要特性。由于在對(duì)參數(shù)進(jìn)行鑒別時(shí)可以僅用線性模型工作，所以必須對(duì)所有非線性的作用忽略不計(jì)。彈性電梯轎廂的第一固有頻率很低，因而所述頻率可以與所謂的整個(gè)轎廂的剛性體-固有頻率重疊。
如圖1所示，為實(shí)現(xiàn)彈性電梯轎廂1的模型化需要至少兩個(gè)剛性體，即轎廂體2和轎廂框3。利用彈性彈簧4.1至4.6，即所謂的轎廂隔離件4將轎廂體2和轎廂框3連接。所述轎廂隔離件用于減小從框架傳遞給轎廂體的固體噪音。將轎廂體和轎廂框看成一個(gè)整體足以實(shí)現(xiàn)對(duì)剛性的電梯轎廂1的模型化。
轎廂體2和轎廂框3的橫向強(qiáng)度大大低于垂直向的強(qiáng)度。此點(diǎn)可以通過(guò)分別至少分成兩個(gè)鋼性體，即轎廂體2.1和2.2和轎廂框3.1和3.2加以模型化。通過(guò)彈簧5、6.1和6.2將至少兩個(gè)分體水平向耦合連接和在垂直向可以視為是剛性連接的。
可以用至少8個(gè)剛性體對(duì)導(dǎo)輪7.1至7.8以及分?jǐn)偟母軛U和促動(dòng)器的質(zhì)量模型化，但也可以對(duì)此忽略不計(jì)。此點(diǎn)取決于導(dǎo)輪的固有頻率和加以考慮的頻率范圍的上限。由于在調(diào)節(jié)狀態(tài)下促動(dòng)器-導(dǎo)輪-系統(tǒng)的固有頻率將會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定，所以優(yōu)選用剛性體模型化。導(dǎo)輪僅垂直于支撐面對(duì)應(yīng)于框架在導(dǎo)軌上移動(dòng)和與導(dǎo)輪導(dǎo)向彈簧8.1至8.8耦合連接。而在其它方向上導(dǎo)輪與框架剛性連接。
如圖2所示，導(dǎo)向性能或在導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間的力耦合是非常重要的。建模時(shí)基本僅需要兩個(gè)水平的力分量。對(duì)由滾動(dòng)阻力產(chǎn)生的垂直的力分量可以忽略不計(jì)。由導(dǎo)輪襯層9.1至9.8的彈性壓縮產(chǎn)生法向力。由垂直于導(dǎo)輪軸和平行于導(dǎo)軌的直線與導(dǎo)輪中點(diǎn)的實(shí)際移動(dòng)方向之間的夾角產(chǎn)生軸向力或剪力。
數(shù)學(xué)上，下述的關(guān)系式是相關(guān)的FRA＝-tan(α)*FRN*K (1)FRA軸向的導(dǎo)輪力，單位[N]α滑角，單位度FRN垂直于支撐面的導(dǎo)輪力，單位[N]K常數(shù)(無(wú)量綱的)，通過(guò)測(cè)量確定當(dāng)達(dá)到附著摩擦力極限時(shí)以及在滑角α很大時(shí)，上述的力法則(1)不再適用。所述滑角在行駛速度較慢時(shí)迅速變大和在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)大約為90°。所以力法則(1)僅適用于行駛中的轎廂。
下式近似適用于行駛中的轎廂的軸向上的導(dǎo)輪力FRA＝-vA/vK*FRN*KFRA＝-vA*(FRN*K/vK)vK；轎廂的垂直速度[m/s]vA轎廂的軸向速度[m/s]K是一個(gè)常數(shù)，當(dāng)預(yù)應(yīng)力明顯地大于法向力的動(dòng)態(tài)分量時(shí)，可以將vK和FRN視為常數(shù)。這意味著，軸向上的滾輪力與軸向的速度成正比，與軸向上的速度相反，和與電梯轎廂的運(yùn)行速度成反比。
因此轎廂的橫向振動(dòng)被導(dǎo)輪減振，此點(diǎn)與被一個(gè)粘滯減振器減振相同，其中隨著運(yùn)行速度的增大減振效果越小。
