用于产生并成比例地缩放电梯轿厢门速度曲线的方法

1.一种用于控制电梯轿厢门运动的方法，所述方法包括以下步骤：
为期望的门运动产生一条直线速度与时间曲线；
将所述直线速度与时间曲线通过一低通滤波器，以得到一条经滤波 的速度与时间曲线，用于限制所述速度与时间曲线的频率；
合成所述经滤波的速度与时间曲线以得到一条位置与时间曲线；
储存所述位置与时间曲线；
在接收到移动所述电梯轿厢门的命令后调出所述位置与时间曲线；
依据所述电梯轿厢门的最初位置和完成操作所期望的时间来成比例 地缩放所述位置与时间曲线。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，低通滤波器是一个低通有 限脉冲响应滤波器。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，低通滤波器是一个低通无 限脉冲响应滤波器。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置与时间曲线被储 存在RAM中。
5.一种为移动电梯轿厢门而成比例地缩放位置与时间曲线的方法， 所述方法包括以下步骤：
依据下式确定距离比例因数： $K_{\mathrm{dist}}=\frac{(X_{\mathrm{final}}-X_{\mathrm{initial}})}{X_{\mathrm{totalprofile}}}$
其中，Xfinal是门的最终目标位置，Xinitial是当移动门的命令被接收时 门的位置，Xtotal profile是用于各操作的储存的位置与时间曲线的总距离；
依据下式确定时间比例因数： $K_{\mathrm{time}}=\frac{t_{\mathrm{total}}}{t_{\mathrm{desired}}}$
其中tdesired是门操作必须完成的期望时间，ttotal是用于各操作的储存 的位置与时间曲线的总时间；
依据下式确定用作闭环反馈控制系统的输入值的位置参考点：
Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist
和
tn＝tn-1+Δt*Ktime
其中Xref是位置参考点并用作向位置控制系统输入的门的期望位置信 号，Xinitial是当移动门的命令被接收到时门的位置，X(tn)是在储存的位置 与时间曲线上在一特定时间tn处门的位置，Kdist是距离比例因数，tn是参考 点X(tn)在位置与时间曲线上对应的时间，tn-1是前一个重复计算值，Δt 是tn与tn-1的实际时间差，Ktime是时间比例因数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间差Δt设置为五 毫秒(5msec)。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于， $t_{\mathrm{desired}}=t_{\mathrm{stored}}\times \sqrt{K_{\mathrm{dist}}}$
其中tstored是用于完成整个操作的储存时间。
8.一种用于打开和关闭电梯轿厢门的电梯轿厢门系统，所述电梯轿 厢门系统包括：
一个带有软件的门控制器，该软件用于成比例缩放位置与时间曲线 以适应异常的门操作；
依据下式确定距离比例因数： $K_{\mathrm{dist}}=\frac{(X_{\mathrm{final}}-X_{\mathrm{initial}})}{X_{\mathrm{totalprofile}}}$
其中，Xfinal是门的最终目标位置，Xinitial是当移动门的命令被接收时 门的位置，Xtotal profile是用于各操作的储存的位置与时间曲线的总距离；
依据下式确定时间比例因数： $K_{\mathrm{time}}=\frac{t_{\mathrm{total}}}{t_{\mathrm{desired}}}$
