JP7298788B1 - エレベーター - Google Patents

Abstract

外乱によって生じたかごの振動が大きい場合であっても、制御安定性を保ちながらかごの振動を抑制できるエレベーターを提供する。エレベーター（１）のかご（５）に設けられるかご加速度検出器（９）は、かご（５）の加速度を検出する。制御装置（７）は、加速度制御器（１９）と、遅延補償器（２１）と、を備える。加速度制御器（１９）は、かご加速度検出器（９）が検出するかご（５）の加速度に基づいて、かご（５）の振動を抑制するようにトルク指令値を出力する。遅延補償器（２１）は、かご加速度検出器（９）から制御装置（７）までの通信による遅延、および巻上機（３）が発生させるトルクが主ロープ（４）を通じてかご（５）に伝わるまでの機械的な遅延の一方または両方の遅延の影響を打ち消すように、加速度制御器（１９）の入力または出力を補償する。

Description

本開示は、エレベーターに関する。

特許文献１は、エレベーターの例を開示する。エレベーターの制御装置は、かごに設置された加速度検出器を用いてかごの振動成分を検出する。制御装置は、振動成分を抑制するためのトルク信号を生成して巻上機のトルク制御系にフィードバックする。制御装置は、振動成分を抑制するための速度信号を生成し、その速度信号を巻上機の速度制御系にフィードバックする。

日本特開２００９－２２１００８号公報

しかしながら、特許文献１のエレベーターの制御装置は、外乱によって振動成分が設定レベル以上となるときに、発振を回避するためにリミッタによって制振制御を中止する。このため、当該制御装置は、共振周波数の成分を含む外乱などによってかごの振動が大きくなるときに、かごの振動を抑制できないことがある。

本開示は、このような課題の解決に係るものである。本開示は、外乱によって生じたかごの振動が大きい場合であっても、制御安定性を保ちながらかごの振動を抑制できるエレベーターを提供する。

本開示に係るエレベーターは、シーブを回転させるトルクを発生させる巻上機と、前記シーブに巻き掛けられる主ロープと、前記主ロープに支持されるかごと、前記かごに設けられ、前記かごの加速度を検出するかご加速度検出器と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記かごの加速度指令を生成するかご加速度指令生成器と、前記かご加速度検出器が検出する前記かごの加速度に基づいて、前記かご加速度指令生成器が生成した前記加速度指令と前記かご加速度検出器が検出した前記加速度とから生成される加速度エラー信号が負帰還制御によって零に収束するように、前記かごの振動を抑制するトルク指令値を出力する加速度制御器と、前記加速度制御器の出力を用いて、前記かご加速度検出器から前記制御装置までの通信による遅延、および前記巻上機が発生させるトルクが前記主ロープを通じて前記かごに伝わるまでの機械的な遅延の一方または両方の遅延による位相回りの影響を打ち消すように前記加速度制御器の入力または出力を補償する遅延補償器と、を備える。

本開示に係るエレベーターであれば、外乱によって生じたかごの振動が大きい場合であっても、制御安定性を保ちながらかごの振動を抑制できる。

実施の形態１に係るエレベーターの構成図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成の第１例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成の第２例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成の第３例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成の第４例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置における加速度制御の閉ループ特性の例を示す図である。 遅延のあるフィードバック系のブロック図である。 図７のフィードバック系に遅延補償器を導入したブロック図である。 モデルパラメータに誤差のない理想的な状況における図８と等価なブロック図である。 実施の形態１に係る遅延補償器の構成の第１例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る制御装置の構成の第５例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る遅延補償器の構成の第２例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る遅延補償器の構成の第３例を示すブロック図である。 実施の形態１に係るエレベーターの主要部のハードウェア構成図である。 実施の形態２に係る遅延補償器の構成の第１例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る遅延補償器の構成の第２例を示すブロック図である。 実施の形態３に係る遅延補償器の構成の例を示すブロック図である。

本開示の対象を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一または相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。なお、本開示の対象は以下の実施の形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態の任意の構成要素の変形、または実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るエレベーター１の構成図である。

エレベーター１は、複数の階床を有する建物などに適用される。建物において、エレベーター１の昇降路２が設けられる。昇降路２は、建物の複数の階床にわたる上下方向に長い空間である。昇降路２の上部または下部などにおいて、エレベーター１の機械室が設けられていてもよい。エレベーター１は、巻上機３と、主ロープ４と、かご５と、釣合い錘６と、制御装置７と、を備える。

