JPH0867427A

JPH0867427A - エレベータシステム

Info

Publication number: JPH0867427A
Application number: JP7210650A
Authority: JP
Inventors: Randall K Roberts; ケイ．ロバーツランドール; Timothy M Remmers; エム．レマーズティモシー; Clement A Skalski; エイ．スカルスキクレメント
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 1994-08-18
Filing date: 1995-08-18
Publication date: 1996-03-12
Anticipated expiration: 2015-08-18
Also published as: CN1051522C; KR960007419A; CN1119622A; SG40022A1; DE69512491T2; JP3703883B2; DE69512491D1; EP0701960A1; MY130556A; HK1006109A1; EP0701960B1; KR100393157B1; US5652414A; TW272173B

Abstract

(57)【要約】【課題】各アクティブガイドとガイドレールとの間の
物理的な関係が座標的に制御されるＡＧシステムを提供
する。【解決手段】エレベータかご１２は、側面／側面変
換、前／後変換、ピッチ回転、ロール回転、およびヨー
回転を含む５つの自由度によって運動学的に規定される
グローバル座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における剛体運動を、
有する。エレベータシステムは、グローバル座標系にお
ける５つの自由度の各々において検出されたローカルパ
ラメータに応答するとともにローカルパラメータ信号を
供給するためのローカルパラメータ検出手段１４と、ロ
ーカルパラメータ信号に応答するとともに座標化された
制御信号を供給するための座標化された制御手段１６、
および座標系におけるフレームとガイドレール間のギャ
ップを維持するためにローカル力を供給するローカル力
発生手段１８を、含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベータに係
り、特に乗心地特性が改良されたエレベータに関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータシステムは、ビルディングの
エレベータシャフトをより速く、より円滑にかつより巧
妙に昇降するように、常に設計されている。最近の集中
的な改良の１分野としては、水平振動を低減させること
である。

【０００３】一般のエレベータシステムは、ビルディン
グのエレベータシャフトに配設されたガイドレールと共
に作用する支持フレームを備えたかごプラットホーム
と、エレベータかごがエレベータシャフトを昇降するに
つれて、かごプラットホーム、支持枠、およびガイドレ
ール間の機械的な力を制御するための受動サスペンショ
ンシステムを持っている。例えば、エレベータかごプラ
ットホームは、代表的には、硬質ゴムパッドによって支
持枠に取り付けられており、強固なスプリング又は摺動
ジブを有するホイールによって、４ケ所で支持されたガ
イドレールに沿って、支持されている。この柔らかいス
プリングは使用することが出来ないので、ガイドレール
における偏差により、かごプラットホームで振動が発生
する。加えて、例えばオフセット負荷またはビルディン
グのウインド・バッファリング又はかごプラットホーム
における乗客の動きによって生じる低周波機械力と、エ
レベータは、エレベータシャフトを上昇下降するにつれ
て、フレームとガイドレールとの間に生じる高周波の力
によって影響される。低周波機械力は高剛性の必要条件
を有し、一方、高周波機械力は低剛性の必要条件を有す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】パッシブサスペンショ
ンシステムを有するエレベータシステムの欠点は、剛性
スプリングとガイドレールとの異常結合によって、重大
なかごプラットホームの振動が引き起こされることと、
乗心地性能が、高周波力に対する低周波力の緩和との間
の固有のトレードオフによって妥協されることである。
さらに、従来のエレベータシステムの他の欠点は、エレ
ベータがガイドレールに沿って移動するにつれて、大き
なレベルの不要な騒音がガイドレールによって発生し、
この騒音が運転台に伝達されることである。

【０００５】これらの問題は、アクティブガイダンスシ
ステム（アクティブ誘導システム）（ＡＧシステムとし
て後述する）を有するエレベータシステムによって解決
される［ヨーロッパ特許出願第０４６７６７３号および
米国特許第５，３２１，２１７号、第５，３０４，７５
１号，第５，２９４，７５７号、第５，３０８，９３８
号および第５，３２２，１４４号で述べられているよう
に］。

【０００６】ＡＧシステムは、エレベータ／カブの支持
枠とガイドレール間の機械力を、エレベータがエレベー
タシャフトに沿って移動するにつれて、制御するための
アクティブサスペンションシステムを有する。ＡＧシス
テムにおいて、支持枠は、アクティブローラガイド，磁
気ガイドヘッド，又はガイドレールとして作用する。他
のアクティブ水平サスペンション、およびエレベータが
エレベータシャフト内で上下動するにつれて、サーボル
ープにおける水平振動または動きを示す１つ又はそれ以
上のパラメータを独立に制御するためのコントローラを
持っている。

【０００７】しかしながら、公知のＡＧシステムは、ガ
イドヘッド，ローラガイド，スライドガイド等を独立に
制御するローカル（局所の）コントローラおよび軸にお
けるガイドレールを使用する。これらの局所的なコント
ローラは情報を分担しない。局所コントローラを有する
ＡＧシステムの欠点は、１軸を制御する力が他の軸に悪
影響を与えることである。

【０００８】提案されたエレベータＡＧシステムは、エ
レベータかごの主軸と直線上にあるダイアゴナル（大域
の）座標システム内に有効な制御を移行することによっ
て、システムダイナミックを分離する座標コントローラ
を用いる。情報（検出と動作）を配分することによっ
て、このシステムは、ダイナミック結合量を小さく（す
なわちシステムプラント伝達関数のオフ−ダイアゴナル
期間を小さくすることが出来る）出来、これによって、
効果的なシングル入力／シングル出力（ＳＩＳＯ）制御
ロジックを新しいグローバル座標システムにおける各軸
制御を行うことが出来る。このことは、性能が補償され
ない相互作用によって規制される局所制御を用いている
ＡＧシステムの改良である。

【０００９】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は各アクティブガイドと選択された指示
物例えばガイドレールとの間の物理的な関係が座標的に
制御されるＡＧシステムを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、ビルディングのエレベータシャフトのガ
イドレールに作用するフレームを有するエレベータかご
を含むエレベータＡＧシステムに、特徴を持っている。
エレベータかごは、Ｘ軸に沿う側面／側面変換、Ｙ軸に
沿う前／後変換、Ｘ軸についてのピッチ回転、Ｙ軸につ
いてのロール回転、およびＺ軸についてのヨー回転を含
む５つの自由度によって運動学的に規定されるグローバ
ル座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における剛体運動を、有する。
エレベータシステム、グローバル座標系における５つの
自由度の各々において検出されたローカルパラメータに
応答するとともにローカルパラメータ信号を供給するた
めのローカルパラメータ検出手段と、ローカルパラメー
タ信号に応答するとともに座標化された制御信号を供給
するための座標化された制御手段、および座標化された
制御信号に応答して座標系における所望のパラメータを
維持するためにローカル力を供給するローカル力発生手
段を、含んでいる。

【００１１】すなわち、本発明は、ビルディングのエレ
ベータシャフトのガイドレールに作用するためのフレー
ムを有するエレベータかご１２を含むエレベータシステ
ムであって、グローバル座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における
５つの自由度の各々において検出されたローカル（局
所）パラメータに応答するとともに、ローカルパラメー
タ信号（Ｇ_m，Ａ_m）を供給するためのローカルパラメー
タ検出１４と、ローカルパラメータ信号（Ｇ_m，Ａ_m）に
応答するとともに、座標化された制御信号（ＣＣ_x1，Ｃ
Ｃ_x2，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）を供給するための座標化された
制御手段１６、および座標化された制御信号（ＣＣ_x1，
ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）に応答し、フレーム
とガイドレール間の所望のギャップを、ビルディングの
エレベータシャフトに関してエレベータかご１２の位置
を座標化するために維持するための座標化されたローカ
ル力を供給するローカル（局所）力発生手段１８によっ
て構成され、前記ローカル力発生手段１８において、グ
ローバル座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるエレベータかご
１２の剛体運動は、少なくとも５つの自由度によって運
動学的に規定され、該５つの自由度はＸ軸に沿う側面／
側面変換、Ｙ軸に沿う前／後変換、Ｘ軸に関するピッチ
回転、Ｙ軸に関するロール回転、およびＺ軸に関するヨ
ー回転を含んでいる、ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図１
〜図２１を参照しながら説明する。

【００１３】１．全体的なＡＧエレベータシステム図１はビルディング（図示せず）のエレベータシャフト
（図示せず）におけるエレベータかご１２の水平振動を
制御するためのアクティブガイダンス（ＡＧ）エレベー
タシステム２を示す。エレベータかご１２は、第２図に
詳細に示されており、この例では磁気ヘッドとして示す
４つのガイドヘッド１０，２０，３０，４０を備えたか
ごフレーム１３を有する。しかしながら本発明のガイダ
ンスシステムは、アクティブローラガイド等を含む複数
の如何なるタイプのアクティブフィルタを有するエレベ
ータシステムにも適用可能である。かご１２は、例えば
図３〜５におけるガイドレール２０ａのルールに沿っ
て、上方および下方に移動する。図２に示されている場
合では、ＡＧエレベータシステム１２は、アクティブ磁
気誘導（ＡＭＧ）エレベータシステムであり、このＡＭ
Ｇシステムは、ガイドヘッドとレール間の局部位置の関
数としてエレベータシャフト（図示せず）に対するエレ
ベータかご１２のグローバル位置を制御する。しかしな
がら、一般に、図１に示すように、エレベータシステム
２は、ローカル（局所）パラメータ検出手段１４，座標
制御手段１６，およびローカル（局所）力発生手段１８
を特徴とし、選択された基準に対してエレベータかご１
２の水平運動を制御する。

【００１４】図２の例においては、ローカルパラメータ
検出手段１８は、ローカルパラメータ信号Ｇ_m，Ａ_mを供
給するためのＸ，Ｙ，Ｚ軸を有するグローバル座標系に
おける５自由度の各々において検出されたローカル（局
所）パラメータに応答する。例えば、ローカルパラメー
タ信号Ａ_m，Ｇ_mはガイドヘッド１０，２０，３０，４０
とガイドレール（図示せず）との間で検出されたローカ
ルエリアギャップＧ_mと、ガイドヘッド１０，２０，３
０，４０で検出されたローカル加速度信号Ａ_mを含んで
いる。それに応答して、ローカルパラメータ検出手段１
４は、点線１２ａで示したライン１４ａ上の局部的に検
出されたパラメータ信号を供給する。図２の例における
座標制御手段１６は、ライン１６ａに座標系制御信号Ｃ
Ｃ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3を供給するため
のローカルパラメータ信号Ｇ_m，Ａ_mに応答する。図２の
例に対する座標制御信号手段１６は図６，７，８，９お
よび１０において述べられている。座標制御手段１６
は、例えばローカルパラメータ信号Ｇ_m’，Ａ_m’におい
て全てのガイドヘッドから収集された情報を用い、エレ
ベータかご１２の多軸移動を調和させる方法によってラ
イン１６ａの座標制御信号ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，Ｃ
Ｃ_y2，ＣＣ_y3を同時に供給する。

