高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)控制研究.pdf

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1、２０１５年第１４期（總第１６７期）江西建材工程管理高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)控制研究■甘若淵■亞洲富士長(zhǎng)林電梯有限公司，江西新余３３８０００摘要：本文首先分析了電梯導(dǎo)軌對(duì)各導(dǎo)靴的作用力，然后設(shè)計(jì)了液壓主動(dòng)導(dǎo)靴采用模糊控制器進(jìn)行控制，最后通過(guò)仿真對(duì)比主動(dòng)控制和被動(dòng)控制這兩種控制方式的效果，得出了主動(dòng)控制能夠有效降低水平振動(dòng)的結(jié)論。關(guān)鍵詞：高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)控制１引言伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的快速發(fā)展，大部分建筑安裝了電梯給人們的生活帶來(lái)很大方便。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展城市中的高樓拔地而起，其中高速電梯成為這些大廈不可或缺的部分。對(duì)高速電梯水平振動(dòng)問(wèn)題的研究對(duì)提高高速電梯的運(yùn)行安全和乘客

2、的舒適度具有重要意義。本文針對(duì)高樓中高速電梯水平振動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了研究，分析了電梯導(dǎo)軌對(duì)各導(dǎo)靴的作用力，接著采用主動(dòng)控制策略對(duì)高速電梯進(jìn)行模糊電氣控制，建立了控制模型并進(jìn)行了仿真分析。圖２高速電梯導(dǎo)軌和導(dǎo)靴的接觸模型２電梯導(dǎo)軌對(duì)各導(dǎo)靴的作用力分析通過(guò)上圖２可知，高速電梯的導(dǎo)靴受力方向是沿著ｚ方向的，并且高速電梯是非常復(fù)雜的多體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)圖如圖１所示，電梯電梯導(dǎo)軌和導(dǎo)靴之間的接觸面上單位長(zhǎng)度所受到的力可通過(guò)下式（１）橋廂發(fā)生水平振動(dòng)的誘因有很多種，其中電梯的導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)電梯的水計(jì)算出來(lái)平振動(dòng)影響最大。電梯的導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)靴和導(dǎo)軌兩部分組成，導(dǎo)靴一ＦＰ＝（１）般安裝在電梯導(dǎo)軌支架的兩側(cè)

3、，高速電梯的導(dǎo)靴一般使用滾動(dòng)式導(dǎo)靴。Ｌ上式（１）中Ｌ代表圓柱體軸線方向的長(zhǎng)度，Ｆ代表圓柱體上受到的總負(fù)荷。３高速電梯水平振動(dòng)主動(dòng)電氣控制設(shè)計(jì)根據(jù)上文中高速電梯導(dǎo)靴和導(dǎo)軌接觸的模型，本文設(shè)計(jì)了基于液壓作動(dòng)器的電梯主動(dòng)導(dǎo)靴，然后采用模糊控制實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯的主動(dòng)電氣控制達(dá)到降低高速電梯水平振動(dòng)的目的。如下圖３所示為液壓主動(dòng)導(dǎo)靴導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)圖，以液壓油缸為主動(dòng)導(dǎo)靴的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，液壓油缸安裝在導(dǎo)靴支架與導(dǎo)輪的支撐搖臂之間，替代被動(dòng)導(dǎo)靴中的減振彈簧。以高速開(kāi)關(guān)閥作為控制閥，通過(guò)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)控制油缸內(nèi)的油壓。系統(tǒng)的控制機(jī)理為恒壓力控制，當(dāng)電梯沿著平直的理想導(dǎo)軌運(yùn)行時(shí)，可以通過(guò)液壓裝置保證導(dǎo)輪與導(dǎo)軌

