專利名稱：具有力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器的電梯系統(tǒng)的制作方法
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本發(fā)明涉及具有主動(dòng)懸浮控制的系統(tǒng)，更具體地說，涉及具有主動(dòng)水平懸浮控制的電梯系統(tǒng)，此主動(dòng)水平懸浮控制用以控制電梯車廂與機(jī)井內(nèi)的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。
由于要求電梯運(yùn)動(dòng)速度越來越快，很有必要改進(jìn)側(cè)向懸浮，以向乘客提供平穩(wěn)、安靜的搭乘。通常的做法是使用被動(dòng)懸浮在電梯車廂的角上把滾輪與彈簧及阻尼器安裝在一起。正在提出和開發(fā)先進(jìn)的電梯懸浮概念，它在懸浮體上應(yīng)用電磁鐵作為主動(dòng)力的發(fā)生器，以抵消作用在電梯車廂上的外力。例如，主動(dòng)滾輪引導(dǎo)(ARG)電梯系統(tǒng)和主動(dòng)磁力引導(dǎo)(AMG)電梯系統(tǒng)就是兩個(gè)這種先進(jìn)的懸浮系統(tǒng)。用于ARG和AMG電梯系統(tǒng)的力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)是電磁鐵對(duì)，令它在出現(xiàn)相當(dāng)大的空氣間隙變化(范圍達(dá)2至10毫米)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)受控的磁力。
圖3表示一個(gè)已知的磁驅(qū)動(dòng)器的磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器。通常，在圖3中，已知的磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器反饋磁通和電流，以調(diào)節(jié)電磁鐵電流。磁通和電流反饋系統(tǒng)利用一外力控制反饋環(huán)(利用霍耳效應(yīng)來反饋磁通)，在出現(xiàn)未知間隙的情況下調(diào)節(jié)電磁鐵的指令電流。(要指出的是，圖3被簡化為只有一個(gè)電磁鐵)。
明確地說，電梯系統(tǒng)的電梯懸浮控制器(在圖3中沒繪出)對(duì)磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器50提供力指令信號(hào)Fd。力指令信號(hào)Fd表示令電梯車廂相對(duì)機(jī)井導(dǎo)軌作運(yùn)動(dòng)所希望的力?；舳?yīng)傳感器52測(cè)量磁通密度FD，并提供感知的磁通密度信號(hào)FFD，后者表示電磁鐵54對(duì)導(dǎo)軌(圖中沒繪出)所施加的磁力。平方電路56把感知的磁通密度信號(hào)FFD作平方運(yùn)算，并提供一個(gè)與感知的磁通密度信號(hào)FFD成比例的磁通密度平方信號(hào)FFD2。第一比較器58將力指令信號(hào)Fd減去磁通密度平方信號(hào)FFD2，提供力誤差信號(hào)FFE。力反饋補(bǔ)償處理器60對(duì)力誤差信號(hào)FFE作出響應(yīng)，提供所希望的力補(bǔ)償電流指令信號(hào)Ic。
電流測(cè)量電路62測(cè)量磁驅(qū)動(dòng)器電流IMDC，提供測(cè)得的電流信號(hào)Imeas，后者為驅(qū)動(dòng)器64給電磁鐵54的電流的測(cè)量值。第二比較器66將所希望的力補(bǔ)償電流指令信號(hào)Ic減去測(cè)得的電流信號(hào)Imeas，提供電流誤差信號(hào)IE。電流反饋補(bǔ)償處理器68對(duì)電流誤差信號(hào)IE作出響應(yīng)，向驅(qū)動(dòng)器64提供驅(qū)動(dòng)器反饋電流信號(hào)IDFC。驅(qū)動(dòng)器64對(duì)驅(qū)動(dòng)器反饋電流信號(hào)IDFC作出響應(yīng)，向電磁鐵54提供驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)IMDC。
AMG電梯系統(tǒng)以及ARG電梯系統(tǒng)的磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器50均使用霍耳效應(yīng)傳感器52作為控制磁力的基本反饋元件之一(見美國專利5,294,757號(hào)，5,304,751號(hào)和5,308,938號(hào))?；舳?yīng)傳感器52固定在電磁鐵54磁極面的磁場(chǎng)中，并測(cè)量局部磁通密度。在AMG和ARG電梯系統(tǒng)中，電磁鐵54所產(chǎn)生的力基本上正比于磁通密度的平方。
可是，在AMG電梯系統(tǒng)中，應(yīng)用霍耳效應(yīng)傳感器52有四個(gè)主要缺點(diǎn)第一是霍耳效應(yīng)傳感器52必須放置在電磁鐵54磁極面與電梯導(dǎo)軌(沒繪出)的作用面之間。這位置引起對(duì)可靠性和耐久性的嚴(yán)重?fù)?dān)憂，特別是AMG電梯系統(tǒng)，在這系統(tǒng)中，作用面就是電梯的導(dǎo)軌。作用面能以大于每秒10米(m/s)的速度相對(duì)霍耳效應(yīng)傳感器52運(yùn)動(dòng)。第二是，當(dāng)應(yīng)用霍耳效應(yīng)傳感器52時(shí)，為保護(hù)霍耳效應(yīng)傳感器52，避免無意碰撞，必須在間隙處安裝其厚度大于霍耳效應(yīng)傳感器52厚度的隔板(spacer)。較厚的隔板減少了懸浮物有用的行程和/或要求電磁鐵在較大的空氣間隙處產(chǎn)生磁力。這是特別不利的，因?yàn)榇帕εc空氣間隙長度的平方成反比。第三是，霍耳效應(yīng)傳感器52要求額外的連線和連接，從而增加了成本和減少了懸浮控制系統(tǒng)總體的可靠性。第四是，由于在電磁鐵的磁極面上存在著霍耳效應(yīng)傳感器52，從而限制了電磁鐵在產(chǎn)生磁力方面可達(dá)到的能力?；舳?yīng)傳感器52必須安裝在緊靠主動(dòng)電磁鐵54的地方，即在ARG電梯系統(tǒng)情況下安裝在作用板(銜鐵)上，在AMG電梯系統(tǒng)的情況下直接安裝在電磁鐵磁極面上?；舳?yīng)傳感器52的有限工作溫度范圍限制了電磁鐵允許的溫升，因而限制了電磁鐵最大的激勵(lì)電流。ARG電梯系統(tǒng)也有類似的問題。
上面討論的缺點(diǎn)在ARG電梯系統(tǒng)是些難題，但已證明對(duì)實(shí)現(xiàn)AMG電梯系統(tǒng)卻是嚴(yán)重的限制。
本發(fā)明提供一種控制電磁鐵產(chǎn)生力的獨(dú)特的新方法，利用該方法可以不用霍耳效應(yīng)傳感器及相關(guān)的反饋環(huán)，就可以在大間隙應(yīng)用中控制電磁鐵所產(chǎn)生的力。
