JPS6127882A - エレベ−タの速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野〕 この発明はエレベータの速度を制御する装置の改良に関
するものである。

〔従来技術〕

ロープ式エレベータにおいては、エレベータのかご、つ
り合おもり及びその他の機械的要素と、これらを巻上機
からつシ下げている主索とは、いわゆるばね・質量系を
構成している。このばね・質量系忙おいて、電動機発生
トルクからこの電動機回転速度までを見た場合の伝達関
数は、一般に次式で表される。

ここに、Ｔ：電動機発生トルク 艷：電動機回転速度 Ｊ：電動機回転子軸に換算したエレ ベータ機械系の等価慣性モーメ ント Ａ１〜Ｆｉ：それぞれかご位置、かご内負荷、及び他の
昇降路内機械的要素の 特性に応じて決まる定数 ■式から明らかなように、エレベータにおけるはね・質
量系は、一般に複数の共振点及び反共振点を有し、各共
振点においてはダンピング定数の小さな二次遅れ系の伝
達特性に見られるような、利得の急しゅんで著しい持ち
上がりを生じる０特に、　高ｔｊＮｌのエレベータにお
いては、上記共振点の周波数は低く、第１図に示すよう
にエレベータの速度制御系の伝達関数をボード線図上に
書き表した場合のクロスオーバ周波数に近い値となる場
合が多い。その結果、上記はね・質量系を内包するエレ
ベータの速度制御系の共振点における利得は、ボード線
図上で十分質となり得ない。これは、速度制御系のクロ
スオーバ周波数を系の応答性及びエレベータの着床性能
の点から所定の値以下に設定できないからである。した
がって、何らかの電気的又は機械的な加振力によって発
生したトルク外乱が減衰することなくかご内で振動を誘
発することになる。このようなかご円振動を抑制するた
め、例えば特公昭５Ｂ−２０８′２２号公報に示される
ように、電動機に結合された速度検出器によって得られ
る速度帰還信号に一定の利得及び位相補償を加え、その
出力信号をかご円振動抑制信号とし、電動機のトルク指
令信号に重畳して電動機を制御するものが提案されてい
る。その要点を第２図及び第３図に示す。

図中、Ｒ，Ｓ、Ｔは三相交流電源、（１）は交流電源Ｒ
，Ｓ、Ｔに接続されサイリスタによる三相全波整流回路
が構成され入力を一方向の直流に変換する順電力変換装
置（上記と逆方向の直流に変換する逆電力変換装置は図
示しない）、（２）は電力変換装置（１）に接続された
直流電動機の電機子（界磁は省略）、（３）は電機子（
２）により駆動される巻上機の駆動綱車、（４）は電機
子（２）に直結され電機子（２）の回転速度を検出して
速度信号（４ａ）を発する速度計用発電機からなる速度
検出器、（５）は綱車（３）Ｋ巻き掛けられだ主索、（
６）　、　（７）はそれぞれ主索（５）の両端に結合さ
れたエレベータのかと及びつり合おも、ｊｐ、（８）は
電機子（２）に流れる電流を検出して電流信号（８ａ）
を出力する電流検出器、（９）は速度指令信号、（１０
は速度指令信号（９）及び速度信号（４ａ）からトルク
指令信号（１Ｏａ）を発生するトルク指令発生回路、ａ
υは帯域通過フィルタからなる振動抑制回路で、その伝
達関数は次式■で示される。

ここに、Ｋ：フィルタの利得 Ｔ、、Ｔ２：フィルタの時定数 Ｓ：　ラプラス演算子 （ｌｌａ）は振動抑制回路αυの出力で振動抑制信号、
（６）はトルク指令信号（１Ｏａ）と電流信号（８ａ）
の偏差信号に振動抑制信８Ｃ１ｌａ）を重畳する加算器
、（１３は加算器（６）の出力に対応する出力を電力変
換装置（１）Ｋ供給する変換器制御回路である０すなわ
ち、電力変換装置（１）で変換された直流により電機子
（２）は回転し、綱車（３）を介してかと（６）は走行
する。電機子（２）の回転速度は速度検出器（４）によ
り検出され速度信号（４ａ）はトルク指令発生回路（１
０に与えられる。トルク指令発生回路（１０から発生さ
れるトルク指令信号（４０ａ）は加算器（２）に入力さ
れ、電流信号、（ｊＪａ　）との偏差信号が演算され、
これに後出する振動抑制信号（ｌｌａ）が重畳された加
算器＠の出力が変換器制御口ＦｊＩｒＱｌに入力される
。変換器制御回路Ｑ３は入力に応じて電力変換装置（１
）のサイリスタの点弧角を制御するので、電機子（２）
の印加電圧は変化し、電機子（２）の回転速度すなわち
かご（６）の走行速度は精度高く自動制御される。

