电梯的运行速度指令 控制装置和方法 本发明涉及电梯的运行速度指令控制装置和方法，特别是涉及对电梯运行速度指令控制装置和方法的改进，它可以检测出在电梯轿厢中有无乘客，并且检测电梯是否发生紧急状态，由此来产生适当的运行速度指令信号，从而减少乘客在楼层上的等待时间，改善电梯轿厢停靠感觉，并且使响应呼叫的运行时间和运行时间误差最小。
通常，对于运载乘客或是行李的上/下运动的电梯轿厢来说，沿着轿厢移动通道移动的电梯轿厢通过缆绳被连接到一个配重。这样连接的缆绳随着由直流电机、感应电机或是直线电机所产生的驱动力而被缠绕和松开。可以采用液压机械缠绕和松开缆绳。
图1是现有的运行速度指令控制装置的示意性框图。
如图1图中所示，电梯轿厢105被用于运载乘客或是行李。用缆绳108把配重107连接到电梯轿厢105，用于平衡电梯轿厢105的重量，并且减少系统的耗电量。包括滚筒和电机(未示出)的驱动单元106被用来为系统提供驱动力，连接在电梯轿厢105和配重107之间的缆绳108被绕在滚筒上。一个位置检测器104地作用是和驱动单元106的电机(未示出)协同测量电梯轿厢105的当前位置。轿厢呼叫按钮盘109和楼层呼叫按钮盘110分别被装在电梯轿厢105内和楼层上，用于按照乘客要求的呼叫产生轿厢呼叫信号或楼层呼叫信号。操作顺序管理单元100被用于在乘客的许多呼叫中确定优先权呼叫，并且在轿厢呼叫数据或楼层呼叫数据通过通信线111和112被发送到系统时全面地检查电梯的保密系统。操作速度指令发生器101的作用是在一个加速阶段中与一个开放的控制环协同控制电梯轿厢的位置，使电梯轿厢105能到达产生优先权呼叫的楼层，根据轿厢位置检测器104在减速阶段中检测到的轿厢位置值P(KT)通过闭合的控制环控制反馈位置，并用利用一个加法器101a产生操作速度指令电压V(KT)。电功率放大器102的作用是把电功率放大到预定的电平，从而用操作速度指令发生器101产生的操作速度指令电压V(KT)使电梯轿厢105受到驱动单元106的电机的控制。
以下参照图2和3说明惯用的电梯操作速度指令控制方法。
首先，当等在一个楼层上的乘客或是在电梯轿厢105中的乘客通过按下楼层呼叫按钮110或轿厢呼叫按钮109来呼叫电梯轿厢105或是呼叫一个楼层时，就通过两条通信线111和112之一在操作顺序管理单元100中登记了一个楼层呼叫数据和一个轿厢呼叫数据。
在图2中的步骤ST1，操作顺序管理单元100在通过按下楼层呼叫按钮110和轿厢呼叫按钮109而产生的现行登记的呼叫中检查哪个呼叫具有优先权，并且为操作速度指令发生器101产生一个操作速度指令信号，以便首先执行优先权呼叫，并且按照这样产生的指令信号移动一个相应的电梯轿厢。
在步骤ST2中，操作速度指令发生器101要从操作顺序管理单元100中登记的呼叫中检查优先权呼叫，并且检查电梯轿厢105当前的操作速度指令状态，还要检测出电梯轿厢105当前的操作速度指令状态是否涉及加速状态或减速状态。
根据步骤ST2中的检测结果，如果电梯轿厢105当前的操作速度状态涉及到加速状态或是匀速状态，操作速度指令发生器101就在步骤ST3中接收关于加速或是匀速的控制指令信号，并且根据以后将会解释的公式(1)使用惯用的加速度图获得操作速度指令值V(KT)。根据步骤ST2中的检测结果，如果当前的操作速度状态涉及到减速阶段，操作速度指令发生器101就接收关于减速操作的控制指令，并且根据以后将会解释的公式(2)获得一个操作速度指令值。在步骤ST3和ST4中这样获得的操作速度指令值被提供给电功率放大器102。
具体地说，从以下的公式(1)中可见，操作速度指令发生器101控制电梯轿厢的位置，以便根据经过的一个预定时间阶段来产生操作速度指令V(KT)，这一时间阶段与电梯轿厢105当前在加速阶段和匀速阶段中按照开放的控制环的位置和操作速度无关。另外，反馈位置是受到控制的，从而可以根据剩余的距离来产生操作速度指令V(KT)，该剩余距离是由轿厢位置检测器104按照闭合的控制环检测到的电梯轿厢105当前位置值P(KT)到运行时间误差出现的位置的距离，以便减少减速阶段的运行时间误差。