特別是，在控制電梯車廂與機(jī)井中的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)方面，本發(fā)明使電梯系統(tǒng)具有下面的特征，即控制系統(tǒng)具有力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器和磁驅(qū)動(dòng)器電路。力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器對(duì)力指令信號(hào)和感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，提供力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)。磁驅(qū)動(dòng)電路對(duì)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作出響應(yīng)，提供磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，用以控制電梯車廂與機(jī)井中的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括了力估計(jì)處理器，后者對(duì)感知的間隙信號(hào)和感知的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)作出響應(yīng)，提供力估計(jì)處理器信號(hào)，該信號(hào)是所估計(jì)的力的指示，此力用以控制電梯車廂與機(jī)井中的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。力估計(jì)處理器可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明包括了位置預(yù)定電流指令控制器，后者對(duì)感知的力指令信號(hào)和間隙信號(hào)作出響應(yīng)，提供位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令，位置預(yù)定電流指令控制器可用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。用以控制電梯車廂與機(jī)井中的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是不需要霍耳效應(yīng)傳感器。
相應(yīng)地，本發(fā)明包括結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、元件的組合與零件的配置，這些將在下文的控制器結(jié)構(gòu)中作為例證來描述，本發(fā)明的范圍將在權(quán)利要求中指明。
為了較充分地理解本發(fā)明的性質(zhì)，應(yīng)參考下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，結(jié)構(gòu)圖沒按比例畫出，其中

圖1為電梯車廂的示意圖，在AMG電梯系統(tǒng)中此電梯車廂相對(duì)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。
圖2是控制電梯車廂(如圖1所示)相對(duì)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的電路方框圖。
圖3是已知的磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器的方框圖，它是已知的磁驅(qū)動(dòng)器的組成部分。
圖4是本發(fā)明的電流指令控制器200的方框圖。
圖5a是力估計(jì)電流指令控制器210/300的一個(gè)實(shí)施例的方框圖，而力估計(jì)電流指令控制器210/300又是圖4中電流指令控制器200的一個(gè)實(shí)施例。
圖5b是力估計(jì)電流指令控制器210/300的另一個(gè)實(shí)施例的方框圖，力估計(jì)電流指令控制器210/300又是圖4中電流指令控制器200的一個(gè)實(shí)施例。
圖6是圖5所示的力估計(jì)電流指令控制器210/300的微處理器結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖7是AMG電梯系統(tǒng)的左右配置圖。
圖8是AMG電梯系統(tǒng)的前-后配置9表示圖9a和圖9b如何配合起來說明圖5的力估計(jì)處理器310的硬件實(shí)施例。
圖10是位置預(yù)定電流指令控制器210/400的方框圖，位置預(yù)定電流指令控制器是圖5中電流指令控制器200的另一個(gè)實(shí)施例。
圖11是示于圖10的位置預(yù)定電流指令控制器210/400和示于圖2的聯(lián)動(dòng)控制器100的方框圖。
圖12為左右AMG磁鐵的特性圖。
通常的AMG電梯系統(tǒng)圖1描述了一種AMG電梯系統(tǒng)的電梯車廂12，這就是序列號(hào)為No.08/292,660、1994年8月18日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)中所描述的AMG電梯系統(tǒng)的電梯車廂，以此作為本文的參考文件。電梯車廂12有一帶有四個(gè)導(dǎo)靴10、20、30、40的車廂框架13，在本例中，這些導(dǎo)靴表示為磁導(dǎo)靴。通常，電梯車廂12包括在垂直的導(dǎo)軌上(沒繪出)運(yùn)行的車廂框架13，此導(dǎo)軌安裝在建筑物(沒繪出)的機(jī)井(沒繪出)內(nèi)相對(duì)的兩側(cè)面上。四個(gè)導(dǎo)靴10、20、30、40安裝在車廂框架13上，用以引導(dǎo)電梯車廂沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，并減少傳給電梯車廂的振動(dòng)。
如所示，電梯車廂12的剛體運(yùn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)學(xué)上用具有X、Y、Z軸的球坐標(biāo)系統(tǒng)(GCS)的五個(gè)自由度來定義，這五個(gè)自由度是沿著X軸的左右平移、沿著Y軸的前-后平移、繞X軸的俯仰旋轉(zhuǎn)、繞Y軸的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)、繞Z軸的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)。GCS的原點(diǎn)可以是電梯車廂的幾何(或質(zhì)量)中心或其他方便的原點(diǎn)。要知道，坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇雖然不是任意的，但不一定要是直角坐標(biāo)，不過選擇直角坐標(biāo)是最合理和最方便的。左右線性平移XC沿GCS的X軸測(cè)得，力FX定義為沿X軸的力。前-后線性平移YC沿GCS的Y軸測(cè)得，力FY定義為沿Y軸的力。俯仰旋轉(zhuǎn)θx是繞GCS的X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量值，力矩MX定義為繞X軸的力矩。滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)θY是繞GCS的Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量值，力矩MY定義為繞Y軸的力矩。側(cè)滑旋轉(zhuǎn)θZ是繞GCS的Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量值，力矩MZ定義為繞Z軸的力矩。示于圖1的三個(gè)箭頭中的每一個(gè)箭頭指出了繞相應(yīng)軸的力矩的正方向。(注意為便于討論，不用AMG系統(tǒng)來控制電梯車廂沿Z軸的平移運(yùn)動(dòng)和測(cè)量。)另外，每個(gè)導(dǎo)靴10、20、30、40有各自的局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS10、LCS20、LCS30、LCS40，每個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng)有Xi、Yi、Zi軸。例如，導(dǎo)靴10有局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS10，后者有x1軸和y1軸，并在圖上標(biāo)出定義為沿著各自的軸的力Fx1和Fy1。導(dǎo)靴20有局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS20，后者有x2軸和y2軸，并在圖上標(biāo)出定義為沿著各自的軸的力Fx2和Fy2。導(dǎo)靴30有局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS30，后者有x3軸和y3軸，并在圖上標(biāo)出定義為沿著各自的軸的力Fx3和Fy3。導(dǎo)靴40有局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS40，后者有x4軸和y4軸，并在圖上標(biāo)出定義為沿著各自的軸的力Fx4和Fy4。
