电梯控制装置的制作方法

本发明涉及电梯控制装置。

背景技术：

现有的电梯控制装置首先使用作为滤波器单元的带通滤波器，从轿厢行进中的电机的转矩指令值中去除被视为恒定的负载转矩和损耗转矩的成分后提取出加速转矩指令值，接下来，根据该加速转矩指令值和速度检测值，计算电梯的第1惯量值，然后，使用该第1惯量值对控制装置的控制参数进行修正而进行运算(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特许第5298506号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，现有的电梯控制装置存在如下的问题：在应用于高层建筑中的电梯系统的情况下，受绳索不平衡的影响而难以得到正确的电梯惯量值。绳索不平衡是指，绳索的轿厢侧重量与对重侧重量之间的重量差。由于该绳索不平衡的值取决于轿厢侧与对重侧的绳索长度差，因此会根据轿厢行进中的轿厢位置而发生变化。例如，当轿厢位于最下层时几乎全部的绳索载荷作为绳索不平衡量作用于轿厢侧，而当轿厢位于最上层时几乎全部的绳索载荷作为绳索不平衡量作用于对重侧。并且，当轿厢位于中间位置附近时绳索不平衡量为零。

因此，即使轿厢以恒定速度行进，电机的转矩指令值也由于受绳索不平衡的影响而不是恒定的值，该电机的转矩指令值与轿厢行进中的轿厢位置对应地发生变化。具体而言，轿厢恒速行进中的电机的转矩指令值的时间波形成为具有某种倾斜度的直线状的时间波形，因而难以被视为恒定。

并且，现有的电梯控制装置由于使用了从轿厢行进中的电机转矩指令值中去除被视为恒定的负载转矩和损耗转矩成分的滤波器单元，因此，难以将由于绳索不平衡的影响而不为恒定的转矩成分去除。其结果是，存在受绳索不平衡的影响而无法计算正确的电梯惯量值的问题。而且，由于无法计算正确的电梯惯量值，其结果导致在绳索不平衡成为问题的高层建筑中的电梯的情况下，存在电梯控制装置的控制特性(例如，对速度指令值的追随特性)不佳的问题。

并且，在本说明书中，电梯的惯量意味着从电机观察时的电梯整体的惯量。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于获得一种能够正确地计算绳索不平衡尤其成为问题的高层建筑中的电梯(以下称作高扬程电梯。)的惯量值的电梯控制装置。

用于解决课题的手段

本发明的电梯控制装置具有：电机，其产生使电梯的轿厢进行升降运动的转矩；速度指令生成单元，其生成所述电机的速度指令值；速度检测单元，其检测所述电机的速度；转矩指令生成单元，其根据所述速度指令值和由所述速度检测单元检测出的速度值生成转矩指令值；转矩控制单元，其以使得由所述电机产生的转矩的值与所述转矩指令值一致的方式来控制所述电机；以及惯量计算单元，其根据所述转矩指令值和由所述速度检测单元检测出的速度值来计算所述电梯的惯量值，其特征在于，所述惯量计算单元具有：滤波器单元，其从所述转矩指令值的时间波形中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分；加速度转换单元，其将具有速度维度的时间波形转换为具有加速度维度的时间波形；以及惯量辨识单元，其根据由所述速度检测单元检测出的速度值的时间波形被输入至串联连接的所述加速度转换单元和所述滤波器单元时的输出以及所述转矩指令值的时间波形被输入至所述滤波器单元时的输出来辨识所述电梯的惯量值。

发明效果

根据本发明的电梯控制装置，作为惯量计算单元，具有：滤波器单元，其从转矩指令值中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分；加速度转换单元，其将速度信号转换为加速度信号；以及惯量辨识单元，其根据速度检测单元的检测信号被输入至串联连接的加速度转换单元和滤波器单元时的输出以及转矩指令值被输入至滤波器单元时的输出来辨识电梯的惯量值，因此，起到了如下的效果：在特别是绳索不平衡成为问题的高扬程电梯的惯量值的计算中，也能够从转矩指令值中适当地提取加速度转矩成分，其结果是能够正确地计算电梯的惯量值。

而且，通过利用在此计算出的惯量值对控制装置的控制参数进行修正来进行计算，能够起到使控制特性例如电梯控制装置对速度指令值的追随特性良好的效果。

另外，在本说明书中，为了着重使得容易理解绳索不平衡的影响，作为在电梯机械系统中未使用日本特开昭57-57172号公报中公开的补偿绳(或重量补偿绳)的装置进行说明。补偿绳是指尽可能补偿绳索不平衡的装置。然而，很难准备很多种的补偿绳以能够应对电梯机械系统的各种规格，因此，如在日本特开昭57-57172号公报中公开的那样，实际上即使在使用了补偿绳的情况下，补偿绳也无法充分地完全补偿绳索不平衡而仍会导致出现绳索不平衡的影响，这一点是公知的。因此，在使用了补偿绳的情况下，也可以说，受绳索不平衡的影响而无法计算正确的电梯惯量值这一现有技术中的问题设定是适当的。即，与电梯机械系统中使用或者不使用补偿绳无关地，本发明的电梯控制装置是有效的，起到了上述效果。

附图说明

图1是包含本发明的实施方式1和实施方式2的电梯控制装置的电梯系统的整体图。

图2是本发明的实施方式1的电梯控制装置的速度控制部的内部结构图。

图3是本发明的实施方式1和实施方式2的电梯控制装置的惯量计算部的内部结构图。

图4是示出图3所示的惯量计算部内部的运算处理的一个具体示例的图。

图5是示出本发明的实施方式1和实施方式2的电梯控制装置的速度指令值(惯量辨识用)的时间波形的一例的图。

图6是本发明的实施方式2的电梯控制装置的速度控制部的内部结构图。

图7是本发明的另一实施方式的电梯控制装置的惯量计算部的内部结构图。

图8是示出使用了普通的电梯控制装置的高扬程电梯在通常行进时的速度指令值和转矩波形(转矩指令值)的图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

实施方式1.

