本发明涉及一种电梯系统，尤其涉及一种带有抑制振动装置的电梯系统，所述抑制振动装置能提供舒适的运行。 在JP-A No.60-254201（JP-BNo.3-30161，日本专利申请第59-110264号）中公开了一种控制系统，它包括一个用于使一受控制物体依照一操作量指令值而受操纵的操作机构，一个用于检测受控制物体的控制量的检测器，和一个加有来自检测器的控制量检测值以及控制量指令值的控制操作部件，所述控制操作部件用于输出操作量指令值，其中以一个控制量指令值与一控制量检测值的偏差信号作为输入，且一个控制量估计值与控制量之差值被加入一操作量指令值部件以由此提高抗干扰性能，所述偏差是通过一模型对一个操作量指令值进行运算使之成为一检测值而得到的。即，提出这样一种方案，所述控制操作部件在控制放大器的输出端输出一作为操作量指令值的差值（B-A），A值通过一需要的传递函数GX（S）由一控制量检测值得到，而B由传递函数｛GX（S）·GLH（S）+1｝得到，所述传递函数通过等于传递函数GX（S）和传递函数GLH（S）乘积的传递函数GX（S）·GLH（S）加1而得到，GLH（S）在控制放大器的输出端模拟了由操作量指令值至控制量检测值的传递函数GL（S），所述控制放大器加有一控制量检测值和一控制量指令值，并由此在不改变指令值响应的前提下改进干扰响应。
根据JP-A No.52-43246，61-203081，61-27882，62-211277等，提出这样一种方案，一个电梯轿厢的振动成分被直接地检出。且此成分被反馈至一速度控制装置以由此来抑制轿厢的振动。
然而，根据以上提及的现有技术，由于振动干扰成分已被混入作为模型之输入信号的操作指令值，作为通过模型之操作结果地控制量估计值包含了对控制量指令值进行估计所得值的成分及对干扰成分进行估计所得值的成分。相应地，作为由与控制量检测值的差值信号而得的值不能用作一指令值以消除控制量检测部件中的干扰。也就是说，即便考虑到控制量估计值与控制量检测值理想化地正巧相互同相，一个导致产生干扰抑制信号的成分被表示为（控制量估计值-控制量检测值），它不同于被用作干扰抑制信号的值，且进行增益修正及相似手段将成为必需。更进一步地，如果控制量估计值与控制量检测值没有正巧同相，除对应于干扰成分的参考信号以外的信号成分（相位与大小随相位差等的不同而变化的成分）被混合入干扰抑制信号，以致由于产生了其它不良影响和混合而难于有效地实现对振动的抑制。而且，为了调节增益、相位等，必须提供两个调节部件，在其一部件中使控制量估计值和控制量检测值正巧同相，在另一中部件中能调节一个控制量估计值与控制量检测值之差值的增益、相位等。相应地，由于这些部件间的关连作用，所述调节非常困难。
另一方面，根据上面提到的第二种现有技术，提供了不同的装置以直接地检测一电梯轿厢的振动成分从而将此成分作为信号使用以控制对振动的抑制，但在实际应用中有许多问题，例如，如何确保加速度传感器本身的可靠性，当将电线接到与传感器相距几百米之最高层楼面上一机房中的控制装置上时，如何消除叠加于其上的噪音等等。
本发明的一个目的在于解决现有技术的上述问题，提供一可减弱轿厢之不舒适振动的电梯系统。
根据本发明的一个方面，电梯系统有一加有电梯速度指令的电梯模型，以及将一相应于模型输出的补偿信号提供给速度控制环路的装置，从而通过根据模型之输出等而决定的振动抑制信号来控制电动机。
所述振动抑制信号通过使用加有一电梯速度指令的电梯模型，以及将所述模型的输出提供给速度控制环路的装置等产生。振动抑制信号被用于速度控制从而减弱不良影响例如由外界混入的噪声因而无需特殊的高成本即可实现低垂直振动的电梯速度控制。且相位及增益之调节部件的数量可减少到只用1个。