對(duì)于四個(gè)導(dǎo)靴10、20、30、40中的每一個(gè)，各自的三個(gè)電磁鐵在沿著各自的局部坐標(biāo)軸Xi和Yi產(chǎn)生力Fx1、Fy1、Fx2、Fy2、Fx3、Fy3、Fx4和Fy4?，F(xiàn)假定沿坐標(biāo)軸Xi和Yi的局部力都通過各自局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCSi的原點(diǎn)。要知道，通過在運(yùn)動(dòng)學(xué)特性描述中加進(jìn)附加的長度參數(shù)，就可以容易地計(jì)算出由于磁鐵放置所造成的各局部力之間沿局部坐標(biāo)軸Zi的任何偏移量。
基于圖1所示的五個(gè)長度a、b、c、d和e，可把局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS10、LCS20、LCS30、LCS4和GCS聯(lián)系起來。長度a和b定義了造成繞X軸的俯傾旋轉(zhuǎn)θX和繞Y軸的滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)θY的杠桿臂。長度c、d、和e定義了造成繞Z軸的側(cè)滑旋轉(zhuǎn)θZ的杠桿臂。在典型情況下，假定a＝b、d＝e和c＝0。
在系列號(hào)為08/292,660的美國專利所描述的實(shí)施例中，電梯車廂12的位置是四個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng)中的三個(gè)系統(tǒng)LCS10、LCS20、LCS30內(nèi)測(cè)量決定的，并且應(yīng)用同上的三個(gè)局部坐標(biāo)系統(tǒng)LCS10、LCS20、LCS30的局部坐標(biāo)力Fx1、Fx2、FY1、 FY2、FY3。用所述測(cè)量方法來決定電梯車廂12相對(duì)GCS內(nèi)所希望的位置的偏離，從而決定要用多大的力把電梯車廂12移回GCS內(nèi)所希望的位置。
圖2表示聯(lián)動(dòng)控制器100的例子，它用以控制圖1所示的AMG電梯系統(tǒng)電梯車廂12的運(yùn)動(dòng)，在序列號(hào)為08/292,660的美國專利中描述了此聯(lián)動(dòng)控制器。在圖2中，聯(lián)動(dòng)控制器100包括了位置傳感器110和加速度傳感器120、位置和加速度反饋控制器130、高壓電源140、磁驅(qū)動(dòng)器150和電磁鐵160。在本技術(shù)領(lǐng)域中，位置傳感器110是已知的，其中一個(gè)例子已在美國專利第5,294,757號(hào)中有描述，并作為本文的參考。位置和加速度反饋控制器130使車廂框架13保持在導(dǎo)軌中央，并減小側(cè)向的振動(dòng)，該位置和加速度反饋控制器在序列號(hào)為08/292,660的美國專利中有描述。其它的位置和加速度反饋控制器在美國專利第5,294,757號(hào)；5,304,751號(hào)和5,308,938號(hào)中亦有描述，這些專利亦作為本文的參考。
如上面詳細(xì)討論的那樣，圖3表示了圖2所示的磁驅(qū)動(dòng)器150的已知的磁通和電流反饋補(bǔ)償控制器。
力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器圖4以方框圖的方式表示本發(fā)明的最廣的范圍。如所示，本發(fā)明提供了一個(gè)電流指令控制器200，用以調(diào)節(jié)送至電磁鐵160的電流，在AMG電梯系統(tǒng)中，電磁鐵160用作力發(fā)生器。
如圖4所示，電流指令控制器200有一個(gè)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器210和一個(gè)磁驅(qū)動(dòng)器電路220。力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器210對(duì)力指令信號(hào)Fd及對(duì)感知的間隙信號(hào)Gm作出響應(yīng)，提供電流指令信號(hào)Ic。正如下文描述的那樣，電流指令信號(hào)Ic或取力估計(jì)電流指令控制器信號(hào)的形式，或取位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)的形式，電流指令信號(hào)Ic表示給予磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令，用來驅(qū)動(dòng)電磁鐵，以控制電梯車廂12(見圖1)相對(duì)機(jī)井(圖中沒繪出)導(dǎo)軌205的位置。圖2的位置和加速度反饋控制器130提供力指令信號(hào)Fd，此信號(hào)表示推動(dòng)電梯車廂(見圖1)對(duì)機(jī)井(圖中沒繪出)中的導(dǎo)軌205作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的水平力。圖2中的各位置傳感器110中的一個(gè)提供了圖4的間隙測(cè)量信號(hào)Gm，此信號(hào)表示電梯車廂12(圖1)相對(duì)于機(jī)井(圖中沒繪出)中導(dǎo)軌205的實(shí)際間隙。
磁驅(qū)動(dòng)器電路220對(duì)電流指令信號(hào)Ic作出響應(yīng)，以對(duì)圖4的電磁鐵160提供磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，從而控制電梯車廂12相對(duì)于機(jī)井中(圖中沒繪出)導(dǎo)軌(圖中沒繪出)的運(yùn)動(dòng)。
事實(shí)上，本發(fā)明獨(dú)特地提出了這樣兩個(gè)不同的控制系統(tǒng)，此兩系統(tǒng)在相當(dāng)大的空氣間隙情況下調(diào)節(jié)由電磁鐵160產(chǎn)生的雙向力，而無需采用霍耳效應(yīng)傳感器。電流指令控制器200中有磁力估計(jì)電流指令控制器210/300的情況的實(shí)施例示于圖5(a)、5(b)和圖6-9，此磁力估計(jì)電流指令控制器用以調(diào)節(jié)送到電磁鐵160的電流，此電磁鐵160被用作力發(fā)生器。電流指令控制器200具有位置預(yù)定電流指令控制器210/400的情況的實(shí)施例示于圖6-8和圖10-11。這些實(shí)施例采用了在已知磁鐵至作用面(即電梯導(dǎo)軌)的間隙上產(chǎn)生的磁力與磁鐵指令電流之間的理想化關(guān)系。力估計(jì)的實(shí)施途徑可以使用ARG和AMG電梯系統(tǒng)已有的電流和位置傳感元件。但是要認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明也可用于具有各種各樣的任何類型的主動(dòng)引導(dǎo)功能的電梯系統(tǒng)，這包括主動(dòng)滾動(dòng)引導(dǎo)、主動(dòng)滑動(dòng)引導(dǎo)等。還有，本發(fā)明的范圍也不限于只是電流指令，因?yàn)榭梢灶A(yù)想有這樣的實(shí)施例，其中可采用電壓指令來控制電梯車廂12(圖1)與機(jī)井(圖中沒繪出)中導(dǎo)軌205的相對(duì)位置。