其中tdesired是门操作必须完成的期望时间，ttotal是用于各操作的储存 的位置与时间曲线的总时间；
依据下式确定用作闭环反馈控制系统的输入值的位置参考点：
Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist
和
tn＝tn-1+Δt*Ktime
其中Xref是位置参考点并用作向位置控制系统输入的门的期望位置信 号，Xinitial是当移动门的命令被接收到时门的位置，X(tn)是在储存的位置 与时间曲线上在一特定时间tn处门的位置，Kdist是距离比例因数，tn是参 考点X(tn)在位置与时间曲线上对应的时间，tn-1是前一个重复计算值， Δt是tn与tn-1的实际时间差，Ktime是时间比例因数。
9.如权利要求8所述的电梯轿厢门系统，其特征在于， $t_{\mathrm{desired}}=t_{\mathrm{stored}}\times \sqrt{K_{\mathrm{dist}}}$
其中tstored是用于完成整个操作的储存时间。

技术领域
本发明涉及一种电梯轿厢门系统，特别是一种产生电梯轿厢门系统 所用速度的方法。
背景技术
在电梯系统中，电梯轿厢门由电机驱动至打开和关闭位置。电梯轿 厢门通常要与井道门相连，以驱动井道门至打开和关闭位置。在操作的起 始段、操作中间、操作的结尾段，电梯轿厢门通常要保持一定的速度。例 如，当门正在打开时，初始速度相对较低，以有时间使电梯轿厢门与井道 门相联。当这两套门联接后，门加速至一较高速度。接着，门向着打开操 作的终点减速以避免撞击固定挡块。
为了在不同操作中实现电梯轿厢门的速度变化，已采用了多种方 法。改变电梯轿厢门速度的传统方法是使用电阻。多个电阻与电源和直流 电机串联并可被调整，以形成较小或较大的电阻值。较大的电阻值对应于 较慢的直流电机操作并产生较小的速度输出值。对于较小的电阻值则相 反。但是，这种方法有一些局限性。首先，电阻无法补偿作用在门上的摩 擦和其它负载的变化。第二，当电阻升温时，电阻值变化并使得电梯轿厢 门的速度改变。这种速度变化是极为不利的，因为它不能形成恒定平滑的 曲线。第三，电阻是通过尝试以及有误差的方法加以调整的，这会浪费时 间并经常达不到所需精度。
在现代闭环系统中用于改变电梯轿厢门速度的另一种方法包括产生 速度曲线的软件。该软件发出在给定时间或距离下的门速度应该为多少的 命令。对于电梯轿厢门的每次操作都产生速度曲线。这种方法会导致门响 应命令的时间延迟或者需要强大的处理器以实时产生曲线。
因此，极希望从一个速度到另一个速度值形成平滑的过渡。现在， 可通过构造曲线的恒定跳动(加速度的变化率除以时间变化率)段和恒定 加速段来实现从一个速度到另一个速度值的平滑过渡。用于使从门的恒定 速度区域到恒定加速度区域的过渡转角圆滑的恒定跳动段，必须与恒定跳 动段与恒定加速度段和恒定速度段相合成处的速度与加速度值相匹配。在 众多过渡点处，这种恒定跳动段与恒定加速度段和恒定速度段的匹配需要 占用很多处理器时间。
另外，如果高频部分超过了控制系统的带宽，则门控制系统无法使 门跟随曲线的这些高频部分。这会导致电梯轿厢门的误操作，比如门超过 了最终位置并撞击挡块或产生门的共振频率。可以通过付利叶变换使该速 度曲线分解以表示频率特性。该曲线包括速度的低频和高频部分。尽管提 供恒定跳动段的方法可通过减小尖角的措施降低速度曲线的频率，但还不 知道较高频率部分被消减了多少以及曲线的频率特性是什么。除了会导致 误操作，产生曲线的恒定跳动方法还会产生非常低的频率部分并且与最终 操作时间相比，相应增加了门操作的时间。
发明内容
本发明的一个目的是通过当门在操作中速度变化时，保证平稳地进 行打开和关闭操作来改进电梯轿厢门的操作。
本发明的另一个目的是减少产生电梯轿厢门操作的速度曲线所需的 处理器时间。
