CN110316629B - 电梯称量装置自动校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电梯称量装置自动校正方法，根据电梯启动时称量装置输出的称量值和转矩电流值通过自适应滤波器算法修正参与载荷分量转矩计算的参数。参数修正完成后电梯再次启动时，转矩控制装置在修正后的参数的基础上计算载荷分量转矩，使曳引电机提前产生转矩来精确补偿抱闸打开后轿厢和对重之间的不平衡力矩。本发明所采用的算法能够很好的实现参数的校正，运算量小，且适应性强。

Description

电梯称量装置自动校正方法

技术领域

本发明涉及电梯领域，具体涉及一种电梯称量装置自动校正方法。

背景技术

当前电梯为了获取好的启动性能及进行超载的判断等，通常配置有电梯轿内负载称量装置，在电梯启动时根据电梯的负载情况，施加对应的载荷分量转矩，使电梯曳引机抱闸打开时电梯轿厢受力基本平衡，从而提高电梯的启动的乘坐舒适性。在此情况下，对称量装置的准确性和可靠性有较高的要求。如果称量装置不准确，会造成启动舒适性变差，甚至无法判断出超载情况造成不安全。

现有专利CN201210128982.3“电梯称量值诊断修正方法”中公开了一种电梯称量值诊断修正方法，根据电梯启动时称量装置输出的称量值和转矩电流值来自动修正参与载荷分量转矩计算的参数。参数修正完成后电梯再次启动时，转矩控制装置在修正后的参数的基础上计算载荷分量转矩，使曳引电机提前产生转矩来精确补偿抱闸打开后轿厢和对重之间的不平衡力矩。理论上来说，该发明的确能够克服称量装置和曳引机等部件发生变化时对载荷分量转矩计算产生的影响，但该专利给出的几个实施例存在如数据筛选条件严格，或需要储存大量数据，或运算量大的缺点，且未能解决摩擦力和数据采集误差造成的精度下降的问题，某些情况下甚至会产生较大的偏差。

发明内容

本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种适应性强运算量小的方法，实现电梯启动载荷分量转矩计算公式参数的校正。

如附图1为自适应滤波器用于参数辨识时的一般结构示意图，其中n为离散时间或迭代次数，x(n)为输入信号，自适应滤波器的输出信号为y(n)，d(n)为定义的期望信号或参考信号，误差信号e(n)由d(n)-y(n)计算得出。误差信号经由相应的自适应算法对自适应滤波器的系数进行调整，使得误差的性能函数最小。

可将上述结构应用于电梯称量装置自动校正方法，其中，自适应滤波器函数的设计即为专利CN201210128982.3“电梯称量值诊断修正方法”所述计算启动载荷分量转矩的函数f()，自适应算法调节的对象即为函数f()中各系数的值。

在理想情况下，电梯启动载荷分量转矩与称量值之间为线性对应关系，因此可构造最基本的计算启动载荷分量转矩的函数f()为：

y(n)＝k_lx_l(n)+k₀x₀(n) (1)

输出信号y(n)对应启动载荷分量转矩值WGH，x1对应称量值的输出W，x0取固定值l，则上述公式变为：

WGH＝k₁*W+k₀ (2)

这样，由每次电梯启动时称量值的输出W，可以计算出启动载荷分量转矩值WGH。将电梯该次启动时实际的零速维持时的转矩电流值IQS作为期望的输出d(n)，就可以计算出该次启动时的误差e(n)：

e(n)＝IQS-WGH (3)

然后根据上述误差通过所选用的自适应算法对系数k₁和k₀进行修正。可采用的系数修正算法有LMS(Least mean squares)，RLS(Recursive least squares)及在其基础上发展出的各种自适应滤波算法，其中较为合适的算法为NLMS(Normalized least meansquares)算法，NLMS算法的运算量相对较小，而且稳定性好，收敛速度也较快。对于自适应滤波算法已有大量文献进行介绍，本发明对此不再赘述。

这样，通过每次电梯启动时进行上述系数修正过程，在经过一定次数的修正后，系数k₁和k₀将调整为使误差e(n)的性能函数最小的情况，此时电梯启动载荷分量转矩计算公式从统计学角度上将变为最佳，从而改善各种不同负载情况下电梯的启动舒适性。同时，自适应滤波算法使得上述系数会随着电梯称量装置或电机特性的变化而自行调整，这样电梯的启动舒适性不会由于梯称量装置或电机特性的变化而发生大的变化。从物理含义上来说，对于所构造的公式(2)，系数k₁对应了称量值到启动载荷分量转矩的增益，系数k₀对应了偏置。

