關(guān)于電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化控制

陳國棟 邱旭東

摘要：電梯是現(xiàn)代化社會(huì)必不可少的垂直運(yùn)輸工具，無論是在建筑，還是其他方面都起到了非常重要的作用。在電梯運(yùn)行舒適、安全的前提下，實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化控制，成為了人們對于電梯運(yùn)行的更高要求，本文便以此為基礎(chǔ)來進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：電梯；運(yùn)行速度；優(yōu)化控制

引言

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，建筑業(yè)的發(fā)展，建筑高度也是在不斷的提高與刷新。對于建筑高度的不斷提高，電梯已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑不可或缺的一部分，做好電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化控制，已成為了現(xiàn)代快節(jié)奏生活人們的追求之一。

1.電梯運(yùn)行速度控制方式選擇與運(yùn)行速度曲線設(shè)計(jì)

現(xiàn)代社會(huì)，建筑業(yè)出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展速度，施工技術(shù)的提高，使得建筑的高度不斷地攀升。由于建筑高度的不斷攀升，人們的生活已經(jīng)越來越離不開電梯的使用。而且現(xiàn)在的電梯，也更加的考慮到使用者的舒適和安全性。當(dāng)然這也是電梯發(fā)展的趨勢，是人們對于生活質(zhì)量要求提高，必不可少的重要因素。但除此之外，人們對于電梯的運(yùn)行速度也有了越來越高的要求，現(xiàn)在社會(huì)快節(jié)奏的生活，使得人們對于時(shí)間更為珍重，也更強(qiáng)調(diào)生活的速度化，所以對于電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化控制也是十分重要的。電梯運(yùn)行速度通常有多種控制方式，但是考慮到其各自安全、穩(wěn)定、舒適性等特點(diǎn)，絕對距離的控制方式通常更加的突出，所以本文便以絕對值編碼器來實(shí)現(xiàn)絕對距離控制方式的速度優(yōu)化。為了電梯運(yùn)行的舒適性，電梯運(yùn)行速度曲線應(yīng)是平滑的，所以在此我們選用正弦-直線型速度曲線，以此來確保電梯運(yùn)行安全性基礎(chǔ)上的舒適性[1]。

2.電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化控制

2.1電梯運(yùn)行速度優(yōu)化的原理與方案

對于電梯運(yùn)行速度優(yōu)化控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，與所使用的模塊，我們通過圖一來進(jìn)行清晰的展示。

圖1 電梯運(yùn)行速度優(yōu)化控制系統(tǒng)、模塊圖

主控制器主要通過絕對值編碼器，來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度信號(hào)對絕對值剩余距離的轉(zhuǎn)化，并發(fā)送至速度優(yōu)化控制模塊 。速度優(yōu)化控制模塊一方面將變頻參數(shù)傳傳遞個(gè)主控制器，另一方面進(jìn)行主控制器絕對剩余距離信息的接受，并發(fā)送給變頻器，以實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行速度的控制。

2.2電梯運(yùn)行速度優(yōu)化控制模塊設(shè)計(jì)

優(yōu)化模塊的設(shè)計(jì)是電梯運(yùn)行速度優(yōu)化的的關(guān)鍵，通過與主控制器、變頻器的共同協(xié)作來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行速度的優(yōu)化。

其作用主要有三點(diǎn)，首先是以19200波特率與主控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對主控制器的信息接收，得到絕對剩余距離，同時(shí)向主控制器反應(yīng)變頻器狀態(tài) 。其次是通過對于剩余絕對距離的將計(jì)算，來得到優(yōu)化速度。最后，通過與變頻器的通訊，將計(jì)算的優(yōu)化速度與控制信號(hào)傳遞給變頻器，以此來實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行速度的控制和優(yōu)化。

2.3電梯運(yùn)行速度優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)

有了電梯運(yùn)行速度優(yōu)化控制模塊，與相互間的數(shù)據(jù)通信，那么電梯運(yùn)行速度算法優(yōu)化，便是使上述模塊能夠運(yùn)行與相互協(xié)調(diào)的靈魂，所以接下來將對于電梯運(yùn)行速度優(yōu)化算法來進(jìn)行設(shè)計(jì)。因?yàn)槠渌惴ㄊ嵌鄻拥?，在綜合考慮了各種因素之后，本文將采用PID控制算法中PI控制，來進(jìn)行運(yùn)行算法的優(yōu)化。

對于常規(guī)的PI調(diào)節(jié)器來說，其積分表達(dá)式為

u（t）=Kp[e（t）+1/Ti∫e（t）dt] （1）

然后對PI算法表達(dá)式進(jìn)行離散化，以方便PI對于單片機(jī)的控制，所以上式的差分方程u（t）=Kp[e（k）+To/TiΣe（j）] （2）

上式便是位置是控制算式，雖然其具有很高的計(jì)算精度，但是對于存儲(chǔ)空間的占用量大，而且不利于程序的書寫，所以，對此進(jìn)行遞推可得到下式

u（k-1）=Kp[e（k-1）+To/TiΣe（j）] （3）

式（2）-式（3）可得 △u（k）=u（k）-u（k-1）=Kp[e（k）-e（k-1）]+Kie（k） （4）

由式（4）得 u（k）=u（k-1）+△u（k） （5）

計(jì)算式（4）和計(jì)算式（5）具有空間占用少，運(yùn)算速度快，以及編程簡單的特點(diǎn)。

為了進(jìn)行更方便與更優(yōu)化的算法計(jì)算，我們將式（2）進(jìn)行如下改動(dòng)

u（k）=Kp[e（k）+KlTo/TiΣe（j） （6）

此外，為了防止執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)極限狀態(tài)，卻無法消除偏差的慶情況，我們進(jìn)行抗積分飽和的計(jì)算，并進(jìn)行積分分離，便可得到下式

Umin， U（k）≤Umin

u（k）= U（k）， UminUmax， U（k）≥Umax

通過式（7）我們就能夠有效的避免積分飽和的問題，形成了改進(jìn)后的PI調(diào)節(jié)，在電梯運(yùn)行后由曲線函數(shù)得到理論速度，并由主控制器所傳來的絕對剩余距離，進(jìn)行實(shí)際速度Vs的計(jì)算，由Vr與Vk的差值便能夠得到e（k），Kp、Ki是經(jīng)驗(yàn)值，u（k）就是最終的運(yùn)行速度，不同階段Kp、Ki值，最終得到了多段的PI速度調(diào)節(jié)。

3.結(jié)語

對于電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化，本文提供了一種可靠的優(yōu)化方法，但電梯運(yùn)行速度的優(yōu)化方法是多種多樣的，所以對于電梯運(yùn)行速度優(yōu)化的探討，還是一條非常遙遠(yuǎn)的道路。做好運(yùn)行速度的優(yōu)化，才能使我們賴以使用的電梯能夠更舒適、快捷的為我們提供服務(wù)，使我們的生活更加的方便簡單。

參考文獻(xiàn)：

[1]王行陽，范景峰.PLC實(shí)現(xiàn)電梯運(yùn)行速度曲線控制的研究[J].濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，03（30）：47-50.