依据本发明，对于电梯轿厢门的每一种操作位置与时间曲线均作为 电梯轿厢门初始化过程的一部分储存起来，并接着为每一后续的电梯轿厢 门操作而成比例地缩放。电梯轿厢门跟随储存的位置与时间曲线或其缩放 曲线。当电梯轿厢门处于完全关闭或完全打开的位置并必须分别完成整个 打开或关闭循环时，电梯轿厢门跟随对应的储存曲线。当门并未从完全打 开或完全关闭的位置起动时，例如在返回过程中，则位置与时间曲线被成 比例地缩放，以使该经过缩放的位置与时间曲线能被电梯轿厢门跟随。当 门控制器接收到移动电梯轿厢门的命令时，门控制器也接收到关于电梯轿 厢门的初始位置信息和多长时间门应该完成操作的信息。则储存的位置与 时间曲线依据电梯轿厢门的位置和电梯轿厢门必须完成操作的时间来成 比例地缩放。
由于仅使用储存曲线加以成比例缩放而不是为每次操作实时产生一 条曲线，所以本发明节约了处理器时间。本发明还节约了时间并减少了软 件的复杂程度。另外，本发明对于每一特定楼层都可以灵活地剪辑每种门 操作，而不必实时产生一条新曲线，也不会有损于门的性能。
附图说明
本发明的上述和其它优点将从下面结合附图对实施例的详细描述中 变得更为清楚明了。
图1是其顶部设置有门控制器的电梯轿厢的立体示意图；
图2是图1所示门控制器的软件中所采用的控制系统的示意图；
图3是图1所示电梯轿厢的电梯轿厢门关闭操作时所用的直线速度与 时间曲线图；
图4是图3所示的直线速度与时间曲线图和经滤波的速度与时间曲线 图；
图5是图4所示的经滤波的速度与时间曲线图和依据本发明的、根据 后续门操作所绘制的综合位置与时间曲线图。
具体实施方式
参见图1，电梯系统10包括一个电梯轿厢12和电梯轿厢门14，该门14 由电机16驱动而位于打开和关闭位置。电梯轿厢门14通常借助于联接装置 18与井道门(未表示)相联并拉动井道门至打开和关闭位置。在电梯轿厢 12的顶部设置有一个门控制器20，该控制器20与电机16相连。门控制器20 还接收从门定位系统(未表示)发出的输入信号，并命令电梯轿厢门14 移动。
参见图2，一个闭环反馈控制系统26控制电梯轿厢门14的移动。该闭 环反馈控制系统在门控制器20的软件中采用。控制系统26包括位置参考点 28和作为控制系统26的输入信号的Xref。
参见图3，当电梯轿厢门系统通电时，在门控制器20的软件中产生了 一条直线速度与时间的曲线。该直线速度与时间的曲线代表了在门运作的 适当时间下的期望速度。例如，在刚一开始打开门时，速度值相对较低， 以使井道门与电梯轿厢门相联。一旦完成这种联接，则门加速至一较高的 速度值，如图3中的速度峰值所示。该较高的速度值始终保持着，直到门 减速至停止速度。不管是电梯轿厢门减速，或在关闭操作时使井道门与电 梯轿厢门脱离联接的情况下，在门向其运动的终点移动时，通常都需要所 述较低速度值。
对于每一种门操作，例如打开、关闭、返回或对于不同楼层所需的 不同速度，通常要产生该直线曲线。决定该直线速度与时间曲线形状的参 数可以变化。这种参数的变化要求对新的直线速度与时间曲线进行重新计 算。
参见图4，直线速度与时间曲线通过了一个低通有限脉冲响应(FIR) 滤波器。该低通滤波器使高频部分变稀疏，并保证该曲线的频率与位置反 馈控制系统的带宽相匹配。在本发明的最佳实施例中，控制系统26具有一 到二赫兹(1-2Hz)的位置控制带宽。所述有限脉冲响应滤波器计算动态 加权平均值，该平均值使直线速度与时间曲线的转角圆化，以保证不同速 度值之间的过渡平滑。
尽管在最佳实施例的描述中采用了低通有限脉冲响应滤波器，但也 可以使用低通无限脉冲响应(IIR)滤波器。
参见图5，经滤波的速度与时间曲线合成起来形成一条位置与时间曲 线。这样，对于经滤波的速度与时间曲线上的每一点，可计算并画出位置 与时间曲线上的另一点。因为闭环控制系统26是一个位置控制系统，所以 在最佳实施例中产生了位置与时间曲线。
然后，对应于每一种形式的电梯轿厢门操作的位置与时间曲线被储 存到门控制器20的RAM(随机存储器)中。
当门控制器接收门控制命令而移动门时，距离比例因数Kdist和时间比 例因数Ktime依据下式确定： $K_{\mathrm{dist}}=\frac{(X_{\mathrm{final}}-X_{\mathrm{initial}})}{X_{\mathrm{totalprofile}}}$