【００１５】ローカル力発生手段１８は、ライン１６ａ
上の座標制御信号ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，Ｃ
Ｃ_y3に応答して、点線８ａにローカル力ＦＸ₁，ＦＸ₂，
ＦＹ₂，ＦＹ₃を供給し、ガイドヘッド１０，２０，３
０，４０とガイドレール間の所望のギャップを維持す
る。ガイドレールはビルディングのエレベータシャフト
に関してエレベータかご１２の位置を調整する。ローカ
ル力発生手段１８は以下に述べるような磁気ドライバー
／電磁石を含んでいる。

【００１６】図２に示すように、エレベータかご１２の
剛体運動は、グローバル座標系ＧＣＳの５自由度におい
て、運動学的に規定されている。グローバル座標系は、
Ｘ軸に沿う側面変換（ｓｉｄｅ−ｔｏ−ｓｉｄｅｔｒ
ａｎｓｌａｔｉｏｎ），Ｙ軸に沿う前後変換（ｆｒｏｎ
ｔ−ｔｏ−ｂａｃｋｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ），Ｘ軸
に沿うピッチ回動，Ｙ軸に関するロール回動およびＺ軸
に関するヨー回動を有する。図示の如く、グローバル座
標系（ＧＣＳ）はエレベータかご１２の幾何学的（又は
質量）中心でその原点を有する。側面直線変換はグロー
バル座標系（ＧＣＳ）におけるＸ軸に沿って測定され、
力Ｆ_xはＸ軸に沿って規定される。前後変換Ｙｃはグロ
ーバル座標系（ＧＣＳ）においてＹ軸に沿って規定さ
れ、力Ｆ_yはＹ軸に沿って規定される。ピッチ回動θ_Xは
グローバル座標系におけるＸ軸に沿って回動的に規定さ
れ、モーメントＭ_XはＸ軸について規定される。ロール
回動θ_Yはグローバル座標系ＧＣＳにおいてＺ軸につい
て規定され、モーメントＭ_ZはＺ軸について規定され
る。図２に示されている３つの回転矢印の各々は各軸に
ついての正モーメントの方向を示す（このことを議論す
るにあたって、エレベータかご１２の測定と動きはＺ軸
における変換に関してＡＭＧシステムによって制御され
るということに注意しなければならない。）。

【００１７】さらに、各ガイドヘッド１０，２０，３
０，４０は、それぞれ、ｘ_i，ｙ_i，Ｚ_i軸を有するロー
カル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀を有する。例
えば、ガイドヘッド１０は、力Ｆ_x1およびＦ_y1を有する
Ｘ₁軸およびＹ₁軸を持ったローカル座標系ＬＣＳ₁₀を持
っている。ガイドヘッド２０は、図示のようにこれらの
軸に沿って規定された力Ｆ_x2およびＦ_y2を有するローカ
ル座標系ＬＣＳ₂₀を持っている。ガイドヘッド３０は、
力Ｆ_x3，Ｆ_y3を有するＸ₃，Ｙ₃軸を持ったローカル座標
系ＬＣＳ₃₀を持っている。ガイドヘッド４０は、力
Ｆ_x4，Ｆ_y4を有するＸ₄，Ｙ₄軸を持ったローカル座標系
ＬＣＳ₄₀を持っている。

【００１８】ガイドヘッド１０，２０，３０，４０の各
々に対して、３つの各電磁石は、それぞれ局部ｘ_iとｙ_i
軸に沿う力Ｆ_x1，Ｆ_y1，Ｆ_x2，Ｆ_y2，Ｆ_x3，Ｆ_y3，
Ｆ_x4，Ｆ_y4を生じる。ｘ_i，ｙ_iに沿った局部的な力は、
各ローカル座標系ＬＣＳ_iの原点を通して作用すること
が推測される。運動学特性におけるさらなる長さパラメ
ータを追加することによる電磁石の位置によって、これ
らの２つの力の間のローカルＺ_i軸におけるオフセット
を容易に計算することが出来る。エレベータに実施され
ているエレベータＡＧシステムについての説明は以下に
おいてなされており、エレベータにおいてはローカル検
出手段１４とローカル力発生手段１８はガイドヘッド上
に位置しており、ガイドヘッドの位置は信号点によって
推定される。ギャップセンサ，加速度計および力発生器
はエレベータ上の同じ点で検出又は動作する。運転学解
析の専門家なら、この推測が真実でないシステムについ
てのこの説明を拡張することが出来る。特に、運動変換
マトリックス（Ｔ１，Ｔ３およびＴ４）は、この新しい
システムにもとづいて修正されるであろう。

【００１９】ローカル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣ
Ｓ₃₀，ＬＣＳ₄₀は、図２に示すように５つの軸ａ，ｂ，
ｃ，ｄおよびｅに基づくグローバル座標系ＧＣＳに関連
している。ａとｂの長さは、Ｘ軸についてのピッチ回動
θ_XとＹ軸についてのロール回動θ_Yに対するレバーアー
ムを規定する。長さｃ，ｄおよびｅはＹ軸についてのロ
ール回動θ_Zに対するレバーアームを規定する。代表的
な場合として、ａ＝ｂ，ｄ＝ｅおよびｃ＝０と仮定す
る。５つの長さａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅがＡＭＧシステ
ムにおいてどのようにして使用されるかについては、図
６−８に関して以下に論じられている。

【００２０】１つの実施例として、エレベータかご１２
の位置が、４つのローカル座標系のうちの３つのＬＣＳ
₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀において測定されかつローカル
力Ｆ_x1，Ｆ_x2，Ｆ_y1，Ｆ_y2，Ｆ_y3が同じ３つのローカル
座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀において適用され
るかについては、以下で論じられる。グローバル座標系
における所望の位置からのエレベータかご１２の偏差と
グローバル座標系ＧＣＳにおける所望の位置にエレベー
タかご１２を戻すのに必要な力を決めるために、測定が
使用される。他の実施例として、エレベータかご１２の
位置が、４つの全ての座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣ
Ｓ₃₀，ＬＣＳ₄₀が測定されかつ調整されたローカル力Ｆ
_x1，Ｆ_x2，Ｆ_y1，Ｆ_y2，Ｆ_y3，Ｆ_y4が４つの全てのロー
カル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀，ＬＣＳ₄₀に
おいて適用されるかについて、以下に論じられている。

【００２１】２．ローカルパラメータ検出手段１４図３に示すように、代表的なガイドヘッド例えば、図２
のガイドヘッド２０は３つの電磁石２２，２４，２６を
含んでいる。電磁石２２と２６は、それぞれガイドレー
ル２０ａの後と前に位置し、ｙ₂軸に力をおよぼし、そ
れは以後は前後（ｆ／ｂ）軸として述べられている。電
磁石２４はｘ₂軸で力を及ぼし、それは側面（ｓ／ｓ）
軸として述べられている。各電磁石によって発生し作用
した力は、各磁極面上の磁束センサすなわち電磁石２２
上の磁束センサ６０，電磁石２４上の磁束センサ６２，
および磁束２６上の磁束センサ６４によって検出され
る。誘導磁力は検出された各磁束の２剰に比例する。磁
束センサは、レールの形状により、軸方向磁束センサで
ある。発明の範囲は特殊なタイプの磁束センサに限定さ
れるものではない。例えば、ガイドレールが異なった形
状であれば、横方向磁束センサでも使用できる。

【００２２】ガイドレール２０ａに関連するガイドヘッ
ド２０の位置は、無接触のエアギャップセンサを使用し
て、ｘ₂とｙ₂軸に沿って局部的に測定される。図４に示
すように、ガイドヘッド２０は、ガイドレール２０ａと
電磁石２４間のｘ₂軸に沿う前後（ｆ／ｂ）エアギャッ
プを測定するための無接触エアギャップセンサ６６を含
んでいる。

【００２３】図５に示すように、ガイドヘッド２０は、
ガイドレール２０ａと電磁石２２間でｙ₂軸に沿う前後
（ｆ／ｂ）ギャップを測定するための無接触エアギャッ
プセンサ６８を含んでいる。無接触エアギャップ６６，
６８は技術分野において知られている。無接触エアギャ
ップ６６，６８からの情報は、エレベータかご１２の剛
体運動と動的なかごの捩れの量を決めるために処理さ
れ、かつローカル力発生手段１８に力指令を供給するた
めに使用される。

【００２４】さらに、図３に示すように、ガイドヘッド
２０はその上に設けられた加速度計７０と７２も含んで
いる。同様な加速度計が他の３つのガイドヘッド１０，
３０，４０に配設されている。加速度計７０と７２はガ
イドヘッド１０，２０，３０，４０で側面（ｓ／ｓ）と
前後（ｆ／ｂ）のかごの加速度を検出する。検出された
加速度信号Ａ_mは、以下に詳細に論じるように、加速度
フィードバックループにおいて使用される。

【００２５】３．座標化された制御手段１８図６は図１における座標コントローラ手段の詳細を示
す。ＡＧセンタリングおよび振動制御システムの中心
は、ローカルパラメータ信号の処理方法であり、グロー
バル座標系における等価剛体運動を決めるために、ロー
カルエアギャップと加速度信号を含んでいる。一般に、
最良の特性（すなわち、最高のバンド幅位置と加速度計
フィードバック制御）は、システム応答における動的ク
ロス−カップリングの量を少なくするにつれて、グロー
バル座標系ＧＣＳが一致する時に達成される。ＡＧシス
テムのコントローラは、４つの基本的な制御ロジック要
素があり、これらは、位置フィードバックコントローラ
１００、加速度計コントローラ２００，力調整器３００
およびダイナミック（動的）フレームフレックスコント
ローラ４００であって、以下に詳述されている。

【００２６】示されている実施例では、エレベータシス
テムの３つの基本的な入力信号があり、これらはガイド
ヘッド１０，２０，３０，４０と各ガイドレール間で検
出され、ベクトル信号Ｇ_mで表されるエアギャップ信
号、４つのガイドヘッド１０，２０，３０，４０で検出
され、ベクトルＡ_mで表される加速度信号、およびエレ
ベータシャフト（図示せず）におけるパラメータＶ_pで
表された、エレベータかご１２の位置に関して検出され
た垂直位置である。エアギャップ信号Ｇ_m，加速度信号
Ａ_mおよび垂直位置信号Ｖ_pはすべてコントローラ手段１
６に影響を及ぼし、エレベータがエレベータシャフトを
上昇下降するにつれて、どのように制御するかを決定す
る。

