特許 6984738 電動機の制御装置およびエレベータの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6984738

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】電動機の制御装置およびエレベータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/00 20160101AFI20211213BHJP

   B66B 1/30 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H02P29/00

   B66B1/30 B

【請求項の数】11

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2020-510318(P2020-510318)

(86)(22)【出願日】2018年3月28日

(86)【国際出願番号】JP2018012856

(87)【国際公開番号】WO2019186788

(87)【国際公開日】20191003

【審査請求日】2020年8月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100142642

【弁理士】

【氏名又は名称】小澤 次郎

(72)【発明者】

【氏名】大塚 康司

(72)【発明者】

【氏名】横山 英二

(72)【発明者】

【氏名】飯野 達也

(72)【発明者】

【氏名】福田 正博

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 隆洋

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２９６６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１７８１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−２１１７９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

機械システムを駆動する電動機の回転角に対応したパルス信号を出力する角度検出器を有し、前記電動機の速度指令値に従って前記電動機のトルク指令値を生成して前記電動機の速度制御を行う電動機の制御装置において、
前記トルク指令値と前記電動機に作用する負荷トルクの推定値との合計値で定義された前記電動機に関するトルク情報から前記電動機の運動方程式に基づいて算出された前記電動機の回転加速度を用いて、前記電動機の回転速度および前記回転角をそれぞれ速度推定値および角度推定値として算出する推定部と、
前記推定部が算出した前記速度推定値を用いて前記速度指令値に従うように前記トルク指令値を出力する速度制御器と、
を備え、
前記推定部は、
前記パルス信号のパルス変化後の、設定された期間では、
前記回転加速度と前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角とを用いて、オブザーバに基づいて前記速度推定値および前記角度推定値を算出し、
前記設定された期間以外では、
前記回転加速度を用いて、前記オブザーバではなくて前記電動機の前記運動方程式に基づいて前記速度推定値および前記角度推定値を算出する、
ことを特徴とする電動機の制御装置。

【請求項2】

前記推定部は、
前記パルス信号のパルス変化後の、前記設定された期間では、
前記回転加速度を、前記角度推定値と前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角との偏差である回転角推定誤差の第一のフィードバックにより修正した後に、前記速度推定値を算出し、この算出した前記速度推定値を前記回転角推定誤差の第二のフィードバックにより修正した後に前記角度推定値を算出し、
前記設定された期間以外では、
前記回転加速度を用いて、前記電動機の前記運動方程式に基づいて前記速度推定値および前記角度推定値を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動機の制御装置。

【請求項3】

前記推定部は、
前記回転加速度が入力されて前記速度推定値を算出するために積分演算を行う第一の積分手段、
前記速度推定値が入力されて前記角度推定値を算出するために積分演算を行う第二の積分手段、および、
前記パルス信号のパルス変化後の、設定された期間において、前記回転角推定誤差に対し第一のゲインを乗じた値を、前記第一の積分手段の入力である前記回転加速度を修正するために前記回転加速度から減算すると共に、第二のゲインを乗じた値を、前記第二の積分手段の入力である前記速度推定値を修正するために前記速度推定値から減算する減算手段、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電動機の制御装置。

【請求項4】

前記電動機の前記回転速度および前記回転角の各々の推定値である、前記速度推定値および前記角度推定値を算出するために前記推定部が用いる前記電動機の回転加速度を算出する上で必要となる、前記負荷トルクの推定値である負荷トルク推定値を算出する負荷トルク推定部を有し、
前記負荷トルク推定部は、
前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角から算出された速度検出値が入力されて、前記電動機の加速度を加速度検出値として算出するために演算を行う速度・加速度変換手段、および、
前記トルク指令値と速度・加速度変換手段が算出した前記加速度検出値とに基づいて、負荷トルクを前記負荷トルク推定値として算出するために演算を行う負荷トルク演算手段、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電動機の制御装置。

【請求項5】

前記負荷トルク推定部の少なくとも一部の構成は、前記推定部に含まれていることを、特徴とする、請求項４に記載の電動機の制御装置。

【請求項6】

前記速度制御器は、
前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角から算出された速度検出値に監視速度マージンを設けることで得られた監視速度の上限値および下限値に基づいて前記速度推定値を監視し、
前記推定部が算出した前記速度推定値が前記監視速度の前記上限値と前記下限値とで定められた許容範囲を超えたときには、前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角から算出された速度検出値を、当該速度推定値の代わりに用いて前記トルク指令値を出力し、
前記推定部が算出した前記速度推定値が前記監視速度の前記許容範囲内にあるときには当該速度推定値を用いて前記トルク指令値を出力する、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電動機の制御装置。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電動機の制御装置を備えたエレベータの制御装置であって、
前記電動機はエレベータのかごを走行させる巻上機の一部として構成され、前記巻上機を駆動させるものであることを特徴とするエレベータの制御装置。

【請求項8】

昇降路内を昇降運動する前記かごの目的階までの残距離を残距離値として算出する残距離計算部と、
前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角から、前記電動機の回転速度を速度検出値として算出するための演算を行う速度演算部と、
を有し、
前記速度制御器は、
前記残距離値が残距離基準値以下のときには、前記推定部が算出した前記速度推定値を用いて前記トルク指令値を出力し、
前記残距離値が残距離基準値以下ではないときには、前記速度演算部が算出した速度検出値を、前記推定部が算出した前記速度推定値の代わりに用いて前記トルク指令値を出力する、
ことを特徴とする請求項７に記載のエレベータの制御装置。