如圖3所示，導(dǎo)輪7被一圍繞軸10’旋轉(zhuǎn)的杠桿8與轎廂框3連接，其中導(dǎo)輪導(dǎo)向彈簧8在杠桿與轎廂框架之間產(chǎn)生一個(gè)力。促動(dòng)器11產(chǎn)生一個(gè)平行于導(dǎo)輪導(dǎo)向彈簧的力。位置傳感器12對(duì)杠桿10或?qū)л?的位置進(jìn)行測(cè)量。加速度傳感器13對(duì)轎廂框3垂直于導(dǎo)輪襯層9在導(dǎo)軌14上的支撐面的加速度進(jìn)行測(cè)量。圖中各件的附圖標(biāo)記與圖1相同(例如在電梯轎廂1右下方的7.1、8.1、9.1、10.1、11.1、12.1、13.1)。
在電梯轎廂1上具有四個(gè)帶有促動(dòng)器和位置傳感器的下面的導(dǎo)輪7.1至7.4。另外四個(gè)上面的導(dǎo)輪7.5至7.8也可以具有促動(dòng)器和位置傳感器。采用的加速度傳感器13的數(shù)量等于被調(diào)節(jié)的軸的數(shù)量，其中設(shè)置有至少三個(gè)和最多六個(gè)加速度傳感器。
如圖4所示，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯轎廂1的主動(dòng)減振，將軸的數(shù)量由八個(gè)減少到四個(gè)，或當(dāng)只對(duì)下面主動(dòng)調(diào)整時(shí)，從四個(gè)減少到三個(gè)。分別表示促動(dòng)器力、位置和加速度的信號(hào)Fni、Pni、ani的三相點(diǎn)屬于每個(gè)軸Ani。下標(biāo)i表示軸系統(tǒng)中的順序號(hào)和n表示系統(tǒng)中軸的數(shù)量。
采用下述方式將在導(dǎo)軌14.1或14.2之間的下面的和上面的導(dǎo)輪對(duì)的信號(hào)匯聚在一起促動(dòng)器11.1和11.3的力信號(hào)F61或促動(dòng)器11.5和11.7的力信號(hào)F64被分成正的一半和負(fù)的一半。每個(gè)促動(dòng)器僅由一半控制和可以僅產(chǎn)生作用在導(dǎo)輪襯層上的壓力。由位置傳感器12.1和12.3的信號(hào)求出一個(gè)平均值和這同樣也適用于位置傳感器12.5和12.7。由加速度傳感器13.1和13.3或13.5和13.7同樣求出一個(gè)平均值。由于加速度傳感器13.1和13.3或13.5和13.7在一個(gè)軸上和被下面的或上面的轎廂框剛性連接，所以原則上講，加速度傳感器測(cè)量的是相同的被測(cè)物，所以可以從傳感器對(duì)中省去一個(gè)傳感器。
在進(jìn)行測(cè)試運(yùn)行時(shí)，可以用一個(gè)如圖11所示的力信號(hào)對(duì)一個(gè)或多個(gè)促動(dòng)器進(jìn)行控制和激勵(lì)電梯轎廂1垂直于運(yùn)行方向進(jìn)行振動(dòng)，從而在位置傳感器12和加速度傳感器13上產(chǎn)生明顯可以測(cè)出的信號(hào)。為了可靠地確定測(cè)量與力信號(hào)的相關(guān)性，通常僅對(duì)一個(gè)促動(dòng)器或促動(dòng)器對(duì)進(jìn)行控制。如表中所示，大多需要進(jìn)行與主動(dòng)的軸數(shù)量相同的次數(shù)的測(cè)量運(yùn)行。
表1

采用傅立葉變換確定出力信號(hào)以及測(cè)出的位置信號(hào)和加速度信號(hào)的頻譜。采用如下方式求出頻率范圍內(nèi)的傳遞函數(shù)或具有作為自變量的角頻率ω的頻率響應(yīng)Gi，j(ω)，用配合的力信號(hào)譜除以測(cè)量的譜。其中i是測(cè)量的下標(biāo)和j是力的下標(biāo)。
GPi,j(ω)=Pi(ω)Fj(ω)]]>Gai,j(ω)=ai(ω)Fj(ω)]]>G(ω)=GP(ω)Ga(ω)]]>GPi，j(ω)是力對(duì)位置的各個(gè)頻率響應(yīng)和Gai，j(ω)是力對(duì)加速度的各個(gè)頻率響應(yīng)。矩陣GP(ω)包含所有力對(duì)位置的頻率響應(yīng)和矩陣Ga(ω)包括所有力對(duì)加速度的頻率響應(yīng)。由GP(ω)和Ga(ω)的垂直組合產(chǎn)生矩陣G(ω)。