图1至图5是涉及本发明的实施方式1的图。

首先，对本发明的实施方式1的电梯控制装置的结构进行叙述。

在图1中，电梯控制装置1依照速度指令生成部2生成的电机速度指令值使速度控制部3产生转矩指令值，并根据该转矩指令值借助于转矩控制部5对电机7进行驱动控制。

电机7构成为对绳轮9进行旋转驱动，绳索11挂在绳轮9的槽中。在绳索11的一端固定有轿厢15，并且在另一端固定有对重13。在此，绳轮9、绳索11、轿厢15和对重13构成电梯机械系统，它们由电梯控制装置1进行驱动控制。由电梯机械系统和电梯控制装置1构成电梯系统的整体。

并且，电梯控制装置1还具有速度检测部20，该速度检测部20检测电机7的旋转位置，产生速度检测值。速度检测部20具有：编码器8，其产生位置检测值；和微分器19，其根据编码器8的输出而输出被输入到速度控制部3的速度检测值。

在图2中，作为速度控制器3的一个具体示例的速度控制部a3a具有：转矩指令生成部a40a，其输入速度指令值和速度检测值，产生转矩指令值；和惯量决定部a50a，其决定惯量。

转矩指令生成部a40a具有：第2减法器a41a，其从速度指令值中减去速度检测值而求出第1速度偏差值；和pi控制器43，其输入第1速度偏差值，求出转矩指令值。

惯量决定部a50a具有惯量计算部60、判断部a69a和控制参数设定部a71a。

惯量计算部60输入速度检测值和转矩指令值，求出惯量辨识值。判断部a69a判断由惯量计算部60求出的惯量辨识值是否是适当的值，确定并输出适当的惯量辨识值。控制参数设定部a71a使用由判断部a69a确定的适当的惯量辨识值来适当地设定电梯控制装置的控制参数。

电梯控制装置1使用由控制参数设定部a71a设定的控制参数来进行运算。这里的控制参数是指例如转矩指令生成部a40a中的pi控制器43的增益。

并且，控制参数设定部a71a考虑到由判断部a69a确定的适当的惯量辨识值来设定pi控制器43的增益值，以使得例如速度控制系统的开环传递特性(或速度控制系统的控制频带(controlband))与设计值一致。

此外，在不存在适当的惯量辨识值的初始状态下，控制参数设定部a71a在设定pi控制器43的增益值时，例如使用根据关于机械结构的设计讨论结果计算出的惯量值，如上所述那样以使得速度控制系统的开环传递特性与设计值一致的方式进行设定。

在图3中，作为惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f具有加速度转换部61、滤波器部62和惯量辨识部67。

加速度转换部61输入速度检测值，求出加速度检测值。滤波器部62具有通过从转矩指令值中将直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分去除而能够提取出加速转矩指令值的频率特性，输入加速度检测值和转矩指令值，根据之前的频率特性对加速度检测值和转矩指令值分别进行滤波。惯量辨识部67根据加速度检测值被输入滤波器部62时的输出以及加速转矩指令值(转矩指令值被输入滤波器部62时的输出)求出惯量辨识值。

并且，这里所说的加速转矩指令值是指后述的式(1)所示的加速转矩ta的指令值。

此外，在此，表述为加速度转换部61“输入速度检测值，求出加速度检测值”，但是，该表述可以被改写为更准确的“输入速度检测值的时间波形，求出加速度检测值的时间波形”。

并且，关于本说明书正文中的其它表述，只要是根据技术常识可以明确的，也同样地省略“时间波形”这一用语。

在图4中，示出图3所示的惯量计算部f60f内部的具体运算处理的一个具体示例的图。这里的运算处理示出通过数字运算实现的示例，因此，可以使用算符z来表示。更准确地说，是使用作为算符z的倒数的、被称为延迟算符的z^-1来表示。

加速度转换部61是通过进行差分运算的数字运算来实现的。

滤波器部62也可以仅仅是从转矩指令值中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分的高通滤波器(hpf：highpassfilter)，但是，在图4中，示出由高通滤波器(hpf：highpassfilter)与普通的以去除噪声为目的的低通滤波器(lpf:lowpassfilter)串联连接而成的带通滤波器(bpf:bandpassfilter)构成的示例。并且，关于滤波器部62，省略了使用算符z进行的数字运算的详细内容。

惯量辨识部67是通过利用后述的式(12)表述的表示j[n]的递推式的数字运算来实现的。即，惯量辨识部67逐次输出根据式(12)通过数字运算得到的j[n]作为惯量辨识值。因此，需要基于该逐次输出的j[n]来确定适当的惯量辨识值。该适当的惯量辨识值的确定是由图2所示的判断部a69a实现的。

该判断部a69a例如在四次连续满足后述的式(13)所示的收敛判定式时判断为惯量辨识值是收敛的，并将这时的收敛值确定为适当的惯量辨识值并输出。随后再使用图5对该收敛判定式进行说明。

图5是示出惯量辨识用的电机速度指令值的时间波形的一例的图。

作为本发明的实施方式1的电梯控制装置的惯量辨识用速度指令值，当然也可以使用上述专利文献1中公开的那样的进行一次轿厢通常行进的情况下的时间波形。然而，为了进一步提高惯量辨识精度，如后述那样使用图5所示的惯量辨识用速度指令值是有效的。

如图1所示，生成电机速度指令值的速度指令生成部2具有如下结构：能够在惯量辨识用速度指令值与通常运行用速度指令值之间进行切换，根据是在惯量辨识时还是在通常运行时，对这些速度指令值进行切换，由此将其作为电机速度指令值输出。

在此，如公知的那样，通常运行用速度指令值是具有加速区间、恒速区间和减速区间的梯形的时间波形。另一方面，如图5所示，惯量辨识用速度指令值的特征在于含有交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值和第2速度值的时间波形。并且，在图5中，作为惯量辨识用速度指令值的一例，示出每3.0sec交替切换为具有4m/min和15m/min这两种大小的速度值的时间波形。

在图5中，○标记表示将根据后述的式(12)求出的惯量辨识值j[n]保存在未图示的存储部中并在每次保存时应用由后述的式(13)所示的收敛判定式来判定收敛的时间定时。该时间定时的间隔是具有与惯量辨识部67的进行式(12)的运算的采样时间相比更长的时间的间隔。