现参照附图通过举例的方法对本发明的实施例进行描述，其中
图1是示出了采用本发明的一种电梯的整体结构的示意图。
图2是解释了本发明的工作原理的示意图。
图3是显示了本发明之效果的模拟结果图。
图4示出了信号变换器24的一种特殊实施例。
图5是解释本发明之工作原理的示意图。
图6示出了信号变换器24的一种特殊实施例。
图7示出了单个逆变器24的一种特殊实施例。
图8示出了另一种实施例。
图9是解释本发明之工作原理的示意图。
图10示出了另一种实施例，且
图11示出了再一种实施例。
以下将参照附图详细描述根据本发明的一种电梯的振动抑制控制系统的实施例，图1示出了采用本发明的一种电梯系统的整体构思的方框图。
图1中，参考标号1代表一速度指令;2是用于检测一电梯系统之实际速度的速度检测器，最好是一个直接连接于电动机转轴或者由一牵引滑轮6或一制动鼓轮（未示出）摩擦驱动从而检测电动机速度的脉冲编码器，参考标号3代表经过对实际速度检测器的输出进行处理而得到的检测实际速度信号，4是用来获得速度指令与检测实际速度信号间差值的比较器;5是一控制操作部件例如一个用于构成一速度控制系统的比例积分器或类似器件，7是一用于将振动抑制指令9与作为控制操作部件5之输出的转矩指令8相加的加法器;10是一个电源变换器例如一逆变器，一变换器或类似器件;11是一电动机例如一感应电动机，一直流电动机或类似的用于驱动电梯的装置，12是一主索;13是轿厢;14是平衡锤;35是一补偿索;36是一补偿滑轮;15是一个包括了一惯性系统和一电气系统的电梯刚体模型系统，所述惯性物系统中包括一轿厢，钢索等的机械系统被认为是理想的刚体;所述电气系统包括一驱动系统，一控制系统等;16是一比较器模型，用它来得到速度指令1和取自电梯刚体模型系统的估计电动机速度17之间的差值，所述电梯刚体模型系统包括一个惯性系统，该惯性系统中的包括一轿厢，钢索等的机械系统被认为是一理想的刚体;18是模拟控制操作部件5的一控制操作部件模型;19是模拟电源变换器10的电源变换器模型;20是模拟电动机11的电动机模型;21是一惯性系统模型，其中包括一轿厢，钢索等的机械系统被认为是理想刚体;22是用于获取一速度波动信号23的比较器，所述波动信号23是检测实际速度信号3与由电梯刚体模型系统15所得到的估计速度17的偏差;24是输入这个速度波动信号23以由此形成振动抑制信号9的信号变换器。
在这样一种结构中，现参照图2来描述其工作原理。图2中，参考标号S1代表速度指令1的一个实例;S3是检测实际速度信号3的一个实例;S17是由电梯刚体模型系统15得到的估计速度17的一个实例;S23是检测实际速度信号3与估计速度17之偏差信号的一个实例;S9是振动抑制信号9的一个实例，所述振动抑制信号是信号变换器24的输出。这样，一个在速度增快/减慢期间伴随着机械系统之振动的速度波动被叠加在检测实际速度S3上，但由于机械系统模型是一刚体，由机械系统的振动导致产生的振动分量将不叠加在估计速度S17上。因此，根据S3和S17间之偏差信号S23，机械系统的振动分量实际上可被减去，接着，信号23被传输通过信号变换器24以补偿在电源变换器10或电动机11中的滞后因子，并完成对相位φ的调节或如在信号S9中那样完成对增益的调节，且信号S23作为一次要环路被提供给加法器7一端以由此构成这样一种控制系统，使振动的产生在速度检测器2上通过这个指令成分被消除。