因此對(duì)一個(gè)六軸的系統(tǒng)形成2×6×6＝72傳遞函數(shù)和對(duì)一個(gè)三軸系統(tǒng)形成2×3×3＝18傳遞函數(shù)。對(duì)其重心在導(dǎo)軌14.1和14.2之間的轎廂，在兩個(gè)水平方向x和y之間的耦合和相關(guān)是微弱的。因此僅大約一半的傳遞函數(shù)被繼續(xù)應(yīng)用，其余的由于不充分相關(guān)，將被削掉。
轎廂的MBS模型通常是一個(gè)線性的系統(tǒng)。在所述模型包含非線性的部分時(shí)，則可以采用數(shù)字減法建立一個(gè)在相應(yīng)工作狀態(tài)下的完全線性化的模型。在線性狀態(tài)空間內(nèi)用下述等式描述MBS模型
x·=Ax+Bu]]>y＝Cx+Du其中x是系統(tǒng)狀態(tài)的矢量，所述狀態(tài)通常從外面是看不見的。在本例中系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)是在剛性體模型中的重心的位置和速度，以及旋轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。從這些參數(shù)推導(dǎo)出速度和加速度。因此速度同時(shí)是狀態(tài)參數(shù)和導(dǎo)出數(shù)。
矢量 包含針對(duì)時(shí)間的x的導(dǎo)數(shù)。y是一個(gè)矢量，所述矢量包含測(cè)出的參數(shù)，即位置和加速度。矢量u包含系統(tǒng)的輸入(促動(dòng)器力)。A、B、C和D是共同構(gòu)成所謂的雅各比矩陣的矩陣，所述雅各比矩陣對(duì)一線性系統(tǒng)進(jìn)行完全的描述。通過(guò)下式給定頻率響應(yīng)G^(ω)＝D+C(jωI-A)-1B.
G^(ω)是與在矢量y中的測(cè)量次數(shù)相同的行數(shù)和與矢量u中輸入次數(shù)相同的列數(shù)的矩陣和包含轎廂的MBS模型的所有頻率響應(yīng)。
雅各比矩陣包含等式的系統(tǒng)的所有局部的推導(dǎo)。在一階的耦合的差分方程式的一個(gè)線性系統(tǒng)中，所述導(dǎo)數(shù)是A、B、C和D矩陣的常數(shù)。
所述模型包括多個(gè)充分已知的參數(shù)，例如尺寸和重量和多個(gè)不太了解的參數(shù)，例如彈簧率和緩沖常數(shù)。對(duì)這些不太了解的參數(shù)有待于進(jìn)行鑒別。采用如下方式進(jìn)行鑒別，將模型的頻率響應(yīng)與測(cè)出的頻率響應(yīng)進(jìn)行比較。采用最佳化算法改變不太了解的模型參數(shù)，直至找到模型的頻率響應(yīng)與測(cè)出的頻率響應(yīng)的所有偏差的和e的最小值。
ei,j(ω)=|Gi,j^(ω)|-|Gi,j(ω)||Gi,j(ω)|·w(ω)]]>e=ΣiΣjΣω[ei,j(ω)]2]]>w(ω)是一個(gè)取決于頻率的加權(quán)。所述加權(quán)用于在模型中僅對(duì)測(cè)出的頻率響應(yīng)的重要部分進(jìn)行模擬。
對(duì)最佳算法可以簡(jiǎn)要地描述如下給定一個(gè)具有多個(gè)變量的函數(shù)。查找該函數(shù)的最小值或最大值。利用最佳算法求出該極限值。有許多不同的算法，例如快速遞減算法利用局部推導(dǎo)旨在查找最大的梯度和快速地找到局部最小值，為實(shí)現(xiàn)此目的對(duì)其它可以忽略。最佳化是許多技術(shù)領(lǐng)域采用的算法和是科學(xué)研究的重要領(lǐng)域。
圖5示出測(cè)出的經(jīng)鑒別的模型的取決于頻率的加速度的增益。IGa1，1I是傳遞函數(shù)或力對(duì)加速度的頻率響應(yīng)的值或幅度，其中輸出為軸1的加速度和輸入為軸1的力。量度1mg/N＝1milli-g/N＝0.0981m/s^2/N～1cm/s^2/N.