在以上内容中，使用图1至图5对本发明的实施方式1的电梯控制装置的结构进行了说明。

并且，本发明的实施方式1的电梯控制装置具有下面所示的两个特征点。

即，第1特征点在于，作为主要结构，具有：滤波器单元，其从电机转矩指令值中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分；和惯量辨识单元，其根据速度检测信号被输入至串联连接的加速度转换单元和滤波器单元时的输出以及转矩指令值被输入至滤波器单元时的输出来辨识电梯的惯量值。

接下来，第2特征点在于，使用含有交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值与第2速度值的时间波形这一特征性的速度指令值来进行惯量辨识。

因此，在以下的[1]中，首先，与第1特征点相关联地，如图3所示，对在惯量辨识部67中能够根据加速度检测值被输入滤波器部62时的输出和加速转矩指令值求出惯量辨识值的理由进行说明。

接着，在[2]中，与第2特征点相关联地，对能够通过使用图5所示的惯量辨识用速度指令值的时间波形提高惯量的辨识精度的理由进行说明。

[1]关于惯量辨识部67的惯量辨识

以下，使用图3，对在惯量辨识部67中能够根据加速度检测值被输入滤波器部62时的输出和加速转矩指令值求出惯量辨识值的理由进行说明。

首先，电机转矩t能够被分成与加速度成正比的加速转矩ta、与负载和/或绳索不平衡的状态成正比的负载转矩tl以及与速度成正比的损耗转矩th，能够如式(1)那样表述。

t＝ta+tl+th…式(1)

此外，加速转矩ta能够如式(2)那样表述。

ta＝j×(dω/dt)…式(2)

其中，j：从电机观察时的电梯整体的惯量(电梯的惯量)、ω：角速度(电机旋转角速度)、d/dt表示微分算符。

接下来，使用图8来详细地讨论式(1)中的各种转矩成分即加速转矩ta、与负载和/或绳索不平衡的状态成正比的负载转矩tl以及与速度成正比的损耗转矩th。

并且，更准确地说，图8是示出在使用普通的电梯控制装置的高扬程电梯中、在无人状态下从最上层行进至最下层的情况下的速度指令值和转矩波形(转矩指令值)的图。在此，可知：如果电梯控制装置的转矩控制部5能够良好地工作，则由电机产生的转矩(产生转矩)的时间波形能够追随转矩指令值，因此，转矩指令值与转矩波形一致。因此，图8的下图的纵轴为转矩波形(转矩指令值)。

在图8内的下图中，a的部分对应于绳索不平衡量，b对应于损耗转矩量，c对应于轿厢重量与对重重量的不平衡量，d对应于加速度时的加速转矩量，e对应于减速时的加速转矩量。

并且，轿厢重量与对重重量的不平衡量和绳索不平衡量成为负载转矩tl。

以下，示出这些转矩指令值(转矩波形)的各种成分的特征。

(1)绳索不平衡量

根据图8内的下图可知：作为绳索不平衡量的a部分为在轿厢恒速行进中具有倾斜度(其中，符号根据是上升方向还是下降方向而不同)的时间波形，不是恒定的。并且，在图中，当轿厢位于比中间位置附近靠上方时，绳索不平衡为正，当轿厢位于比中间位置附近靠下方时，绳索不平衡为负。

(2)损耗转矩量：th

损耗转矩量是与速度成正比的损耗，例如，是由于导轨与引导部件之间的损耗、绳索与绳轮和返绳轮之间的损耗等而产生的。从电梯系统的机械设计的观点出发，该损耗转矩量被设计得足够小，因此，该损耗转矩量的大小在转矩指令值中与加速度转矩相比足够小。

(3)轿厢重量与对重重量的不平衡量

关于轿厢重量与对重重量的不平衡量，对重重量一般是以当轿厢内负载被设为轿厢的最大载重量的一半的负载(半载)时轿厢侧与对重侧的重量取得平衡的方式确定的。因此，在示出无人行进的情况的图8中，可以说，示出了轿厢侧与对重侧的重量不平衡是与轿厢的最大载重量的一半的负载(半载)对应的恒定值的情况。

(4)加速转矩：ta

如式(2)那样，以与电机的角加速度的大小成正比的方式确定了加速转矩的大小，角加速度有符号，因此，在图8中，加速转矩在加速时为正值，在减速时为负值。

关于上述专利文献1中公开的现有的电梯控制装置，假定在轿厢行进时负载转矩tl和损耗转矩th被视为恒定，通过使用从转矩指令值中去除被视为恒定的负载转矩和损耗转矩而提取出加速转矩指令值的滤波器部，由此求出电梯的惯量值。

因此，如上面的背景技术中所叙述的那样，在对受到轿厢行进中无法被视为恒定的绳索不平衡的影响的高扬程电梯应用现有的电梯控制装置的情况下，存在受绳索不平衡的影响而难以得到正确的电梯的惯量值的问题。其结果是，由于没有使用适当的惯量值来确定控制装置的控制参数进行控制，因此，存在电梯控制装置的控制特性(例如，对速度指令值的追随特性)不佳的问题。

与此相对，本发明的实施方式1的电梯控制装置1通过将从转矩指令值中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分的滤波器部62分别应用于加速度检测值和转矩指令值，由此从加速度检测值和转矩指令值中分别提取出规定的频率成分，然后，再根据来自滤波器部62的各个输出利用惯量辨识部67求出电梯的惯量值。

在此，比较现有的电梯控制装置与本发明的实施方式1的电梯控制装置的滤波器部可知，二者存在两个不同点。

即，

<1>利用前者(现有的电梯控制装置)的滤波器部无法去除绳索不平衡所导致的转矩成分，但是，另一方面，利用后者(本发明的实施方式1的电梯控制装置)的滤波器部能够去除，在这点上，二者的滤波器部的频率特性不同。

<2>而且，前者的滤波器部仅被应用于转矩指令值而没有被应用于加速度检测值，另一方面，后者的滤波器部分别被应用于加速度检测值和转矩指令值，在这点上，二者的滤波器部的应用结构不同。