巻上機３は、シーブを有する。巻上機３は、シーブを回転させるトルクを発生させる機能を有する装置である。

主ロープ４は、巻上機３のシーブに巻き掛けられる。主ロープ４は、昇降路２においてかご５を吊ることで、かご５の荷重を支持する。主ロープ４は、昇降路２において釣合い錘６を吊ることで、釣合い錘６の荷重を支持する。主ロープ４は、例えば炭素繊維ロープである。炭素繊維ロープは、主ロープ４が支持する荷重を受ける荷重支持部に炭素繊維を用いたロープである。主ロープ４は、例えばベルトロープなどであってもよい。主ロープ４は、例えば炭素繊維またはその他の繊維を用いた繊維強化複合材料などであってもよい。主ロープ４は、鋼鉄製のストランドロープなどであってもよい。

かご５および釣合い錘６は、巻上機３のシーブの回転によって主ロープ４が移動することで、昇降路２において互いに反対方向に走行する。かご５は、昇降路２の内部を上下方向に走行することで乗客などを複数の階床の間で輸送する機器である。釣合い錘６は、巻上機３のシーブなどの主ロープ４が巻き掛けられる滑車の両側において主ロープ４に係る荷重の釣り合いを、かご５との間でとる機器である。かご５および釣合い錘６は、例えば図示されないガイドレールなどによってガイドされることで、昇降路２の内部を上下方向に走行する。

制御装置７は、エレベーター１の動作を制御する機器である。制御装置７は、例えば、呼びに応じたかご５の走行などの制御を行う。制御装置７は、巻上機３に接続される。制御装置７は、巻上機３への駆動指令である電流指令および電圧指令を演算し、駆動電流および駆動電圧を巻上機３に供給する。

エレベーター１において、かご５に直接外乱が加わることがある。かご５に加わる外乱は、例えば乗客がかご５を乗降することによる外乱、またはかご５およびガイドレールの接触などによって受ける外乱などを含む。かご５は、このような直接加わる外乱によって、例えば縦方向に振動することがある。制御装置７は、このような外乱によるかご５の振動を抑制するように、巻上機３を能動的な制振装置として機能させる。

エレベーター１は、巻上機エンコーダ８と、かご加速度検出器９と、秤装置１０と、を備える。巻上機エンコーダ８、かご加速度検出器９、および秤装置１０の各々は、制御装置７に接続される。巻上機エンコーダ８は、巻上機３に適用される。巻上機エンコーダ８は、巻上機３のシーブの回転位置に対応する磁極位置および回転速度の一方または両方を出力する機能を搭載する。巻上機エンコーダ８は、磁気式エンコーダであってもよいし、光学式エンコーダであってもよいし、その他の方式のエンコーダであってもよい。かご加速度検出器９は、かご５に搭載される。かご加速度検出器９は、かご５の加速度を検出する機能を搭載する。かご加速度検出器９は、例えばかご５に加わる外乱などによるかご５の上下方向の振動の加速度を検出する。秤装置１０は、かご５に搭載される。秤装置１０は、かご５の積載量を検出する機能を搭載する。

図２は、実施の形態１に係る制御装置７の構成の第１例を示すブロック図である。

エレベーター１は、第１の機械特性１１および第２の機械特性１２を有する。第１の機械特性１１は、巻上機３のシーブの回転軸回りの機械特性に対応する。第１の機械特性１１は、例えば、巻上機３の駆動トルクと、図２に図示されないかご５の変位および釣合い錘６の変位とを入力として、巻上機３の回転位置を出力する。第２の機械特性１２は、巻上機３のシーブおよびかご５の間の主ロープ４の機械特性に対応する。第２の機械特性１２は、例えば、第１の機械特性１１の出力である巻上機３の回転位置と、かご５に直接作用する外乱とを入力として、かご５の加速度を出力する。

エレベーター１において、第１の遅延要素１３および第２の遅延要素１４が含まれる。第１の遅延要素１３は、巻上機３が発生させるトルクが主ロープ４を通じてかご５に伝わるまでの機械的な遅延に対応する遅延要素である。第１の遅延要素１３は、例えば、巻上機３のトルクによって発生する主ロープ４の伸縮がかご５に到達するまでの遅延時間に対応する。第１の遅延要素１３の遅延量は、巻上機３のシーブおよびかご５の間の主ロープ４の長さによって変化する。なお、巻上機３のシーブおよびかご５の間の主ロープ４の長さは、昇降路２におけるかご５の位置によって変動する。第２の遅延要素１４は、かご加速度検出器９から制御装置７までの通信による遅延に対応する遅延要素である。第２の遅延要素１４は、例えば、かご加速度検出器９がかご５の振動加速度を検出してから、当該振動加速度の信号を制御装置７が受け取るまでの時間差に対応する。

かご加速度検出器９は、第２の遅延要素１４およびセンサ検出特性ブロック１５を含む。センサ検出特性ブロック１５は、かご加速度検出器９に搭載された加速度センサなどの検出特性に対応する。センサ検出特性ブロック１５は、かご加速度検出器９の応答帯域を示す。