图3通过一模拟结果的实例示出了本发明的作用。作为模拟的条件，一个驱动电动机不仅产生一驱动力，而且在建筑物之高度为230米，轿厢内的乘客人数为零，轿厢正在向最高度运行的情况下，完成提升驱动时，所述电动机还产生一个转矩波动，所述波动被进行模拟且对轿厢内产生的垂直振动进行了计算。不进行任何根据本发明的补偿处理，轿厢的垂直振动之加速度约为±0.025米/秒2，而如果进行了补偿处理，轿厢的垂直振动之加速度约为±0.007米/秒2，因而可以明了垂直振动之加速度被改善至约为原先的1/3，根据这一系统，如果在机械系统中的振动成分仅可在一电梯驱动电动机部件中被检出，由于外界没有干扰信号源或因素加到此模型上，因而振动成分实际上可作为速度波动信号23被获取，进而电动机部分产生的波动可被抑制，这是由于信号变换器24适当地补偿了由加法器7至电动机11的滞后特性，因而欲抑制悬挂在其下的轿厢之不舒适的垂直振动也是可能的。
更进一步地说，根据使用此电梯模型系统15的方法，由于将要进行估计的信号是相应于一速度指令的估计信号17，其频率特性可被认为是比较慢的。因而还有这样一效果即当使用一微型计算机来构成模型时，任何具有高速处理能力的昂贵的微机都不是必需的。
图4示出了信号变换器24之结构的一种典型实施例。图4中，考虑了部件中由加法器7至电动机11的滞后特性，在结构中设置了一相位超前/滞后调节元件和一增益调节元件以适当地抑制在电动机部分之波动的产生。图5示出了由加法器7至电动机11之频率特性的一个实例，其中电梯系统的特性（相位和增益）亦随输入振动频率的变化而变化。以钢索系统的基本振动为例，对位于1.2Hz之前或之后的频带上实现本发明之技术，在此情况下，从加法器7至速度产生间的相位滞后在-35°之前或之后，因而，如果约35°的相位超前被设置在信号变换器24中以补偿所述35°的相位滞后，则速度之波动成分的加入可提供足够有效的振动抑制。进而，如果当轿厢位置变化或发生类似变化时所述条件改变了，例如，以钢索系统的二次振动为例，通常要产生接近7HZ的振动，在此条件下，如果相位和增益的修正量可根据驱动条件而变化，例如，相位超前量可改变至约100°，则根据驱动条件的变化改变或产生的多个共振动振动现象可被有效地抑制。
图6中，设置了一个高通滤波器，其功能与图4的相同，用于抑制因控制系统之稳定增益的减小而产生的低频波动，因而可排除由于使用一次要环路来反馈一偏差信号而产生的坏影响，从而提供了另一作用，即当确保一通常的振动抑制效果时可获得一良好的瞬态响应。
还有另一个效果是可方便地进行调节，这是因为如果为了产生一振动抑制信号9，相位、增益等仅在上述的信号变换器24中被调节，则调节将工作良好。
就另一实施例而言，其较为可取的方法如图7所示，在信号变换器24中设置了一个带通滤波器以阻断频带fo之外的成分，fo是振动抑制之目标值，因此用于加入一波动信号的主通道的操作对于频率为振动抑制目标值以外的频带无效，从而使几乎消除主通道对其它频带的不良影响成为可能。
进一步地说，在有多个机械系统共振频率需要振动抑制的情况下，如果如图3中所述那样，提供多个分别对频带的信号有效的变换器24-1和24-2以及信号加入通道，且如果对这些频带分别进行抑制控制，则另一效果是可以实现的，即克服由多个惯性体系统例如电梯产生的不同频率的振动而实现稳定舒适的运行。
更为可取的方法是，如果允许不同目标频率的振动抑制信号通过的多个带通滤波器被设置在信号变换器24-1和24-2中以用于对这些频率分别控制，则可以通过多个信号加入通道来防止对其它频带的不良影响。