其中的α1表示最大加速度值，K表示加速和匀速阶段，并且其值为K∈{1，2，3，4}。
其中的α2表示最大减速度值，K表示减速阶段，并且其值为K∈{5，6，7}，T表示一个控制周期，“dest”表示运动时间误差位置，而P(KT)表示电梯轿厢105的当前位置。
具体地说，如图3所示，操作速度指令值V(KT)是根据时基操作速度图确定的，这一速度图随着经过的时间而增加，在按照惯用的加速度图包括加速阶段K1，匀加速阶段K2和加速阶段K3的加速阶段和匀速阶段K4之内与操作速度指令值V(KT)无关。把操作速度指令值V(KT)作为操作速度指令值发送。另外，操作速度指令值V(KT)是根据从电梯轿厢105的当前位置开始的剩余距离和运行时间误差位置来确定的，以便在包括减速阶段K5，匀速阶段k6和减速阶段K7的减速阶段中减少运行时间误差。
此外，从公式(1)和(2)中可见，加速阶段K1期间的时间(周期T1)被固定在一个预定值，与轿厢呼叫和楼层呼叫无关，这样的操作速度指令值V(KT)被提供给电功率放大器102。
换句话说，在每个周期(T1至T7)中由操作速度指令发生器101产生的电信号是很弱的。因此，由于这一信号不能直接驱动驱动单元106的电机(未示出)或是液压装置(未示出)，就要用电功率放大器102把操作速度指令发生器101产生的操作速度指令值V(KT)放大到一个预定的电平，并且把放大的值提供给驱动单元106的电机或是液压装置。
在图2的步骤ST5中，驱动单元106的电机或是液压装置按照来自电功率放大器102的操作速度指令值被驱动。这样，电梯轿厢105就配合着缆绳108向预定的目的地移动。当电梯轿厢到达目的地时，就结束电梯的操作。
然而，如上所述，如图1和2所示，按照惯用的电梯操作速度指令控制装置和方法中产生的操作速度指令，位置控制是按照开放的控制环执行的，其中的操作速度指令是根据在预定阶段中经过的时间来产生的，与加速阶段K1至K3和匀速阶段K4内的电梯轿厢当前位置和操作速度无关。另外，反馈位置控制是按照闭环控制来执行的，其中的操作速度指令是按照从电梯轿厢当前位置开始到运行时间误差的剩余距离来确定的，以便在K5到K7的减速阶段中减少运动时间误差。
因此，如果从加速阶段K1至K3或是匀速阶段K4到减速阶段K5至K7的阶段发生了变化，电梯的操作系统就会改变。由于电功率放大器的速度和转矩在加速阶段K1至K3或是匀速阶段K4中与减速阶段K5至K7中是彼此不同的，就会出现振动。另外，在彼此之间可能出现高的操作速度差，从而造成电梯轿厢的乘坐感觉不舒服。此外，除了在空闲状态时驱动电梯轿厢的电机输出很大并且没有误差之外，当电梯轿厢105从加速阶段和匀速阶段到减速阶段改变其运行状态阶段时，由于电梯轿厢105的操作系统不能满足加速和匀速阶段中的时基速度图，为了补偿累计的位置误差，必须执行减速操作，或是必须明显地延迟以呼叫为基础的运行时间，在这一过程中不考虑电梯轿厢的乘坐感觉和运行时间误差。
不仅如此，在操作速度指令发生器中，由于在加速阶段K1内的控制周期(时间T1)被固定在一个不变值上，而无论电梯轿厢内有无乘客，这样就能使电梯轿厢的乘坐感觉有所改善。在电梯轿厢内没有乘客或是出现紧急状态时，可以产生高速的速度图，从而可以快速地执行乘客的轿厢服务请求；然而，由于加速阶段的时间期间是有限的，就会产生低效率的操作速度指令，这样会使电梯轿厢的操作效率下降。
因此，本发明的目的就是为电梯提供一种操作速度指令控制装置，它克服了惯用的操作速度指令控制装置中存在的问题。
本发明的另一目的是为电梯提供一种改进的操作指令控制装置和方法，从而可以缩短乘客在楼层上的等待时间，改善电梯轿厢的乘坐感觉，并且使基于呼叫的运行时间和运行时间误差最小，在其中通过检测在电梯轿厢中有无乘客以及电梯是否出现了紧急状态来产生一个适当的操作速度指令信号。