【請求項9】

前記速度演算部は、前記推定部における角度・速度変換手段を、前記推定部と共有していることを特徴とする請求項８に記載のエレベータの制御装置。

【請求項10】

前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角から、前記電動機の回転速度を速度検出値として算出するための演算を行う速度演算部と、
昇降路内の各階床毎に設置されるドアの高さ方向の位置に対応して設けられ、前記かごの着床位置を検知するためのドアゾーンプレートを検出するドアゾーンプレート検出手段と、
を有し、
前記速度制御器は、
前記ドアゾーンプレート検出手段が、前記かごの位置がドアゾーンにあることを検出していないときには、前記速度演算部が算出した速度検出値を、前記推定部が算出した前記速度推定値の代わりに用いて前記トルク指令値を出力し、
前記ドアゾーンプレート検出手段が、前記かごの位置が前記ドアゾーンにあることを検出したときには、前記推定部が算出した前記速度推定値を用いて前記トルク指令値を出力する、
ことを特徴とする請求項７に記載のエレベータの制御装置。

【請求項11】

昇降路内を昇降するかご内の荷重を計測する秤装置を有し、
前記速度制御器または推定部は、
前記かごが戸閉した後で、かつ前記かごが目的階に向けて走行を開始する前に計測した前記秤装置の計測値を用いて算出された前記電動機に作用する静的な負荷トルクに、監視トルクマージンを設けた監視トルクの上限値および下限値に基づいて前記負荷トルクの推定値を監視すると共に、
前記速度制御器は、
前記負荷トルクの推定値が前記監視トルクの上限値および下限値で定められた許容範囲を超えたときには、前記角度検出器から出力されたパルス信号が換算されて得られた前記回転角から算出された速度検出値を、前記推定部が算出した前記速度推定値の代わりに用いて前記トルク指令値を出力し、
前記負荷トルクの推定値が前記監視トルクの前記許容範囲内にあるときには前記推定部が算出した前記速度推定値を用いて前記トルク指令値を出力する、
ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のエレベータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機の制御装置、特に、機械システムを駆動する電動機に取り付けられた角度検出器を用いて電動機の速度制御系を実現する、電動機の制御装置に関する。また、この電動機の制御装置を備えたエレベータの制御装置に関する。なお、電動機の速度制御系はデジタル制御によって構成されることを前提にしている。

【背景技術】

【0002】

通常、電動機の速度制御では、角度検出器が検出する電動機の回転角を用いて電動機の回転速度を演算し、この演算した回転速度に基づいて速度制御を行う。ここでは、この角度検出器として、電動機の回転角に対応したパルス信号を出力するものを想定している。この代表的なものに、エンコーダがある。この場合、角度検出器からの出力信号は、電動機の回転速度が高速になればなるほど、より時間間隔の短いパルス信号になり、反対に電動機の回転速度が低速になればなるほど、より時間間隔の長いパルス信号になる特徴を持つ。角度検出器の出力であるパルス信号の時間間隔が長くなると、速度制御を実現する演算周期（制御周期、サンプリング時間）に対し角度検出器の出力に変化が少ないことから十分な角度情報が得られなくなってしまうと共に、回転速度（速度検出値）の検出遅れが長くなってしまう。そして、電動機の回転速度が比較的に低速で、さらに角度検出器の分解能が比較的に低い場合には、この速度検出値の検出遅れは非常に長くなってしまう。その結果、電動機の速度制御において、このような速度検出値を用いると、速度制御の安定性が損なわれてしまうという問題が発生することはよく知られていた。

【0003】

ここで、従来の電動機の制御装置としては、例えば、特許文献１に示される装置があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】日本特許第２７２８４９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示される従来の電動機の制御装置では、分解能が比較的に低い角度検出器を用いて検出した速度検出値を基に演算した平均的な加速度とさらに発生トルクの計測値を基に演算した平均的なトルクとを用いて速度推定を行っているため、速度検出値における検出遅れ（時間遅れ）の影響が速度推定値に現れることは回避できない。このため、この速度推定値を用いて速度制御を行うことを原因として、電動機の回転速度が比較的に低速の場合には、やはり、速度制御が、時間遅れの影響を受けて不安定になってしまう懸念がある。