【００２７】Ａ．学習レールシステム８０図６はＡＧエレベータシステムが学習レールシステム８
０を含んでいることを示し、このレールシステムは米国
特許出願第０７／６６８，５４４号において開示されて
いる技巧を用いるオープンループ又は先行の方法におけ
るレールの不規則性を補償する。その技術においては、
加速度と位置パラメータはエレベータが動作している間
に検出され、結合されかつエレベータ垂直位置の関数と
して示されたレールの変位についての情報としてコンピ
ュータメモリに蓄えられる。図６に示すように、レール
側面の不規則性を引き起こすために、動作中に、エアギ
ャップＧ_dは、エレベータ垂直位置を用いるテーブル
（表）にもとづく修正ループ側面変位情報をもって議論
されるもので、ここでＧ_d＝Ｇ_d10，Ｇ_d20，Ｇ_d30であ
る。例えば、所定のエアギャップＧ_dは、エレベータキ
ャブの垂直位置で、所望の公称ギャップＧ₀と推定レー
ル不規則性Ｘ_rを加算することによって、所望のエアギ
ャップＧ_dが決まる。

【００２８】レールプロフィル不規則性マップ８２は、
推定レールマップ不規則性信号Ｘ_rを供給するために、
エレベータかご１２の垂直位置信号Ｖ_pに応答する。加
算回路８４は、推定レールマップ不規則性信号Ｘ_rに応
答するとともに、各ガイドヘッド１０，２０，３０，４
０で所望のエアギャップを表す所望のエアギャップ信号
Ｇ_dを供給するために、さらに所望の公称エアギャップ
信号Ｇ₀に応答する。

【００２９】本発明によれば、ローカル座標系ＬＣ
Ｓ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀，ＬＣＳ₄₀においてガイドヘ
ッド１０，２０，３０，４０で検出されたエアギャップ
信号Ｇ_mは５つのローカルギャップセンサによって検出
された実際のローカルエアギャップ信号を示し、５つの
ローカルエアギャップセンサは、位置エラー信号を供給
するために、閉ループにおける学習レール信号Ｘ_rによ
って議論されたものであり、位置エラー信号Ｇ_mは所望
のローカルギャップ信号Ｇ_dから検出されたエアギャッ
プ信号Ｇ_mを差し引くことによって決定される。図示の
ように、ローカル位置エラー信号ｘ_1pe，ｘ_2pe，
ｙ_2pe，ｙ_3peにおける位置エラー信号Ｇ_meを供給するた
めに、引算手段９５はエアギャップＧ_mと所望のエアギ
ャップ信号Ｇ_dに応答する。

【００３０】発明の範囲は学習レールシステム８０を用
いている実施例に限定されるものでない。学習レールシ
ステムを持たないＡＧシステムにおいて、エアギャップ
信号Ｇ_mは公称エアギャップ信号Ｇ₀と比較され、その差
は位置エラー信号Ｇ_meとして座標制御装置１６に供給さ
れる。

【００３１】Ｂ．位置フィードバックコントローラ１００一般に、位置フィードバックコントローラ１００は、グ
ローバル力（軸に沿う）又はモーメント（軸に関して）
位置フィードバック信号ＦＧ_pを供給するために、ロー
カルエラー信号Ｇ_meに応答する。ローカル位置エラー信
号Ｇ_meは、ガイドヘッド１０，２０，３０，４０とガイ
ドレール間で測定されたミリメートル単位のエアギャッ
プの寸法を表し、座標化されたグローバル力又はモーメ
ント位置フィードバック信号ＦＣ_pは、ローカル位置エ
ラー信号Ｇ_meに対応するニュートン単位で測定されたグ
ローバル力またはモーメントフィードバックを表す。

【００３２】ガイドヘッド１０，２０，３０，４０での
調整された力またはモーメント位置フィードバック信号
ＦＣ_pは、式｛ＦＣ_p｝＝［Ｃ（Ｓ）］［Ｔ₁］｛Ｇ_me｝
によって得られる。ここで、ＦＣ_p＝［ＦＣ_xp，Ｆ
Ｃ_yp，ＦＣ_MxP，ＦＣ_Myp，ＦＣ_Mzp］、［Ｃ（Ｓ）］＝
ｄｉａｇ［Ｃ_tx（ｓ），Ｃ_ty（ｓ），Ｃ_rx（ｓ），ｃ_ry
（ｓ），ｃ_rz（ｓ）］、Ｇ_me＝［ｘ_1pe，ｘ_2pe，
ｙ_1pe，ｙ_2pe，ｙ_3pe］、マトリックスＴ₁はローカル／
グローバル座標位置フィードバックコントローラ１０２
によって使用される変換マトリックスを数学的に表すも
のである。グローバル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣ
Ｓ₃₀，ＬＣＳ₄₀におけるエアーギャップエラー信号Ｇ_me
は、ローカル／グローバル座標位置フィードバックコン
トローラ１０２によって、５−自由度ＧＣＳ座標系に変
換される。グローバル位置エラー信号Ｘ_pc，Ｙ_pc，ＲＸ
_pc，ＲＹ_pc，ＲＺ_pcは、マトリックス［Ｃ（Ｓ）］によ
って表される位置フィードバックコントローラ１０４−
１１２に帰還され、グローバル力または位置フィードバ
ック補償信号ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，ＦＣ
_Mzpを供給する。

【００３３】これを行うために、コントローラ１６は、
最も広い意味で、３つのガイドヘッド１０，２０，３０
におけるｘ₁，ｘ₂，ｙ₁，ｙ₂およびｙ₃に沿って測定さ
れた５つのローカルギャップセンサからのローカルギャ
ップ信号を使用する。実施例では、図４と５におけるキ
ャップセンサ６６と６８はそれぞれガイドヘッド２０に
おけるｘ₂とｙ₂軸に沿って測定されたギャップ信号を供
給し、一方、同様のギャップセンサ６６’と６８’（図
示せず）はガイドヘッド１０に沿って測定されたギャッ
プ信号を供給するとともに、同様なギャップセンサ６
８”（図示せず）は同様にしてガイドヘッド３０におけ
るｙ₃軸に沿って測定された信号を供給する。運動学の
当業者であれば、ガイドヘッドの他の組み合わせにおけ
る他のセンサの組み合わせの関係も導出できる。

【００３４】グローバル座標系ＧＣＳにおける剛体運動
は、次のようなリニア式（１）を用いて５つのギャップ
センサからのローカルギャップ信号から決められる。

【００３５】

【数１】

【００３６】ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅは、図２
において論じたように、ローカル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣ
Ｓ₂₀，ＬＣＳ₃₀およびＬＣＳ₄₀をグローバル座標系に関
連づけるもので、Ｘ_cは側面／側面変換、Ｙ_cは前／後変
換であり、θ_Xはピッチ回動、θ_Yはロール回動、θ_Zは
ヨー回動であり、ｘ₁，ｘ₂，ｙ₁，ｙ₂およびｙ₃は、そ
れぞれ、各ガイドヘッド１０，２０および３０での側面
／側面および前／後の測定である。式（１）によって、
ガイドヘッドの位置をエレベータかご１２の中心の位置
の関数として予測することが出来る。

【００３７】実際には、式（１）は、次のようなリニア
式のセットに対する数学的な計数法である。

【００３８】

【数２】ｘ₁＝Ｘ_c−ａθ_y−ｃθ_z，ｘ₂＝Ｘ_c＋ｂθ_y−ｃθ_z，ｙ₁＝Ｙ_c＋ａθ_x＋ｄθ_z，ｙ₂＝Ｙ_c−ｂθ_x＋ｄθ_z，およびｙ₃＝Ｙ_c−ｂθ_x−ｅθ_z ここで、正記号は図２における矢印の方向での回転を示
し、負記号は矢印からの反対方向である。同様に、図２
の長さａ，ｂ，ｃ，ｄおよびｅの値は、マトリックスＴ
₁における係数の値を示すものである。

【００３９】式（１）を逆変換することによって、グロ
ーバル座標系ＧＣＳにおける剛体運動を次の式（２）に
よってローカルギャップ信号から決めることが出来る。

【００４０】

【数３】

【００４１】式（２）は式（１）の逆変換であり、ガイ
ドヘッド１０，２０および３０のローカル位置の関数と
して、エレベータかご１２の中心位置を推測することが
出来る。

【００４２】要するに、式（２）は次のような直線式の
セットとしての数学的な記散法でまとめることが出来
る。

【００４３】

【数４】Ｘ_c＝ｘ_1b／（ａ＋ｂ）＋ｘ_2a／（ａ＋ｂ）＋
ｙ_2c／（ｄ＋ｅ）−ｙ_3c／（ｄ＋ｅ），Ｙ_c＝ｙ_1b／（ａ＋ｂ）＋ｙ₂（ａｅ−ｂｅ）／（ａ＋
ｂ）（ｄ＋ｅ）＋ｙ_3d／（ｄ＋ｅ）， θ_X＝ｘ₁／（ａ＋ｂ）−ｙ₂／（ａ＋ｂ）， θ_Y＝−ｘ₁／（ａ＋ｂ）＋ｘ₂／（ａ＋ｂ）および θ_Z＝ｙ₂／（ｄ＋ｅ）−ｙ₃（ｄ＋ｅ）これらの式を解くことによって、グローバル座標系ＧＣ
Ｓにおけるグローバル変位エラーＸ_c，Ｙ_c，θ_X，θ_Y，
θ_Zが決定され、すなわちエレベータかご１２の中心が
その中心位置からどれ位ずれているかが決定される。

【００４４】特に、ローカル／グローバル位置フィード
バックコントローラ１０２は、式（２）によるグローバ
ル位置エレベータ信号Ｘ_pc，Ｙ_pc，ＲＸ_pc，ＲＹ_px，Ｒ
Ｚ_pcを供給するために、ローカル位置エラー信号
ｘ_1pc，ｘ_2pc，ｙ_1pc，ｙ_2pc，ｙ_3pcに応答する。ロー
カル／グローバル位置フィードバックコントローラ１０
２は、ローカル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，ＬＣＳ₃₀，
ＬＣＳ₄₀において検出されたローカル変位エラー信号
を、グローバル座標系ＧＣＳにおけるグローバル変位エ
ラーに変換する。ローカル／グローバルセンタリングコ
ントローラ１０２はアナログ又はディジタルシステムの
どちらでも実施できる。図示のように、Ｇ_meは、グロー
バル座標系ＧＣＳにおける要求される力とモーメントの
セットを発生させるために、センタリングコントローラ
１００によって処理されたエラーのベクトルとして数学
的に表す。発明の範囲は５つのローカル入力信号だけに
限定されるものではない。例えば、以下に論じるよう
に、ローカル位置エラー信号は、発明の範囲を逸脱する
ことなく、ガイドヘッド４０で測定された他の信号ｙ
_4pcを含めることが出来る。