圖5力估計(jì)電流指令控制器300。
圖5a表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中電流指令控制器200具有力估計(jì)電流指令控制器210/300，后者包括力估計(jì)處理器310、力比較器320和力反饋補(bǔ)償處理器330。
力估計(jì)處理器310對(duì)來自間隙傳感器110的感知的間隙信號(hào)Gm和來自磁鐵電流傳感器228的感知的或測(cè)得的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)Imeas作出響應(yīng)，提供力估計(jì)處理器信號(hào)，該信號(hào)表示了對(duì)所需的水平力的估計(jì)，此力用以控制電梯車廂12與機(jī)井中導(dǎo)軌的相對(duì)位置。在本技術(shù)領(lǐng)域中，力比較器320是已知的，它把力指令信號(hào)Fd減去力估計(jì)處理器信號(hào)Fest，提供力誤差信號(hào)FE，其中Fd來自圖2的位置和加速度反饋控制器130，而FE表示了力指令信號(hào)Fd與力估計(jì)處理器信號(hào)Fest的比較結(jié)果，以此結(jié)果來控制電梯車廂12與機(jī)井(圖中沒繪出)導(dǎo)軌的相對(duì)位置。力反饋補(bǔ)償處理器330對(duì)力誤差信號(hào)FE作出響應(yīng)，產(chǎn)生力反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)，后者用作對(duì)磁鐵驅(qū)動(dòng)器電路220的電流指令I(lǐng)c。
力估計(jì)處理器310可以用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。當(dāng)用軟件實(shí)現(xiàn)時(shí)，采用典型的微處理器結(jié)構(gòu)，通常如圖6所示。例如力估計(jì)處理器310可包括微處理器(CPU)340、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)342、只讀存儲(chǔ)器(ROM)344，輸入/輸出控制器(I/O)346和地址、數(shù)據(jù)及控制總線(BUS)348，后者把微處理器(CPU)340、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)342、只讀存儲(chǔ)器(ROM)344和輸入/輸出控制器(I/O)346連接起來。用軟件實(shí)現(xiàn)力估計(jì)處理器310的一個(gè)好處是經(jīng)一段時(shí)間后能通過調(diào)整軟件程序來輕易地更新和改變。用硬件實(shí)現(xiàn)力估計(jì)處理器310的辦法將結(jié)合圖9在下文討論。
力反饋補(bǔ)償處理器330可以類似地在與力估計(jì)處理器一起共同使用同一個(gè)微處理器的情況下用軟件實(shí)現(xiàn)，亦可以在使用另外一個(gè)圖6那樣的微處理器的情況下用軟件來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的范圍不限于任何力估計(jì)處理器310或力反饋補(bǔ)償處理器330的特定實(shí)施例，亦不限于用硬件或用軟件實(shí)現(xiàn)，或用硬、軟件結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。
在電梯系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域中，磁驅(qū)動(dòng)器電路220是已知的，它包括了電流誤差比較器222、電流反饋補(bǔ)償處理器224、驅(qū)動(dòng)器226和磁鐵電流傳感器228。電流誤差比較器222將電流指令信號(hào)IC減去測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)Imeas，提供電流誤差信號(hào)IE，其中Imeas表示加于電磁鐵160的測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流。電流反饋補(bǔ)償處理器224對(duì)電流誤差信號(hào)IE作出響應(yīng)，提供電流反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)IFC。驅(qū)動(dòng)器226對(duì)電流反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)IFC作出響應(yīng)，對(duì)磁鐵160提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而磁鐵160為控制電梯車廂12(圖1)與機(jī)井中導(dǎo)軌間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)提供磁力。磁鐵電流傳感器228對(duì)磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流作出響應(yīng)，提供一感知的或測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)Imeas給電流誤差比較器222。如圖所示，圖5所示的“不使用”表明力估計(jì)電流指令控制器210/300取代了圖3所示的霍耳效應(yīng)傳感器52和平方電路54，這兩部份現(xiàn)已不再需要了。
在運(yùn)行中，力估計(jì)處理器310取感知的間隙信號(hào)Gm和測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)Imeas，利用示于下面的導(dǎo)出的方程1來計(jì)算力估計(jì)處理器信號(hào)F＝Kmag*(Ic/Gmag)2(方程1)其中F表示以牛頓為單位的力，Kmag為給定磁鐵配置的比例常數(shù)(對(duì)較小的前—后軸AMG磁鐵，此常數(shù)為100，而對(duì)較大的左右軸AMG磁鐵，此常數(shù)為425)，正如下文結(jié)合圖12所作的討論那樣，Ic代表以安培為單位的電流指令信號(hào)，Gmag代表以毫米為單位的磁極面與導(dǎo)軌作用面間的實(shí)際磁隙信號(hào)，后者由感知的間隙信號(hào)Gm來決定。
在圖5b的實(shí)施例中，電流指令信號(hào)Ic被饋送到力估計(jì)處理器310，而不是把來自磁鐵電流傳感器228的感知的或測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)Imeas送到力估計(jì)處理器，如果帶寬足夠?qū)挘瑒t感知的或測(cè)得的磁鐵驅(qū)動(dòng)電流信號(hào)Imeas就會(huì)跟隨電流指令信號(hào)Ic變化。在運(yùn)行中，力估計(jì)處理器310對(duì)反饋的電流指令信號(hào)Ic和感知的間隙信號(hào)Gm作出響應(yīng)，提供力估計(jì)處理器信號(hào)，此信號(hào)表示對(duì)水平作用力的估計(jì)，此作用力被用來控制電梯車廂12與機(jī)井內(nèi)的導(dǎo)軌的相對(duì)位置。在其他方面，其實(shí)施辦法在結(jié)構(gòu)上與上面的圖5a所描述的辦法相似。