この例において、巻上機エンコーダ８は、巻上機３の磁極位置を出力する。制御装置７は、巻上機エンコーダ８の出力を内部で回転速度に変換する。なお、巻上機エンコーダ８は、巻上機３の回転速度を出力するものであってもよい。このとき、制御装置７は、巻上機エンコーダ８の出力を内部で磁極位置に変換してもよい。

制御装置７は、速度指令生成器１６と、速度制御器１７と、かご加速度指令生成器１８と、加速度制御器１９と、電流制御器２０と、遅延補償器２１と、を備える。

速度指令生成器１６は、かご呼びまたは乗場呼びなどの呼びに対応して巻上機３の速度指令値を出力する。速度指令生成器１６は、速度制御によってかご５を共振させないために、出力する速度指令値がかご５の共振周波数成分を含まないようにするフィルターを内部に含んでいてもよい。

速度制御器１７は、速度指令値と、巻上機エンコーダ８が検出する巻上機３の磁極位置または回転速度の情報とに基づいて、巻上機３の回転速度を速度指令に追従させるような速度制御を行う。速度制御器１７は、速度指令に追従する第１のトルク指令値を生成する。

かご加速度指令生成器１８は、速度指令生成器１６の出力である巻上機３の速度指令値から、かご５の加速度指令値を出力するものである。かご５の加速度指令は、巻上機３の速度指令の時間微分に対応する。ここで、離散時間の微分によって加速度指令が不連続になることを回避しうるように、かご加速度指令生成器１８は、平滑化のためのＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を含んでいてもよい。

加速度制御器１９は、かご加速度指令生成器１８が生成する加速度指令値にかご加速度検出器９によるかご５の加速度の検出値が追従するように、巻上機３に第２のトルク指令値を出力する。この例において、加速度制御器１９および速度制御器１７は並列に構成されている。

電流制御器２０は、速度制御器１７の出力である第１のトルク指令値、および加速度制御器１９の出力である第２のトルク指令値を加算した第３のトルク指令値を入力とする。電流制御器２０は、入力される第３のトルク指令値に巻上機３の駆動トルクが追従するように、巻上機３の電流制御を行う。

なお、図２においては簡略化のために、電流制御系については閉ループ特性を表すブロックで記載している。電流制御系の内部において、例えばｑ軸電流指令値などの第３のトルク指令値をトルク電流換算したものと、図示しない電流検出器および座標変換器によって変換したｑ軸電流の検出電流とが一致するように制御される。

遅延補償器２１は、第１の遅延要素１３、および第２の遅延要素１４のうち少なくともいずれかの遅延を補正する。遅延補償器２１は、第３のトルク指令値、またはｑ軸電流指令値を入力として、加速度制御にフィードバックされるかご加速度検出器９の検出値を補正する。なお、遅延補償器２１における遅延補償の方法は、例えばスミス補償器による補償であってもよいし、遅延による影響を外乱と見なしたオブザーバによる方法であってもよい。

図３は、実施の形態１に係る制御装置７の構成の第２例を示すブロック図である。

加速度制御器１９は、速度制御器１７のインナーループとして直列に接続されていてもよい。このような構成であっても、制御装置７は問題なく稼働する。加速度制御器１９が速度制御器１７に直列に接続される場合に、電流制御器２０は、第３のトルク指令値に巻上機３の駆動トルクが追従するように、巻上機３の電流制御を行う。

図４は、実施の形態１に係る制御装置７の構成の第３例を示すブロック図である。

この例において、遅延補償器２１は、加速度制御器１９に直列に接続される。このとき、遅延補償器２１は、遅延時間分の位相を進める位相進み補償器であってもよい。この例において、加速度制御器１９は、速度制御器１７に並列に接続されている。

図５は、実施の形態１に係る制御装置７の構成の第４例を示すブロック図である。

この例において、遅延補償器２１は、加速度制御器１９に直列に接続される。このとき、遅延補償器２１は、遅延時間分の位相を進める位相進み補償器であってもよい。この例において、加速度制御器１９は、速度制御器１７に直列に接続されている。

図６は、実施の形態１に係る制御装置７における加速度制御の閉ループ特性の例を示す図である。

エレベーター１において、例えば、次の３つの場合などにかご５の振動が大きくなりうる。

第１に、速度制御器１７の出力であるトルク指令値に主ロープ４の共振周波数の成分が含まれるときに、速度制御器１７がかご５を加振することでかご５の振動が大きくなる場合がある。より具体的には、ロストルク、トルクリップル、またはコギングトルクなどによって巻上機３自体がトルク外乱を発生させる場合などがこれに該当しうる。このとき、巻上機３の回転速度に比例した周波数のトルク外乱が発生する。巻上機３の回転速度は、速度制御によって予め設定された速度パターンに追従する。ここで、トルク外乱の周波数が、巻上機３の回転速度の速度パターンへの追従によって主ロープ４の共振周波数に合致するときに、かご５の振動が大きくなることがある。