【００４５】Ｃ．加速度計フィードバックコントローラ
２００図６に示すように、座標制御手段１６はもちろんエレベ
ータかごにおける減衰と振動の制御を調整する加速度計
フィードバックコントローラ２００を含んでいる。

【００４６】加速度計フィードバックコントローラ２０
０は、グローバル力またはモーメント加速度フィードバ
ック信号ＦＣ_Aを提供するために、ローカル加速度信号
Ａ_mに応答する。ここで、Ａ_m＝［ｘ_1a，Ｘ_2a，ｙ_1a，ｙ
_2a，ｙ３ａ］およびＦＣ_A＝［ＦＣ_xa，ＦＣ_ya，Ｆ
Ｃ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mza］である。

【００４７】ガイドヘッド１０，２０，３０，４０での
グローバル座標化された力またはモーメント加速度フィ
ードバック信号は次式によるＦＣ_Aから導かれる。

【００４８】

【数５】｛Ｆ_CA｝＝［Ｍ］［Ｔ₄］｛Ａ_m｝ここで、［Ｍ］＝ｄｉａｇ［Ｍ_tx（ｓ），Ｍ_ty（ｓ），
Ｍ_rx（ｓ），Ｍ_ry（ｓ），Ｍ_rz（ｓ）］であり、マトリ
ックスＴ₄はローカル／グローバル加速度計コントロー
ラ２０２で使用される変換マトリックスを示す。

【００４９】加速時計７０，７２などによって検出され
た加速度信号Ａ_mは、加速度フィードバック補償を用い
るカブとフレーム振動を小さくするために、加速度計フ
ィードバックコントローラ２００によって処理される。
加速度信号Ａ_mは、ローカル／グローバル加速度計コン
トローラ２００によって、グローバル座標系ＧＣＳにお
ける５−自由度の座標に変換されたローカル信号であ
る。Ｔ₄はローカル／グローバル加速度計コントローラ
２００によって使用される変換マトリックスＴ_４を数学
的に示すものである。

【００５０】ローカル／グローバル加速度計コントロー
ラ２０２は、グローバル加速度信号Ｘ_Ａを供給するため
に、ローカル加速度信号ｘ_1a，ｘ_2a，ｙ_1a，ｙ_2a，ｙ_3a
に応答し、ここでＸ_A＝［Ｘ_a，Ｙ_a，ＲＸ_a，ＲＹ_a，Ｒ
Ｚ_a］である。

【００５１】ローカル／グローバル加速度計コントロー
ラ２００におけるマトリックスＴ₄を決めるための変換
関数は、上述のように、位置フィードバックコントロー
ラ１０２でマトリックスＴ₁を決めるための変換関数に
非常に類似している。

【００５２】しかしながら、もし加速度計の位置がギャ
ップセンサの位置と異なれば、変換マトリックスＴ₁を
決めるための運動は変換マトリックスＴ₄を決めるため
の運動と異なるということを認識すべきである。加速度
計がギャップセンサに近接していれば、Ｔ₁とＴ₄の変換
関数は同一であると推定される。加速度計がギャップセ
ンサに近接していなければ、適切な変換関数はＴ₄と同
じである。

【００５３】Ｄ．位置および加速度計フィードバック補
償器提案されたエレベータシステムの特徴を示すために、そ
れぞれＣ（Ｓ），Ｍ（Ｓ）として数学的に示された位置
と加速度フィードバック補償器１０４，１０６，…，１
１２，２０４，２０６，…，２１２の設計の解析が提供
されている。この議題においては、制御の単軸は、位置
フィードバックコントローラ１０２，加速度フィードバ
ックコントローラ２０２，および力調整器３００が効果
的にシステムダイナミックを切り離すという推測のもと
に、試験される。エレベータ原動力は簡略化された解析
における慣性として示されている。この簡略化された解
析は、提案されたフィードバック補償器の安定性と特性
の正確な指定を意とするものではなく、むしろ、補償設
計に関連する代表的な特徴を示すことである。フィード
バック補償器設計の分野における当業者であれば、エレ
ベータカブとフレームの構造的な原動力、位置センサお
よび加速度計の動的な応答およびノイズ特性，アクチュ
エータ（すなわち力発生器）の原動力およびコントロー
ラのハードウェア特性が、位置フィードバック補償器Ｃ
（Ｓ）および加速度フィードバック補償器Ｍ（Ｓ）を有
することを、理解できる。

【００５４】（１）位置フィードバック補償器図７に示すように、図６に示すような位置フィードバッ
クコントローラ１００は、ディジタル信号プロセッサに
よって実施でき、バス１００ｂによってランダムアクセ
スメモリ（ＲＡＭ）１００Ｃに接続された中央処理ユニ
ット１００ａと、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）１００
ｄおよび入力／出力装置１００ｅを含んでいる。対応す
るローカル位置エラー信号ｘ_1pe，ｘ_2pe，ｙ_1pe，
ｙ_2pe，ｙ_3peは入力線１００ｆに受けられて処理される
とともにグローバル位置エラー信号Ｘ_pe，Ｙ_pe，Ｒ
Ｘ_pe，ＲＹ_pe，ＲＺ_peは出力線１００ｇに受けられる。
図７の信号プロセッサは、教示の目的で示されており、
図６に示されている機能の位置部又は全部のものを実行
するために使用でき、それによりライン１００ｆと１０
０ｇ上の入出力信号を同一とすることが出来ることを理
解できる。

【００５５】特に、位置フィードバック補償器１０４，
１０６，１０８，１１０，１１２は図７に示すようにマ
イクロプロセッサアーキテクチャアによって実行でき
る。如何なる場合においても、それらはそれぞれグロー
バル力またはモーメント位置フィードバック補償信号Ｆ
Ｃ_Xp，ＦＣ_Yp，ＦＣ_Mp，ＦＣ_Zpを結合するために、グロ
ーバル位置エラー信号Ｘ_pe，Ｙ_pe，ＲＸ_pe，ＲＹ_pe，Ｒ
Ｚ_peに応答する。位置フィードバック補償器１０４，１
０６，１０８，１１０，１１２は、Ｃｒｙ（ｓ）１１０
およびＣｒｚ（ｓ）と付されているＣｔｘ（ｓ）１０
４，Ｃｔｙ（ｓ）１０６，Ｃｒｘ（ｓ）１０８，５つの
剛体自由度の各々に対して補償する。例えば、位置フィ
ードバック補償器１０４はＸ_c軸に沿うグローバル変位
軸信号に変換する。同様にして、位置フィードバック補
償器１０８，１１０，１１２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸について
の対応するグローバルエラー信号を各軸（すなわち、Ｘ
−回転、Ｙ−回転、Ｚ−回転）についての関連するグロ
ーバルモーメント信号に変換する。

【００５６】図８は、模範的な比例−積分−微分（ＰＩ
Ｄ）制御器として実施される位置フィードバック補償器
１０４，１０６，１０８，１１０および１１２のソフト
ウェアブロックダイアグラムを示す。位置フィードバッ
ク補償器１０４，１０６，１０８，１１０および１１２
は、比例ゲイン（利得）１２０，並列の積分手段１２２
と積分ゲイン１２４、さらに並列の微分手段１２６と引
算手段１２８を含んでいる。位置フィードバック補償器
１０４は加算手段１３０とローパスフィルタ手段１３２
を含んでいる。位置フィードバック補償器１０４，１０
６，１０８，１１０および１１２は比例−積分（ＰＩ）
コントローラであってもよい。発明の範囲は如何なる特
殊な位置フィードバック補償器にも限定されるものでは
ない。

【００５７】数学的に、位置制御についての力とモーメ
ントは、ＦＣ_p＝［ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_yp，
ＦＣ_Mzp］として規定され、対角マトリックスはＣ
_c（ｓ）＝ｄｉａｇ［Ｃｔｘ（ｓ），Ｃｔｙ（ｓ），Ｃ
ｒｚ（ｓ）として規定され、これらによりグローバル位
置フィードバック制御は数学的に次の式（３）によって
決まる。

【００５８】

【数６】｛ＦＣ_p｝＝［Ｃ_c（ｓ）］｛Ｘ_d−Ｘ_me｝…（３）ここで、Ｘ_dは所望の剛体自由度すなわち｛Ｘ_d｝＝［Ｔ
₁］｛Ｇ_d｝の行ベクトルであり、Ｇ_dは所望のギャップ
行ベクトルである。

【００５９】図９は、次の式（４）のラプラス変換関数
によって示されたデュアル（２重）遅れフィルタを持っ
た比例積分（ＰＩ）コントローラとして実施される代表
的な位置フィードバック補償器１０４のブロックダイア
グラムを示す。

【００６０】

【数７】

【００６１】ここで、Ｋ_s，Ｋ_p，ｔ_p，ｔ₃およびｔ
₄は、フィードバック幅を最大にするために設定された
システム定数であって、ＡＧセンタリング制御の各軸に
対するマージンを安定にする。加速度、速度および安定
化された質量の位置は、レール不規則入力信号に沿って
示されている。質量に加わる力は位置と加速度計フィー
ドバックによる力と外部的に印加される力である。実施
例では、ｔ_a＝ｔ_p＝０．００１秒、ｔ₁＝０．０３秒、
ｔ₂＝０．０１秒、ｔ₃＝０．０１５秒、ｔ₄＝０．０６
秒である。ギャップコントローラは、センサ情報と、全
てのガイドヘッド１０，２０，３０，４０で使用される
力とモーメントを発生し、アクティブマグネットガイダ
ンスコンセプトに存在するループ相互作用の不安定効果
を小さくする。ガイダンスコンセプトは単入力、単出力
をフィードバック制御に用いる。

【００６２】式（４）の分子と分母は、比例ゲイン１２
０と積分器１２２の変数、積分ゲイン１２４、およびデ
ュアルローパスフィルタ１３２の変数を表す。式（４）
の変換関数は、テストによって決まるシステムパラメー
タであるとともに、システムが使用されるにあたって周
期的に調整された超過時間である。

【００６３】図示のように、位置フィードバックコント
ローラ１０４は比例制御１０４ａと１０４ｂを含んでい
る。位置フィードバックＫ_sは高周波数でのバネ率を制
御し、定数Ｋ_pは静バネ率を表し、時定数ｔ_pは静フィー
ドバックがカットオフされている時の周波数を制御す
る。位置フィードバックコントローラ１０４はデュアル
遅れフィルタ１０４_cも備えている。発明の範囲は、如
何なる特殊な位置フィードバック補償器にも限定される
ものではない。