虽然图1所示的电梯刚体模型系统15和信号变换器24似乎是与通常的速度控制系统分离布置的，如果用与比较器22和4、控制操作部件5等同样的方法把它们用软件设立在用于电梯控制的一微型计算机中，将可以构成一可有力地抵制干扰等的控制系统。当然，即便它们是用独立于控制操作部件例如一比例积分器等的模拟电路等来构成速度控制系统，本发明的振动抑制效果亦不会失去，且在这种情况下，对在软件情况下通常成问题的处理的速度并无限制，从而产生的另一效果是用于振动抑制的振动频率可扩展至一高频区域。
更进一步地，图1中为了检测模型和实际速度间之偏差，使用一在电动机轴端或在一牵引滑轮之周边由摩擦驱动的速度检测器来检测出一电梯系统的实际速度。相应地，所述实际速度可与用于基本速度控制的实际速度信号一样被使用，从而使被送至一控制电路或控制线的信号要足够短以减少噪音混合之可能性，其结果是使构成一具有适用于一电梯的高可靠性的系统成为可能。
更进一步地，如果用轿厢的实际速度作为用于计算由模型系统15获得的估计速度17的偏差的实际速度，若从将一根长的信号线装至机房的观点来看，事实上所述系统的噪音可略微地减弱，但轿厢的振动抑制成分可如图9所示在电梯通道的所有地区被检测出，这与在一个电动机部件场合的检测不同，因而可以预期在电梯通道的所有区域上得到轿厢的振动抑制效果。这是因为，好在图中详细示出的那样，考虑到轿厢的位置，在检测振动成分时，对于非直接地在电动机部件中检测的情况与直接在轿厢部件中检测的情况来说，其难易程度是不同的，且因为在电动机部件中检测的情况下存在一区域，其中振动成分在220米附近几乎无法被检测出，这可由计算结果明显地看出。
因而，如果一个在电动机部件中被检出的且对噪声有效高的阻抗的信号被正常地使用，而一个在轿厢位置被检测出的信号可通断地在一个区域例如在220米附近被选择使用，所述区域上的振动在电动机部件中几乎不能检测，这就是本发明的另一个效果，即，使构成一适用于一电梯的整体高可靠性系统成为可能。图9中，对于楼层低于正中间一层的那些层，计算的结果被删去了。
更进一步地，由改变增益的观点来看，图4和图6中的增益K根据轿厢的位置或乘客（未示出）的数量而变化，从而平稳地操纵一振动抑制控制系统，振动检测的难易程度（即，检测增益）将根据轿厢的位置或乘客的数量以及图5所示的由加法器7至电动机11的频率特性而改变，如图9中所明示的那样。采用这种方法，振动抑制可与电梯的操作条件无关地被平稳地进行控制，从而能够获得舒适的运行。尤为特别的是，如果与轿厢的不同位置或乘客的不同数量相应的K值可预先列在一表上，且如果所述表是根据电梯轿厢的位置或乘客的数量而检索的，则可以在一短时间内完成处理过程，且可以扩展能够对振动抑制进行控制的区域。进而，如果在每一场合下都计算K值，则本发明之另一效果在于，虽然这样需花稍长的时间来用于计算，但是，表格的存储可以免去。
另外，图1中电梯刚体模型系统15的惯性系统模型21可根据电梯梯厢的位置或乘客的数量而改变其惯性成分。这一变化产生了估计速度17和检测实际速度3间的速度的非振动成分的误差，且将一个不必要的成分作为一偏置成分混入了速度的波动信号23。因而，根据本发明，电梯刚体模型系统15的惯性系统模型21的惯性成分被做得随轿厢位置或乘客数量的变化而变化。因而这是另一个作用即无需考虑电梯的驱动条件可实现稳定的振动抑制。
进而，根据图1的实施例，如果电梯刚体模型系统15仅估计一个包含由速度指令产生的速度的无振动成分之成分时，也就是仅有一相应于被称为基波分量的成分时，并不总是要求在模型上进行严格的模拟。因而，电源变换器模型19和电动机模型20并不要制造得很精细，而只要近似到一级延迟的程度。其结果是，不仅可节约模型所需的存储空间，而且可简化其操作，因而其工业效果是使使用一昂贵的微型计算机成为可能。