圖11示出用于激勵(lì)促動(dòng)器11的力信號(hào)。采用所謂的隨機(jī)二進(jìn)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)激勵(lì)，所述信號(hào)由一個(gè)隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，其中信號(hào)的幅度例如可以固定設(shè)置在±300N上和譜被大范圍和均勻地分布。
具有經(jīng)鑒別的參數(shù)的模型構(gòu)成設(shè)計(jì)用于主動(dòng)減振的最佳調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)。調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)和參數(shù)取決于被調(diào)節(jié)對(duì)象的特性，在本發(fā)明中取決于電梯轎廂的特性。電梯轎廂具有靜止的和動(dòng)態(tài)的特性，由模型對(duì)所述靜止的和動(dòng)態(tài)的特性加以描述重要的參數(shù)是質(zhì)量和質(zhì)量慣性力矩、諸如高度、寬度、深度、軌寬等幾何尺寸、彈簧率和阻尼值。當(dāng)參數(shù)改變時(shí)，則將對(duì)電梯轎廂的特性和對(duì)用于減振的調(diào)節(jié)器的設(shè)定產(chǎn)生影響。在采用比例-積分和微分調(diào)節(jié)器時(shí)必須對(duì)三個(gè)增益進(jìn)行設(shè)定，可以人工地進(jìn)行設(shè)定。但用于本發(fā)明的調(diào)節(jié)器具有一百多個(gè)參數(shù)，其中實(shí)際上人工設(shè)定不再可能。所以必須自動(dòng)地求出參數(shù)。只有借助描述電梯轎廂的主要特性的模型才是可能的。
圖6所示的調(diào)節(jié)可以被分成兩個(gè)并聯(lián)的調(diào)節(jié)器一個(gè)位置調(diào)節(jié)器15和一個(gè)加速度調(diào)節(jié)器16。也可以采用其它結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，特別是如圖7所示的相互串聯(lián)的位置調(diào)節(jié)器和加速度傳感器。調(diào)節(jié)器是線性的、非時(shí)變的、時(shí)間不連續(xù)的和對(duì)多個(gè)軸同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以被稱作多輸入、多輸出(MIMO)。n是時(shí)間不連續(xù)的或“數(shù)字”調(diào)節(jié)器中的時(shí)節(jié)的順序下標(biāo)。
為下一個(gè)時(shí)節(jié)計(jì)算出更新的狀態(tài)×(n+1)，以便在下一個(gè)時(shí)節(jié)可以獲得所述狀態(tài)。
在所描述的參數(shù)保持不變時(shí)，動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)是非時(shí)變的。當(dāng)系統(tǒng)矩陣A、B、C和D不變時(shí)，線性調(diào)節(jié)器是非時(shí)變的。在一個(gè)數(shù)字計(jì)算器上實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)器一直是時(shí)間不連續(xù)的。這意味著，所述調(diào)節(jié)器以固定的時(shí)間間隔進(jìn)行輸入、計(jì)算和輸出。
在設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器時(shí)采用所謂的H∞方法。圖8示出具有閉合的調(diào)節(jié)回路的H∞設(shè)計(jì)方法的信號(hào)流圖。H∞設(shè)計(jì)方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。其中用閉合的調(diào)節(jié)回路減小被調(diào)節(jié)的系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。采用下式給定具有mxn單元的矩陣A的H∞標(biāo)準(zhǔn)||A||∞=maxiΣj=1n|ai,j|]]>(最大的“行和”)被調(diào)節(jié)的系統(tǒng)是如圖8所示的設(shè)備P的電梯轎廂1的經(jīng)鑒別的模型。利用附加的加權(quán)函數(shù)在系統(tǒng)的輸入端和輸出端上產(chǎn)生用附圖標(biāo)記標(biāo)示的調(diào)節(jié)器K所需的性能。
-wv對(duì)系統(tǒng)輸入端上頻率范圍內(nèi)的干涉模型化-wr是小的常數(shù)值-wu對(duì)調(diào)節(jié)器輸出進(jìn)行限制-wy具有值1圖8為用H∞方法設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)器的框圖。w是輸入端上的矢量信號(hào)，由v和r組成。z是輸出端上的矢量信號(hào)，其中z＝T*w。T由調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)對(duì)象和加權(quán)函數(shù)組成。在分別對(duì)位置調(diào)節(jié)器或加速度傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，P6或a6構(gòu)成閉合回路內(nèi)的反饋。F6是調(diào)節(jié)器的輸出或調(diào)整信號(hào)。利用||z||∞/||w||∞＝||T||∞對(duì)H∞標(biāo)準(zhǔn)最小化。為此重新采用最佳化方法，所述最佳化算法改變調(diào)節(jié)器的參數(shù)，直至找到最小值。
圖9示出在y方向上的位置調(diào)節(jié)器的單參量的特性曲線。該特性曲線主要具有積分特性。
圖10示出在y方向上的加速度調(diào)節(jié)器的單參量的特性曲線。該特性曲線具有帶通特性。