【００６４】図１０と１１は他の実施例のシムリングダ
イアグラムを示す。図１０は微分機制御装置１０４
（ｄ）’とデュアル遅れフィルタ１０４（ｅ）’を有す
るＰＩＤ制御器を示し、この制御器は、微分器が本質的
に無限の応答と動的応答範囲を持つので、システム制御
における純粋な微分器は有り得ず制御システムにおける
不要なノイズを引き起こすという理由によって、必要と
される。デュアル遅れフィルタ１０４（ｅ）’は、微分
器応答が飽和した時に微分応答からの不要なノイズを低
減するのに必要である。

【００６５】図１１はＰＩ位置フィードバックコントロ
ーラ１０４”を示し、加算点１９９に供給された出力を
有する。デュアル遅れフィルタ２０１はもちろん示され
ている。

【００６６】２．加速度計フィードバック補償器ローカル／グローバル加速度計制御器２０２はアナログ
又はディジタルのどちらによっても実施できる。ディジ
タル的に実施されない場合は、図７のプロセッサがその
機能を遂行することが出来、分離されていれば、そのア
ーキテクチァは図７に示すバス１００ｂによってＲＡＭ
１００ｃに接続された処理ユニット１００ａ，ＲＯＭ１
００ｄおよび入／出力ユニット１００ｅを含む。

【００６７】加速度計コントローラ２００は、加速度計
フィードバック補償器２０４，２０６，２０８，２１
０，２１２を含み、これらの補償器は、クローバル力ま
たはモーメント加速度フィードバック補償信号ＦＣ_xa，
ＦＣ_ya，ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mzaを供給するための
グローバル加速度信号Ｘ_a，Ｙ_a，ＲＸ_a，ＲＺ_aに対応す
る。加速度計フィードバック補償器２０４，２０６，２
０８，２１０，２１２は、［Ｍ（ｓ）］＝ｄｉａｇ［Ｍ
ｔｘ（ｓ），Ｍｒｘ（ｓ），Ｍｒｙ（ｓ），Ｍｒｚ
（ｓ）］で数学的に表記され、５つの剛体自由度の各々
を制御するとともに補償する。

【００６８】図９は次の式によって数学的に表された、
代表的な加速度計フィードバック補償器２０４を示す。

【００６９】

【数８】

【００７０】ここで、Ｋ_aはフィードバックゲインであ
り、ｔ₁，ｔ₂，ｔ_aは強固さと特性との間のバランスを
得るために調節される３つの第１の時間である。実施例
では、ｔ₁は加速度計のフィードバック効果（第１のハ
イパスフィルタを備えた積分動作を表す）を制限するた
めに、約１０秒に設定され、ｔ₂とｔ_aは０．００５から
０．００４秒の値であって、システムの強固さを向上さ
せるために振動フィードバックにおけるロールオフを加
える。

【００７１】この式を用いると、例えば、加速度計フィ
ードバック補償器２０４は、Ｘ_c軸に沿うグローバル加
速度信号Ｘ_aをグローバル力またはモーメント加速度フ
ィードバック補償信号をＦＣ_xaに変換する。一方、加速
度フィードバック補償器２０６は、Ｙ_c軸に沿うグロー
バル加速度信号Ｙ_aをＸ_c軸に沿うフィードバック補償信
号ＦＣ_yaに変換する。同様にして、加速度計フィードバ
ック補償器２０８，２１０，２１２の各々は、各Ｘ，
Ｙ，Ｚ軸についてのグローバル加速度信号ＲＸ_a，Ｒ
Ｙ_a，ＲＺ_aを各軸（すなわち、Ｘ−回転、Ｙ−回転）に
ついてのグローバル力またはモーメント加速度フィード
バック補償信号ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mzaに変換す
る。その考えによって、当業者は、代表的な加速度計フ
ィードバック補償器２０４，２０６，２０８，２１０，
２１２をどのようにして実現するかを理解できるであろ
う。

【００７２】３．加速度フィードバックを用いる座標制
御装置の単軸解析位置フィードバックのみを使用するための磁気ベアリン
グの設計をエレベータに適用するためのコントローラ
は、加速度フィードバックを使用でき、特性向上と低コ
スト化ができる。このことは、従来の磁気ベアリングは
より多くの強固さを必要とし、約３００Ｈｚの範囲の周
波数バンド幅を有するためである。エレベータにおいて
は、磁気ベアリングの頑丈さは非常に少なく、数ヘルツ
の周波数バンド幅を持っている。さらに、座標変換が必
要であるので、従来の磁気ベアリングは加速度計フィー
ドバックを使用できる。軸の座標制御によって効率的に
それらを分離できるので、各軸のＰＩＤコントローラは
独立に設計できる。しかしながら、この論理は構造的な
共振については考慮されていない。そのような共振は、
常に存在するものであり、応答速度を制限する。応答速
度が２次的なものであれば、ステーブルループは常に可
能である。添字（５自由度の１つについて）は、マトラ
ブプログラミングモードで書かれたものであり、１軸に
ついてのコンピュータシュミレートされたテストの解析
については以下に論じられている。

【００７３】所望のエレベータシステムでは、ベアリン
グにおける比較的高い静バネ率を達成しなければならな
い。必要な最小の率は、前／後（ｆ／ｂ）ベアリングで
は３００Ｎ／ｍｍのオーダであり、側面／側面（ｓ／
ｓ）ベアリングでは４００Ｎ／ｍｍである。エレベータ
のベアリングは純粋な磁気ベアリングでなくてもよい。
レビテーションは常に必要とはされない。運転中はレビ
テーションは充分でなければならない。しかしながら、
乗客は搭乗している時又はかごから出るときは、磁気マ
グネットは適切な着床に位置できる。

【００７４】添字に示すように、ベアリングコンピュー
タモデルは、機構的な減衰のない単なる第２のオーダで
ある。

【００７５】プラント変換関数は次のようになる。

【００７６】

【数９】Ｇ＝１／（ｍ＊ｓ²．）コントローラ変換関数は次のようになる。

【００７７】

【数１０】Ｈ＝（ｓ²＊Ｋ_a／（ｔ_a＊ｓ＋１）＋Ｋ_s＋
（Ｋ_p／ｔ_p＊ｓ＋１））加速度計フィードバックが使用されているときは、位置
フィードバックを実行すべきコントローラは、次のよう
になる。

【００７８】

【数１１】Ｈ_mod＝Ｋ_s＋Ｋ_p／（ｔ_p＊ｓ＋１）考えられる他のコントローラとしては、次のようにな
る。

【００７９】

【数１２】Ｈ_filt＝Ｈ／（（ｔ₁＊ｓ＋１））＊（ｔ₂＊ｓ＋１））加速度計フィードバックがＨモードとともに用いられる
とき、Ｈは実施可能である。

【００８０】システムのステップ応答は次の例で試験で
きる。例えば、質量は１トン（１０００ｋｇ）である。
質量の単位がトンであれば長さの単位はｍｍである。力
の単位はニュートンである。変数Ｋ_sはｍ＊ω₀ ²として
計算され、ここでω₀＝２＊π＊ｆ₀である。位置フィー
ドバックフィルタは時定数ｔ_p＝３０ｓである。位置フ
ィードバックフィルタのゲインはパラメータである。変
数Ｋ_pは変数Ｋ_sよりも大きい。

【００８１】変数Ｋ_pは、殆どの部分で、Ｎ／ｍｍにお
けるベアリングの頑丈さを決める。減衰は非常に低いロ
ーパスフィルタを通して加速度をフィードバックするこ
とによって得られる。ゲインＫ_a＝１００（Ｎ／（ｍｍ
／Ｓ²））であり、時定数は加速度フィルタとして用い
られていた。

【００８２】そのようなシステムの解析にあたって、１
００Ｎステップが印加された時の位置に対する時間のグ
ラフが図１２に示されている。これは、スタートを生じ
るけれども、高い誇張された条件のもとにシステム応答
試験するための機会である。エレベータに適用する場合
に、力は通常２から５秒間で１００Ｎまで上がる。図１
２のカーブは５００〜２０００の範囲で変数Ｋ_pによっ
て動特性が可能であることを示す。

【００８３】閉ループプロットは、周波数の関数として
のベアリングの強さを示すものであり、開ループプロッ
トは図１３，１４および図１５，１６において、構造的
な共振に対する感度のアセスメントが可能であることが
示されている。

【００８４】特に、図１３と１４は変換関数ＧＨと、力
出力から位置出力までの逆閉ループ（ＣＬ）のボードプ
ロットを示す。逆閉ループ応答はＮ／ｍｍにおけるベア
リングのバネ率である。定数Ｋ_p＝５００と他のパラメ
ータは前に用いたものと同じである。開ループ（ＯＬ）
制御クロスオーバ（ゲイン＝０ｄＢ）周波数は１．６Ｈ
ｚである。この周波数は可変数Ｋ_sによって制御され
る。位相マージンは７０度以上である。閉ループ応答の
試験によって、６．１Ｈｚで４８Ｄｂのゲインである。
閉ループ応答の試験によれば、０．０１Ｈｚで４８Ｄｂ
のゲインである。このシステムの静利得は５４．６Ｄｂ
（２０＊ｌｏｇ（５００＋３９．４））である。ベアリ
ングの強さはＡＭＧにとっては充分であると考えられ
る。

【００８５】図１３と１４は、力入力から位置出力まで
の変換関数ＧＨと反転閉ループ応答のボードプロットを
示すとともに、変数Ｋ_pが５００から２０００Ｎ／ｍｍ
に増加したとき何が起こるかを示す。０．０１Ｈｚでの
静ゲインは図１３，１９に渡って６０Ｄｂになり、１２
Ｄｂ上がる。開ループ（ＯＬ）曲線Ｌは、図１３，１４
に示すように、１．６Ｈｚでの交差を示す。しかしなが
ら、構造的な共振でもなく増加するＫ_pによって増加さ
れるものでもない。

【００８６】図１７と図１８はコントローラに対する周
波数応答を示す。図示のように、コントローラＨは、そ
のゲインが周波数の増加につれて上り続けるので、実施
できない。コントローラモードＨは、加速度フィードバ
ックがコントローラにおいて使用されるときに必要であ
る。

【００８７】Ｈコントローラは少なくとも２重遅れフィ
ルタと結合されている。図１９，２０は２重遅れフィル
タを備えたＨ−フィルタによる周波数対ゲインと周波数
対位相のボードプロットを示し、Ｈが誘導されるコント
ローラと２重フィルタは図２１に示されている。ブレー
クポイント周波数は低くなるように動くことが出来る。
２重の１０Ｈｚ遅れフィルタが使用される時に、システ
ム特性は下降しない。これは図１３と１４の場合と同様
にプロット点を変えることによって変化する。頑丈さが
妥協されるのではなく、周波数発振を防止する能力は増
加する。