为了实现上述目的，本发明为电梯提供了一种操作速度指令控制装置，它包括用于产生轿厢呼叫信号或楼层呼叫信号的轿厢呼叫按钮和楼层呼叫按钮，一个操作顺序管理单元，用于确定向电梯轿厢发出指令的操作速度图，在通过轿厢呼叫按钮和楼层呼叫按钮登记的呼叫中间确定一个优先权呼叫，并且产生一个操作速度图，一个操作速度指令发生器，用于根据按照操作顺序管理单元登记的呼叫和来自楼层的轿厢呼叫或来自轿厢的楼层呼叫中的优先权呼叫生成的操作速度图，从一个操作阶段设定的加速度图中确定一个Jerk加速度和一个响应时间，获得一个阶段的参考速度分布图，并且产生与通过参考速度分布图的积分获得的参考位置分布图和轿厢位置检测器检测到的当前的电梯轿厢位置值之差成比例的操作指令，一个电功率放大器，用于放大操作速度指令值，以便操作包括滚筒和电机的一个驱动单元中的电机装置，使电梯轿厢按照参考速度分布图工作。
为了实现上述目的，本发明为电梯提供了一种操作速度指令控制方法，它包括以下步骤，在按照操作顺序管理单元中登记的呼叫中的优先权呼叫产生一个操作指令时，从设定的加速度图中确定加速度和响应时间来驱动电梯轿厢，使用确定的加速度和响应时间计算一个操作阶段的参考速度分布图，对参考速度分布图积分并且计算出电梯轿厢的参考位置分布图，并且根据电梯轿厢的当前位置和参考位置分布图计算出用于操作电梯轿厢的操作速度指令值。
从以下的说明可以更清楚地看到本发明的其他优点，目的和特征。
通过以下结合附图的详细描述可以更充分地理解本发明，但是这种描述仅是为了说明，而不是要限制本发明，在附图中：
图1是电梯的惯用操作速度指令控制装置的示意图；
图2是上述惯用的操作速度指令控制装置中的操作速度指令控制程序的流程图；
图3是在惯用的操作速度指令控制装置中产生操作速度指令信号时使用的一个惯用的加速度图曲线；
图4是按照本发明的电梯操作速度指令控制装置的结构示意图；
图5是按照本发明第一实施例的电梯操作速度指令控制方法的流程图，在其中考虑到了电梯轿厢的乘坐感觉和运行时间误差；
图6是按照本发明第二实施例的电梯操作速度指令控制方法的流程图，在其中考虑到了是否有乘客的因素；
图7是操作速度和位置分布图的曲线，在其中考虑到了电梯轿厢的乘坐感觉和运行时间误差；以及
图8A和8B的曲线是在正常速度下得到的关于电梯的速度分布图，在其中：
图8A是电梯位置分布图的曲线；
图8B是电梯加速度分布图的曲线；
图4是在电梯系统中采用的本发明的电梯操作速度指令控制装置的示意图，它包括分别用于产生轿厢呼叫信号和楼层呼叫信号的轿厢呼叫按钮109和楼层呼叫按钮110。设置一个操作顺序管理单元200，用于根据用轿厢呼叫按钮109和楼层呼叫按钮110登记的一个呼叫来确定向电梯轿厢发出指令的操作速度图。从当前的多个呼叫中间确定一个优先权呼叫。连接一个操作速度指令发生器210，用于根据对一个操作阶段的参考速度分布图积分获得的电梯轿厢105的参考位置分布图和当前的轿厢位置检测器104检测到的电梯轿厢105的位置值计算操作速度指令值。在从当前登记的呼叫中产生优先权呼叫和根据从楼层上产生的轿厢呼叫或是从轿厢中产的楼层呼叫产生操作速度图时，根据设定的加速度图计算Jerk加速度J和响应时间K1T，并且根据这样计算的结果获得一个操作阶段的参考速度分布图。连接有一个电功率放大器202，用于放大由操作速度指令发生器201产生的该操作阶段的操作速度指令，并且用于操作包括滚筒和电机的驱动单元106中的电机，从而使电梯轿厢105按照参考速度分布图工作。
在操作速度指令发生器201中连接一个加法器201a，用于把按照控制指令从操作顺序管理单元200输入的参考位置图P(KT)和位置检测器104输入的当前的电梯轿厢105的位置值P(KT)相加。连接了一个比例控制器201b，用于产生一个操作速度指令值，其中包括加法器201a获得的位置误差。
以下参照图5和6说明本发明的电梯操作速度指令控制装置的工作原理。