上述构造的计算启动载荷分量转矩的公式(2)中含有两个系数，仅对应了称量值的增益和偏置，而实际电梯还会由于楼层位置的不同使得即使在相同的称量值的情况下，所需要的启动载荷分量转矩不同。对此，可以增加一个系数k₂，该系数对应电梯所在位置，可构造计算启动载荷分量转矩的计算公式为：

y(n)＝k₂x₂(n)+k_lx_l(n)+k₀x₀(n) (4)

其中，x₂对应电梯所在位置，既可以取实际的高度值，也可以取楼层数，其余输入与前述公式相同。这样，在每次电梯启动时，除了使用称量值的输出值W，还使用了位置信息来计算启动载荷分量转矩值WGH。这样，电梯每次启动时实际的零速维持时的转矩电流值IQS和上述WGH的误差将用于修正三个系数：k₂、k₁和k₀。在经过一定次数的修正后，系数k₂、k₁和k₀将调整为使误差e(n)的性能函数最小的情况。由于在计算启动载荷分量转矩值时提供了更多的相关信息，上述误差相比仅使用电梯称量值的情况要更小，从而进一步的改善电梯的启动舒适性。

一般来说，在计算启动载荷分量转矩值时提供的相关信息越多，所计算出的结果就可以更加准确。从而，更进一步的，可通过提供更多信息来构造计算启动载荷分量转矩的函数f()。比如，对于某些电梯，由于上一次运行停止时钢丝绳累积张力及静摩擦力的影响，使得上一次的运行方向也在一定程度上影响到称量值的输出，在这种情况下，将上一次的运行方向也作为相关信息放入计算启动载荷分量转矩的函数中，可以获得更加准确的启动载荷分量转矩。对此，可构造计算启动载荷分量转矩的计算公式为：

WGH＝k₃*dirb+k₂*pos+k_l*W+k₀ (5)

其中，dirb为上一次的运行方向，dirb的取值根据上行还是下行分别取值为1和-1。系数k₃对应电梯上一次的运行方向。而即使上一次运行方向对该次的启动载荷分量转矩并无影响，本发明采用的算法的结果也只是使上一次运行方向对应的系数基本为0，从而对启动载荷分量转矩的计算不会造成负面影响。但需要注意的是，增加相关信息使得启动载荷分量转矩计算公式的系数数量增加，会同时导致运算量的增大。从实用角度考虑，应当在满足计算精度的情况下选取尽量少的系数。

此外，为了避免上述采用自适应滤波算法的称量装置自动校正方法在初始投入使用时由于初始系数不准确导致计算结果误差较大的情况，可以先采用电梯原有的启动载荷分量转矩计算方法，在自适应滤波方法得到的计算公式的各项系数基本稳定，即每次修正后系数的变化很小的情况下，再将自适应滤波方法的计算结果用作电梯的启动载荷分量转矩。或者，也可以对每次电梯运行时自适应滤波方法的计算结果的误差进行判断，当每次运行时的误差都很小时，再将自适应滤波方法的计算结果用作电梯的启动载荷分量转矩。

此外，由于一般情况下电梯的使用具有空载及轻载情况出现频率高，而重载及满载的情况出现频率低的特点，这样，对于自适应滤波算法来说，主要的输入值即称量值W会集中在少数点附近，这会导致对系数的修正使得计算公式在这些点附近的计算结果较为准确，而远离这些点的称量值时计算结果误差可能会大一些。为了应对这一问题，可以将不同负载的称量值分为多个区间，比如每10％负载作为一个区间，并对电梯每次启动时落在各个区间内的称量值进行计数，在进行系数的修正时，对于称量值计数多的情况对系数的修正较小，而对称量值计数少的情况对系数的修正大一些。

本发明可以达到的有益效果为：通过将每次电梯启动时的称量值、零速维持的转矩电流值，以及其它相关信息如位置、上一次电梯的运行方向等构造启动载荷分量转矩值计算公式，采用自适应滤波算法来进行该计算公式的系数校正，可很好的实现电梯称量装置的自动校正功能，运算量小、数据存储要求低且适应性强。