【００８８】図１０のシステムについて調べると、それ
は固有の周波数がｆ₀（ω₀・２＝Ｋ_s／ｍ；ω₀＝２＊π
＊ｆ₀）である第２段階のシステムである。システムの
減衰率はζ＝（Ｋｄ＋Ｋａ／ｔａ）４＊π＊ｍ）によっ
て規定される。ｆ₀の固有周波数はＫｄ＝０とｋａ／ｔ
ａ＝１０に対して０．１Ｈｚである。システムの減衰
は、理論上は、変数Ｋｄ又はＫａのどちらかを使うこと
によって得られる。しかしながら、実際に可変数Ｋｄを
用いれば、２つの理由により好ましいことである。第１
に、前述のように減衰信号が慣性空間による。慣性空間
による減衰を使用すると、本質的に振動が減衰する。可
変数Ｋｄが大きければ、それだけ振動の減衰も大きくな
る。減衰信号が相対位置から導かれると、位置センサを
使用する場合のように、振動は、減衰比が約０．３にな
るまで減少する。減衰比が増加するとシステムは減少す
るが、レールのウェービネスをエレベータに結合する。
レールのウェービネスから来る振動が増すとレールウェ
ービネスをエレベータに組み込む。レールウェービネス
から来る振動は、位置フィードバックを使用することに
よって生じる。減衰がζ＝０．３以上に増すにつれて、
増加する。加速度フィードバックを使用しているコント
ローラと使用していないコントローラ特性を比較する
と、システムの特性が向上することを示す。実際には、
ＰＩＤコントローラであるコントローラにおいて微分が
必要でないので性能が向上する。さらに、加速度計フィ
ードバックを使用しているエレベータシステムでは重要
な利点が得られる。加速度計フィードバックは慣性空間
に関する減衰を提供する。このことは、振動を抑制する
上で非常に便利である。そのようなコントローラの設計
にあたって、機械的なシステムの主軸間の効果の結合か
らの効果、例えば動作オン／オフ停止と変換器の飽和の
ようなシステムにおける非直線性による効果、および加
熱によって引き起こされるパラメータの効果などを考慮
しなければならない。位置フィードバックを有するエレ
ベータの磁気ベアリングにおいて、加速度計フィードバ
ックを使用すると、振動制御と減衰制御を行うことが出
来る。加速度計フィードバックは積分器またはローパス
フィルタを通り、慣性的に減衰が行われる。このタイプ
の減衰は粘着性（機械的に導出される）よりもより一層
効果的である。好ましい実施例においては、微分された
加速度計出力と、最大減衰を得るために、位置の微分の
双方のフィードバックがある。これにより、質量増加率
に加えて、慣性的に減衰が得られる。

【００８９】Ｄ．力調整器３００調整された制御手段１６は、グロバルからローカル力と
モーメント制御を調整する力調整器３００を含んでい
る。

【００９０】数学的には、ガイドヘッド１０，２０，３
０，４０での所望の力とモーメントは次の式（５）によ
るＦＣ_PAから導出される。

【００９１】

【数１３】｛ＣＣ_xy｝＝［Ｔ₃］｛ＦＣ_PA｝…（５）ここで、ＣＣ_xy＝［ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，
ＣＣ_y3］’、ＦＣ_PA＝［ＦＣ_xp＋ＦＣ_xa，ＦＣ_yp＋ＦＣ
_Mxp＋ＦＣ_Myp＋ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mzp＋ＦＣ_Mza］、および
Ｔ₃は次のように式（６）によって規定される変換マト
リックスである。

【００９２】

【数１４】

【００９３】各位置フィードバック補償器１０４，１０
６，１０８，１１０，１１２と各加速度計フィードバッ
ク補償器２０４−２１１２からの要求は、相応に（すな
わち、変換Ｘ，変換Ｙ，回転Ｘ，回転Ｙおよび回転Ｚ）
に加算され、かつ力制御変換手段３１４を用いる力調整
器３００に帰還される。Ｔ３は数学的に、力とモーメン
ト補償信号をグローバル座標系ＬＣＳ₁₀，ＬＣＳ₂₀，Ｌ
ＣＳ₃₀において適用される力とモーメントを制御する調
整された制御信号に変換するために、力調整器３００の
変換手段３１４によって使用される変換マトリックス
を、表す。

【００９４】特に、力調整器３００は、調整されたグロ
ーバル又はモーメント位置フィードバック補償信号ＦＣ
_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，ＦＣ_Mzpに応答し、さ
らに、ローカル力制御信号ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，Ｃ
Ｃ_y2，ＣＣ_y3を供給するために、調整されたグローバル
力またはモーメント加速フィードバック補償信号Ｆ
Ｃ_xa，ＦＣ_ya，ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mzaにも応答す
る。実際には、力調整器３００は、対応するグローバル
力またはモーメント位置フィードバック補償信号Ｆ
Ｃ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，ＦＣ_Mzpとグローバ
ル力または加速度フィードバック補償信号ＦＣ_xa，ＦＣ
_ya，ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mzaを、それぞれアナログ
マグネットドライバ１４０，１４２，１４４，１４６，
１４８に供給される対応するローカル力制御信号Ｃ
Ｃ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3に変換する。

【００９５】力調整器３００は、それぞれ調整された力
またはモーメント位置フィードバック補償信号ＦＣ_xp，
ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，ＦＣ_Mzpに応答しさらにそ
れぞれ調整されたグローバル力またはモーメント加速度
フィードバック補償信号ＦＣ_xa，ＦＣ_ya，ＦＣ_Mxa，Ｆ
Ｃ_Mya，ＦＣ_Mzaに応答する加算回路３０２，３０４，３
０６，３０８，３１０を含んでいる。加算回路３０２，
３０４，３０６，３０８，３１０はそれぞれグローバル
力またはモーメント位置と加速度フィードバック補償信
号ＦＣ_xpa，ＦＣ_ypa，ＦＣ_Mxpa，ＦＣ_Mypa，ＦＣ_Mzpaを
加算する。

【００９６】力とモーメント制御変換手段３１４は、グ
ローバル／ローカル力またはモーメント位置とフィード
バック補償信号ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ
_y3を供給するために、加算されたグローバル力またはモ
ーメント位置フィードバック補償信号ＦＣ_xpa，Ｆ
Ｃ_ypa，ＦＣ_Mxpa，ＦＣ_Mypa，ＦＣ_Mxpa，ＦＣ_Mypa，Ｆ
Ｃ_Mzpaに応答する。力とモーメント制御変換手段３１４
はアナログ又はデジタル回路のどちらでも実施できる。
その機能は、図７に示すような制御器１００をセンタリ
ングするために使用される同じ信号処理器によって実行
できるとともに、又はバス，１００ＲＡＭ１００ｃ，Ｒ
ＯＭ１００ｄおよび入／出力１００ｅに接続された中央
処理ユニット１００ａを有する図７に示されているもの
と同様な別の信号処理装置によって実行できる。

【００９７】４．ローカル力発生手段図６に示すように、ＡＭＧシステムは６つの電磁マグネ
ット対からの双方向力発生器を形成するために電磁石の
コイルへの電流を変調するところの制御のローカルレベ
ルでのアナログマグネットドライバ１４０，１４２，１
４４，１４６および１４８を含んでいる。他のタイプの
ドライバは双方の電磁力と他のタイプのアクチュエータ
が使用できることを認識すべきである。

【００９８】一般に、アナログマグネットドライバ１４
０，１４２，１４４，１４６，１４８は、ローカル磁気
力Ｆ_x1，Ｆ_x2，Ｆ_y1，Ｆ_y2，Ｆ_y3を少なくとも３つのガ
イドヘッド１０，２０，３０に供給するためのローカル
力制御信号ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3に
応答する。アナログマグネットドライバ１４０，１４
２，１４４，１４６および１４８は米国特許第５，２９
４，７５７の第２０図に示されている。

【００９９】特に、ｙ₂軸におけるこの制御された力を
生み出すためにダイオードロジックを使用している電磁
石２２，２４，２６電流を変調するドライバ２０は、ラ
イン２８を介しての力の要求とフラックスセンサ信号１
４と１５の二乗の差との間のエラーを調節するためにア
ナログＰＩＤ制御を用いる。ダイオードスイッチングロ
ジックとＰＩＤ制御の両方とも、前述の米国特許第５，
２９４，７５７号において述べられているように、公知
である。

【０１００】センタリング制御器１００，振動制御器２
００および力調整器３００の別の形体は別のエレベータ
ＡＧシステムセンサ若しくはアクチュエータを用いるこ
とが出来る。提案されているものは、最小セットの検出
と動作を持つ５つのエレベータ剛体運動を制御するエレ
ベータＡＧシステムである。しかしながら、他の実施例
として、余分の検出と動作を用いることも可能である。

【０１０１】５．ダイナミックフレックス推測器（ＤＹ
ＮＡＭＩＣＦＬＥＸＥＳＴＩＭＡＴＯＲ）４００一般に、エレベータかごのフレームにおいて静的な捩れ
があり、前／後のギャップｆ／ｂは平たんなものでなく
かつＡＧＭシステムにエラーを生じさせる。

【０１０２】これを解決するために、図６に示すように
本発明は、フレックスフィードバックコントローラ１７
０と協動するダイナミックフレームフレックス判定器１
６５を含んでいる。ダイナミックフレックス判定器１６
５は局部的に測定されたギャップＧ_mを公称の剛***置
ｙ₄₀と、ｙ₄軸での静的歪信号ｙ₄バイアス１６２に変換
するとともに、加算器１６８で測定されたエラー信号ｙ
_4mが加えられる所望のローカルギャップ信号ｙ_4dが供給
され、動的な歪信号ｄ_y4を生じる。動的ｙ₄はフレーム
フレックスフィードバック制御器１７０に供給される。

【０１０３】図６に示すように、残りのｆ／ｂ制御軸ｙ
₄はエレベータフレーム１４における動的ｆ／ｂの量を
制御するのに用いられる。ｙ₄軸におけるｆ／ｂギャッ
プの値は剛体運動と仮定したことに基づいて測定された
ギャップのＧ_mベクトルから発生する。公称の剛***置
ｙ₄₀は次の式（７）によって決まる。

【０１０４】

【数１５】Ｙ₄₀＝［０１ａ０ −ｅ］［Ｔ₁］｛Ｇ_m｝…（７）これらのマトリックスを掛算して、式（８）が得られ
る。

【０１０５】

【数１６】Ｙ₄₀＝［Ｔ₄］｛Ｇ_m｝…（８）ここで、Ｔ₂＝［００１ −１１］である。

【０１０６】ｙ₄軸での静歪の測定は、前／後のｆ／ｂ
ギャップセンサからのロールギャップ測定信号ｙ₁，
ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄から推定される。ｙ₄軸、ｙ₄バイアスで
の静歪の測定は、次の式（９）によって、前／後ｆ／
ｂセンサからの初期値（ｙ_1i，ｙ_2i，ｙ_3i，ｙ_4i）から
推定される。