4、的緊密接觸，同時(shí)使電梯轎廂免受導(dǎo)軌不平度的影響而達(dá)到減振的目的。為了吸收及消除壓力脈動(dòng)，提高液壓系統(tǒng)的性能，每一液壓油缸連接了一個(gè)蓄能器。圖１高速電梯結(jié)構(gòu)圖研究表明高速電梯的水平振動(dòng)幅度和電梯的速度成正比例關(guān)系，并且在高速電梯中導(dǎo)軌的激勵(lì)狀態(tài)是影響電梯振動(dòng)的關(guān)鍵因素之一。高速電梯中導(dǎo)軌對(duì)電梯橋廂的激勵(lì)主要受電梯導(dǎo)軌的彎曲程度、施工圖３液壓主動(dòng)導(dǎo)靴導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)圖本文在采用液壓主動(dòng)導(dǎo)靴減緩高速電梯振動(dòng)的基礎(chǔ)上采用模糊控工藝誤差和接頭間隔距離等因素影響。在對(duì)高速電梯的水平振動(dòng)問(wèn)題制算法對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行電氣控制從而進(jìn)一步減低電梯水平振動(dòng)程度。進(jìn)行仿真時(shí)，一般會(huì)在電梯橋廂上加上短脈沖、階躍、三角

5、等激勵(lì)，這種因?yàn)橐簤嚎刂葡到y(tǒng)屬于非線性的控制系統(tǒng)，一般的控制方法不能取得仿真方式有較高的仿真效果，但是依然存在很多問(wèn)題需要改進(jìn)。本文較好的效果，而模糊算法可以實(shí)現(xiàn)輸入和輸出變量的模糊化，并且具有針對(duì)現(xiàn)階段高速電梯水平振動(dòng)仿真存在的問(wèn)題同時(shí)兼顧模型的實(shí)用良好的魯棒性能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的有效控制。性，將電梯系統(tǒng)中的導(dǎo)靴、橋架、導(dǎo)軌的彎曲和不平整度等因素考慮在模糊控制器的設(shè)計(jì)步驟主要分為以下幾步：內(nèi)，并且將導(dǎo)軌激勵(lì)引入到電梯水平振動(dòng)的模型中，這樣縮小了各種類（１）選擇輸入變量、輸出變量型激勵(lì)對(duì)電梯水平振動(dòng)的影響，建立起比較完善的電梯橋廂水平振動(dòng)輸入變量是被控對(duì)象的實(shí)際輸出值與給定值的

6、偏差和偏差的變化模型。因?yàn)楦咚匐娞莶捎脻L動(dòng)導(dǎo)靴，因此高速電梯的導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)靴率。它們是自然語(yǔ)言，不是數(shù)值變量。所以可以將其看著“模糊”的。屬于滾動(dòng)接觸并且兩者之間會(huì)產(chǎn)生Ｈｅｒｔａ接觸力。根據(jù)Ｋａｌｅｒ博士提出輸入變量為偏差和偏差的變化，輸出變量為控制量，構(gòu)成二維模糊控制的三維接觸滾動(dòng)理論可知，電梯的導(dǎo)軌和導(dǎo)靴接觸點(diǎn)的位移值和該點(diǎn)器。受到的力的方向有關(guān)，從而可以建立導(dǎo)軌和導(dǎo)靴的接觸模型，如圖２所（２）確定輸入輸出變量的論域范圍，計(jì)算量化因子以及比例因子示，·２６２·確定偏差、偏差的變化以及控制量的基本論域，例如如果控制量的在上圖４中ｐ代表液壓執(zhí)行器的油壓，代表執(zhí)行器油壓的導(dǎo)數(shù)，兩者

7、作基本論域?yàn)椋郏担?，５０］、［－１５０，１５０］和［－６４，６４］，而它的模糊論域?yàn)闉樽鳛槟：刂破鬏斎肓浚愿咚匍_(kāi)關(guān)閥的ＰＷＭ驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比作｛－４，－３，－２，－１，０，１，２，３，４｝，那么它的量化因子和比例因子可知分為輸出量。別為：４控制仿真分析Ｋｅ＝４／５０＝００８，ｐｄｅ＝４／１５０＝００２７，Ｋｕ＝６４／４＝１６本文采用ｍａｔｌａｂ軟件液壓主動(dòng)導(dǎo)靴及其模糊控制模型進(jìn)行仿真，（３）語(yǔ)言變量值的正確選取在進(jìn)行仿真時(shí)將電梯的速度設(shè)定為３５ｍ／ｓ并且將電梯橋廂底部