單參量是矩陣的總增益的量度。nxn矩陣具有n個(gè)單參量。量度1N/mg＝1N/milli-g＝N/(0.0981m/s^2)～1N/(cm/s^2)。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)計(jì)對(duì)電梯轎廂(1)減振的調(diào)節(jié)器的方法，其中調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)建立在電梯轎廂(1)的模型的基礎(chǔ)上，其特征在于，采用一具有或多或少已知的或被評(píng)價(jià)的模型參數(shù)的電梯轎廂(1)的總模型，其中通過(guò)模型的傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)與測(cè)出的傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)的比較對(duì)采用的電梯轎廂的參數(shù)進(jìn)行鑒別和改變模型參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)與測(cè)出的頻率響應(yīng)的盡可能的一致，其中具有經(jīng)鑒別的參數(shù)的模型作為設(shè)計(jì)用于主動(dòng)減振的最佳調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電梯轎廂(1)的主動(dòng)減振系統(tǒng)本身是測(cè)量傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)的測(cè)量裝置，其中用促動(dòng)器(11)對(duì)電梯轎廂(1)進(jìn)行激勵(lì)和利用加速度傳感器(13)或位置傳感器(12)對(duì)響應(yīng)進(jìn)行測(cè)量。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用最佳化算法改變模型參數(shù)，直至求出模型的頻率響應(yīng)與測(cè)出的頻率響應(yīng)的所有偏差的和的最小值。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在計(jì)算和時(shí)，用取決于頻率的值w(ω)的值對(duì)模型的頻率響應(yīng)和測(cè)出的頻率響應(yīng)之間的偏差進(jìn)行加權(quán)。
5.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用H∞方法對(duì)調(diào)節(jié)器(17)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)器(17)包括一個(gè)位置調(diào)節(jié)器(15)，所述位置調(diào)節(jié)器(15)根據(jù)電梯轎廂(1)的位置對(duì)促動(dòng)器(11)進(jìn)行控制，其中導(dǎo)向件(7)取預(yù)定的位置，和調(diào)節(jié)器(17)包括一加速度傳感器(16)，所述加速度傳感器根據(jù)電梯轎廂(1)的加速度對(duì)促動(dòng)器(11)的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，從而對(duì)電梯轎廂(1)上出現(xiàn)的振動(dòng)的抑制。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，位置調(diào)節(jié)器(15)和加速度傳感器(16)并聯(lián)，其中位置調(diào)節(jié)器(15)和加速度傳感器(16)的調(diào)整信號(hào)相加和作為和信號(hào)輸送給促動(dòng)器(11)。
8.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，位置調(diào)節(jié)器(15)和加速度調(diào)節(jié)器(16)串聯(lián)，其中位置調(diào)節(jié)器(15)的調(diào)整信號(hào)作為輸入信號(hào)輸送給加速度調(diào)節(jié)器(16)。
9.按照權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，位置調(diào)節(jié)器(15)和加速度調(diào)節(jié)器(16)基本在不同的頻率范圍內(nèi)起作用。
10.按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，彈性電梯轎廂的多體系統(tǒng)(MBS)包括至少兩個(gè)描述轎廂體(2)和轎廂框的體或剛性電梯轎廂的多體系統(tǒng)包括作為一個(gè)整體的轎廂體(2)和轎廂框(3)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的方法首先預(yù)給定具有已知結(jié)構(gòu)的電梯轎廂(1)的總模型。模型參數(shù)或多或少是已知的或是正在評(píng)價(jià)的，其中對(duì)采用的電梯轎廂(1)的參數(shù)進(jìn)行鑒別。其中進(jìn)行模型的頻率響應(yīng)與測(cè)出的頻率響應(yīng)的比較。采用算法利用多個(gè)變量對(duì)函數(shù)最佳化，改變被評(píng)價(jià)的模型參數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)盡可能的一致。具有經(jīng)鑒別的參數(shù)的模型形成設(shè)計(jì)用于對(duì)電梯轎廂主動(dòng)減振的最佳調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B66B1/34GK1651328SQ20051000629
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月2日
發(fā)明者約瑟夫·胡斯曼, 漢斯·穆施 申請(qǐng)人:因溫特奧股份公司