第２に、かご５に作用する外乱によって、かご５の振動が大きくなる場合がある。より具体的には、乗客がかご５を揺する場合、ガイドレールとの接触がある場合、または地震によってかご５に鉛直方向の力が作用する場合などがこれに該当しうる。

第３に、制御装置７の加速度制御系の不安定化による発振によって、かご５の振動が大きくなる場合がある。

本開示の制御装置７は、共振周波数での安定なかご５の制振を目的とし、特に第３の場合の加速度制御の不安定化対策として、遅延補償器２１を導入している。

巻上機３のトルクは、当該トルクによって生じた主ロープ４の伸縮がかご５に到達するまでの伝播時間によって遅延が生じる。ここで、張力の変化などによって主ロープ４が伸縮する場合、主ロープ４の長さによって伸縮の伝播する時間が変化する。また、本開示のエレベーター１のように、かご５に設置されているかご加速度検出器９と、昇降路２または機械室に設置されている制御装置７とが同一箇所に設置されず離れて設置されるときに、通信遅延が生じる。エレベーター１においてかご５の振動のフィードバック制御を行う場合に、これらの伸縮遅延および通信遅延の２つの遅延が発生する。これらの遅延への対策を取らない場合に、遅延の影響により、加速度制御器１９の位相余裕が小さくなり、加速度制御の制振効果が減少してしまったり、加速度制御器１９がかご５を加振してしまったりすることがある。

かご５の振動を抑制するために、加速度制御器１９の制御設計のゲインクロスオーバー周波数を低くしたり、エレベーター１の主ロープ４の共振周波数は一般に０．５Ｈｚから１０Ｈｚ付近の比較的低い周波数帯にあるため、低域のゲイン補償を行ったりする対応を取りうる。

しかしながら、エレベーター１では物件ごとに建物の高さが異なり、また、かご５の昇降路２における位置によって巻上機３のシーブおよびかご５の間の主ロープ４の長さが変化する。このとき、主ロープ４の当該部分の長さの変化によって、主ロープ４の剛性が変化する。エレベーター１では物件ごとにかご５の重量が異なり、また、同一機種のエレベーター１であってもかご５の積載量などによって主ロープ４にかかる張力が変化する。このとき、主ロープ４の共振周波数が変化する。

このため、かご５が最下階付近にいる場合と、かご５が最上階付近にいる場合とでは、同じ制御パラメータで制御したとしても加速度制御器１９の制御性能が異なりうる。これは、加速度制御の開ループ特性が第２の機械特性１２を含むため、巻上機３のシーブおよびかご５の間の主ロープ４の長さの変化に伴う第２の機械特性１２の変化によって加速度制御の開ループ特性が変化するためである。したがって、例えばかご５の振動加速度の最大値などの制御仕様の要求によっては、かご５が最下階付近にいる場合、およびかご５が最上階付近にいる場合などについて同一の制御パラメータで制御仕様の要求を満たすことが難しいことがある。このような場合に、例えばかご５の位置などのエレベーター１の状況に応じて、段階的に制御パラメータを変更することで対応しうる。

続いて、遅延補償器２１の一例であるスミス補償器の概略について、図７から図９を用いて説明する。
スミス補償器は、むだ時間の補償時に用いられる。

図７は、遅延のあるフィードバック系のブロック図である。

図７に示される系では、入力指令に対して、実遅延ブロックによって遅延のある情報がフィードバックされ、制御装置に入力される。そして、制御装置の出力に外乱が加わったものが機械特性に入力され、制御対象となる出力情報が出力される。このような系において、実遅延ブロックの遅延の影響によりフィードバック情報が遅れ、制御装置の位相余裕が小さくなることがある。このように、遅延によって制御装置の制御性能が悪化することがある。

図８は、図７のフィードバック系に遅延補償器を導入したブロック図である。
図８に示される系では、図７の構成に加えて遅延補償器が導入されている。

遅延補償器は、機械特性を模擬する機械特性モデルと、遅延量を模擬する推定遅延モデルとを備える。遅延補償器は、制御装置の出力を機械特性モデルに入力して、機械特性の出力情報を推定する。遅延補償器は、機械特性モデルによる出力情報の推定値をフィードバックするように、制御装置の入力を補償する。

また、遅延補償器は、図７において制御装置にフィードバックされる情報から、推定遅延モデルによって模擬された遅延量の分だけ機械特性モデルの出力を遅らせた情報を差し引く。