此外，如果检测检测运行的实际速度与估计速度17之偏差的时间间隔做得短于检测一用在比较器4中的值的时间间隔，则振动抑制信号9可在一短的时间间隔内被提供给控制系统，而振动抑制的频带可扩展到一高频区，从而具有的另一效用是扩展其对高频振动的振动抑制作用。
图10示出了本发明的另一实施例。从速度指令1至信号变换器24的单元与图1中都相同。在这一实施例中，除电梯刚体模型系统15之外，还提供包括一模拟电梯机械系统的单元的电梯高级模型系统。所述电梯高级模型系统25由用来比较一在电动机部件中的估计速度27与速度指令1的比较器模型28，一个控制操纵模型29，一电源变换器模型30，一电动机模型31，一轿厢模型32，一平衡锤模型33和一牵引滑轮模型34组成。而且，并不通过使用刚体模型来获得的一估计速度17与检测实际速度之差来获得一速度波动信号23，而是通过使用刚体模型得到的估计速度17和在电梯高级模型系统25中轿厢的一估计速度26之差来得到所述速度波动信号23的。所述速度波动信号23被馈入一信号变换器24以得出一波动抑制信号9，所述抑制信号9被提供给一加法器7以由此完成振动抑制。然后，由于在电梯高级模型系统25中轿厢的估计速度26被用来减去一速度波动信号，如在电动机部件中检测的情况那样，不存在轿厢在某一位置时无法检测波动分量的情况。因而可不管轿厢的位置如何而预期达到抑制振动的稳定效果。
此外，在这一实施例中，轿厢的实际速度被作为一在其上叠加有波动信号的速度信号而直接地进行检测，且在机房中一控制板上产生的轿厢的估计速度26无需引导一信号进入控制板即可被使用，因而在信号转换时，不必担心外界混入任何噪音成分到速度信号中，且它不仅具有可形成一具有高可靠性能的轿厢振动抑制系统之功效，而且还具有一工业效用，即不必使用用于检测轿厢的速度或加速度的特殊硬件（例如一速度传感器或一加速度传感器）。
在图10的实施例中，高级模型系统25的机械系统由三个部分轿厢模型32，平衡锤模型33和牵引滑轮模型34组成。这种设计是为了简化一实际机械系统的补偿索系统，因而它实际上不可能涵盖在实际机械系统中机械系统共振频率之所有的振动现象，但它至少可估计钢索系统的基本和二次共振，因而可以说能够获得足够的效用以抑制这些在舒适运行中成为特殊难题的振动。此外，在这一简单的模型中作为一简化结构的后果，在微型计算机中估计轿厢的振动的运算可在短时间内完成，因而也有一工业效用即对计算而言无需提供任何昂贵的微型计算机即可估计轿厢的振动现象。
此外，如果在高级模型系统25中机械系统的总系统被简化为仅有轿厢，实际上机械系统上的可估计的共振频率被限制为仅有钢索系统的基本振动，但计算的时间可减短，因而它也具有一效用，即使微型计算机可分担其它工作，诸如另一电梯系统的处理。
如果在电梯刚体模型系统中惯性系统模型21的惯性可随着轿厢中现有乘客人数而变化，或如果随绳索长度而变化的弹簧常数或阻尼系数，以及随轿厢中乘客人数而变化的轿厢重量随着实际机器的条件（轿厢的位置或乘客的人数）而在高级模型系统25的机械系统内精细地变化，将可以提高由电梯刚体模型系统15获得的估计速度17或轿厢的估计值26的精确度，并由此可得到一精确的波动抑制信号9以提高抑制轿厢之振动的作用。
一检验在信号变换器24之内部完成，以检验作为一通常的电梯系统，其输出（它是相应于振动抑制指令9的信号）是否超出预先估计的大小或频率，且，如果没有超出的话。则在其输出上设置一界限值，否则输出本身被阻止，或产生报警。这样，有一对于一电梯系统完成两件重要事情的功能，就是确保安全及达到其基本的目的，即改善舒适运行。