【0006】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、機械システムを駆動する巻上機を構成する電動機に取付けられた角度検出器を用いて電動機の速度制御系を実現するものであって、たとえ角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機の回転速度が比較的に低速であっても、速度検出値における検出遅れの影響を抑制した速度推定を行うことができると共に、この速度推定値を用いて、より安定した速度制御を実現できる電動機の制御装置を提供することである。また、この電動機の制御装置を備えたエレベータの制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る電動機の制御装置は、機械システムを駆動する電動機の回転角に対応したパルス信号を出力する角度検出器を有し、前記電動機の速度指令値に従って前記電動機のトルク指令値を生成して前記電動機の速度制御を行う電動機の制御装置において、
前記トルク指令値と前記電動機に作用する負荷トルクの推定値との合計値で定義された前記電動機に関するトルク情報から前記電動機の運動方程式に基づいて算出された前記電動機の回転加速度を用いて、前記電動機の回転速度および前記回転角をそれぞれ速度推定値および角度推定値として算出する推定部と、
前記推定部が算出した前記速度推定値を用いて前記速度指令値に従うように前記トルク指令値を出力する速度制御器と、
を備え、
前記推定部は、
前記パルス信号のパルス変化後の、設定された期間では、
前記回転加速度と前記パルス信号が換算されて得られた前記回転角とを用いて、オブザーバに基づいて前記速度推定値および前記角度推定値を算出し、
前記設定された期間以外では、
前記回転加速度を用いて、前記オブザーバではなくて前記電動機の前記運動方程式に基づいて前記速度推定値および前記角度推定値を算出する、
ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る電動機の制御装置によれば、たとえ角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機の回転速度が比較的に低速であるような場合であっても、速度検出値における検出遅れの影響を抑制した速度推定を行うことができ、この速度推定値を用いて、より安定した速度制御を実現できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置が電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である。

【図3】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の構成図である。

【図4】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の加減速トルクの演算処理を示すフローチャートである。

【図5】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の加速度トルクを用いた演算処理（その１：推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に１回のみの場合）を示すフローチャートである。

【図6】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の加速度トルクを用いた演算処理（その２：推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に所定回数分の場合）を示すフローチャートである。

【図7】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部に関連する各種信号を示すタイムチャートである。

【図8】本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の性能を示す図である。

【図9】本発明の実施の形態２に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である。

【図10】本発明の実施の形態２に係るエレベータの制御装置における速度制御器の演算処理を示すフローチャートである。

【図11】本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置が電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。

【図12】本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である。

【図13】本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置における速度制御器の演算処理を示すフローチャートである。

【図14】本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である。

【図15】本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置における監視速度を示す図である。

【図16】本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置における速度制御器の演算処理を示すフローチャートである。

【図17】本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置が電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。

【図18】本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である。

【図19】本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置における監視トルクを説明するための図である。

【図20】本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置における速度推定部の演算処理を示すフローチャートである。

【図21】本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置における速度制御器の演算処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下では、本発明に係る電動機の制御装置において電動機が駆動する対象である機械システムとしてエレベータ機械システムに適用した場合の、本発明に係るエレベータの制御装置について、各実施の形態にしたがって添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施の形態および各図において、同一または相当する部分には原則、同一の符号を付けて、重複する説明は適宜に簡略化または省略する。なお、本発明は、以下の実施の形態１ないし５のいずれかに限定されることなく、本発明における技術思想を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

【0011】

実施の形態１．
（１−１）エレベータの制御装置１の構成
図１は本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置が電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。図１において、１はエレベータの制御装置であり、図中には、スペースの都合上、制御装置と記載しておく。また図１において、エレベータのかご５とカウンターウェイト６は、互いに主ロープ７で連結されており、軸の周りに回転可能な綱車４に対しつるべ式に吊られている。綱車４は巻上機の一部であって主ロープ７が巻き掛けられ、かご５の駆動用電動機である電動機２に接続されている。電動機２も巻上機の一部である。すなわち、巻上機は、電動機２と綱車４を有する。かご５は電動機２の回転力により昇降する。かご５を昇降させる電動機２は、例えば永久磁石型同期モータである。

【0012】

ここでは、電動機２の回転軸と綱車４の回転軸は同一の軸として、この軸に電動機２の回転角を検出する角度検出器３が取り付けられているものとする。角度検出器３は電動機２の回転角に比例したパルス信号を発生するものであって、例えば、光学式のエンコーダとする。図１において、エレベータの制御装置１が電気的に接続されたエレベータシステムは、符号２から７の機器を有する。さらに、エレベータシステムのうち、電動機２が駆動する対象である機械システムとしてのエレベータ機械システムとは、符号３から７の機器を指しているものである。なお、角度検出器３が、エンコーダに限らず、例えば、レゾルバや磁気センサのような場合であっても、すなわち、検出信号を処理回路や処理S/Wを通すことでパルス相当の信号を出力するような構成であってもよい。ここで重要なことは、角度検出器３の分解能が比較的に低いものである点である。

【0013】

図２は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置１の構成を説明するための図である。図２において、破線で囲まれた装置を示す符号１は、エレベータの制御装置である。符号２、３の機器は、エレベータの制御装置１が電気的に接続されたエレベータシステムの一部を示すもので、それぞれ電動機、角度検出器である。なお、エレベータシステムを構成する、その他の機器は図示しない。速度指令発生器１１は、電動機２に対する速度指令値を演算して出力する。エレベータの場合には、速度指令発生器１１は、例えば、かご５が目的階まで走行するために必要な電動機２の速度指令値を出力する。なお、図示していないが、速度指令発生器１１は、位置制御系を含んでいてもよいものとする。

【0014】

速度制御器１２は、速度指令発生器１１からの出力である速度指令値と、速度推定部１６で演算された電動機２の速度推定値とに基づいてトルク指令値または電流指令値を演算して出力する。速度制御器１２を実現する制御手法は、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御などの、広く知られている制御手法、さらにはもっと高次の伝達関数で示される周波数特性を有した制御手法であってもよい。また、非線形特性を有した制御手法であってもよい。すなわち、適正な特性を有する制御手法であればどのような制御手法であってもよい。