其中，Xfinal是门的最终目标位置；Xinitial是当移动门的命令被接收时， 门的位置；Xtotal profile是用于各操作的储存的位置与时间曲线的总距离； $K_{\mathrm{time}}=\frac{t_{\mathrm{total}}}{t_{\mathrm{desired}}}$
其中ttotal是用于各操作的储存的位置与时间曲线的总时间，它对于各 操作来说是一定值；tdesired是门操作必须完成的期望时间，它根据下式确 定： $t_{\mathrm{desired}}=t_{\mathrm{stored}}\times \sqrt{K_{\mathrm{dist}}}$
其中tstored是用于整个操作的通常时间，它可经调整以适合顾客的需 要，且某一楼层与另一楼层的该值可以不同。因此，储存的曲线可为了每 一楼层而分别成比例地缩放，而不用产生新的曲线。
在发出移动门的命令时，门的位置Xinitial从定位系统获得，该定位系 统在接收到发出门移动命令时刻门的位置时，向门控制器20提供输入信 号。门的最终位置Xfinal是在命令结束时门的最终目标位置。储存的位置与 时间曲线的总距离Xtotal是欲被成比例缩放的储存曲线的总距离且是一个 已知参数。
一旦确定了比例因数，用于适当门操作的储存的位置与时间曲线
就被调出，并在软件中依据下式成比例缩放：
Xref＝Xinitial+X(tn)*Kdist
其中Xref是位置参考点28并用作向位置控制系统26输入的门的期望位 置信号；Xinitial是当移动门的命令被接收到时门的位置；X(tn)是在储存的 位置与时间曲线上在一特定时间tn处门的位置；Kdist是距离比例因数。
为了从储存曲线X(tn)计算门的位置，可依据下式确定时间tn：
tn＝tn-1+Δt*Ktime
其中tn是参考点X(tn)在位置与时间曲线上对应的时间；tn-1是前一 个重复计算值；Δt是tn与tn-1的实际时间差，在最佳实施例中设置为五毫 秒(5msec)；Ktime是时间比例因数。
在操作时，当电梯轿厢门操作系统初始通电时，作为初始化过程的 一部分，产生一条直线速度与时间曲线。接着，该速度与时间曲线通过低 通FIR滤波器。然后，经滤波的速度与时间曲线和位置与时间曲线合成。 再将该曲线储存起来以备后用。当门控制器20接收到移动电梯轿厢门的命 令后，控制器调出用于适当操作的储存的位置与时间曲线。门控制器不需 要为每一命令产生一条曲线以及占用宝贵的处理器时间。门控制器产生比 例因数，并依据门的最初位置和门操作必须完成的时间来成比例地缩放适 当的曲线。
在门完全打开和完全关闭并且必须根据命令分别移动到完全关闭或 完全打开的位置的情况下，各比例因数等于一(1)且软件历经储存的位 置与时间曲线。但是，在门不必经完全关闭或打开循环的情况下，或者如 果完成操作的期望时间tdesired与相应于曲线的总时间ttotal不同时，对应的 储存位置与时间曲线依据前述方式成比例缩放。例如，如果门正在关闭并 且在关闭操作的某一中间点接收到打开命令，则门必须运行总打开距离的 一部分并且必须在一段时间中完成任务。因此，储存的位置与时间曲线必 须成比例缩放并为每一异常的门操作加以剪辑。
由于仅使用储存曲线加以成比例缩放而不是为每次操作实时产生一 条曲线，所以本发明节约了处理器时间。本发明还节约了时间并减少了软 件的复杂程度。另外，本发明对于每一特定楼层都可以灵活地剪辑每种门 操作，而不必实时产生一条新曲线，也不会有损于门的性能。
尽管参照特定实施例对本发明加以了表示和说明，但对于本领域的 普通技术人员来说，应理解到在不脱离本发明精神和范围的情况下，本发 明可以做出多种变形。例如，尽管本发明的最佳实施例描述了用于成比例 缩放位置与时间曲线的方法，但也可以将速度与时间曲线成比例缩放并用 作速度控制系统的输入信号。另外，最佳实施例描述了将位置与时间曲线 事先过滤成高频，但在本发明的教导下，也可以对未经滤波的曲线成比例 地缩放。