さて、上記ばね・質量系に振動が発生していると、その
振動振分は速度検出器（４）により検出され、振動抑制
回路θυに入力される。振動抑制回路０υは上述のよう
に帯域フィルタから構成されており、低周波成分及び高
周波成分が除去され、振動抑制抽出されて振動抑制信号
（１１ａ）となる。そして、この振動抑制信号（１１ａ
）はかと（６）内で発生してい　　　　′る振動と逆位
相の振動を誘起するように加算器（６）Ｋ逆極性に入力
され、トルク指令信号（１０ａ）に重畳される。その結
果、この振動抑制信号（１１４）が重畳された制御信号
によって電力変換装置（１）は制御され、電機子（２）
の発生トルクもこれに応じて変化し、かご（６）内の振
動は抑制されるととＫなる。

しかし、特に電機子（２）の軸たわみ等が上記加振力の
原因である場合には、かご（６）円振動の振幅に比べて
、電機子（２）の軸の回転に含まれる振動成分の大きさ
が小さいため、電機子（２）の軸の回転を検出する速度
検出器（４）では、十分な大きさの振動成分を検出する
ことはできない。また、位相をずらすだめの微分操作を
含む振動抑制回路０１）の利得を上げて、十分な大きさ
の振動成分を抽出！ようとしても、他のノイズ成分をい
たずらに増幅するだけで、有効な振動抑制信号（ｌｌａ
　）を得ることはできない。また、かご（６）が昇降す
ると、かご（６）から綱車（３）までの主索（５）の長
さの変化及び質量位置の変化により機械系の伝達関数が
変化し、かご（６）の位置によってはかえって振動を増
幅する場合もある０ 〔発明の概要〕 この発明は上記不具合を改良するもので、かごの振動を
検出し、この振動成分信号の利得及び位相を補償してｆ
ｉ抑制信号とすると共に、上記利得又は位相の補償量を
かご位置に応じて制御することにより、かご円振動の原
因が電動機軸のたわみ等にある場合でも、またかご位置
にも関係なく一様にかご円振動を抑制することができる
ようにしたエレベータの速度制御装置を提供することを
目的とする。

〔発明の実施例〕

まず、この発明の原理について述べる。

第４図はトルク指令信号とかご円振動波形の位相差の昇
降路内でのかご位置による変化を、トルク指令信号の位
相を基準にして表したものである。

図に示すように、上記二つの信号の位相差は昇降路最上
部と最下部において約１８０°回転し、その変化は概ね
正弦関数に従う。したがって、逆にこの図の関係から、
昇降路内でのかご位置に応じて、かご円振動波形に対し
て所定の位相差を有する信号を振動抑制信号としてトル
ク指令信号（ｌｏａ）に重畳すれば、究極的にかと（６
）内で発生している振動と逆位相の振動を誘起すること
Ｋより、かご（６）内の振動を抑制することができるは
ずである。

第５図は上記をベクトル図で示したもので、’ｏｆｒは
かと（６）内に発生している振動波形のベクトル、■２
、。。はベクトルＦ。８ｒを発生する等側内なトルり指
令信号ベクトルで、両者の位相差αは第４図の関係に買
って変化する。〒。。、Ｆｉこの発明によりトルク指令
信号に重畳する振動抑制信号のベクトルで、振動波形ベ
クトルＦｅａｒと位相差θ（１８０°−α）を持ち、第
４図の関係に従ってかと（６）内に振動波形ベクトルＦ
６．．と逆位相の振動成分のベクトルＦ０゜□を発生す
る。