【0015】

例えば、速度制御器１２がＰＩ制御手段で実現された構成であった場合、具体的には、速度指令値に対し速度推定値が追従制御または定値制御されるように、すなわち、速度指令値に対し速度推定値が追従または一致するように、速度指令値から速度推定値を減算した値である制御偏差を、ＰＩ制御器を用いてフィードバック制御することによりトルク指令値または電流指令値を演算して出力することになる。

【0016】

電流制御器１３は、速度制御器１２の出力であるトルク指令値（電流指令値）と電流検出器１５により検出された電動機電流とに基づいて電動機２に印加する電圧指令値を演算する。電流制御器１３を実現する制御手法も、速度制御器１２と同様に、ＰＩ制御、ＰＤ制御、ＰＩＤ制御などの、広く知られている制御手法、さらにはもっと高次の伝達関数で示される周波数特性を有した制御手法であってもよい。
また、非線形特性を有した制御手法であってもよい。すなわち、適正な特性を有する制御手法であればどのような制御手法であってもよい。

【0017】

電力変換器１４は、電流制御器１３からの電圧指令値に基づいて、電源電圧(図示せず)を、好ましい可変電圧可変周波数に変換する。電力変換器１４は、一般的に販売されているインバータ装置のように、コンバータによって交流電圧を直流電圧に変換した後に、インバータによって直流電圧を交流電圧に変換する電力変換器や、マトリクスコンバータのように、交流電圧を直接交流の可変電圧可変電流に変換する電力変換装置を含む可変電圧可変周波数電力変換器を指す。また、電力変換器１４は、上述のインバータに加えて、座標変換の機能を含んでいてもよい。すなわち、電圧指令がｄ−ｑ軸の電圧指令値である場合には、ｄ−ｑ軸の電圧指令値を相電圧または線間電圧に変換して、指令された電圧指令値に従った電圧に変換する座標変換機能も含めて、ここでは電力変換器１４と呼ぶものとする。なお、電力変換器１４には、電力変換器１４のデッドタイムを補正する装置または補正部が設けられていてもよい。

【0018】

電流検出器１５は、電動機２の電流を検出する。例えば、電動機２が三相電動機である場合には、二相の相電流を測定することが一般的であるが、もちろんながら、三相の相電流を測定してもよい。なお、図２では、電流検出器１５が電力変換器１４の出力電流を測定する構成を示しているが、この他、電流検出器１５は、ワンシャント抵抗による電流測定法のように、電力変換器１４の母線電流を測定して、各相電流を推定してもよい。

【0019】

速度推定部１６は、速度制御器１２の出力であるトルク指令値と角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角とに基づいて電動機２の速度である回転速度を速度推定値として推定する。速度推定部１６は、この推定した速度推定値を速度制御器１２へ出力する。

【0020】

これまで説明してきた、速度指令発生器１１、速度制御器１２、電流制御器１３、および速度推定部１６は、図２において機能ブロックとして示したものである。これらの機能ブロックは、例えばプロセッサとメモリを含むコンピュータで構成されて、メモリに格納されたプログラムに基づくと共に、処理に必要な種々の設定情報に基づいてプロセッサの指令に従ってそれぞれの処理が実行されるものである。そのため、これらの機能ブロックは、それぞれの機能を実行するデジタル制御で構成できるものである。

【0021】

（１−２）速度推定部１６における速度推定方法
次に、速度推定部１６において実行する速度推定方法について説明する。上述したように、速度推定部１６は、図２に示される機能ブロックの一つであり、例えば、メモリに格納されたプログラムに基づくと共に、処理に必要な種々の設定情報に基づいてプロセッサの指令に従って実行されるものである。このため、速度推定部１６において実行する速度推定方法は、デジタル制御によって実現されるものであるため、本来、離散時間系で表現させるべきものである。しかしながら、ここでは説明を分かりやすいものとする目的で、便宜上、問題にならない範囲で連続時間系で表現された数式を用いて速度推定方法を説明する。

【0022】

さて、速度推定部１６における速度推定の具体的な演算は、下記の（１）式で示す、電動機２の運動方程式を基づいて実行する。

【0023】

【数1】

【0024】

ここで、θは電動機２の回転角である。τ_Mは電動機２のトルクである。τ_Lは電動機２に作用する負荷トルクである。また、Ｊは、電動機２の慣性モーメントとする。ここで、電動機２に接続され、電動機２により駆動される、綱車４を含むエレベータ機械システムは、（１）式において、電動機２に作用する負荷トルクτ_Lとして働く。