図９は、モデルパラメータに誤差のない理想的な状況における図８と等価なブロック図である。
図９のブロック図は、機械特性モデルおよび推定遅延モデルのモデルパラメータに誤差がない場合に図８のブロック図と等価である。

図９に示されるように、遅延補償器によってフィードバック情報および遅延量が等価的に分離されて遅延の情報がフィードバックループの外側になるため、遅延の影響のないフィードバックループを構成できるようになる。このように、遅延補償器によって遅延の影響が除外される。このため、遅延による加振が発生しなくなるので、制御装置による制御の不安定化が防止される。

以上で説明したスミス補償器を本開示の遅延補償器２１に適用する場合、遅延補償器２１は、加速度制御器１９の出力である第２のトルク指令を入力として、かご加速度検出器９の検出値に加える加速度補償値を出力とする。なお、遅延補償器２１は、入力としてトルク指令の代わりにｑ軸電流指令、すなわちトルク電流指令を用いてもよい。

図１０は、実施の形態１に係る遅延補償器２１の構成の第１例を示すブロック図である。
図１０において、図２の遅延補償器２１の内部構成の例が示される。

遅延補償器２１は、機械特性モデル２２と推定遅延モデル２３とを用いて遅延補償を行う。機械特性モデル２２は、電流制御の閉ループのモデル２４と、第１の機械特性のモデル２５と、第２の機械特性のモデル２６とを含む。機械特性モデル２２は、かご加速度検出器９のセンサ検出特性のモデル２７を含んでもよい。遅延補償器２１は、これらの内部モデルを含む機械特性モデル２２の出力と、その出力を推定遅延モデル２３の推定遅延量分遅らせたものとの差分をとることで、遅延補償値を出力する。図７から図９のスミス補償器の概略図を用いて説明したように、遅延補償器２１をこのような構成とすることで、フィードバックループから遅延の影響が除去できるようになる。

図１１は、実施の形態１に係る制御装置７の構成の第５例を示すブロック図である。
図１１において、遅延補償器２１が、遅延による影響を全て外乱とみなし外乱オブザーバとして遅延補償を行う通信遅延オブザーバである場合の例が示される。

遅延補償器２１が外乱オブザーバの場合に、遅延補償器２１は、第３のトルク指令値と、かご加速度検出器９の出力であるかご５の加速度の検出値を入力とする。遅延補償器２１は、第３のトルク指令値から推定されるかご５の加速度の情報と、かご５の加速度の検出値との差分を、遅延による影響を含めた外乱と見なす。遅延補償器２１は、この外乱に基づいて、かご５の加速度の検出値の補正値を出力する。

図１２は、実施の形態１に係る遅延補償器２１の構成の第２例を示すブロック図である。
図１３は、実施の形態１に係る遅延補償器２１の構成の第３例を示すブロック図である。
図１２および図１３において、図１１の遅延補償器２１の内部構成の例が示される。図１２および図１３のブロック図は互いに等価であり、機械特性逆モデル２８が用いられる場合が図１２に示され、機械特性逆モデル２８が用いられない場合が図１３に示されている。なお、この例において、機械特性逆モデル２８は、機械特性モデル２２の入出力を反転した特性を示す。すなわち、機械特性逆モデル２８は、かご５の加速度の検出値を入力として、トルク値を出力とする。

このような構成の遅延補償器２１は、遅延量を模擬するモデルを必要としない。このため、遅延量のモデルがなく遅延量が推定できない場合においても、遅延の影響を補償することができるようになる。

以上に説明したように、実施の形態１に係るエレベーター１は、巻上機３と、主ロープ４と、かご５と、かご加速度検出器９と、制御装置７と、を備える。巻上機３は、シーブを回転させるトルクを発生させる。主ロープ４は、巻上機３のシーブに巻き掛けられる。かご５は、主ロープ４に支持される。かご加速度検出器９は、かご５に設けられる。かご加速度検出器９は、かご５の加速度を検出する。制御装置７は、加速度制御器１９と、遅延補償器２１と、を備える。加速度制御器１９は、かご加速度検出器９が検出するかご５の加速度に基づいて、かご５の振動を抑制するようにトルク指令値を出力する。遅延補償器２１は、かご加速度検出器９から制御装置７までの通信による遅延、および巻上機３が発生させるトルクが主ロープ４を通じてかご５に伝わるまでの機械的な遅延の一方または両方の遅延の影響を打ち消すように、加速度制御器１９の入力または出力を補償する。