圖7和圖8間隙傳感器處理算法圖7和圖8表示了磁鐵、作用面以及位置傳感器之間的典型物理關(guān)系。正如上面討論的那樣，為估計(jì)AMG和ARG電磁鐵所產(chǎn)生的力，必須知道空氣間隙的長度及每個(gè)電磁鐵流過的電流。磁鐵電流是由磁鐵驅(qū)動(dòng)電子電路提供的現(xiàn)成可用的信息。在驅(qū)動(dòng)器的實(shí)施方法中，可用電流反饋來改進(jìn)對(duì)電流控制的響應(yīng)。在不應(yīng)用電流反饋的系統(tǒng)的情況下，亦必須監(jiān)控電流，以保證它處在安全的水平上，并因而可用于力估計(jì)技術(shù)。
左右AMG激勵(lì)間隙實(shí)際的磁隙信號(hào)Gmag包括右側(cè)磁隙Grs和左側(cè)磁隙Gls。
圖7表示了左右軸的實(shí)際系統(tǒng)布置。兩個(gè)位置傳感器110a和110b是圖2中的位置傳感器110的例子，因?yàn)閷?dǎo)軌之間的距離(DBG)會(huì)改變，故左、右磁隙都必須知道，所以要用兩個(gè)位置傳感器。磁隙與每個(gè)位置傳感器110a和110b之間的偏移量必須實(shí)際測(cè)量出來。在圖7中以Loffset來標(biāo)明左側(cè)磁鐵的偏移量；以Roffset來標(biāo)明右側(cè)磁鐵的偏移量。測(cè)得的偏移量Loffset和Roffset是安裝配置磁鐵和位置傳感器的結(jié)果，這些偏移量在系統(tǒng)工作時(shí)不改變。測(cè)得的左間隙為Gmls。
左側(cè)磁隙Gls可利用下面的方程2來確定Gls＝Gmls-Loffset (方程2)右側(cè)磁隙Grs利用下面的方程3來確定Grs＝Gmrs-Roffset(方程3)注意對(duì)于左右配置，間隙處理算法對(duì)兩側(cè)是一樣的。
前—后AMG激勵(lì)間隙實(shí)際的磁隙信號(hào)Gmag包括前磁隙Gf和后磁隙Gb，必須確定此兩磁隙。
圖8表示了前—后軸的實(shí)際系統(tǒng)配置。要指出的是在前—后軸的配置中，只有一個(gè)位置傳感器110c和兩個(gè)磁鐵。為利用方程1作力估計(jì)，需要有每個(gè)磁鐵的信息。雖然本發(fā)明范圍不限于任何特定型式的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌可用通常的3/4T形軌，它有均勻性很好的3/4英寸(1.9厘米)寬度。前后磁鐵的間隔決定于導(dǎo)靴硬件。因此前磁隙Gf與后磁隙Gb之和是一個(gè)恒定的總值Gt。因此，一旦測(cè)得前—后間隙Gmfb，就能確定前磁隙Gf，然后，在知道恒定的總值Gt的情況下，也就能確定后磁隙Gb。
和左右磁鐵的情況一樣，在前磁隙與位置傳感器隙之間存在一偏移量。此偏移量必須實(shí)測(cè)得并記作“offset”。位置傳感器110c測(cè)量并提供測(cè)得的前—后隙Gmfb。前磁隙的位置傳感器處理算法與上述的每個(gè)側(cè)磁鐵的相同。
前磁隙Gf可利用下面的方程4來確定Gf＝Gmfb-offset (方程4)知道前磁隙Gf和恒定的總隙Gt后，就可以利用下面的方程5來確定后磁隙GbGb＝Gt-Gf(方程5)圖9用硬件方法實(shí)現(xiàn)力估計(jì)處理器310圖9表示實(shí)施圖5的力估計(jì)處理器310的硬件實(shí)施方案的詳細(xì)電路圖，用此電路來計(jì)算力的估計(jì)值，以驅(qū)動(dòng)電磁鐵對(duì)。把電路設(shè)計(jì)成易于配置為前-后或左右工作方式，其辦法是把示于圖9a的跳針設(shè)置成S/S以獲得左右方式或設(shè)置成F/B以獲得前-后方式，如圖所示。
左右間隙把跳針設(shè)置成S/S就得左右方式。
左側(cè)磁隙Gls運(yùn)算放大器U1-A和U1-B利用方程式3處理圖7左側(cè)磁鐵150a的間隙信息。
間隙1代表測(cè)得的左側(cè)間隙信號(hào)Gmls，并且是直接從圖7中的左側(cè)位置傳感器110a的電壓輸出。對(duì)測(cè)得的左側(cè)間隙信號(hào)Gmls進(jìn)行定標(biāo)，以便給出正比于0至10毫米間隙的0至10伏的信號(hào)。運(yùn)算放大器U1-A有一與其關(guān)聯(lián)的電位器P1，調(diào)節(jié)此電位器以校準(zhǔn)測(cè)得的左側(cè)間隙信號(hào)Gmls，從而使測(cè)試節(jié)點(diǎn)TP1處的電壓等于位置傳感器和磁隙間的測(cè)得的偏移量的負(fù)值。運(yùn)算放大器U1-A的輸出代表了負(fù)的實(shí)際左側(cè)磁隙-Gls。
運(yùn)算放大器U1-A被配置成求和接合計(jì)算(summing junctioncomputing)-1*(Gmls+-Loffset)其中，左偏置電壓Loffset為負(fù)值。此外，運(yùn)算放大器U1-A設(shè)置了單極性的滯后濾波器，后者有電容C20和電阻R2，且其斷點(diǎn)被設(shè)置在30Hz，以降低噪聲。運(yùn)算放大器U1-B是增益為1的反相放大器。運(yùn)算放大器U1-B的輸出代表了實(shí)際的左側(cè)磁隙Gls。
右側(cè)磁隙Grs運(yùn)算放大器U1-C和U1-D利用方程式4處理圖7右側(cè)磁鐵150b的間隙信息。間隙2代表測(cè)得的右側(cè)間隙信號(hào)Gmrs，并且是直接從圖7中的右側(cè)位置傳感器110b的電壓輸出。與上面討論的校準(zhǔn)相似，運(yùn)算放大器U1-C有電位器P2，調(diào)節(jié)它可校準(zhǔn)所測(cè)的右側(cè)間隙信號(hào)Gmrs，從而使測(cè)試節(jié)點(diǎn)TP2處的電壓等于位置傳感器和磁隙間的測(cè)得的偏移量的負(fù)值。運(yùn)算放大器U1-D的輸出代表了實(shí)際右側(cè)磁隙Grs。
前-后間隙把跳針設(shè)置成F/B可得前-后方式。
前磁隙Gf運(yùn)算放大器U1-A和U1-B利用方程式5處理圖8前磁鐵150c的間隙信息。間隙1代表測(cè)得的前-后間隙信號(hào)Gmfb，并且是直接從位置傳感器110c的電壓輸出。如上面討論的那樣，通過調(diào)節(jié)電位器P1所做的校準(zhǔn)和左側(cè)磁鐵150a(圖7)的情況相同。運(yùn)算放大器U1-B的輸出是實(shí)際前磁隙Gf。
后磁隙Gb運(yùn)算放大器U1-C和U1-D利用示于下面的方程式5和方程式6的組合，處理后磁鐵150d的間隙信息。圖9的電路利用下列的方程式4和方程式5處理實(shí)際后磁隙GbGf＝Gmfb-offset(方程4)和
Gb＝Gt-Gf(方程5)將方程4的實(shí)際前磁隙Gf代入方程5，得到Gt-Gb＝Gmfb-offset解得實(shí)際后磁隙GbGb＝-Gmfb+offset+Gt(方程6)因?yàn)橹挥幸粋€(gè)傳感器，間隙2的輸入被連到間隙1的輸入，此兩輸入是從圖8唯一的前-后位置傳感器110c直接提供的電壓輸出。對(duì)所述傳感器的輸出進(jìn)行定標(biāo)，以便輸出正比于0至10毫來間隙的0至10伏的電壓信號(hào)。為了校準(zhǔn)位置處理過程，調(diào)節(jié)電位器P2，以使節(jié)點(diǎn)TP2上的電壓等于恒定總間隙Gt與測(cè)得的前-后偏移量Gmfb之和的負(fù)值，此前-后偏移量Gmfb是位置傳感器110c與磁隙間的偏移量。那么，運(yùn)算放大器U1-C的輸出就成為后間隙Gb。
運(yùn)算放大器U1-C被配置成對(duì)圖6的實(shí)際后磁隙Gb進(jìn)行求和接合計(jì)算。