【0025】

なお、慣性モーメントＪは、上で述べた電動機２の慣性モーメントではなく、例えば、電動機２と綱車４を合わせた回転体の慣性モーメントであってもよい。このときの負荷トルクτ_Lは、電動機２と綱車４を合わせた回転体に作用する負荷トルクとなる。ここで述べたことは、（１）式で示した電動機２の運動方程式に用いた運動モデルを、電動機２のみと考えるか、電動機２と綱車４を合わせた回転体を含めた範囲まで考えるかの違いを指すものである。この違いは、（１）式で示した電動機２の運動方程式における変数である、回転角θや負荷トルクτ_Lに関してそれぞれ比較すると、単に大きさが異なるだけであって、動的な挙動については相似の関係となるものである。このことは、（１）式で示した電動機２の運動方程式から明らかである。つまり、本発明に係るエレベータの制御装置を説明する上で、（１）式で示した電動機２の運動方程式に用いた運動モデルがどこまでの範囲を表現したものなのかという問題は、本質的な問題とはならないことを意味するものである。

【0026】

そこで、以降では、慣性モーメントＪは電動機２の慣性モーメントを示すものとして説明を進める。つまり、（１）式で示した電動機２の運動方程式は、慣性モーメントＪを電動機２のみの慣性モーメントとした運動モデルに基づいて記述したものとする。

【0027】

なお、慣性モーメントＪを電動機２のみの慣性モーメントとした運動モデルを用いることは、次なるメリットがあるために有効である。エレベータ機械システムは設置される建物の物件毎に機械的な仕様が異なることがあるため、結果的に電動機２が駆動する慣性モーメントＪの値は物件毎に異なってくる。したがって、慣性モーメントＪの値を得るためには、電動機２が駆動するエレベータ機械システムの物件毎の負荷に関する情報が必要になる。例えば、慣性モーメントＪの値として、前述のような、電動機２と綱車４の慣性モーメントの合計値を用いる場合には、やはり、慣性モーメントＪの一部分を占める、綱車４の慣性モーメントの値が物件毎の機械仕様によって異なってくることになる。

【0028】

これに対し、慣性モーメントＪを電動機２のみの慣性モーメントとした運動モデルを用いる場合であれば、電動機２が駆動するエレベータ機械システムの物件毎の負荷の情報を必要としないで、速度推定部１６は電動機２の速度を推定することができる。したがって、慣性モーメントＪを電動機２のみの慣性モーメントとした運動モデルを用いることは有効である。

【0029】

次に、負荷トルクτ_Ｌについて説明する。（１）式を変形すると、（２）式を得る。

【0030】

【数2】

【0031】

したがって、電動機２に作用する負荷トルクτ_Ｌは、この（２）式に基づいて演算できることが分かる。よって、負荷トルクτ_Ｌの演算には、電動機２の慣性モーメントＪ、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角θ、および電動機トルクτ_Ｍの情報が必要である。

【0032】

ここで、電動機２の慣性モーメントＪおよび電動機２の回転角θは、共に入手可能な情報であることから既知な情報である。次に、電動機トルクτ_Mは、速度制御器１２の出力であるトルク指令値を用いることで既知な情報として扱うことができる。そこで、（２）式の右辺の項の全てが既知な情報となることから、この（２）式に基づいて負荷トルクτ_Ｌを演算できることになる。

【0033】

なお、（２）式の右辺は、電動機２の回転角θの２回微分を含んでいることから、（２）式に基づいて負荷トルクτ_Ｌを演算する場合には、この回転角θの２回微分による高周波ノイズの影響を受けて安定した演算結果が得られないという問題が発生する可能性がある。

【0034】

そこで、（２）式の右辺の項を、高周波ノイズを除去可能なフィルタG(s)に通過させた形に対応する（３）式を用いて、負荷トルクの推定値を計算することにする。ここで、（２）式と（３）式との対応関係を比較することにより、（３）式は、漸近的に、（２）式に一致するような対応関係にあることは明らかである。（２）式と（３）式との対応関係については、後ほど詳細に述べる。

【0035】

【数3】

【0036】

ここで、記号^が付いたパラメータは、該当するパラメータの推定値を意味する。τ_M^＊は、速度制御器１２の出力であるトルク指令値である。G(s)は、高周波ノイズを除去可能な特性を有するもので、後で説明する図３に示される負荷トルク演算手段１６０４の特性をラプラス領域において表現した、フィルタの伝達関数である。このフィルタG(s)の具体例としては、最も簡単には１次のローパスフィルタがある。もちろんながら、フィルタG(s)としては、１次のローパスフィルタでなく、より高次な伝達関数で示されるローパスフィルタを用いてもよい。

【0037】

フィルタG(s)の種類について、さらに言うならば、負荷トルクτ_Ｌの推定値を演算できる構成であれば、ラプラス領域上でフィルタG(s)の極が実軸上にあるような単純なローパスフィルタに限定する必要は特に無い。例えば、振動的にならない範囲で極が実軸上に存在しないようなフィルタG(s)であってもよい。

【0038】

ここで注意が必要なことは、（２）式と（３）式は、共に連続時間系における等式であるが、厳密に言えば、（２）式は、時間領域において表現された等式であり、一方の（３）式は、ラプラス領域において表現された等式である点である。

【0039】

ただし、連続時間系において、（３）式に記載された各信号の初期値による影響が収束して定常状態にあるとするならば、時間領域とラプラス領域のそれぞれにおける複数の信号に対して成立するそれぞれの領域での等式は、同形になることはよく知られている。