すなわち、かご位置に応じて、かご（６）内で発生して
いる振動波形ベクトルＦ、、、ｒヲ基にして、第５図及
び第６図に示すような所定の位相差０を有する振動抑制
信号ベクトル〒。。、を生成し、これをトルク指令信号
（ｌｏａ）に重畳することにより、かご（６）内の振動
を有効に抑制しようとするものである。

第７図〜第１２図はこの発明の一実施例を示す。

第１図及び第８図中、ａ楡はかと（６）の床下に設けら
れかご（６）の乗客負荷量に対応する負荷信号（１４ａ
）を発する負荷嵯器、四、叫は昇降路の頂部及び底部に
設けられた滑車、α力は滑車（１，αｉに巻き掛けられ
両端がそれぞれかと（６）に結合され等間隔で穴、標識
等の記号が付されたテープ、ａ枠は昇降路内に設けられ
テープ（Ｌ７）の記号を読み取ることによってかと（６
）の位置に相当するかご位置信号（１８ａ）を発するか
ご位置検出装置、Ｑｌは負荷信号（１４ａ）からかご位
置信号（１８ａ）に応じた振動抑制信号（１９ａ）を生
成する振動抑制回路、翰は演算増幅器、抵抗及びコンデ
ンサからなり負荷量ｓｐ、　（ｌａａ）から振動成分を
抽出する帯域通過フィルタで、（２０ａ）は振動成分信
号、（財）はかと位置信号（ＸＳａ）に対応する利得Ｇ
１１．Ｇ２ｉ及び時定数Ｔ、を持ち、−膜形として と表される伝達関数を有する利得・位相補償要素で、か
ご位置信号（１８ａ）　’に応じて入力の利得及び位相
に所定の進み又は遅れ補償を加える。（２１ａ）は補償
要素に）の出力で補償信号、（イ）は演算増幅器及び抵
抗で構成された利得が−１の符号反転回路で、その出力
が振動抑制信号（１９ａ）となる。

第９図は補償要素ＱＤの全体構成図を示すこの実施例は
、帯域通過フィルタ（ホ）からの振動成分信号（２０ａ
）及びかご位置検出装置０杓からのかご位置信号（１８
ａ）を入力とするかご位置判定手段ｅ１３によって、か
ご（６）が昇降路の中央部の上方にあるか下方にあるか
を判定し、その出力に基づき利得・位相補償演算手段（
ハ）で、振動成分信号（２０ａ）の利得及び位相に所定
の進み又は遅れ補償を加えて補償信号（２１ａ　）を出
力するように構成されている〇 第１０図及び第１１図は補償要素ｅ１．］）をマイクロ
コンピュータで構成した実施例である。

図中、（２１Ａ　）は中央処理袋ｆｆｆ（ｃＰＵ）、（
２１Ｂ）はプログラム及び第１１図に示すようにかご位
置信号Ｎ、（ｉ＝１．ｚ、・・・ｍ）に対応して設定さ
れた時定数Ｔ、及び利得Ｇ、、　、　Ｇ２．の値を記憶
する読出し専用メモリ（ＲＯＭ）で、時定数Ｔ１はかご
位置信号Ｎ　・・・Ｎ、・・・Ｎ、に対応してＴ、・・
・Ｔ、・・・Ｔ、と設定され、利得Ｇ１ｉはかと（６）
が中央部よりも下方にある場合は０に、中央部又はその
上方にある場合はＧ１１・・・Ｇ１ｆｆ１に設定され、
利得Ｇ２．はかと（６）が中央部又はその上方にある場
合は０に、中央部よりも下方にある場合はＧ　・・・Ｇ
２／−１に設定されている。（２１Ｃ）は演算結果等の
データを記憶する読書き可能メモＩ）（ＲＡＭ）、（２
１Ｄ）は帯域通過フィルタ出力（２０ａ）をＣＰ　Ｕ　
（２１Ａ）内に取り込むための変換器を構成する入力口
＠（工／Ｆ）、（２１Ｅ）は同じくかご位置信号（１８
ａ）を取り込むための入力回路、（２１Ｆ）はＣＰ　Ｕ
　（２１Ａ）からの出力信号を補償信号（２１ａ）とし
て発するための変換器を構成する出力回路である。