此外，運(yùn)算放大器U1-C設(shè)置單極性的滯后濾波器，后者有電容C21和電阻R1，且其斷點(diǎn)被設(shè)置在30Hz，以降低噪聲。運(yùn)算放大器U1-D用跳針斷開，使其不參與前-后配置。
力估計(jì)網(wǎng)絡(luò)一旦間隙信號(hào)經(jīng)過成功的處理，所得的信號(hào)必須與對(duì)應(yīng)的磁鐵的感知或指令電流一起處理，以便用AD534乘法器U2、U3、U4和U5來產(chǎn)生力的估計(jì)。
對(duì)于上面給出的比例常數(shù)Kmag，電流傳感信號(hào)必須被設(shè)置為每安培1伏的比例。如果可用的電流感知信號(hào)設(shè)置成不同的比例，則要相應(yīng)地根據(jù)給出的數(shù)據(jù)，重新計(jì)算方程式1，以調(diào)整比例常數(shù)Kmag。
具有以下傳遞功能的AD534乘法器U2、U3、U4和U5被用來將測(cè)得的電流Imeas除以實(shí)際的磁隙Gmag(X1-X2)*(Y1-Y2)＝10*(Z1-Z2)(方程7)其中X1、X2、Y1、Y2、Z1、Z2代表AD534乘法器U2、U3、U4和U5的輸入信號(hào)。
通過把輸入信號(hào)X2、Y1和Z2設(shè)為零，方程7變?yōu)閅2＝-10*Z1/X1(方程8)如圖9A所示，測(cè)得的電流Imeas被饋送到Z1輸入，而實(shí)際的磁隙信號(hào)Gmag被饋送到X1輸入，輸出信號(hào)變?yōu)?10*Imeas/GmagAD534乘法器U2的輸出信號(hào)被饋送到AD534乘法器U4，以進(jìn)行平方運(yùn)算。
(X1-X2)*(Y1-Y2)＝10*(Z1-Z2)(方程7)令X2、Y2和Z2輸入為零，并把信號(hào)10*I/G送到X1和Y1輸入端，得Z1＝10*Imeas2/Gmag2(以一定比例等效于方程1)AD534乘法器U2和U3將電流除以間隙信號(hào)。AD534乘法器U4和U5被配置成對(duì)其輸入信號(hào)進(jìn)行平方運(yùn)算。運(yùn)算放大器U6-A把通道1的力估計(jì)信號(hào)反相，而運(yùn)算放大器U6-B對(duì)這兩通道求和，從而使正的信號(hào)代表前(或左側(cè))磁力，而負(fù)信號(hào)代表后(或右側(cè))磁力。運(yùn)算放大器U6-B也配置成一階滯后濾波器，它有電容C22和電阻R23并把其斷點(diǎn)設(shè)置在300Hz處，以降低噪聲而又不在30Hz處引起顯著的相位損耗(phase loss)。運(yùn)算放大器U6-B也象如下解釋那樣，對(duì)其輸出進(jìn)行定標(biāo)。
對(duì)于圖2所示的兩個(gè)不同的AMG磁鐵160的情況，方程式1以比例常數(shù)Kmag為100或425來決定以牛頓為單位的力。對(duì)于力的反饋環(huán)，必須把以牛頓為單位的力定標(biāo)到合理的預(yù)定電壓范圍。因?yàn)榍?后磁鐵產(chǎn)生約650牛頓的力，一個(gè)合理的輸出電壓會(huì)是6.5伏。在這種情況下，比例常數(shù)Kma會(huì)變?yōu)?，運(yùn)算放大器U6-B的增益會(huì)被設(shè)置為1。左右磁鐵產(chǎn)生1300牛頓的力。如果把輸出定標(biāo)到6.5伏，對(duì)于左右磁鐵的情況，其比例常數(shù)會(huì)變成425/200或2.125。在這種情況下，運(yùn)算放大器U6-B的增益會(huì)被設(shè)置為2.125。運(yùn)算放大器U6-C將此信號(hào)反相，并把它作為圖5中的力估計(jì)處理器310輸出的力估計(jì)處理器信號(hào)。
圖10-11位置預(yù)定電流指令控制器400圖10表示了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中電流指令控制器200有一個(gè)位置預(yù)定電流指令控制器210/400，后者可以用硬件或軟件來實(shí)施。本發(fā)明的范圍不限于位置預(yù)定電流指令控制器400的任何特定實(shí)施例，也不限于它是用硬件或軟件方式或者這兩種方式的組合來實(shí)施。
在圖10所示的實(shí)施例中，位置預(yù)定電流指令控制器400以軟件的方式，用類似于圖6所示的微處理器結(jié)構(gòu)來實(shí)施。
在圖10中，位置預(yù)定電流控制器210/400對(duì)從最高一級(jí)的控制(即外位置和/或加速度環(huán))來的力指令信號(hào)Fd以及感知的間隙信號(hào)Gm作出響應(yīng)，后者是從所感興趣的磁鐵對(duì)的間隙傳感器110反饋回來的信號(hào)，位置預(yù)定電流控制器210/400利用方程式1來決定并提供位置預(yù)定電流控制器信號(hào)，用作對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路220的電流指令I(lǐng)c。如上討論的那樣，位置預(yù)定電流控制器210/400必須根據(jù)感知的間隙信號(hào)Gm來決定實(shí)際的磁隙信號(hào)Gmag。
也如上所討論的那樣，在電梯系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域中，磁驅(qū)動(dòng)器電路220是已知的，并與關(guān)于圖5所討論的那種電路相似。
在工作中，位置預(yù)定電流指令控制器210/400接收力指令信號(hào)Fd和感知的間隙信號(hào)Gm，產(chǎn)生位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)Ic，用作對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路220(原文有錯(cuò))的電流指令，其中利用了一種技術(shù)，使磁驅(qū)動(dòng)器電路220的電流輸出嚴(yán)格跟隨電流指令信號(hào)Ic而變。這控制方法可包括如下步驟步驟1決定對(duì)磁鐵的激勵(lì)根據(jù)所希望的力需求的符號(hào)，可決定要激勵(lì)的適當(dāng)?shù)碾姶盆F。例如，正的力表明要激勵(lì)前或右側(cè)的電磁鐵，而負(fù)的力表明要激勵(lì)后或左側(cè)的電磁鐵。
步驟2決定實(shí)際的磁隙Gmag
利用測(cè)量間隙傳感器，來決定步驟1所認(rèn)明的特定磁鐵的實(shí)際磁隙Gmag。這位置傳感器的處理過程所遵循的程序與已描述過的程序相同，后者在前面關(guān)于圖6和圖7的間隙傳感器處理過程算法的討論中已作了介紹。
步驟3決定磁鐵的指令電流基于步驟(1)和(2)，利用方程式1的理想化模型以及經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出的磁鐵比例常數(shù)Kmag，決定所有的磁鐵的指令電流，即Ic=(Fd/Kmag)*Gmag]]>(為開平方根符號(hào))附于本說明書末尾的是位置預(yù)定電流指令控制器210/400的軟件編碼。
圖11表示了位置預(yù)定電流指令控制器210/400、位置和加速度反饋控制器300、圖8的磁鐵150c、150d和位置傳感器110c、磁驅(qū)動(dòng)器500，其中位置和加速度反饋控制300對(duì)應(yīng)于圖2中標(biāo)號(hào)130，磁驅(qū)動(dòng)器500類似于圖10的磁驅(qū)動(dòng)器電路200。如所示，磁驅(qū)動(dòng)器電路500對(duì)電流指令信號(hào)Ic作出響應(yīng)，(此信號(hào)代表位置電流指令)，為電磁鐵150c、150d提供磁驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以對(duì)電梯車廂(沒繪出)作前-后控制。磁驅(qū)動(dòng)器電路500包括一對(duì)二極管502、504、一個(gè)反相器506、兩個(gè)有同一偏置的比較器508、510、滯后濾波器512、514、放大器516、518和把左前-后信號(hào)Ifb反饋到滯后濾波器512、514的節(jié)點(diǎn)520、522。