【0040】

したがって、本来は、それぞれ領域が異なる（２）式と（３）式ではあるが、ここで述べたようなそれぞれの領域での等式が同形になることを前提にすれば、（２）式と（３）式との対応関係を実質的に比較することが可能になる。このことから、既に述べているように、（３）式は、漸近的に、（２）式に一致するような対応関係にあることが理解できる。

【0041】

次に、電動機トルクτ_Mは、以下の（４）式に示すように、慣性モーメントがＪである電動機２を速度指令発生器１１が出力する速度指令値に従って加減速させるために必要なトルクである加減速トルクτ_Sから、電動機２に作用する負荷トルクτ_Ｌを減算したものとして考えることができる。

【0042】

【数4】

【0043】

ここで、前述のように、電動機トルクτ_Mは、速度制御器１２の出力であるトルク指令値を用いることで既知な情報として扱うことができる。さらに、負荷トルクτ_Ｌは、代わりに推定値τ_Ｌ^を用いることとする。まず、（４）式を変形して以下の（５）式を得ることができる。ここで、（５）式の右辺が既知となることから、この（５）式に基づいて、電動機２の慣性モーメントＪを加減速させるために必要なトルクである加減速トルクτ_Sを演算できることになる。

【0044】

【数5】

【0045】

（４）式を用いて、（１）式で示した電動機２の運動方程式を書き換えると、（６）式が得られる。

【0046】

【数6】

【0047】

そして、既に述べたように（６）式の右辺にある加減速トルクτ_Sは、（５）式に基づいて演算できる。そこで、（５）式を演算することで得られた加減速トルクτ_Sを、（６）式に基づいて電動機２の慣性モーメントＪで除算する。この除算結果を、ここでは電動機の回転加速度と呼ぶ。そして、この除算結果である電動機の回転加速度を積分することによって、電動機の回転速度に関する情報を演算できることが分かる。演算できた電動機の回転速度に関する情報は、電動機の回転速度の推定結果である速度推定値として扱うことができる。

【0048】

しかしながら、ここで、（６）式で示した電動機２の運動方程式に用いた電動機２の運動モデルには、実際の電動機２に対するモデル誤差が含まれていることに注意する必要がある。ここでは、オブザーバを構成し、速度を推定するオブザーバを構成することで対応する。

【0049】

具体的には、次の（７）式のように電動機２の回転速度を推定するオブザーバを構成することで、速度推定を行う。

【0050】

【数7】

【0051】

ここで、ωは電動機２の回転速度を示す、K1、K2はそれぞれ第一のゲイン、第二のゲインとしてのオブザーバゲインを示す。

【0052】

（７）式で示されるオブザーバの構造は、次の２つの特徴点を有している。
第１に、（７）式は、速度推定値や角度推定値の演算において、実際の電動機２の運動特性と、（６）式で示した電動機２の運動方程式に用いた電動機２の運動モデルとの誤差（モデル化誤差）を原因として発生する、電動機２の回転角θに関する推定誤差である回転角推定誤差に、オブザーバゲインK1、K2を乗算した結果をフィードバックすることで速度推定値や角度推定値を修正する構造になっている点。（なお、ここでの回転角推定誤差とは、角度推定値と、角度検出器から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角との偏差のことである。）
第２に、（７）式は、加減速トルクτ_Ｓを電動機２の慣性モーメントＪで除算した結果である電動機の回転加速度がオブザーバに対する入力信号として加算されて、速度推定値や角度推定値を演算する構造になっている点。

【0053】

なお、オブザーバゲインK1、K2は、（７）式から求まる、オブザーバの特性方程式である（８）式を用いて決定するものである。

【0054】

【数8】

【0055】

例えば、特性方程式（８）の極を、P1（重根）とすると、（９）式が成り立つ。

【0056】

【数9】

【0057】

このとき、オブザーバゲインK1、K2は、P1（重根）を用いて次のように求まる。

【0058】

【数10】

【0059】

【数11】

【0060】

もちろんながら、オブザーバの特性方程式である（８）式の極は重根に限る必要は無い。つまり、極は、ラプラス平面上の任意の場所に配置することも可能である。このように、（８）式におけるオブザーバの極配置の設計を行うことで、オブザーバの収束特性を任意に決めることができる。

【0061】

ただし、本発明に係るエレベータの制御装置では、速度推定値を用いて速度制御を行うため、オブザーバによる悪影響が速度制御に現れないように、速度制御の帯域よりもオブザーバの帯域を高くするようにオブザーバゲインK1、K2を選ぶ必要がある。すなわち、ラプラス平面上において、オブザーバの特性方程式である（８）式の極を、速度制御器１２のカットオフ周波数よりも十分遠くに配置するように、オブザーバゲインK1、K2を選ぶ必要がある。

【0062】

電動機２の回転角θが比較的に低分解能な角度検出器３により検出される場合には、すでに背景技術において述べたように速度推定値は時間遅れ、すなわち無駄時間の影響を受けることになる。そして、この速度推定値を積分した角度推定値も、当然ながら、無駄時間の影響を受けることになる。このように、（７）式で示したオブザーバにより推定される、速度推定値や角度推定値が無駄時間の影響を受けることで、例えば、この無駄時間の影響を受けた速度推定値を用いて電動機２の回転速度をフィードバック制御すると、角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機２の回転速度が比較的に低速のときには、速度制御において、より無駄時間の影響が大きく出てくるために不安定現象が発生する可能性が高まることになる。