【０１０７】

【数１７】ｙ_4bias＝ｙ_2i＋ｙ_4i−ｙ_1i−ｙ_3i…（９）かくして、ガイドヘッド２６での前／後ｆ／ｂにおけ
る動的歪は次の式（１０）によって決定される。

【０１０８】

【数１８】Ｄ_y4＝ｙ₄₀＝ｙ_4bis−ｙ₄…（１０）フィードバックコントローラ１７０（ｃ₄（ｓ））、た
とえば、ｋ_i＝０であるフィードバック補償器１４０，
１４２，１４４，１４６および１４８はエレベータの動
的フレームフレックスの量を制御するのに実施できる。

【０１０９】ＡＭＧセンタリング制御システム用の所望
の目標値は、初期システムがセットアップしている間、
設定される。Ｇｄの成分は、全ての前／後ｆ／ｂ軸に
ついて前後のギャップを等しくするとともに全てのｓ／
ｓ軸について左／右のギャップを等しくするために、設
定される。

【０１１０】６．他の実施例発明の範囲は５つのローカル力制御信号ＣＣ_x1，Ｃ
Ｃ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3を発生するものに限定さ
れるものではない。例えば、ローカル力制御信号には、
ガイドヘッド４０のために発生した第６番目の制御信号
ＣＣ_y4を含めることが出来る。これは、５つの剛体自由
度を制御するために、６つの力発生電磁石の全ての対と
ギャップセンサを用いる。すなわち、ローカル座標系Ｌ
ＣＳｉにおける剛体運動はグローバル座標系ＧＣＳにお
ける剛体運動から次の式によって決めることが出来る。

【０１１１】

【数１９】

【０１１２】この式は次の式（１１）によるコンパクト
なマトリックス記法によって記載できる。

【０１１３】

【数２０】Ｇ_m＝ＡＸ_m…（１１）グローバル座標系ＧＣＳ自由度の推定値を決めることが
出来る。ここで、グローバル座標系ＧＣＳ自由度はグロ
ーバル座標系ＬＣＳギャップセンサのフルセットを用
い、ギャップセンサはマトリックスＡの左反転を用いる
ことによって読み取る。すなわち、マトリックスＢは次
の式（１２）によって規定される。

【０１１４】

【数２１】ＢＡ＝Ｉ₅…（１２）そのような左反転は、式（１３）におけるグローバル座
標系ＧＣＳ自由度の推定におけるエラーを小さくするた
めになされる。

【０１１５】

【数２２】Ｂ＝（ＡτＡ）^-1Ａ^τ…（１３）アカデミックプレス社、１９７６、ＰＰ．１０６−１０
７のギルバート・ストラングの「リニア・アルゲブラと
その応用」を参照のこと。

【０１１６】この特殊な場合に対して、これは次の式に
起因する。

【０１１７】

【数２３】

【０１１８】ここで、

【０１１９】

【数２４】

【０１２０】６つのガイドヘッドにおける所望の方法は
次の式（１４）によるＦＣに関係づけられることが出来
る。

【０１２１】

【数２５】ＣＣ_xy＝［Ｔ３］｛Ｆ０｝…（１４）ここで、Ｔ３は次の式として規定される変換である。

【０１２２】

【数２６】

【０１２３】

【数２７】

【０１２４】マトリックスＴ１はマトリックスＴ３の互
換である。

【０１２５】かくして、エレベータＡＧシステムを、余
分な検出（例えば、ｙｐ４ｅ位置とｙ４ａセンサを含む
ことと、Ｔ１とＴ４マトリックスにそれぞれ他の列を加
えること）および余分な動作（例えば、他の行をＴ３マ
トリックスに加えることによってＣ_cy4を含めること）
に展開できる。

【０１２６】図６に示すように、力調整器３１４は他の
ローカル力制御信号ＣＣ_y4を供給する。加算器３１２
は、バイアスされたローカル力制御信号ＣＣ_y4’を供給
するために、これらの信号を、フィードバック補償器１
７０からの補償信号Ｃ₄（ｓ）に加えて、アナログマグ
ネットドライバ１５０を駆動する。動作フレックス制御
を含まないシステムにおいては、他のローカル力制御信
号ＣＣ_y4をアナログマグネットドライバ１５０に直接結
合することが出来る。

【０１２７】上述したように、調整された制御システム
は、例えば、振動制御の効果を増すために、米国特許第
５，２９４，７５７において述べられているように、ア
クティブローラガイドを有するエレベータシステムのよ
うな、他のアクティブガイダンスシステムにおいても使
用できる。

【０１２８】上述の目的と前述の説明から明白にされた
ものが効率的に得られることを理解できるであろう。

【０１２９】そして、発明の範囲から逸脱することなく
上述の構造を変形することが出来るので、上述の説明又
は添付図面を示されているものに含まれている全てのこ
とは、例示として解釈されるものであって、意味を限定
するものでもない。

【０１３０】特許請求の範囲は、ここで述べられている
発明の包括的かつ特殊な特徴の全てをカバーするもので
ある。

【０１３１】

【発明の効果】本発明は上述の如くであって、本発明の
特徴とするところは、座標コントローラを有するＡＧシ
ステムを提供することであり、座標コントローラは、全
てのアクティブガイドからのセンサ情報を使用するとと
もに、同時に全てのアクティブガイドに座標系の力とモ
ーメントを発生する座標化されたコントローラは、ガイ
ダンスシステムを座標化し、これにより位置フィードバ
ック制御（かごを移行途上で中心に保つ）と加速度フィ
ードバック制御（振動レベルを低減させかつそれにより
磁気ベアリングの強固さを保証する）のフィードバック
バンド幅を小さくする。アクティブ磁気ガイダンス（Ａ
ＭＧ）に対して、座標コントローラは高磁気ベアリング
（すなわち位置フィードバック制御バンド幅）による重
要な改良である。

【０１３２】さらに、ＡＧシステムは、レール誘導かご
振動を小さくするために、ガイドレールデータについて
の知識と結合してエレベータシステムにおける座標化さ
れた制御を利用することが出来、位置基準用のガイドワ
イヤの必要性を無くすものである。

【０１３３】本発明の更なる利点は、かごの振動、エレ
ベータシステムのノイズレベルおよびメンテナンスを低
減させることである。特に本発明によれば、エレベータ
カブの振動レベルを低減させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエレベータＡＧシステムのブロック
図。