圖12圖12表示了用來導(dǎo)出方程式1的左右AMG磁鐵特性曲線圖。
通常，在試驗(yàn)裝置上，對(duì)圖7和圖8兩個(gè)不同的磁鐵配置做試驗(yàn)，在此試驗(yàn)中，使磁鐵與電梯導(dǎo)軌(作用面)以靜態(tài)的關(guān)系保持固定的距離。裝備了一個(gè)夾具，當(dāng)電磁鐵以直流電激勵(lì)時(shí)，用精確的測(cè)力計(jì)來測(cè)量所產(chǎn)生的力，并用霍耳效應(yīng)傳感器來測(cè)量磁場(chǎng)。間隙在2至10毫米以2毫米為增量，電流在0至20安培以2安培為增量，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。分析數(shù)據(jù)，并用曲線擬合法導(dǎo)出力對(duì)電流和間隙的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＠脤?dǎo)出的方程式1的模型，獲得一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖12提供了這樣一組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線。
F＝Kmag*(Ic/Gmag)2其中，F(xiàn)代表以牛頓為單位的力信號(hào)，Kmag代表給定的磁鐵配置下的比例常數(shù)，(對(duì)較小的前-后軸AMG磁鐵為100，對(duì)較大的左右軸AMG磁鐵為425)，Ic代表以安培為單位的所需的力補(bǔ)償電流指令信號(hào)，Gmag(在上面也表示為Gmeas)代表以毫米為單位的磁極面與作用面間的實(shí)際磁隙。
對(duì)于2至10毫米的間隙范圍和0至20安培的電磁鐵電流范圍，在電磁鐵的額定力限度內(nèi)，方程式1模擬的力對(duì)測(cè)力器測(cè)得的力偏離小于10％。圖12的曲線是工作在6毫米空氣間隙下的1300牛頓左右AMG磁鐵的特性。圖12中的星號(hào)”*”表明在該點(diǎn)測(cè)量了電流。這兩種情況均(both of these cases)超出系統(tǒng)的正常工作范圍。依據(jù)電流和間隙計(jì)算時(shí)的估計(jì)誤差與使用霍耳效應(yīng)傳感器來導(dǎo)出力估計(jì)的情況下的誤差可相比擬。這些力誤差在主動(dòng)電梯懸浮系統(tǒng)中是不重要的，因?yàn)樵诘湫颓闆r下，這種系統(tǒng)有外反饋環(huán)(基于間隙傳感和/或加速度信號(hào))緊圍著這內(nèi)力環(huán)。
由此可見，已經(jīng)有效地達(dá)到上述目的以及前面的描述所指明的那些目的，由于可以在不超出本發(fā)明范圍的情況下，在上述的結(jié)構(gòu)上作某些改動(dòng)，故申明，在上面的描述所包含的和在附圖所表示的所有內(nèi)容將被解釋為說明而沒有限制的含義。
要知道，分別示于圖2和圖11的位置和反饋控制器130、300可取已指出的形式以外的其它形式，例如，根據(jù)示于序列號(hào)為08/292,660的美國專利中的“智能道軌”(“l(fā)earned-rail”)方法的形式，以及美國專利第5,294,757號(hào)；5,304,751號(hào)和5,308,938號(hào)所公開的形式。
其它應(yīng)用包括使用電磁鐵在大的空氣間隙上產(chǎn)生力的任何系統(tǒng)。電磁鐵力可以是吸力或是斥力。預(yù)想，本發(fā)明在磁懸浮列車或梭子和磁軸承等領(lǐng)域有特定的應(yīng)用。
顯然，下面的權(quán)利書意在復(fù)蓋本文描述的本發(fā)明的所有一般和特殊的特征，并且，作為一種說法，關(guān)于本發(fā)明范圍的所有陳述可以說體現(xiàn)在權(quán)利要求書之中。
權(quán)利要求
1.一種控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中的導(dǎo)軌作水平運(yùn)動(dòng)的電梯系統(tǒng)，其特征在于包括力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器，它對(duì)力指令信號(hào)和感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)；和磁驅(qū)動(dòng)器電路，它對(duì)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，用來控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中導(dǎo)軌的水平運(yùn)動(dòng)。由此，不用感知磁通就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯車廂水平運(yùn)動(dòng)的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器包括力估計(jì)處理器，它對(duì)感知的間隙信號(hào)和感知的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)作出響應(yīng)，提供力估計(jì)處理器信號(hào)；力比較器，它對(duì)力估計(jì)處理器信號(hào)和力指令信號(hào)作出響應(yīng)，提供力比較器信號(hào)；和力反饋補(bǔ)償處理器，它對(duì)力比較器信號(hào)作出響應(yīng)，提供力反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)，作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)處理器用硬件方式實(shí)施，并且包括第一運(yùn)算放大器，它對(duì)感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，提供運(yùn)算放大后的間隙信號(hào)；乘法器電路，它對(duì)運(yùn)算放大后的間隙信號(hào)和感知的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)作出響應(yīng)，提供乘法器電路信號(hào)；和第二運(yùn)算放大器，它對(duì)乘法器電路信號(hào)作出響應(yīng)，為力比較器提供第二運(yùn)算放大乘積信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器是位置預(yù)定電流指令控制器，它對(duì)力指令信號(hào)和感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，提供位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述磁驅(qū)動(dòng)器電路進(jìn)一步包括電流誤差比較器，它對(duì)代表電流指令的力估計(jì)或位置預(yù)定電流控制信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)感知的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供電流誤差信號(hào)；電流反饋補(bǔ)償處理器，它對(duì)電流誤差信