附图说明

图1是自适应滤波器用于参数辨识时的一般结构示意图。

图2是本发明实施例一的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

图3是本发明实施例二的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

图4是本发明实施例三的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

图5是本发明实施例四的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

图6是本发明实施例五的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

图7是本发明实施例六的电梯称量装置自动校正方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例一

图2是本发明的电梯称量装置自动校正方法流程示意图，其实施过程包括如下步骤：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W。

步骤二：按照公式WGH＝k₁*W+k₀计算启动载荷分量转矩WGH。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH。

步骤五：采用自适应滤波器算法更新系数k₁和k₀。

实施例二

在实施例一的基础上，可通过增加电梯启动前的位置，来更加准确的进行启动载荷分量转矩的计算，实施过程步骤如下：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W和电梯位置pos。

步骤二：按照公式WGH＝k₂*pos+k₁*W+k₀计算启动载荷分量转矩WGH。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH。

步骤五：采用自适应滤波器算法更新系数k₂、k₁和k₀。

实施例三

为了应对某些情况下电梯上一次运行方向对电梯启动载荷分量转矩的影响，可进一步增加电梯的上一次运行方向，此时实施步骤如下：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W、电梯位置pos以及上一次的运行方向dirb，其中dirb的取值根据上行还是下行分别取值为1和-1。

步骤二：按照公式WGH＝k₃*dirb+k₂*pos+k₁*W+k₀计算启动载荷分量转矩WGH。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH。

步骤五：采用自适应滤波器算法更新系数k₃、k₂、k₁和k₀。

实施例四

为了避免上述采用自适应滤波算法的称量装置自动校正方法在初始使用时由于初始系数不准确导致计算结果误差较大的情况，可在自适应滤波方法得到的计算公式的各项系数基本稳定情况下，再将自适应滤波方法的计算结果用作电梯的启动载荷分量转矩。以实施例一为基础列出实施步骤如下：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W。

步骤二：按照公式WGH’＝k₁*W+k₀计算参考启动载荷分量转矩WGH’，在满足系数稳定条件的情况下启动载荷分量转矩WGH＝WGH’，否则WGH采用原有方法的计算结果。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH’。

步骤五：采用自适应滤波器算法更新系数k₁和k₀。

步骤六：如果此次系数k₁和k₀相比前一次的系数变化值在指定范围内且满足该条件连续达到指定次数，则判断系数稳定条件满足。

同样的，在实施例二、实施例三的基础上可以增加同样的判断。

实施例五

通过对每次电梯运行时自适应滤波方法的计算结果的误差进行判断，当每次运行时的误差都很小时，再将自适应滤波方法的计算结果用作电梯的启动载荷分量转矩，可以起到与实施例四相同的作用。以实施例一为基础列出实施步骤如下：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W。

步骤二：按照公式WGH’＝k₁*W+k₀计算参考启动载荷分量转矩WGH’，在满足稳定条件的情况下启动载荷分量转矩WGH＝WGH’，否则WGH采用原有方法的计算结果。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH’。

步骤五：采用自适应滤波器算法更新系数k₁和k₀。

步骤六：如果此次启动载荷分量转矩误差e(n)在指定范围内且满足该条件连续达到指定次数，则判断稳定条件满足。

同样的，在实施例二、实施例三的基础上可以增加同样的判断。

实施例六

为了应对电梯的使用空载及轻载情况出现频率高的问题，通过将不同负载的称量值分为多个区间，比如每10％负载作为一个区间，并对电梯每次启动时落在各个区间内的称量值进行计数。而在进行系数的修正时，对于称量值计数多的情况对系数的修正较小，而对称量值计数少的情况对系数的修正大一些。以实施例一为基础列出实施步骤如下：

步骤一：在电梯停止时，采集当前的称量值W，并将称量值W按照10％负载为一个区间进行计数。

比如：CNT(N)表示W在按照10％负载划分的区间的计数值，N为0～9，分别对应负载属于0～10％，10～20％，……，90～100％的情况。假设当前W为25％，那么CNT(2)的值将加一。

步骤二：按照公式WGH＝k₁*W+k₀计算启动载荷分量转矩WGH。

步骤三：在电梯启动零速维持阶段，采集当前的转矩电流值IQS。

步骤四：计算该次启动载荷分量转矩误差e(n)＝IQS-WGH。

步骤五：选用合适的方法，使得在当前的W所在的CNT(N)值所占比例较小时，对误差e(n)进行放大，而在当前W所在的CNT(N)值所占比例较大时，对误差e(n)进行缩小，从而达到减少出现频率较高的负载值对系数的更新权重，而增加出现频率较少的负载值对系数的更新权重的目的。