【0063】

そこで、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、次に示す構成により、不安定現象を回避している。すなわち、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、オブザーバを用いた速度推定値や角度推定値の演算において、電動機２の回転角θに関する推定誤差である回転角推定誤差をフィードバックすることで速度推定値や角度推定値を修正するタイミングを、後ほど詳細説明する図３に示すように、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）に限定する構成を有する。より正確には、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化後の、設定された期間では、オブザーバを用いて、電動機の回転加速度を、回転角推定誤差にオブザーバゲインK1を乗算した結果の第１のフィードバックにより修正した後に速度推定値を算出すると共に、この算出した速度推定値を、回転角推定誤差にオブザーバゲインK２を乗算した結果の第２のフィードバックにより修正した後に角度推定値を算出する。一方、設定された期間以外では、オブザーバを用いないで、回転加速度を用いて電動機の運動方程式である（６）式に基づいて速度推定値および角度推定値を算出する。その結果、本発明に係るエレベータの制御装置は、不安定現象の回避を実現している。

【0064】

続けて、この不安定現象とそれを回避する技術内容について説明する。（７）式に示すオブザーバでは、実際の電動機２の運動特性と、（６）式で示した電動機２の運動方程式に用いた電動機２の運動モデルとの誤差（モデル誤差）を原因として発生する、電動機２の回転角θに関する推定誤差（回転角推定誤差）を、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角を用いて演算することから、速度推定値や角度推定値の演算において、推定誤差（回転角推定誤差）をオブザーバゲインK1、K2を乗算した結果をフィードバックするにあたって、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角（回転角検出値）は、無駄時間を含む場合があることに注意が必要になる。

【0065】

角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角（回転角検出値）は、正確には、無駄時間を含む場合と含まない場合がある。本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置では、この回転角において無断時間を含まない場合を上手く利用するというものである。

【0066】

先の背景技術において述べたように、角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機の回転速度が比較的に低速である場合に、角度検出器の出力であるパルス信号の時間間隔が長くなり、その結果、速度制御を実現する演算周期（制御周期、サンプリング時間）に対し十分な角度情報が得られなくなると共に、回転速度（速度検出値）の検出遅れが長くなるという問題がある。ここでの検出遅れとは、上述の無駄時間に相当するものであることは明らかなことである。このため、回転速度（速度検出値）や速度推定値などの速度に関する情報が無駄時間の影響を受けて、この速度に関する情報をフィードバック制御することで速度制御系を実現する、エレベータの制御装置が不安定になる可能性がある。また、ここで述べた速度に関することに限らず、回転角（回転角検出値）や角度推定値に関する情報についても、同様に、無駄時間の影響を受けることは明らかなことである。

【0067】

しかしながら、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置では、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角を、角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機の回転速度が比較的に低速である場合であっても、速度制御系を大きく不安定にする無駄時間が含まない場合に限って利用することにより、速度制御系の不安定化を回避するというものである。

【0068】

すなわち、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角を、角度検出器３のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）に限定する時間タイミングで利用すれば、その回転角は、電動機の回転速度が比較的に低速な場合であっても、角度検出器３からパルス信号が出力された時点でのデータであることから無駄時間を含まないことから、速度制御系の不安定化を回避するというものである。

【0069】

一方、角度検出器３のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）以外の時には、回転角に関し、角度検出器３からパルス信号がリアルタイムに出力されてこないという意味で、無駄時間を含むと言える。角度検出器３のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）から時間が経過すればするほど、無駄時間の影響を受けた回転速度（速度検出値）や速度推定値によって、電動機の制御装置およびエレベータの制御装置における速度制御系の不安定度がより高まることになる。

【0070】

そこで、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角に関し、オブザーバを用いた速度推定値や角度推定値の演算において、電動機２の回転角θに関する推定誤差である回転角推定誤差をフィードバックすることで速度推定値や角度推定値を修正するタイミングを、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）に限定する構成を有する。この構成によれば、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、回転速度（速度検出値）や速度推定値などの速度に関する情報が無駄時間の影響を受けることを抑制でき、この速度に関する情報をフィードバック制御することで速度制御系を実現することから、不安定現象を回避できるという効果を奏する。

【0071】

したがって、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置は、たとえ角度検出器の分解能が比較的に低く、かつ、電動機の回転速度が比較的に低速であっても、速度検出値における検出遅れの影響を抑制した速度推定を行うことができ、結果として、この速度推定値を用いて安定した速度制御を実現できる。

【0072】

なお、これまでオブザーバを用いた速度推定値や角度推定値の修正タイミングを、角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）に限定した内容について説明してきた。さらに本発明では、角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化時の瞬間的なタイミングに限ることなく、電動機の速度制御系の不安定度が許容できる範囲で設定された時間幅を持った期間であってもよいとして拡張する。すなわち、この許容できる範囲で設定された時間幅を持った期間、オブザーバによって速度推定値や角度推定値の修正を繰り返してもよいものとする。ここでの設定された時間幅とは、正確には、角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化後の、設定された期間と定める。ここでは、電動機の速度制御系は、デジタル制御によって構成されることを前提にしているため、ここでの設定された時間幅は、デジタル制御の制御周期の所定回数分として設定することができる。