このような構成により、遅延が補償されるので、制御装置７は、制振対象であるかご５の振動と制振トルクとに位相差が生じることを抑制でき、当該位相差による制振制御の不安定化を抑制できる。また、制御装置７は、遅延に伴う位相差による発振を回避するためのリミッタを必要としない。制御装置７は、外乱などによってかご５の振動が大きくなった場合であっても、制振制御を中止しない。このため、エレベーター１の制御装置７は、外乱によって生じたかご５の振動が大きい場合であっても、制御安定性を保ちながらかご５の振動を抑制できる。すなわち、エレベーター１において、かご５の制振についての制振能力とロバスト性とが両立されるようになる。特に、高揚程のエレベーター、および機械室レスのエレベーターなどのように主ロープ４の全長が長くなると、エレベーター１の巻上機３、主ロープ４およびかご５を含む機械系の剛性が低くなる。このとき、主ロープ４に支持されるかご５に振動が生じやすくなる。このため、制御装置７は、高揚程のエレベーターまたは機械室レスのエレベーターなどの主ロープ４の全長が長いエレベーター１において、巻上機３を用いた能動的な制振によってより効果的にかご５の振動を抑制する。

また、主ロープ４は、炭素繊維ロープであってもよい。

エレベーター１において、主ロープ４の全長が長い場合などに、軽量化などのため炭素繊維ロープが用いられることがある。ここで、炭素繊維ロープは、同程度の強度の鋼鉄製のロープと比較して、一般に剛性が低く減衰特性が小さい。これにより、主ロープ４が炭素繊維ロープである場合に、主ロープ４に支持されるかご５に振動が生じやすく、生じた振動が止まりにくくなる。このため、制御装置７は、主ロープ４に炭素繊維ロープを用いるエレベーター１において、巻上機３を用いた能動的な制振によってより効果的にかご５の振動を抑制する。

続いて、図１４を用いて、エレベーター１のハードウェア構成の例について説明する。
図１４は、実施の形態１に係るエレベーター１の主要部のハードウェア構成図である。

エレベーター１の各機能は、処理回路により実現し得る。処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ１００ａと少なくとも１つのメモリ１００ｂとを備える。処理回路は、プロセッサ１００ａおよびメモリ１００ｂと共に、あるいはそれらの代用として、少なくとも１つの専用ハードウェア２００を備えてもよい。

処理回路がプロセッサ１００ａとメモリ１００ｂとを備える場合、エレベーター１の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。そのプログラムはメモリ１００ｂに格納される。プロセッサ１００ａは、メモリ１００ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、エレベーター１の各機能を実現する。

プロセッサ１００ａは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰともいう。メモリ１００ｂは、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリなどにより構成される。

処理回路が専用ハードウェア２００を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらの組み合わせで実現される。

エレベーター１の各機能は、それぞれ処理回路で実現することができる。あるいは、エレベーター１の各機能は、まとめて処理回路で実現することもできる。エレベーター１の各機能について、一部を専用ハードウェア２００で実現し、他部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。このように、処理回路は、専用ハードウェア２００、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせでエレベーター１の各機能を実現する。

実施の形態２．
実施の形態２において、実施の形態１で開示される例と相違する点について特に詳しく説明する。実施の形態２で説明しない特徴については、実施の形態１で開示される例のいずれの特徴が採用されてもよい。

実施の形態１において説明したように、遅延補償器２１としてスミス補償器および外乱オブザーバのいずれを用いる場合においても、遅延補償器２１は内部に機械特性モデル２２を必要とする。ここで、エレベーター１においては、かご５の位置およびかご５の積載量によって機械特性が変化しうる。より具体的には、特に第２の機械特性１２が変化しうる。このため、機械特性モデル２２をかご５の位置またはかご５の積載量によって補正することで、遅延補償がより正確に行われるようになる。実施の形態２の制御装置７は、このような機械特性モデル２２などのモデルパラメータの補正を行う。

図１５は、実施の形態２に係る遅延補償器２１の構成の第１例を示すブロック図である。
図１５において、図１０の遅延補償器２１にモデルパラメータの補正を適用する場合の遅延補償器２１の内部構成の例が示される。この例において、遅延補償器２１は、スミス補償器である。

エレベーター１は、昇降路２におけるかご５の位置を検出する図１５に図示されないかご位置検出器を備える。かご位置検出器は、例えば巻上機エンコーダ８の出力などに基づいてかご５の位置を検出する。あるいは、かご位置検出器は、例えばかご５の過剰な走行速度を抑制する調速機に適用された調速機エンコーダの出力に基づいてかご５の位置を検出してもよい。かご位置検出器は、例えば制御装置７などに搭載される。