图5是按照本发明第一实施例的电梯操作速度指令控制方法的流程图，在其中考虑到了电梯轿厢的乘坐感觉和运行时间误差。
在步骤ST10中，当楼层上的乘客或是电梯轿厢105中的乘客通过按下楼层呼叫按钮110或是轿厢呼叫按钮109呼叫一个楼层或是电梯轿厢105时，楼层呼叫数据和轿厢呼叫数据就会通过两条通信线111和112被登记在操作顺序管理单元200中。
在步骤ST11，在操作顺序管理单元200中，从当前登记的来自轿厢呼叫按钮109和楼层呼叫按钮110的呼叫中确定优先权呼叫，并且把如此确定的优先权呼叫中的最高优先权呼叫发送到操作速度指令发生器201。
在步骤ST12，在操作速度指令发生器201中，按照从操作顺序管理单元200输入的操作速度指令来确定Jerk加速度J和响应时间K1T，在其中考虑到了轿厢的乘坐感觉。
在步骤ST13，按照由操作速度指令发生器201确定的Jerk加速度J和响应时间K1T来操作电梯轿厢105。
在步骤ST14，在电梯轿厢105开始操作之后，在操作速度指令发生器201中，根据各个加速度阶段计算各个操作阶段的参考速度分布图V1(KT)至V7(KT)，各个加速度阶段包括符合以下公式(3)的加速阶段K1，均匀加速阶段K2，加速阶段K3，以及包括匀速阶段K4，减速阶段K5和均匀减速阶段K6以及减速阶段K7的减速阶段。
V1(KT)＝J/2(KT)2
V2(KT)＝J(K1T)(KT)+V1(K1T)
V3(KT)＝-J/2(KT)2+J(K1T)(KT)+V2(K2T)
V4(KT)＝J(K1T)2+J(K1T)(K2T)
V5(KT)＝-J/2(KT)2+V4(0)
V6(KT)＝J(K1T)(KT)+J/2(K1T)2+J(K1T)(K2T)
V7(KT)＝J/2(KT)2-J(K1T)(KT)+J/2(K1T)2------(3)
其中J表示Jerk加速度，T表示控制周期时间(10ms)，K1T表示响应时间，而V4(0)表示在匀速阶段K4中的正常速度。
在步骤ST15，根据公式(3)获得用于阶段K1至K3的参考速度分布图V1(KT)至V7(KT)，并将如此获得的数值积分。从而通过以下的公式(4)获得电梯轿厢105的参考位置分布图P(KT)。P^(KT)=∫Vi*dt,]]>其中的i＝1，2，3，…，7------(4)
在步骤ST16，在根据公式(4)获得了电梯轿厢105的参考位置分布图P(KT)时，用轿厢位置检测器104检测当前电梯轿厢105的当前位置P(KT)，并且用加法器201a将其与参考位置分布图P(KT)相加，从而计算出位置误差。用此例控制器201b按照公式(5)计算出与位置误差成比例的操作速度指令P(KT)，并且由此计算出的操作速度指令被发送到电功率放大器202。
操作速度指令是这样计算的：V(KT)=KP*(P^(KT)-P(KT))---(5)]]>
其中的KP是比例增益。
发送到操作速度指令发生器201的比例增益单元201b的操作速度指令V(KT)被电功率放大器202放大，并且用来驱动包括滚筒和电机的驱动单元106和液压装置(未示出)，并且使电梯轿厢105移动到目的地。
在步骤ST17，操作顺序管理单元100检测按照步骤ST100到ST106驱动的电梯轿厢105是否到达了一个楼层。如果电梯轿厢105没有到达一个楼层，就重复执行步骤ST103之后的步骤。如果电梯轿厢105已经到达了目的地楼层，就结束电梯的操作。
例如，假设电梯轿厢的速度是120m/min，Jerk加速度J是0.5m/sec3，而响应时间K1T是一秒，在按照反馈位置控制方法产生操作速度指令时，如图6所示，电梯轿厢105可以提供较好的乘坐感觉，并且操作速度“f”和位置分布“e”对应参考速度“b”和位置分布“a”。
图7是操作速度和位置分布的曲线，在其中考虑到了电梯轿厢的乘坐感觉和运行时间误差。
在图7中，c表示参考的Jerk加速度，而d表示来自电功率放大器的操作速度指令。