由于上述<1>、<2>所示的两个不同点而导致在现有的电梯控制装置和本发明的实施方式1的电梯控制装置中求出的电梯惯量值的精度不同。

因此，在下文中，着眼于本发明的实施方式1的电梯控制装置的滤波器部62，并使用数式对能够利用惯量辨识部67求出高扬程电梯的电梯惯量辨识值的情况进行说明。

并且，在以下内容中，由于电梯控制装置实际上是通过数字控制来实现的，因此，严格来讲，应对使用了算符z的离散时间系统进行说明。然而，在此，优先容易理解的方面，在没有问题的范围内，按照连续时间系统进行说明。并且，根据相同的理由，作为线性系统进行说明。并且，在对数式进行变形时，根据需要采用数学上的算符法(operatormethod)的思考方法。

根据式(1)和式(2)，能够如下式(3)那样表述转矩波形(转矩指令值)t。

t＝j×(dω/dt)+tl+th…式(3)

接下来，对式(3)的左边和右边，将本发明的实施方式1的电梯控制装置1的滤波器部62的拉普拉斯区域上的传递特性表达为函数h1，当施加该h1时，能够得到下式(4)。

h1(t)＝h1(j×(dω/dt)+tl+th)…式(4)

在此，h1()意味着对()内的信号施加滤波h1时的输出。

并且，在式(4)中，当应用线形系统中的结合法则和分配法则时，能够得到之后的式(5)、式(6)和式(7)。

h1(t)＝h1(j×(dω/dt))+h1(tl)+h1(th)…式(5)

于是，

h1(t)＝j×h1(dω/dt)+h1(tl)+h1(th)…式(6)

＝j×d(h1(ω))/dt+h1(tl)+h1(th)…式(7)

在此，尤其在升降行程较长的高扬程电梯中，绳索对应于升降行程而变长，对于含有绳索不平衡量以及轿厢重量与对重重量的不平衡量的负载转矩tl而言，绳索不平衡量的影响较大程度地显现，因此如上所述是不恒定的。

因此，虽然是重复的说明，但在使用现有的电梯控制装置所使用的去除直流量的滤波器部的情况下，难以将这里所说的不恒定的绳索不平衡量去除。

本发明的实施方式1的电梯控制装置中，作为上述h1()，使用具有不仅能够充分去除直流量的影响而且还能够充分去除在轿厢恒速行进中具有倾斜度的绳索不平衡量的影响的频率特性的带通滤波器(bpf)。即，与现有的电梯控制装置所使用的滤波器部的特性相比，构成带通滤波器(bpf)的一部分的高通滤波器(hpf)的转折频率(breakfrequency)设定得足够高。

因此，在本发明的实施方式1的电梯控制装置中，即使是升降行程尤其长的高扬程电梯，也能够如式(6)或式(7)的右边的一部分(h1(tl)+h1(th))那样，通过应用滤波器部62而渐进地成为零。

因此，

h1(t)＝j×h1(dω/dt)…式(8)

＝j×d(h1(ω))/dt…式(9)

并且，根据式(8)和式(9)，能够得到下面的式(10)和式(11)。

j＝h1(t)/(h1(dω/dt))…式(10)

＝h1(t)/(d(h1(ω))/dt)…式(11)

其中，在式(10)或式(11)中，分母的值为零的情况除外。

并且，式(10)的分子示出滤波后的转矩指令值，分母示出滤波后的加速度检测值。

另一方面，式(11)的分子同样地示出滤波后的转矩指令值，分母示出对滤波后的速度检测值进行微分而得到的值。即，式(10)与式(11)的差异在于，在分母方面，前者(式(10))是在对速度检测值进行微分之后施加滤波得到的值，而后者(式(11))是对速度检测值施加滤波之后进行微分得到的值。

因此，式(10)对应于图3所示的惯量计算部的内部结构图。与此相对，式(11)对应于后述的图7所示的惯量计算部的内部结构图。

并且，利用后述的本发明的另一实施方式的电梯控制装置重新对图7进行叙述。

根据以上内容可知：基本上，根据式(10)或式(11)能够求出惯量辨识值、即惯量j。

并且，在式(10)或式(11)中，在分母、即滤波后的加速度检测值的值变为零的情况下会发生被零除的情况，因此会产生问题。

因此，在实际的电梯控制装置中，需要采用用于解决该被零除的问题的惯量辨识方法。

以下，对能够解决该被零除的问题的有效的惯量辨识方法(辨识算法)进行说明。

首先，参考式(6)，考虑作为二维数据将h1(dω/dt)绘制为横轴数据、将h1(t)绘制为纵轴数据的情况。而且考虑从实物电梯系统中收集多个该二维数据进行绘制的情况。这时，参照式(6)可知：惯量j对应于使用所绘制的二维数据进行直线近似处理时的直线的斜率。因此，只要求出对数据组应用最小平方法进行直线近似处理时的直线的斜率并将该斜率的值作为惯量j的辨识值即可。

并且，对于式(7)也能够同样地应用在此叙述的关于式(6)的思考方法。

如果根据这里的思考方法求惯量j，则能够避免式(10)或式(11)的分母为零时的问题(被零除的问题)。

在这样从实物电梯系统收集到许多二维数据之后，应用最小平方法进行直线近似，求出这时的直线的斜率作为惯量j，在这种方法中，由于蓄积数据后汇总起来一次性地应用最小平方法，因此，这种方法被称作应用了一次性型最小平方法(one-timemethodofleastsquares)的惯量j的辨识方法。

另一方面，与一次性型最小平方法相对，还可以在从实物电梯系统收集二维数据的同时逐次应用最小平方法的情况下求惯量j。这是应用了逐次型最小平方法的惯量j的辨识方法。

在下文中，对应用了逐次型最小平方法的惯量j的辨识方法进行说明。

具体而言，该辨识方法是在惯量辨识部67中通过进行以下所示的j[n]的递推式运算而求出惯量j(准确来说是j[n])的方法。

j[n]＝j[n-1]+μ×a[n]×(t[n]-j[n-1]×a[n])····式(12)

其中，a[n]：对行进时的电机角加速度数据进行bpf(带通滤波※1)处理得到的数据

t[n]：对行进时的转矩指令值(转矩波形)数据进行bpf(带通滤波※2)处理得到的数据

j[n]：惯量辨识值

并且，这里的bpf(带通滤波)处理得到的数据意味着通过了bpf(带通滤波器)后的数据。

此外，※1和※2的带通滤波器具有相同的频率特性。

其中，n是自然数。

此外，μ是调节辨识值的收敛速度的常数(辨识用常数)。

这样，在图4所示的惯量辨识部67中，通过意味着以式(12)所示的j[n]的递推式的数字运算来实现。同样地，在图4所示的加速度转换部61中，通过进行差分运算的数字运算来实现。