遅延補償器２１は、パラメータ補正器２９を備える。パラメータ補正器２９は、遅延補償器２１の機械特性モデル２２および推定遅延モデル２３のパラメータを補正する。パラメータ補正器２９は、秤装置１０が検出するかご５の積載量を入力とし、例えば主ロープ４の張力などの機械特性モデル２２のモデルパラメータを補正する。また、パラメータ補正器２９は、かご位置検出器が検出するかご５の位置を入力とし、例えば主ロープ４の剛性などの機械特性モデル２２のモデルパラメータを補正する。なお、パラメータ補正器２９は、かご５の積載量および位置の両方を入力として、モデルパラメータの補正値を出力することで、機械特性モデル２２のモデルパラメータを補正してもよい。また、パラメータ補正器２９は、かご５の積載量または位置などの入力に基づいて、遅延量補正値を出力することで、推定遅延モデル２３を補正してもよい。

なお、かご５の位置または積載量などに応じた機械特性または推定遅延量などのモデルパラメータの補正値は、予め設定されたテーブルに格納されていてもよい。このとき、遅延補償器２１は、当該テーブルを参照することで、かご５の位置または積載量などに応じたモデルパラメータの補正値を出力する。また、遅延補償器２１は、例えば予め設定された連続関数などを用いて、かご５の位置または積載量などに応じたモデルパラメータの補正値を出力してもよい。

パラメータ補正器２９は、かご５に乗客が乗車していないとき、または保守点検時などにおいて、巻上機３に予め設定された駆動指令を出力してもよい。駆動指令は、例えば、変位指令、速度指令、または加速度指令などを含む。このとき、パラメータ補正器２９は、駆動指令によって変動するかご加速度検出器９の検出値または秤装置１０の検出値の一方または両方を用いて、出力した駆動指令との関係に基づいてモデルパラメータを同定する。パラメータ補正器２９は、例えば、かご加速度検出器９または秤装置１０の検出値および駆動指令の関係から、遅延量を推定する。このとき推定される遅延量は、主ロープ４の伸縮の伝播による伸縮遅延、およびかご加速度検出器９および制御装置７の間の通信による通信遅延の一方または両方による影響を含む。

図１６は、実施の形態２に係る遅延補償器２１の構成の第２例を示すブロック図である。
図１６において、図１３の遅延補償器２１にモデルパラメータの補正を適用する場合の遅延補償器２１の内部構成の例が示される。この例において、遅延補償器２１は、外乱オブザーバである。

パラメータ補正器２９の入出力は、遅延補償器２１がスミス補償器である場合と同様である。外乱オブザーバである遅延補償器２１は推定遅延モデル２３を必要としない。このため、推定遅延モデル２３についての補正を行う必要がない点の他は、外乱オブザーバである遅延補償器２１に適用されるパラメータ補正器２９は、スミス補償器である遅延補償器２１に適用されるパラメータ補正器２９と同様に動作する。

なお、実施の形態１において説明した遅延補償器２１の他の例についても、パラメータ補正器２９を同様に適用することができる。例えば図１２の遅延補償器２１において、補正対象を機械特性モデル２２および機械特性逆モデル２８としたパラメータ補正器２９を適用することができる。

以上に説明したように、実施の形態２に係るエレベーター１は、秤装置１０と、かご位置検出装置と、パラメータ補正器２９と、を備える。秤装置１０は、かご５の積載量を検出する。かご位置検出器は、かご５の位置を検出する。パラメータ補正器２９は、秤装置１０が検出するかご５の積載量およびかご位置検出器が検出するかご５の位置の一方または両方に基づいて、遅延補償器２１が補償に用いるパラメータを補正する。遅延補償器２１は、巻上機３、主ロープ４、およびかご５を含む機械系の機械的な特性をモデル化した機械特性モデル２２を用いて遅延補償を行う。パラメータ補正器２９は、機械特性モデル２２のパラメータを補正する。

このような構成により、遅延補償器２１における機械特性モデル２２のパラメータがかご５の位置およびかご５の積載量などのエレベーター１の状態に基づいて補正されるので、エレベーター１の状態の変化による遅延補償器２１の性能低下が抑制される。

また、遅延補償器２１は、遅延量を模擬する推定遅延モデル２３を用いて遅延補償を行う。パラメータ補正器２９は、推定遅延モデル２３のパラメータを補正する。

このような構成により、遅延補償器２１における推定遅延モデル２３のパラメータがかご５の位置およびかご５の積載量などのエレベーター１の状態に基づいて補正されるので、エレベーター１の状態の変化による遅延補償器２１の性能低下が抑制される。

また、パラメータ補正器２９は、予め設定された駆動指令を前記巻上機３に出力する。駆動指令は、かご５の変位指令、速度指令、または加速度指令のいずれかである。パラメータ補正器２９は、駆動指令によって変動するかご加速度検出器９の検出値および秤装置１０の検出値の一方または両方に基づいて、遅延補償器２１が補償に用いるパラメータを同定する。

このような構成により、エレベーター１の状態の計測値に基づいてパラメータが同定される。これにより、機械特性モデル２２または推定遅延モデル２３などのモデルパラメータの原理式などが不明な場合においても、パラメータ補正器２９は当該モデルパラメータの同定および補正を行うことができる。

