高速電梯水平振動主動控制研究.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主動控制研究■甘若淵■亞洲富士長林電梯有限公司，江西新余３３８０００摘要：本文首先分析了電梯導(dǎo)軌對各導(dǎo)靴的作用力，然后設(shè)計了液壓主動導(dǎo)靴采用模糊控制器進行控制，最后通過仿真對比主動控制和被動控制這兩種控制方式的效果，得出了主動控制能夠有效降低水平振動的結(jié)論。關(guān)鍵詞：高速電梯水平振動主動控制１引言伴隨著我國社會經(jīng)濟和技術(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很大方便。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(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。對高速電梯水平振動問題的研究對提高高速電梯的運行安全和乘客

2、的舒適度具有重要意義。本文針對高樓中高速電梯水平振動問題進行了研究，分析了電梯導(dǎo)軌對各導(dǎo)靴的作用力，接著采用主動控制策略對高速電梯進行模糊電氣控制，建立了控制模型并進行了仿真分析。圖２高速電梯導(dǎo)軌和導(dǎo)靴的接觸模型２電梯導(dǎo)軌對各導(dǎo)靴的作用力分析通過上圖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)雜的多體運動系統(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度所受到的力可通過下式（１）橋廂發(fā)生水平振動的誘因有很多種，其中電梯的導(dǎo)向系統(tǒng)對電梯的水計算出來平振動影響最大。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)靴一般使用滾動式導(dǎo)靴。Ｌ上式（１）中Ｌ代表圓柱體軸線方向的長度，Ｆ代表圓柱體上受到的總負荷。３高速電梯水平振動主動電氣控制設(shè)計根據(jù)上文中高速電梯導(dǎo)靴和導(dǎo)軌接觸的模型，本文設(shè)計了基于液壓作動器的電梯主動導(dǎo)靴，然后采用模糊控制實現(xiàn)對電梯的主動電氣控制達到降低高速電梯水平振動的目的。如下圖３所示為液壓主動導(dǎo)靴導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)圖，以液壓油缸為主動導(dǎo)靴的執(zhí)行機構(gòu)，液壓油缸安裝在導(dǎo)靴支架與導(dǎo)輪的支撐搖臂之間，替代被動導(dǎo)靴中的減振彈簧。以高速開關(guān)閥作為控制閥，通過閥的開啟和關(guān)閉來控制油缸內(nèi)的油壓。系統(tǒng)的控制機理為恒壓力控制，當(dāng)電梯沿著平直的理想導(dǎo)軌運行時，可以通過液壓裝置保證導(dǎo)輪與導(dǎo)軌

4、的緊密接觸，同時使電梯轎廂免受導(dǎo)軌不平度的影響而達到減振的目的。為了吸收及消除壓力脈動，提高液壓系統(tǒng)的性能，每一液壓油缸連接了一個蓄能器。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)軌的激勵狀態(tài)是影響電梯振動的關(guān)鍵因素之一。高速電梯中導(dǎo)軌對電梯橋廂的激勵主要受電梯導(dǎo)軌的彎曲程度、施工圖３液壓主動導(dǎo)靴導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)圖本文在采用液壓主動導(dǎo)靴減緩高速電梯振動的基礎(chǔ)上采用模糊控工藝誤差和接頭間隔距離等因素影響。在對高速電梯的水平振動問題制算法對液壓系統(tǒng)進行電氣控制從而進一步減低電梯水平振動程度。進行仿真時，一般會在電梯橋廂上加上短脈沖、階躍、三角

5、等激勵，這種因為液壓控制系統(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題需要改進。本文較好的效果，而模糊算法可以實現(xiàn)輸入和輸出變量的模糊化，并且具有針對現(xiàn)階段高速電梯水平振動仿真存在的問題同時兼顧模型的實用良好的魯棒性能可以實現(xiàn)對液壓系統(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)計步驟主要分為以下幾步：內(nèi)，并且將導(dǎo)軌激勵引入到電梯水平振動的模型中，這樣縮小了各種類（１）選擇輸入變量、輸出變量型激勵對電梯水平振動的影響，建立起比較完善的電梯橋廂水平振動輸入變量是被控對象的實際輸出值與給定值的

6、偏差和偏差的變化模型。因為高速電梯采用滾動導(dǎo)靴，因此高速電梯的導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)靴率。它們是自然語言，不是數(shù)值變量。所以可以將其看著“模糊”的。屬于滾動接觸并且兩者之間會產(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理論可知，電梯的導(dǎo)軌和導(dǎo)靴接觸點的位移值和該點器。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、作基本論域為［－５０，５０］、［－１５０，１５０］和［－６４，６４］，而它的模糊論域為為作為模糊控制器輸入量，以高速開關(guān)閥的ＰＷＭ驅(qū)動信號的占空比作｛－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軟件液壓主動導(dǎo)靴及其模糊控制模型進行仿真，（３）語言變量值的正確選取在進行仿真時將電梯的速度設(shè)定為３５ｍ／ｓ并且將電梯橋廂底部