比如：W为25％的情况下，对误差e(n)乘以如下值：

k(1-CNT(2)/sum(CNT(N)))

其中，CNT(2)表示负载W落在20～30％的次数，sum(CNT(N))表示所记录的所有的启动次数，CNT(2)/sum(CNT(N))即可得到当前负载所落入的负载区间占总的启动次数的比例，比例越大表明出现的频率越高。k用于弥补误差乘以一个不大于1的值导致的对系数修正变小的问题，可根据实际情况取值。简单来说可以取k＝2。

步骤六：采用自适应滤波器算法更新系数k₁和k₀。

同样的，在实施例二至实施例五的基础上可以增加同样的判断。

Claims (8)

1.一种电梯称量装置自动校正方法，其中，所述电梯包括曳引电机、整流器、逆变器、转矩控制装置、驱动机构、称量装置、电流传感器和编码器，上述转矩控制装置产生转矩电流指令值送给所述驱动机构，由所述驱动机构通过所述逆变器来驱动所述曳引电机的运转；

其特征在于，根据电梯启动时称量装置输出的称量值、计算出启动载荷分量转矩值；并将电梯该次启动时实际的零速维持时的转矩电流值作为期望的输出，计算出该次启动时的启动载荷分量转矩误差；然后根据上述误差通过所选用的自适应算法对系数进行修正，且系数修正方法为自适应滤波器算法，

将不同负载的称量值分为多个区间，并对电梯每次启动时落在各个区间内的称量值进行计数，在进行系数的修正时，对于称量值计数多的情况对误差进行缩小，而对称量值计数少的情况对误差进行放大。

2.根据权利要求1所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：所述自适应滤波器算法为RLS算法。

3.根据权利要求1所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：所述自适应滤波器算法为LMS或NLMS算法。

4.根据权利要求1至3中之一所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：启动载荷分量转矩计算公式为WGH=k₁*W+k₀，其中，WGH为启动载荷分量转矩，W为电梯称量装置的输出，系数k₁对应称量值到启动载荷分量转矩的增益，系数k₀对应偏置，对系数k₁和k₀的修正采用自适应滤波器算法。

5.根据权利要求1至3中之一所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：启动载荷分量转矩计算公式为WGH=k₂*pos+k₁*W+k₀，其中，WGH为启动载荷分量转矩，pos为电梯所在位置，所述电梯所在位置为电梯相对于地面的高度值或者电梯所在的楼层数，W为电梯称量装置的输出，系数k₁对应称量值到启动载荷分量转矩的增益，系数k₀对应偏置，系数k₂对应电梯所在位置，对系数k₂、k₁和k₀的修正采用自适应滤波器算法。

6.根据权利要求1至3中之一所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：启动载荷分量转矩计算公式为WGH=k₃*dirb+k₂*pos+k₁*W+k₀，其中，WGH为启动载荷分量转矩，dirb为电梯上一次的运行方向，pos为电梯所在位置，所述电梯所在位置为电梯相对于地面的高度值或者电梯所在的楼层数，W为电梯称量装置的输出，系数k₁对应称量值到启动载荷分量转矩的增益，系数k₀对应偏置，系数k₂对应电梯所在位置，对系数k₃、k₂、k₁和k₀的修正采用自适应滤波器算法，系数k3对应电梯上一次的运行方向。

7.根据权利要求1至3中之一所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：在采用自适应滤波方法得到的启动载荷分量转矩计算公式的各项系数在每次修正后系数的变化量在指定范围内且满足该条件连续达到指定次数后，再将采用自适应滤波方法得到的启动载荷分量转矩用作电梯的启动载荷转矩分量，在此之前则采用原有计算方法得到的电梯启动载荷转矩分量。

8.根据权利要求1至3中之一所述的电梯称量装置自动校正方法，其特征在于：在采用自适应滤波方法得到的启动载荷分量转矩的误差在指定范围内且满足该条件连续达到指定次数后，再将采用自适应滤波方法得到的启动载荷分量转矩用作电梯的启动载荷转矩分量，在此之前则采用原有计算方法得到的电梯启动载荷转矩分量。

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