実施の形態３．
実施の形態３において、実施の形態１または実施の形態２で開示される例と相違する点について特に詳しく説明する。実施の形態３で説明しない特徴については、実施の形態１または実施の形態２で開示される例のいずれの特徴が採用されてもよい。

図１７は、実施の形態３に係る遅延補償器２１の構成の例を示すブロック図である。

外乱による振動の抑制をより効果的に行うために、制御装置７の遅延補償器２１は、外乱補償器を備える。外乱補償器は、外乱の影響を抑えるように機能する制御要素である。外乱補償器は、例えば、比例補償、積分補償、微分補償、またはフィルター処理のうちの１つまたは複数を組み合わせて構成される。

本開示に係るエレベーターは、複数の階床を有する建物に適用できる。

１ エレベーター、 ２ 昇降路、 ３ 巻上機、 ４ 主ロープ、 ５ かご、 ６ 釣合い錘、 ７ 制御装置、 ８ 巻上機エンコーダ、 ９ かご加速度検出器、 １０ 秤装置、 １１ 第１の機械特性、 １２ 第２の機械特性、 １３ 第１の遅延要素、 １４ 第２の遅延要素、 １５ センサ検出特性ブロック、 １６ 速度指令生成器、 １７ 速度制御器、 １８ かご加速度指令生成器、 １９ 加速度制御器、 ２０ 電流制御器、 ２１ 遅延補償器、 ２２ 機械特性モデル、 ２３ 推定遅延モデル、 ２４ 電流制御の閉ループのモデル、 ２５ 第１の機械特性のモデル、 ２６ 第２の機械特性のモデル、 ２７ センサ検出特性のモデル、 ２８ 機械特性逆モデル、 ２９ パラメータ補正器、 １００ａ プロセッサ、 １００ｂ メモリ、 ２００ 専用ハードウェア

Claims (6)

1. シーブを回転させるトルクを発生させる巻上機と、
   前記シーブに巻き掛けられる主ロープと、
   前記主ロープに支持されるかごと、
   前記かごに設けられ、前記かごの加速度を検出するかご加速度検出器と、
   制御装置と、
   を備え、
   前記制御装置は、
   前記かごの加速度指令を生成するかご加速度指令生成器と、
   前記かご加速度検出器が検出する前記かごの加速度に基づいて、前記かご加速度指令生成器が生成した前記加速度指令と前記かご加速度検出器が検出した前記加速度とから生成される加速度エラー信号が負帰還制御によって零に収束するように、前記かごの振動を抑制するトルク指令値を出力する加速度制御器と、
   前記加速度制御器の出力を用いて、前記かご加速度検出器から前記制御装置までの通信による遅延、および前記巻上機が発生させるトルクが前記主ロープを通じて前記かごに伝わるまでの機械的な遅延の一方または両方の遅延による位相回りの影響を打ち消すように前記加速度制御器の入力または出力を補償する遅延補償器と、
   を備える、
   エレベーター。
2. 前記かごの積載量を検出する秤装置と、
   前記かごの位置を検出するかご位置検出器と、
   前記秤装置が検出する前記かごの積載量および前記かご位置検出器が検出する前記かごの位置の一方または両方に基づいて、前記遅延補償器が補償に用いるパラメータを補正するパラメータ補正器と、
   を備え、
   前記遅延補償器は、前記巻上機、前記主ロープ、および前記かごを含む機械系の機械的な特性をモデル化した機械特性モデルを用いて遅延補償を行い、
   前記パラメータ補正器は、前記機械特性モデルのパラメータを補正する、
   請求項１に記載のエレベーター。
3. 前記遅延補償器は、遅延量を模擬する推定遅延モデルを用いて遅延補償を行い、
   前記パラメータ補正器は、前記推定遅延モデルのパラメータを補正する、
   請求項２に記載のエレベーター。
4. 前記パラメータ補正器は、変位指令、速度指令、または加速度指令のいずれかの予め設定された駆動指令を前記巻上機に出力し、前記駆動指令によって変動する前記かご加速度検出器の検出値および前記秤装置の検出値の一方または両方に基づいて前記遅延補償器が補償に用いるパラメータを同定する、
   請求項２に記載のエレベーター。
5. 前記パラメータ補正器は、変位指令、速度指令、または加速度指令のいずれかの予め設定された駆動指令を前記巻上機に出力し、前記駆動指令によって変動する前記かご加速度検出器の検出値および前記秤装置の検出値の一方または両方に基づいて前記遅延補償器が補償に用いるパラメータを同定する、
   請求項３に記載のエレベーター。
6. 前記主ロープは、炭素繊維ロープである、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のエレベーター。

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