因此，在惯量计算部60的内部，进行图4所示那样的具体的运算处理。

并且，在式(12)中，需要基于逐次得到的j[n]来确定惯量j的辨识值。对此，是通过判断部a69a来实现的。

判断部a69a判断由惯量计算部60计算出的惯量辨识值是否是适当的值，将适当的惯量辨识值确定为惯量j的辨识值并输出。

在此，关于由惯量计算部60计算出的惯量辨识值是否是适当的值的判断，具体而言，是通过确认由惯量计算部60计算出的惯量辨识值的收敛程度来进行的。

因此，在下文中，使用示出惯量辨识用速度指令值的时间波形的图5，对基于惯量辨识值的收敛程度的、适当的惯量辨识值的判断方法进行说明。

如已经叙述的那样，在图5中，○标记表示将由惯量计算部60计算出的惯量辨识值保存在未图示的存储部中的定时，同时，还表示应用由后述的式(13)所示的收敛判定式判定收敛的定时。即，在每个○标记的定时保存j[n]，确认收敛程度。

根据图5，关于惯量辨识用速度指令值，每3.0sec交替切换为具有两种大小的速度值，并且，每隔相同时间长度的3.0sec就保存惯量辨识值并确认惯量辨识值的收敛程度。

在图5中，例如，如果设惯量辨识部67逐次计算惯量辨识值的周期为5.0msec，则可知这里的3.0sec的定时是相对于5.0msec足够长的时间。

实际上，通过使用图5所示的惯量辨识用速度指令值而使得惯量辨识值在进行速度值的切换的加减速时较大程度地变化，而在恒速行进时平滑地收敛。即，惯量辨识值具有如下特性：惯量辨识值按照进行速度值切换的3.0sec周期阶段性地变化、收敛。因此，利用该特性，按照相比于逐次计算惯量辨识值的5.0msec周期足够长的时间即3.0sec周期保存惯量辨识值并确认该惯量辨识值的收敛程度，判断是否已收敛。

关于惯量辨识值是否已收敛的具体判断，例如可以将在连续四次满足下式(13)所示的收敛判定式时判断为惯量辨识值已收敛。

收敛判定式：abs(jk-jk-1)＜0.03×jk-1…式(13)

在此，abs()表示运算()内的数值的绝对值的算符。

此外，jk是指在从最初起第k个(第k次)○标记的定时保存的惯量辨识值j[n]。k是自然数，可以将j0例如设为被设定成零值或初始值数据(作为初始值给出的数据)的值。

关于式(13)，当上次保存的惯量辨识值j[n]与本次保存的惯量辨识值j[n]之间的差分的绝对值小于上次保存的j[n]的0.03倍时，判断为惯量辨识值已收敛于本次保存的惯量辨识值j[n]。

并且，通过将被判断为惯量辨识值已收敛时的惯量辨识值的值设为适当的惯量辨识值，能够确定惯量j的辨识值。

这样，当惯量辨识值已收敛并确定时，电梯控制装置1停止应用惯量辨识用速度指令值作为速度指令值。

此后,电梯控制装置1切换速度指令生成部2的切换开关，将通常运行用速度指令值应用为速度指令值而开始通常运行，并且，在惯量决定部a50a的内部停止惯量辨识的运算。

并且，在开始通常运行时，如在惯量决定部a50a的结构中先前说明的那样，控制参数设定部a71a使用惯量决定部a50a的判断部a69a确定的适当的惯量辨识值来适当地设定电梯控制装置的控制参数。

即，电梯控制装置1使用由控制参数设定部a71a设定的控制参数进行运算，由此使得能够进行通常运行。另外，如前述那样，这里的控制参数是指例如速度指令生成部a40a中的pi控制器43的增益。

具体而言，控制参数设定部a71a考虑到由判断部a69a确定的适当的惯量辨识值来设定pi控制器43的增益值，使速度控制系统的开环传递特性(或速度控制系统的控制频带)与设计值一致。

在以上的[1]中，首先，与本发明的实施方式1的电梯控制装置的第1特征点相关联地，对在图3和图4所示的惯量辨识部67中能够根据加速度检测值被输入滤波器部62时的输出和加速转矩指令值求出电梯的惯量辨识值的理由进行了说明。

接下来，在以下的[2]中，与本发明的实施方式1的电梯控制装置的第2特征点相关联地，对通过使用图5所示的惯量辨识用速度指令值的时间波形来提高惯量辨识精度的理由进行说明。

[2]关于使用惯量辨识用速度指令值的惯量辨识

(1)能够实现辨识精度的提高的理由之一

下面，以使用对行进时的电机角加速度数据进行bpf处理得到的数据a[n]和对行进转矩数据进行bpf处理得到的数据t[n]，根据式(12)所示的最小平方法求惯量j的辨识值的情况为例进行说明。

在该情况下，由于是基于最小平方法的惯量辨识方法，因此可知原则上将a[n]、t[n]组合得到的二维数据(a[n]，t[n])的数量越多，则越能够提高惯量j的辨识精度。这是根据以下的事项而明确的：如前述那样，在由纵轴和横轴构成的二维平面上对大量的二维数据(a[n]，t[n])进行绘制，对这些二维数据进行直线近似处理时的直线的效率与惯量j对应。

但是，需要注意：在即使二维数据(a[n]，t[n])的数量有很多，但是这些数据的值大致固定的情况下，无法提高惯量j的辨识精度。

因此，可知：在辨识惯量j时，将如下这样的速度指令值用作惯量辨识用速度指令值，在提高惯量j的辨识精度方面是有效的：该速度指令值是在使a[n]，t[n]的二维数据的值变化的情况下能够大量收集到的值。

基于这样的思考方法，本发明的实施方式1的电梯控制装置使用图5所示那样的、包含每3.0sec交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值和第2速度值的时间波形的速度指令值作为惯量辨识用速度指令值。