次に、この実施例の動作を説明する。

電機子（２）の軸のたわみ等により、かご（６）内に振
動が発生していると、その振動成分はかと床の振動とし
て負荷検出器ａΦにより検出され、振動成分を含んだ負
荷信号（１４ａ）は振動抑制回路Ｑ呻に入力される。負
荷信号（１４ａ　）は帯域通過フィルタ四によシ、低周
波成分及び高周波成分が除去され、振動抑制回路要な振
動成分だけが抽出される。この振動成分信８（２０ａ）
　ＦｉＩ／Ｆ（２１Ｄ）を介してディジタル信号に変換
されＣＰ　Ｕ　（２１Ａ）に取シ込まれる。

一方、かご（６）の位置はかと位置検出装置（至）によ
り常時検出され、かご位置信号（１８ａ　）は振動抑制
回路ＵＳに入力され、Ｉ／Ｉｉ’（２１Ｅ）を介してｃ
　Ｐ　Ｕ　（’ｚ１Ａ）に取り込まれる。

次に１補償要素Ｅｌｏ動作を、ＲＯＭ　（２１Ｂ）　Ｋ
記憶されたプログラムの動作の流れ図（第１２図）によ
り説明する。なお、このプログラムは周期ΔＴで繰り返
えし実行されるものとする１、まず、手順ｃｌ力で演算
序数を示す数字ｋが１であるか、すなわち第１回目の演
算であるかを判断し、第１回目であれば手順０擾で状態
変数ｘ　（ｋ）を０に設定する。手順−で振動成分出力
（２ｏａ）　ｕ　（ｋ）とかご位ｇ１Ｍ号（１８ａ　）
を入力する。次に１手ｉトｐでかご位置判定動作が行わ
れる。この動作ては、入力されたかご位置信号（ｌｅａ
）から、かご位置が昇降路中央部Ｎ、又はその上方にあ
るか、中央部Ｎ、よりも下方にあるかを判断し、その結
果によシ手順−〜縛からなる利得・位相補償演算が行わ
れる。この演算は、ラプラス演算子ｓ′！＆：用いて表
された上記０式の一次遅れ要素を２変換して得られる演
算式によシ実行される。例えば、上記０式の一次遅表さ
れる。

ｙ　（ｋ）　＝　Ｇ、、　ｘ　（ｉｃ）　　　　　　　
　　　　　・・°■ここに、ｘ（ｋ＋１）：（ｋ＋ユ）
番目の演算における状態変数の値 ｙ（ｋ）＝に番目の演算における補 償信号 ｅ：自然財政の底 手順■でかご位置が中央部Ｎ、又はその上方にあると判
断されると、手順に）で０式に基き、ＲＯＭ　（２１Ｂ
）に格納された値を読み出し、ｙ　（ｋ）　＝　Ｇ１１
ｘ　（ｋ）が演算され、かご位置が中央部Ｎ７よりも下
方にあると判断されると、手順−で同様０式に基いて、
ｙ　（ｋ）＝で（ｋ＋１）番目（この場合は２番目）の
状態変数の値ｘ（ｋ＋１）が演算される。手順（至）で
序数ｋをに＋ｌ（この場合２）とする。手順（至）で補
償信号ｙ　（ｋ）　？：出力する０ 次の演算周期では、序数には２になっているので、手順
Ｇ１）から手ＪＩｔＭへ進み、上述と同様に手１―（至
）〜（至）が実行される。すなわち、手順（ロ）で演算
された状態変数の値ｘ（ｋ＋１）が、手順−一のｘ　（
ｋ）として用いられ補償信号ｙ　（ｋ）が演算されるこ
とＫなる。

すなわち、かご位置が中央部Ｎ、よりも下方にある場合
には、第１１図に示す利得Ｇ２，７５Ｅ読み込まれ（Ｇ
、、＝Ｏ）、補償信号（２１ａ）は−膜形で表すとＧＳ
／（ｌ＋Ｔｉ５）という位相進み補償信号となｉ す、入力された振動成分値′１＋（２０ａ）を第６図の
一点鎖線に示すような位相差θ分だけ位相を進ませる。