【図２】ＡＧシステムにおけるエレベータかごの概略構
成図。

【図３】図２に示されているエレベータかごの代表的な
アクティブ磁気ガイドヘッドの頂面図。

【図４】図３に示されているアクティブガイドヘッドの
側面／側面軸の側面図。

【図５】図３に示されているアクティブガイドヘッドの
前／後軸の側面図。

【図６】図１に示されている座標化されたコントローラ
１６を数学的に表したブロック図。

【図７】図６に示された位置フィードバックコントロー
ラ１００のハードウェアブロック図。

【図８】図６に示されたフィードバック補償器のソフト
ウェアブロック図。

【図９】図６に示された加速度と位置フィードバック補
償器の１自由度分の磁気ベアリング制御を示すブロック
図。

【図１０】図６に示された加速度と位置フィードバック
補償器の１自由度分の磁気ベアリング制御を示すブロッ
ク図。

【図１１】図６に示された加速度と位置フィードバック
補償器の１自由度分の磁気ベアリング制御を示すブロッ
ク図。

【図１２】１００ニュートンの力が加えられた場合の時
間に対する位置を示すグラフ。

【図１３】ＧＨ変換関数と力入力から力出力までの反転
閉ループ応答を示すボードプロット図。

【図１４】ＧＨ変換関数と力入力から力出力までの反転
閉ループ応答を示すボードプロット図。

【図１５】ＧＨ変換関数と力入力から力出力までの反転
閉ループ応答を示す他のボードプロット図。

【図１６】ＧＨ変換関数と力入力から力出力までの反転
閉ループ応答を示す他のボードプロット図。

【図１７】コントローラの周波図応答特性を示すグラ
フ。

【図１８】コントローラの周波図応答特性を示すグラ
フ。

【図１９】コントローラの応答特性を示すグラフ。

【図２０】コントローラの応答特性を示すグラフ。

【図２１】図２０における応答特性を遂行するフィルタ
のブロック図。

【符号の説明】

２…エレベータシステム１０，２０，３０，４０…ガイドヘッド１２…エレベータかご１３…フレーム１４…ローカルパラメータ検出手段１６…制御手段１８…ローカル力発生手段２０ａ…ガイドレール２２，２４，２６…電磁石６０，６２，６４…磁束センサ６６，６８…エアギャップセンサ７０，７２…加速度計８０…学習レールシステム８２…レールマップ８４…加算回路９５…減算器１００…位置フィードバックコントローラ１０２…ローカル／グローバルフィードバックコントロ
ーラ１０４，１０６，１０８，１１０，１１２…位置フィー
ドバックコントローラ１４０，１４２，１４４，１４６，１４８１５０…ア
ナログマグネットドライバー１６４…加算器１６８…減算器１７０…フィードバック補償器２００…加速度計フィードバックコントローラ２０２…ローカル／グローバル加速度計コントローラ２０４，２０６，２０８，２１０，２１２…加速度計フ
ィードバック補償器３００…力調整器３０２，３０４，３０６，３０８，３１０…加算回路３１２…加算器３１４…力とモーメン制御変換手段４００…ダイナミックフレームコントローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クレメントエイ．スカルスキアメリカ合衆国，コネチカット，エイヴォン，フォックスデンロード 15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビルディングのエレベータシャフトのガ
イドレールに作用するためのフレームを有するエレベー
タかご（１２）を含むエレベータシステムであって、グローバル座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における５つの自由度
の各々において検出されたローカル（局所）パラメータ
に応答するとともに、ローカルパラメータ信号（Ｇ_m，
Ａ_m）を供給するためのローカルパラメータ検出手段
（１４）と、ローカルパラメータ信号（Ｇ_m，Ａ_m）に応答するととも
に、座標化された制御信号（ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，
ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）を供給するための座標化された制御手
段１６、および座標化された制御信号（ＣＣ_x1，Ｃ
Ｃ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）に応答し、フレームと
ガイドレール間の所望のギャップを、ビルディングのエ
レベータシャフトに関してエレベータシャフトかご（１
２）の位置を座標化するために維持するための座標化さ
れたローカル力を供給するローカル（局所）力発生手段
（１８）によって構成され、前記ローカル力発生手段（１８）において、グローバル
座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）におけるエレベータかご（１２）
の剛体運動は、少なくとも５つの自由度によって運動学
的に規定され、該５つの自由度はＸ軸に沿う側面／側面
変換、Ｙ軸に沿う前／後変換、Ｘ軸に関するピッチ回
転、Ｙ軸に関するロール回転、およびＺ軸に関するヨー
回転を含んでいる、ことを特徴とする、エレベータシステム。
【請求項２】前記座標化された制御手段（１６）は、
ローカルパラメータ信号（Ｇ_m，Ａ_m）におけるローカル
位置エラー信号（Ｇ_m，Ｇ_me）に応答するとともに、座
標化されたグローバル力またはモーメント位置フィード
バック補償信号（ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，
ＦＣ_Mzp）を供給するための位置フィードバック座標化
コントローラ（１００）を、含んでいることを特徴とす
る、請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項３】前記位置フィードバック座標化コントロ
ーラ（１００）はローカル／グローバル座標化位置コン
トローラ（１０２）を含み、このコントローラ（１０
２）は、座標化されたグローバル位置エラー信号
（Ｘ_pe，Ｙ_pe，ＲＸ_pe，ＲＹ_pe，ＲＺ_pe）を供給するた
めのローカル位置エラー信号（Ｇ_m，Ｇ_me）におけるロ
ーカル位置エラー信号（ｘ_1pe，ｘ_2pe，ｙ_1pe，ｙ_2pe，
ｙ_3pe）に応答することを特徴とする、請求項２に記載
のエレベータシステム。
【請求項４】前記コントローラ（１００）は位置フィ
ードバック補償器（１０４，１０６，１０８，１１０，
１１２）を含み、該位置フィードバックコントローラ
は、座標化されたグローバル位置エラー信号（Ｘ_pe，Ｙ
_pe，ＲＸ_pe，ＲＹ_pe，Ｒ_Zpe）に応答するとともに、座
標化されたグローバル力またはモーメント位置フィード
バック補償信号（ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，
ＦＣ_Mzp）を供給することを特徴とする、請求項３に記
載のエレベータシステム。
【請求項５】前記位置フィードバック補償器（１０
４，１０６，１０８，１１０，１１２）の各々は比例／
積分／微分コントローラであることを特徴とする、請求
項４に記載のエレベータシステム。
【請求項６】前記座標化された制御手段１６は、加速
度計フィードバックコントローラ（２００）を含み、該
加速度計フィードバックコントローラ（２００）は、
（ｘ_1a，ｘ_2a，ｙ_1a，ｙ_2a，ｙ_3a）を含むローカル加速
度信号Ａ_mに応答するとともに、座標化されたグローバ
ル力またはモーメント加速度補償信号（ＦＣ_xa，Ｆ
Ｃ_ya，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mza）を供給することを特徴とす
る、請求項１に記載のエレベータシステム。
【請求項７】前記加速度計フィードバックコントロー
ラ（２００）はローカル／グローバル加速度計コントロ
ーラ（２０２）を含み、該ローカル／グローバル加速度
計コントローラ（２０２）は、ローカル加速度信号（ｘ
_1a，ｘ_2a，ｙ_1a，ｙ_2a，ｙ_3a）に応答するとともに、座
標化されたグローバル加速度信号（Ｘ_a，Ｙ_a，ＲＸ_a，
ＲＹ_a，ＲＺ_a）を供給する、ことを特徴とする請求項６
に記載のエレベータシステム。
【請求項８】前記ローカル／グローバル加速度計コン
トローラ（２０２）は加速度計フィードバック補償器
（２０４，２０６，２０８，２１０，２１２）を含み、
該加速度計フィードバック補償器（２０４，２０６，２
０８，２１０，２１２）は、座標化されたグローバル加
速度信号（Ｘ_a，Ｙ_a，ＲＸ_a，ＲＹ_a，ＲＺ_a）に応答す
るとともに、座標化されたグローバル力またはモーメン
ト加速度フィードバック補償信号（ＦＣ_xa，ＦＣ_ya，Ｆ
Ｃ_Mxa，ＦＣ_Mza）を供給する、ことを特徴とする請求項
７に記載のエレベータシステム。
【請求項９】前記加速度計フィードバック補償器（１
０４，１０６，１０８，１１０，１１２）の各々は比例
／積分コントローラであることを特徴とする、請求項８
に記載のエレベータシステム。
【請求項１０】前記座標化された制御手段（１６）
は、グローバル／ローカル力およびモーメントコントロ
ーラ（３００）を含み、このコントローラ（３００）
は、座標化されたグローバル力またはモーメント位置フ
ィードバック補償信号（ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，Ｆ
Ｃ_Myp，ＦＣ_Mzp）に応答し、さらにグローバル力または
モーメント加速度フィードバック補償信号（ＦＣ_xa，Ｆ
Ｃ_ya，ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mza）に応答するととも
に、座標化された制御信号（ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，
ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）を供給する、ことを特徴とする請求項
１に記載のエレベータシステム。
【請求項１１】前記グローバル／ローカル力およびモ
ーメントコントローラ（３００）は加算回路（３０２，
３０４，３０６，３０８，３１０）を含み、これらの加
算回路は、グローバル力またはモーメント位置フィード
バック補償信号（ＦＣ_xp，ＦＣ_yp，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Myp，
ＦＣ_Mzp）に応答し、さらにグローバル力またはモーメ
ント加速度フィードバック補償信号（ＦＣ_xa，ＦＣ_ya，
ＦＣ_Mxa，ＦＣ_Mya，ＦＣ_Mza）に応答するとともに、加
算されたグローバル力またはモーメント位置および加速
度フィードバック補償信号（ＦＣ_xpa，ＦＣ_ypa，ＦＣ
_Mxpa，ＦＣ_Mypa，ＦＣ_Mzpa）を供給する、ことを特徴と
する請求項１０に記載のエレベータシステム。
【請求項１２】前記グローバル／ローカル力およびモ
ーメントコントローラ（３００）は力およびモーメント
変換手段（３１４）を含み、この力およびモーメント変
換手段は、加算されたグローバル力またはモーメント位
置およびフィードバック補償制御信号（ＦＣ_xpa，ＦＣ
_ypa，ＦＣ_Mxp，ＦＣ_Mypa，ＦＣ_Mzpa）に応答するととも
に、座標化された制御信号（ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，
ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）を供給する、ことを特徴とする請求項
１１に記載のエレベータシステム。
【請求項１３】前記ドライバ手段（力発生手段）（１
８）はアナログ磁気ドライバ（１４０，１４２，１４
４，１４６，１４８）を含み、これらのアナログ磁気ド
ライバは、座標化された制御信号（ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，，
ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）に応答するとともに、少なく
とも３つのガイドヘッド１０，２０，３０に関連する磁
気力（ＣＣ_x1，ＣＣ_x2，ＣＣ_y1，ＣＣ_y2，ＣＣ_y3）を供
給する、ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ
システム。
【請求項１４】前記ギャップ測定手段（ローカルパラ
メータ検出手段）（１４）は、エレベータのフレームと
ガイドレール間のエアギャップを測定するとともにロー
カルギャップ測定信号を供給するための少なくとも１つ
の無接触位置センサを含む、ことを特徴とする、請求項
１に記載のエレベータシステム。
【請求項１５】さらにダイナミックフレックス推測器
手段（４００）によって構成され、該ダイナミックフレ
ックス推定器手段は、ローカル位置エラー信号（Ｇ_m，
Ｇ_me）に応答するとともに、他のグローバル力位置フィ
ードバック補助制御信号ＦＣ_y4pを供給して、エレベー
タかご（１２）のフレームにおける動的撓みを補償す
る、ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータシス
テム。
【請求項１６】前記ダイナミックフレックス推測器手
段（４００）は、ダイナミックフレックス推測器手段
（１６０）とローカル位置エラー信号Ｇ_mを含み、基準
の剛***置信号Ｙ₄₀を供給することを特徴とする請求項
１５に記載のエレベータシステム。
【請求項１７】前記ダイナミックフレックス推測器手
段（４００）は加算回路（１６４）を含み、該加算回路
は、基準剛***置信号Ｙ₄₀に応答し、さらにダイナミッ
ク歪バイアス信号Ｙ_4biasに応答するとともに、推定さ
れた剛***置信号Ｙ_4estを供給する、ことを特徴とする
請求項１６に記載のエレベータシステム。
【請求項１８】前記ダイナミックフレックス推測器手
段（４００）は引算回路（１６８）を含み、この引算回
路は、推定された剛***置信号Ｙ_4estに応答し、さらに
測定された剛***置信号Ｙ_4mに応答するとともに、微分
信号Ｄ_y4を供給する、ことを特徴とする請求項１７に記
載のエレベータシステム。
【請求項１９】前記ダイナミックフレックス推測器手
段（４００）は位置フィードバック補償手段（１７０）
を含み、この位置フィードバック補償手段は、微分信号
Ｄ_y4に応答し、他のグローバル力位置フィードバック補
償制御信号（ＦＣ_y4pを供給する、ことを特徴とする請
求項１８に記載のエレベータシステム。
【請求項２０】前記力発生手段（１８）はアナログマ
グネットドライバ（１５０）を含み、このアナログマグ
ネットドライバは、他のグローバル力位置フィードバッ
ク補償制御信号（ＦＣ_y4p）に応答するとともに、第４
のガイドヘッド（２６）にダイナミックフレックスロー
カル力（Ｆ_y4）を供給する、ことを特徴とする請求項１
９に記載のエレベータシステム。
【請求項２１】前記エレベータシステムはさらに学習
レールシステム（８０）によって構成され、この学習レ
ールシステムは、エレベータかご（１２）のスカラー垂
直位置Ｖ_pに応答し、レールマップ信号Ｘ_rを供給すると
ともに、加算回路８４を含み、この加算回路は、レール
マップ信号Ｘ_rに応答するとともにさらに所望の基準ギ
ャップＧ₀に応答し、関連する所望のギャップ信号
（Ｇ_d）を供給し、かつエレベータシステムは引算手段
（９５）を含み、この引算手段は、ローカル位置エラー
信号Ｇ_mに応答し、さらに関連する所望のローカルギャ
ップ信号Ｇ_dに応答するとともに、ローカル位置エラー
信号（ｘ_1pe，ｘ_2pe，ｙ_1pe，ｙ_2pe，ｙ_3pe）を供給す
る、ことを特徴とする請求項２に記載のエレベータシス
テム。
【請求項２２】前記力調整器（３１４）は他のローカ
ル力制御信号ＣＣ_y4を供給する、ことを特徴とする請求
項１に記載のエレベータシステム。
【請求項２３】前記エレベータシステムは、さらに他
のローカル力制御信号ＣＣ_y4をフィードバック補償器
（１７０）からの他のグローバル力位置フィードバック
補償制御信号ＦＣ_y4pに加えるための加算器（３１２）
によって構成され、この加算器はバイアスされたローカ
ル力制御信号（ＣＣ_y4’）を供給するとともにアナログ
マグネットドライバ（１５０）を制御する、ことを特徴
とする請求項２２に記載のエレベータシステム。