图6是按照本发明第二实施例的电梯操作速度指令控制方法的流程图，在其中考虑到了是否有乘客的因素。
如图6所示，在紧急状态下，有可能通过延长用于Jerk加速度阶段K1的时间T1来更快地移动电梯轿厢，以便使乘客逃离电梯轿厢。若有一个乘客想要乘坐电梯轿厢，还可以缩短乘客在楼层上的等待时间。
以下要说明在电梯轿厢自动模式和救火模式中根据来自楼层的轿厢呼叫和来自轿厢的楼层呼叫产生操作速度指令的方法。
在图7的步骤ST100中，电梯轿厢105处于自动模式。在步骤ST101中，由操作顺序管理单元200判断是否有一个来自轿厢的楼层呼叫。根据结果，如果从轿厢中产生了一个楼层呼叫，就在步骤ST102中判断有一个乘客在乘坐电梯轿厢105，并且确定准备发送给电梯轿厢105的操作速度图。
具体地说，如果有一个来自轿厢的楼层呼叫，在图3中考虑到乘坐感觉的加速阶段K1期间的间隔T1就在步骤ST103中被确定，并且发送给操作速度指令发生器201。在操作速度指令发生器201中，按照操作顺序管理单元200的操作速度图，根据从公式3，4和5协同加速阶段K1期间的固定时间T1获得的操作速度指令V(KP)来执行来自楼层的轿厢呼叫和来自轿厢的楼层呼叫。
在步骤ST101和ST102中，如果有一个来自楼层的轿厢呼叫而没有来自轿厢的楼层呼叫，操作顺序管理单元200就在步骤ST104中延长图3中所示的加速阶段K1期间的时间T1，在其中没有考虑到乘坐感觉，并且把延长的时间提供给操作速度发生器201。操作速度发生器201产生加速阶段k1期间的时间T1中的操作速度指令，然后使电梯轿厢105移动到产生轿厢呼叫的楼层。
如果在步骤ST101中没有来自楼层的桥厢呼叫，就在步骤ST105中检测是否有来自轿厢的楼层呼叫。如果有一个来自轿厢的楼层呼叫，就在步骤ST106中固定图3中所示的加速阶段K1期间的时间T1，在其中考虑到了乘坐感觉，并且按照与步骤ST103中相同的方法发送给操作速度指令发生器201。操作速度指令发生器在加速阶段K1固定的时间T1期间，产生操作速度指令，并且使电梯轿厢105移动到目的地。
在步骤ST101到ST105中，如果有一个来自楼层的轿厢呼叫而没有来自轿厢的楼层呼叫，就在步骤ST107中延长加速阶段K1期间的时间T1，并且使电梯轿厢返回到参考楼层进入备用状态。
与步骤ST100中不同，如果电梯的操作模式处于火灾模式或是救火模式时，就在步骤ST109中延长加速阶段K1期间的时间T1，在其中没有考虑到乘坐感觉，并且与轿厢呼叫和楼层呼叫无关，然后产生操作速度分布图，从而使装有电梯的大楼中的乘客能很快地逃离大楼。
具体地说，根据图3中所示的阶段K1，K2和K3面积之和不能超过正常速度MAX-V的条件，图3所示加速阶段K1期间的时间T1的上限可以用以下的公式(6)表示。
图8A和8B的曲线用于说明本发明的电梯位置分布图和电梯加速度分布图。在本实施例中采用电梯正常速度为120m/mim的条件。若把图3所示加速度图中的Jerk加速度J固定在0.5m/sec3，由于公式(6)中给出的时间T1的限值是两秒，就可能获得图8A所示的结果。具体地说，图8A表示了一种模拟的结果，其中加速阶段K1期间的时间T1被设定为一秒和0.5秒，它们都处于两秒之内。当时间T1为0.5秒时，电梯轿厢移动20m需要用18.5秒，而当时间T1为一秒时，电梯轿厢移动同样的距离需要用15秒。
如上所述，如果根据电梯轿厢的条件产生不同的操作速度指令，就可以使服务时间最短，并且由于能够预测服务时间，就可以明显地提高电梯轿厢的运行效率，还可以较好地构成多个电梯的群管理系统，以及改善乘坐感觉，把运行时间误差减至最小。
另外，如果电梯中没有乘客或是发生了紧急状态，还可以通过改变加速阶段K1期间的时间T1而使乘客在楼层上的等待时间减至最短。
尽管为了说明而公开了本发明的最佳施例，本领域的技术人员在不脱离权利要求书所限定范围的条件下仍可以实现各种变形和增删。