而且，可以理解为，这里的惯量辨识用速度指令值在系统辨识技术领域中相当于对电梯系统进行励振的辨识信号。并且，作为系统辨识技术领域的基础知识，已知有通过将辨识信号设为包含众多频率成分的时间波形，由此不仅提高了上述辨识精度，而且还在短时间内收敛于正确的辨识值(辨识收敛性提高)。

然而，将例如作为对电机系统进行励振的辨识信号而公知的、交替反复进行电机的正转驱动和反转驱动的速度指令值简单地应用于包含电梯机械系统的电梯系统是不适当的。

这是因为，在正确进行电梯的惯量辨识的情况下，需要在从电机7将驱动力可靠地传递至轿厢15的条件下对电梯系统进行励振。

在使用无法确保绳轮9与绳索11之间的牵引的速度指令值的情况下，会在绳轮9与绳索11之间发生打滑现象，其结果是，会产生无法得到电梯的正确的惯量值、即从电机7观察时的电梯整体的正确的惯量值的问题。

因此，关于本发明的实施方式1的惯量辨识用速度指令值，在采用包含交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值和第2速度值的时间波形的惯量辨识用速度指令值的情况下，需要注意以下方面。

即，关于惯量辨识用速度指令值中的第1速度值和第2速度值，应该分别使用被调节为适当大小的值，以便能够避免在此叙述的绳轮与绳索之间的打滑现象。由此，能够在从电机将驱动力可靠地传递至轿厢的条件下进行可靠的惯量辨识。

如以上的(1)所示，可知：在本发明的实施方式1中，通过采用图5所示的时间波形作为惯量辨识用速度指令值，能够提高辨识精度和辨识收敛性。

(2)能够实现辨识精度的提高的理由之二

能够将图5所示的惯量辨识用速度指令值中的第1速度值和第2速度值双方都设为小到能够良好地进行惯量辨识的程度，因此，与实际的轿厢在通常行进时的速度相比，例如，能够设定在百分之一左右。在利用这样的调节了第1速度值和第2速度值的大小的惯量辨识用速度指令值的情况下，从惯量辨识的运算开始直到结束为止的轿厢的移动量比现有的电梯控制装置的情况要小得多。并且，该轿厢的移动量较小意味着，从惯量辨识的运算开始直到结束，轿厢移动的期间内的绳索不平衡量的变化较小。因此，在利用在此叙述的惯量辨识用速度指令值的情况下，能够减小在惯量辨识时利用的信号(例如，转矩指令值)中的绳索不平衡量的影响。

可知通过这样利用调节了第1速度值和第2速度值的大小的惯量辨识用速度指令值，能够使惯量辨识结果中不易显现绳索不平衡的影响。

总结上述(1)、(2)的内容如下。

根据图5所示的惯量辨识用速度指令值，在辨识惯量j时，能够在使二维数据(a[n]，t[n])的值改变的同时收集许多数据，因此，能够提高辨识精度并实现辨识收敛性优异的惯量辨识。

而且，如果相比于轿厢通常行进时的速度而适当地调节速度指令值的大小，则在惯量辨识中能够减小绳索不平衡的影响，因此，能够实现辨识精度更高的惯量辨识。

在以上内容中，对本发明的实施方式1的电梯控制装置的结构进行了说明，并且，对作为主要结构的两个特征点进行了说明，以使与作为电梯控制装置的核心部分的惯量辨识动作之间的关系变得明白。

在以下内容中，虽然存在已经说明完毕的重复的方面，但是，使用图1～图5对本发明的实施方式1的电梯控制装置的动作简单地进行说明。

为了辨识惯量值，首先，使轿厢15在某一楼层停止，如图1所示，将图5所示的惯量辨识用速度指令值作为由速度指令生成部2生成的速度指令值输入速度控制部a3a，速度控制部a3a经由转矩控制部5向电机7提供转矩指令值，驱动电机7使轿厢15行进运动。速度检测部20利用编码器8检测电机7的位置检测值并借助微分器19求出速度检测值，将速度检测值输入速度控制部a3a。

接下来，使用图2对速度控制部a3a的动作进行说明。第2减法器41a从速度指令值中减去速度检测值，将pi控制器43使用该减法运算得到的结果通过pi控制求出的值作为转矩指令值。

接下来，使用图2、图3和图4还对惯量决定部a50a的动作进行说明。

在惯量决定部a50a的内部，惯量计算部60使用速度检测值和转矩指令值求出惯量辨识值。在作为惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f中，使用滤波器部62的输出，惯量辨识部67根据式(12)所示的递推式计算电梯的惯量辨识值，所述滤波器部62具有如下的频率特性：能够从转矩指令值的时间波形中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分。

关于惯量计算部60求出的惯量辨识值是否是适当的值，惯量决定部a50a内的判断部a69a确认并判断作为惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f计算出的惯量辨识值的收敛程度，将成功判断为已收敛的惯量辨识值确定为适当的惯量辨识值进行输出。另外，关于惯量辨识值是否已收敛的具体的判断，例如可以将在连续四次满足式(13)所示的收敛判定式时设为惯量辨识值已收敛。

接下来，惯量决定部a50a内的控制参数设定部a71a使用判断部a69a确定出的适当的惯量辨识值来设定控制装置的控制参数。这里的控制参数是指转矩指令生成部a40a中的pi控制器43的增益。

并且，当惯量辨识值已收敛并成功进行了确定时，电梯控制装置1停止应用惯量辨识用速度指令值作为速度指令值，切换速度指令生成部2的切换开关，应用通常运行用速度指令值作为速度指令值开始通常运行。并且，在通常运行时，在惯量决定部a50a的内部停止惯量辨识的运算。

并且，在开始通常运行时，控制参数设定部a71a使用惯量决定部a50a的判断部a69a确定出的惯量辨识值来适当地设定电梯控制装置的控制参数。

并且，电梯控制装置1在完成惯量辨识动作之后，使用由控制参数设定部a71a设定的控制参数进行运算，由此进行通常运行动作。

如上所述，作为本发明的实施方式1的电梯控制装置的特征性结构，具有：滤波器单元，其从驱动电机的转矩指令值中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分；和惯量辨识单元，其根据速度检测信号被输入至串联连接的加速度转换单元和滤波器单元时的输出以及转矩指令值被输入至滤波器单元时的输出来辨识电梯的惯量值。

根据本发明的实施方式1的电梯控制装置，起到了如下的效果：能够在辨识电梯的惯量值时有效地去除绳索不平衡的影响，特别是在绳索不平衡成为问题的高扬程电梯中能够正确地计算出惯量值。

并且，在本发明的实施方式1的电梯控制装置中，起到了如下的效果：在使用包含交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值与第2速度值的时间波形这一特征性的速度指令值作为惯量辨识用速度指令值进行惯量辨识的情况下，特别是在绳索不平衡成为问题的高扬程电梯中能够实现辨识精度和辨识收敛性优异的惯量辨识。

实施方式2.