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供電流反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)；驅(qū)動(dòng)器電路，它對(duì)電流反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)作出響應(yīng)，從而為磁鐵提供驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，該磁鐵提供用來控制電梯車廂與機(jī)井中的導(dǎo)軌間的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的磁力；和電流傳感器，它對(duì)驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)作出響應(yīng)，從而為電流誤差比較器提供感知的磁驅(qū)動(dòng)器電流信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力指令信號(hào)表示電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中導(dǎo)軌的受控的水平相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述感知的間隙信號(hào)表示電梯車廂相對(duì)于機(jī)井導(dǎo)軌的實(shí)際間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)表示力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令，此電流指令用來控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中的導(dǎo)軌的所述相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)表示驅(qū)動(dòng)磁鐵的電流，此電流產(chǎn)生用來控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中導(dǎo)軌的相對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的磁力。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的電梯系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器包括力估計(jì)處理器，它對(duì)感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供力估計(jì)處理器信號(hào)；力比較器，它對(duì)力估計(jì)處理器信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)電流指令信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供力比較器信號(hào)；以及力反饋補(bǔ)償處理器，它對(duì)力比較器信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供力反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。
11.一種控制第一物體相對(duì)于第二物體運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，其特征在于包括力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器，它對(duì)力指令信號(hào)作出反應(yīng)，還對(duì)感知的間隙信號(hào)作出反應(yīng)，從而提供力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)；和磁驅(qū)動(dòng)器電路，它對(duì)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，用來控制第一物體相對(duì)于第二物體的水平運(yùn)動(dòng)。由此，在沒有感知磁通量的情況下控制第一物體的水平運(yùn)動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器包括力估計(jì)處理器，它對(duì)感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)感知的磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)作出響應(yīng)，提供力估計(jì)處理器信號(hào)；力比較器，它對(duì)力估計(jì)處理器信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)力指令信號(hào)作出響應(yīng)，提供力比較器信號(hào)；以及力反饋補(bǔ)償處理器，它對(duì)力比較器信號(hào)作出響應(yīng)，提供力反饋補(bǔ)償處理器信號(hào)作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。
13.一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其特征在于，所述力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器是位置預(yù)定電流指令控制器，它對(duì)力指令信號(hào)作出響應(yīng)，還對(duì)感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)，從而提供位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)，作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。
全文摘要
控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)的電梯系統(tǒng)包括力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器和磁驅(qū)動(dòng)器電路，而不需要磁通傳感器。力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器對(duì)力指令信號(hào)和感知的間隙信號(hào)作出響應(yīng)而提供力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)，作為對(duì)磁驅(qū)動(dòng)器電路的電流指令。磁驅(qū)動(dòng)器電路對(duì)力估計(jì)或位置預(yù)定電流指令控制器信號(hào)作出響應(yīng)而提供磁驅(qū)動(dòng)器電路信號(hào)，用來在不讀出磁通的情況下控制電梯車廂相對(duì)于機(jī)井中導(dǎo)軌的水平運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B60L13/08GK1165776SQ97103399
公開日1997年11月26日 申請(qǐng)日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者T·W·倫馬斯, R·K·羅伯特斯, R·雷詹馬尼, R·S·科爾比 申請(qǐng)人:奧蒂斯電梯公司