また、かご位置が中央部Ｎ、又社その上方にある場合に
は、利得Ｇ１ｉが読み込まれ（Ｇ２．＝Ｏ）、補償ａ　
Ｊｉ＋（２１ａ）　ｔｊ：　Ｇ１ｉ／（１＋　Ｔ１．　
）という位相遅れ補償信号となり、入力された振動成分
信号（２０１Ｌ）を第６図の一点鎖線に示すような位相
差θ分だけ位相を遅らせる。

このようにして、利得・位相補償を加えられた補償信号
１ｘａ）は、符号反転回路（２）で符号を反転すること
により、位相が更に１８０°移動され、補償信号（２１
ａ）に対し、第６図の実線で示す位相差を持つ振動抑制
信号（１９ａ）に変換される。上述のようにして得られ
た振動抑制信号（１９ａ）は、第５図に示すようにかと
（６）内で振動を発生している等測的なトルク指令信号
ベクトルエ１、。。と逆位相の振動抑制信号ｉ。。、と
なる。この振動抑制信号ｉ。。。

がトルク指令信号（ｌｏａ　）に重畳され、究極的にか
と（６）内での振動は抑制されることになる。

なお、実施例では直流電動機の速度制御について示した
が、誘導電動機を使用し、これにいわゆるベクトル制御
等を応用して誘導電動機のトルク指令成分を制御する方
式においても、同様に適用可能である。

また、かご（６）内の加速度信号を得るため、負荷検出
器ａ４を用いたが、これに限ることなく、かご（６）に
加速度計を設置してその出力を使用してもよく、またか
と（６）と所定の位相関係で振動している昇降路内又は
機械室内の他の機器の変位を利用してもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたとおりこの発明では、エレベータのかごの振
動を検出し、この振動成分信号の利得及び位相を補償し
て振動抑制信号とすると共に、上記利得又は位相の補償
量をかご位置に応じて制御するようＫしたので、かご内
振動の原因が電動機軸のたわみ等にある場合でも、また
かご位置にも関係なく一様にかご内振動を抑制すること
ができる０

【図面の簡単な説明】

第１図はエレベータの速度制御系の伝達特性を表すボー
ド線図、第２図は従来のエレベータの速度制御装置を示
す構成図、第３図は第２図の振動抑制回路の伝達特性を
示すブロック図、第４図〜第１２図はこの発明によるエ
レベータの速度制御装置の一実施例を示す図で、第４図
はトルク指令信号とかご内振動の位相差のかご位置によ
る変化′ｆＩ：表す特性図、ＪＸ５図はこの発明の原理
を示すペルトル図、第６図は振動抑制信号の位相差のか
ご位置による変化を表す特性図、第７因は速度制御装置
の構成図、第８図は第７図の振動抑制回路のブロック回
路図、第９図は第８図の補償要素の全体構成図、第１Ｏ
図は第８図の補償要素の具体的構成図、第１１図は第１
０図のＲＯＭの内容説明図、第１２図は第８図の補償要
素の動作の流れ図である。 図中、（１）は電力変換装置、（２）は直流電動機の電
機子、（６）はエレベータのかご、（１０はトルク指令
発生回路、Ｑ′４は加算器、α優は負荷検出器（振動検
出装置）、（至）はかと位置検出装置、αつは振動抑制
回路、翰は帯域通過フィルタ、ｃ２υは補償要素、（イ
）は符号反転回路、翰はかと位置判定手段、（ハ）は利
得・位相補償演算手段である０ なお、図中同一符号は同一部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）トルク指令信号に振動抑制信号を重畳した制御信
   号によつて巻上電動機のトルクを制御してかごの速度を
   制御するようにしたものにおいて、上記かごの振動を検
   出する振動検出装置、上記かごの位置を検出するかご位
   置検出装置、並びに上記振動検出装置の出力信号の利得
   及び位相を補償して上記振動抑制信号として発すると共
   に上記利得又は位相の補償量を上記かご位置検出装置の
   出力信号に応じて制御する振動抑制回路を備えたことを
   特徴とするエレベータの速度制御装置。
2. （２）巻上電動機を直流電動機とした特許請求の範囲第
   １項記載のエレベータの速度制御装置。
3. （３）巻上電動機を誘導電動機とした特許請求の範囲第
   １項記載のエレベータの速度制御装置。