图1和图3～图6是本发明的实施方式2的图。

首先，对本发明的实施方式2的电梯控制装置的结构进行叙述。

图1和图3～图5如本发明的实施方式1中已经叙述的那样。

因此，以图6为中心，对本发明的实施方式2中的电梯控制装置的结构进行详述。

图1中的速度控制部3在本发明的实施方式1中与具有图2所示的内部结构的速度控制部a3a对应，在本发明的实施方式2中与具有图6所示的内部结构的速度控制部b3b对应。

即，本发明的实施方式2的电梯控制装置使用速度控制部b3b来代替本发明的实施方式1的电梯控制装置的速度控制部a3a。

进一步详细对比本发明的实施方式1和实施方式2各自的速度控制部a3a与速度控制部b3b如下。

如图2所示，本发明的实施方式1的电梯控制装置的速度控制部a3a通过作为转矩指令生成部a40a的pi控制器43来实现速度反馈控制系统。

与此相对，如图6所示，本发明的实施方式2的电梯控制装置的速度控制部b3b增加了模型运算部30，使用由该模型运算部30生成的模型速度指令值和模型转矩指令值来实现由速度前馈控制系统和速度反馈控制系统构成的2自由度控制系统。

因此，本发明的实施方式2的电梯控制装置是2自由度控制系统的一个具体例，因此，如果适当地设定控制参数，则具有2自由度控制系统的优点即速度值相对于速度指令值的追随性能以及抑制对系统的噪声的性能优异的特性。

在图6中，速度控制部b3b具有模型运算部30、转矩指令生成部b40b以及惯量决定部b50b。

模型运算部30具有第1减法器31、控制部33、惯量部35以及积分器37。第1减法器31从速度指令值中减去模型速度指令值，求出第1速度偏差值。控制部33输入速度偏差值，求出模型转矩指令值。惯量部35输入模型转矩指令值，求出模型加速度指令值(对模型速度指令值进行微分得到的值)，并且具有1/j作为传递系数。积分器37输入模型加速度指令值，求出模型速度指令值。

并且，模型运算部30以使模型速度指令值追随速度指令值的方式进行运算而求出作为速度指令值和转矩指令值各自的规范的模型速度指令值和模型转矩指令值。

转矩指令生成部b40b具有第2减法器b41b、pi控制器43以及第1加法器45。第2减法器b41b从模型速度指令值中减去速度检测值，求出第2速度偏差值。pi控制器43根据第2速度偏差值进行pi控制。第1加法器45将由pi控制器计算出的值与模型转矩指令值相加而求出转矩指令值。

并且，转矩指令生成部b40b输入模型速度指令值与速度指令值的偏差，生成转矩指令值。

惯量决定部b50b具有惯量计算部60、判断部b69b和控制参数设定部b71b。惯量计算部60输入速度检测值和转矩指令值，求出惯量辨识值。判断部b69b判断惯量辨识值是否是适当的值，确定并输出适当的惯量辨识值。控制参数设定部b71b使用由判断部b69b确定出的适当的惯量值来设定控制装置的控制参数。

电梯控制装置1使用由控制参数设定部b71b设定的控制参数进行运算。并且，这里的控制参数是指，转矩指令生成部b40b中的pi控制器43的增益以及模型运算部30内的惯量部35的参数。请参照图6。

另外，可以考虑到通过判断部b69b得到的适当的惯量，例如以使速度控制系统的开环传递特性(或速度控制系统的控制频带)与设计值一致的方式来设定pi控制器43的增益值。此外，由于模型运算部30的惯量部35的增益特性是1/j，因此，其参数可以设为由判断部b69b确定出的惯量辨识值的倒数。

使用图1和图3～图6对如上所述构成的本发明的实施方式2的电梯控制装置的动作进行说明。

为了辨识惯量值，首先，使轿厢15在某一楼层停止，如图1所示，将图5所示的惯量辨识用速度指令值作为由速度指令生成部2生成的速度指令值输入速度控制部b3b，速度控制部b3b经由转矩控制部5向电机7提供转矩指令值，驱动电机7使轿厢15行进运动。速度检测部20利用编码器8检测电机7的位置检测值并借助微分器19求出速度检测值，将速度检测值输入速度控制部b3b。

接下来，使用图6对速度控制部b3b的动作进行说明。

模型运算部30如下所述进行动作。

第1减法器31从速度指令值中减去模型速度指令值，求出第1速度偏差值。然后，控制部33使用该第1速度偏差值求出模型转矩指令值。接下来，惯量部35使用该模型转矩指令值求出模型加速度指令值。然后，积分器37使用该模型加速度指令值求出模型速度指令值。

此外，转矩指令生成部b40b如下所述进行动作。

第2减法器41b从模型速度指令值中减去速度检测值，求出第2速度偏差值。第1加法器45通过将pi控制器43使用第2速度偏差值利用pi控制求出的值与模型转矩指令值相加来求出转矩指令值。

因此，在使用本发明的实施方式2的速度控制部b3b的情况下，图5所示的惯量辨识用速度指令值经由模型运算部30被平滑化处理，并作为模型速度指令值被输入到转矩指令生成部b40b。

因此，在使用该速度控制部b3b的情况下，与直接输入惯量辨识用速度指令值的本发明的实施方式1的速度控制部a3a的情况相比，电机7的速度骤变减少，因此，在绳轮9与绳索11之间不容易发生打滑现象，其结果是，能够得到正确的电梯惯量值、即从电机7观察时的电梯整体的惯量值。