此外，在图10的电梯刚体模型系统15和电梯高级模型系统25中，计算估计速度17和27以形成速度波动信号23的时间隔做得短于检测所述检测实际速度3的时间间隔。这是为了将波动抑制信号9少量反馈回速度控制环路，从而可实现一快速响应，因而可获得一其足够的功效以抑制振动。
为了实现振动抑制之功效，一种有效的方法是根据一种功能，对于以图1所示的方法随着电梯的操作条件而变化的波动抑制信号9，在图10中，将来自加法器7至电动机11的频率特性在信号变换器24中进行补偿。然而，在计算估计速度26时由于所述速度包括非直接检测而得而是在图10实施例的情况下的高级模型系统中估计得到的波动成分，因而产生一微小的时间延迟。在此实施例中，由于这一时间延迟造成的相移同在信号变换器24中被补偿。相应地，图10的结构可得到足够功效来抑制振动。
此外，如果高级模型系统25中的电源变换器模型30和电动机模型31也通过一级延迟或类似手段被简化，通过电梯刚体模型系统15共同作用显然可缩短计算时间。其结果是，通过使用一并不昂贵的微型计算机可以并行地处理两个模型的工作，且可实现通过一可实施的硬件结构来实现对振动的抑制。
使用做在信号变换器中的带通滤波器，不等于一特定已调频率的频带内的抑制振动工作可在这样一个结构中被抑制，即高级模型系统25并不总是或难以是一个精密的模型。从确保电梯系统之可靠性的观点来看提供了一功效。
图11示出了本发明的另一实施例。从速度指令1到补偿滑轮36的单元均与图10中相同。在这一实施例中，除了提供一电梯刚体模型系统15之外，一个包括模拟了电梯机械系统单元的电梯高级模型系统25也被提供，且一等于检测实际速度3与一来自刚体模型系统15的估计速度17之差的波动信号38，和一等于来自高级模型系统25的估计速度26和来自刚体模型系统15的估计速度17之差的波动信号37两者作为速度波动信号而获得，所述两个波动信号由开关39进行通断控制以获得一速度波动信号23，所述速度波动信号被通过一信号变换器24提供给一加法器7之一端。
在这里，例如，考虑轿厢接近图9中示出的220米的情况，这时，系统把转换开关39打至充当速度波动信号23的波动信号37上。当轿厢位于任何其它位置时所述开关打至波动信号38一边。如果波动信号源以这种方法根据轿厢的位置而开关，则可避免在轿厢的某一位置时无法检测一波动成分（如果当轿厢接近220米时产生振动，将难以通过波动信号38来检测其状态），且也能使用一具有尽可能高的可靠性的信号。相应地，可同时实现舒适的运行及确保一被要求具有特别高可靠性的电梯系统的可靠性。
如在前面实施例中已作描述的实施例一样，相应于一波动频率，有一来自加法器7至电动机11的频率特性。此外，由于通过在这一实施例中的开关控制两个波动信号，存在一增益的变化。相应地，在信号变换器24中提供了一种调节相位和增益的功能并由此为抑制振动提供稳定的控制。
此外，由于波动信号被轮流地用于图11的实施例中，并不总是必需在同时完成两个并行信号的工作。因而，例如，仅一个被用作波动信号的信号在正向馈电中被根据轿厢的位置进行计算。因此，可以省略一个不必要的工作处理过程，从而具有一功用，如果在一处理单元上的负载减轻了可使用一不昂贵的微型计算机。
如以上叙述的，根据本发明，难以承受随来自外界的不良影响诸如噪音混合，而它可以在避免采用一特定附加的导致费用上升的装置的同时控制一轿厢的振动现象。相应地，可减弱由绳索系统引起的轿厢之不舒适的垂直振动。此外，可以简化振动抑制信号的增益、相位等的调节。