接下来，使用图6还对惯量决定部b50b的动作进行说明。

在惯量决定部b50b内部，惯量计算部60使用速度检测值和转矩指令值求出惯量辨识值。在作为惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f，使用滤波器部62的输出，惯量辨识部67根据式(12)所示的递推式计算电梯的惯量辨识值，所述滤波器部62具有如下频率特性：能够从转矩指令值的时间波形中去除直流成分和绳索不平衡所导致的转矩成分。

关于惯量计算部60求出的惯量辨识值是否是适当的值，惯量决定部b50b内的判断部b69b确认并判断作为惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f计算出的惯量辨识值的收敛程度，将成功判断为已收敛的惯量辨识值确定为适当的惯量辨识值进行输出。另外，关于惯量辨识值是否已收敛的具体的判断中，例如可以将在连续四次满足式(13)所示的收敛判定式时设为惯量辨识值已收敛。

接下来，惯量决定部b50b内的控制参数设定部b71b使用判断部b69b确定出的适当的惯量辨识值来设定控制装置的控制参数。这里的控制参数是指，转矩指令生成部b40b中的pi控制器43的增益以及模型运算部30内的惯量部35的参数。

具体而言，可以考虑到由判断部b69b确定出的适当的惯量辨识值，例如以使速度控制系统的开环传递特性(或速度控制系统的控制频带)与设计值一致的方式来设定pi控制器43的增益。此外，由于模型运算部30的惯量部35的增益特性是1/j，因此，其参数可以设为得到的惯量辨识值的倒数。

并且，当惯量辨识值已收敛并成功被确定时，电梯控制装置1停止应用惯量辨识用速度指令值作为速度指令值，切换速度指令生成部2的切换开关，应用通常运行用速度指令值作为速度指令值开始通常运行。并且，在通常运行时，在惯量决定部b50b的内部停止惯量辨识的运算。

并且，在开始通常运行时，控制参数设定部b71b使用惯量决定部b50b的判断部b69b确定出的惯量辨识值来适当地设定电梯控制装置的控制参数。

并且，电梯控制装置1在完成惯量辨识动作之后，使用由控制参数设定部b71b设定的控制参数进行运算，由此进行通常运行动作。

并且，关于作为图3所示的惯量计算部60的一个具体示例的惯量计算部f60f的动作，与已经在本发明的实施方式1中说明的内容相同。

本发明的实施方式2的电梯控制装置在本发明的实施方式1的电梯控制装置的基础上，具有作为模型运算单元的模型运算部，该模型运算部以使模型速度指令值追随速度指令值的时间波形的方式进行运算而求出作为速度指令值和转矩指令值各自的规范的模型速度指令值和模型转矩指令值，作为转矩指令生成单元的转矩指令生成部生成将根据模型速度指令值与速度检测值之差计算出的值与模型转矩指令值相加得到的值作为转矩指令值。

因此，根据本发明的实施方式2的电梯控制装置，与本发明的实施方式1的电梯控制装置同样，起到了如下的效果：能够在辨识电梯的惯量值时有效地去除绳索不平衡的影响，特别是在绳索不平衡成为问题的高扬程电梯中能够正确地辨识惯量值。

此外，本发明的实施方式2的电梯控制装置是2自由度控制系统的一个具体示例，因此，如果使用正确的惯量值适当地设定控制参数，则与本发明的实施方式1相比，起到了如下的效果：能够获得2自由度控制系统的优点即速度值对于速度指令值的追随性能以及抑制对系统的噪声的性能优异的特性。

而且，本发明的实施方式2的电梯控制装置起到了如下的效果：在使用包含交替地切换为符号相同且大小不同的第1速度值与第2速度值的时间波形这一特征性的速度指令值作为惯量辨识用速度指令值进行惯量辨识的情况下，与本发明的实施方式1的电梯控制装置的情况同样，特别是在绳索不平衡成为问题的高扬程电梯中能够实现辨识精度和辨识收敛性优异的惯量辨识。

而且，本发明的实施方式2的电梯控制装置起到了如下的效果：惯量辨识用速度指令值经由模型运算部30被平滑化处理后作为模型速度指令值被输入到转矩指令生成部b40b，因此，与直接输入惯量辨识用速度指令值的本发明的实施方式1的电梯控制装置的情况相比，电机的速度骤变减少，因此，在绳轮与绳索之间不容易发生打滑现象，其结果是，能够得到正确的电梯的惯量值、即从电机观察时的电梯整体的惯量值。

另一实施方式.

另外，图7示出本发明的另一实施方式的电梯控制装置的惯量计算部的内部结构图。

先前在本发明的实施方式1和实施方式2中说明的图3示出本发明的实施方式1和实施方式2的电梯控制装置的惯量计算部的内部结构图。与此相对，图7示出将图3中的加速度转换部61与滤波器部62前后调换而形成的结构。

并且，如本发明的实施方式1中说明的那样，电梯控制装置设为是线性系统，因此可知：即使是使用图7中所示的惯量计算部g60g的本发明的另一实施方式的电梯控制装置，也起到与使用图3中所示的惯量计算部f60f的本发明的实施方式1和实施方式2的电梯控制装置相同的效果。

产业上的可利用性

如上所述，本发明的电梯控制装置能够用于正确地辨识特别是绳索不平衡成为问题的高扬程电梯的惯量值的系统。

标号说明

1：电梯控制装置；2：速度指令生成部；3：带惯量辨识功能的速度控制部(3a：速度控制部a、3b：速度控制部b)；5：转矩控制部；7：电机；8：编码器；9：绳轮；11：绳索；13：对重；15：轿厢；19：微分器；20：速度检测部；30：模型运算部；31：第1减法器；33：控制部；35：惯量部；37：积分器；40：转矩指令生成部(40a：转矩指令生成部a、40b：转矩指令生成部b)；41：第2减法器(41a：第2减法器a、41b：第2减法器b)；43：pi控制器；45：第1加法器；50：惯量决定部(50a：惯量决定部a、50b：惯量决定部b)；60：惯量计算部(60f：惯量计算部f、60g：惯量计算部g)；61：加速度转换部；62：滤波器部；67：惯量辨识部；69：判断部(69a：判断部a、69b：判断部b)；71：控制参数设定部(71a：控制参数设定部a、71b：控制参数设定部b)。