【0073】

（１−３）速度推定部１６の構成
図３は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部１６の構成図である。速度推定部１６は、速度制御器１２の出力であるトルク指令τ_Ｍ^＊と、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角とを用いて、電動機２の回転速度を速度推定値として推定する。図３において、２種類の破線で囲まれた枠は、それぞれの演算を実行するタイミングを示すためのものある。すなわち、速度推定部１６は基本的には所定の演算周期（制御周期）毎に実行され、一部の処理は上述のとおり角度検出器３のパルス変化時のみ実行される構成になっている。なお、パルス変化時のみ実行される構成は、既に述べているように、本願発明では、別の構成として、さらにパルス変化後の、設定された期間の間、処理が実行される構成であってもよい。

【0074】

以下では、速度推定部１６について、その構成の詳細を説明する。なお、図３は複数の機能ブロックの集まりであることから、説明の分かりやすさを優先させるために、一部は各機能ブロックをまとめて動作を用いて説明する。その後、あらためて速度推定部１６の演算処理についてフローチャートを用いて説明する。

【0075】

さて、図３において、角度検出器３から出力されたパルス信号は、パルス・角度変換手段１６００に入力されて換算されることによって回転角（電動機２の回転角）に変換される。そして、電動機２の回転角は、角度・速度変換手段１６０１に入力される。角度・速度変換手段１６０１は電動機２の回転角から電動機２の回転速度（速度検出値）を演算する。角度・速度変換手段１６０１は、最も簡単には、例えば、電動機２の回転角を時間微分する微分フィルタ回路を有することで回転速度を演算する（実際には、デジタル回路にて、差分演算を用いて演算する）。さらに、ノイズを除去するために平滑化を行う（デジタルフィルタにて実現された）ローパスフィルタが追加された構成を有してもよい。この他、角度・速度変換手段１６０１は、予め設定された一定時間毎に電動機２の回転速度を演算する構成であってもよい。あるいは、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に回転速度を演算する構成であってもよい。

【0076】

角度・速度変換手段１６０１で演算された電動機２の回転速度は、速度・加速度変換手段１６０２に入力される。速度・加速度変換手段１６０２は電動機２の回転速度から電動機２の加速度（加速度検出値）を演算する。速度・加速度変換手段１６０２は、最も簡単には、例えば、電動機２の回転速度を時間微分する微分フィルタ回路を有することで加速度を演算する（実際には、デジタル回路にて、差分演算を用いて演算する）。さらに、ノイズを除去するために平滑化を行う（デジタルフィルタにて実現された）ローパスフィルタが追加された構成を有してもよい。この他、速度・加速度変換手段１６０２は、予め設定された一定時間毎に電動機２の加速度を演算する構成であってもよい。あるいは、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に加速度を演算する構成であってもよい。

【0077】

速度・加速度変換手段１６０２で演算された電動機２の加速度は、ゲイン１６０３で電動機２の慣性モーメントＪが乗算された後に、減算器１６１０により速度制御器１２の出力であるトルク指令値τ_Ｍ^＊が減算される。減算器１６１０の出力信号が、負荷トルク演算手段１６０４に入力される。負荷トルク演算手段１６０４は、（３）式により負荷トルクτ_Ｌ^{^}（正確には、負荷トルクの推定値）を演算する。負荷トルク演算手段１６０４は、最も簡単には、例えば、１次のローパスフィルタで構成される。また、負荷トルク演算手段１６０４は、１次のローパスフィルタでなく、より高次な伝達関数で示されるローパスフィルタにより構成されてもよい。また、負荷トルクτ_Ｌを演算できる構成であれば、フィルタの種類もローパスフィルタに限定されない。

【0078】

負荷トルク演算手段１６０４の出力である負荷トルク推定値は、加算器１６１１で速度制御器１２からの出力であるトルク指令値に加算される。すなわち、加算器１６１１によって（５）式が演算されることで、慣性モーメントJの電動機２を加減速させるために必要なトルクである加減速トルクτ_Ｓが出力される。

【0079】

加算器１６１１で演算された加減速トルクτ_Ｓは、ゲイン１６０７で電動機２の慣性モーメントJの逆数が乗算される。これにより、電動機２の加速度情報が得られる。

【0080】

ゲイン１６０７の出力信号、すなわち、電動機２の加速度情報は、減算器１６１２を介した後に第一積分器１６０８に入力される。第一積分器１６０８は、ゲイン１６０７からの出力信号（より正確には、ゲイン１６０７からの出力信号が修正された信号）を積分することで、電動機２の回転速度を推定した値である速度推定値を出力する。

【0081】

第一積分器１６０８の出力信号である速度推定値は、第二積分器１６０９に入力される。第二積分器１６０９は、速度推定値を積分することで、電動機２の回転角を推定した値である角度推定値を出力する。

【0082】

次に、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）の処理について説明する。角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化時には、第二積分器１６０９の出力である角度推定値と角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角との偏差を減算器１６１４で演算する。減算器１６１４で演算された偏差は、第一のゲイン１６０５としてのK1が乗算された後に、ゲイン１６０７からの出力信号から減算されることで、ゲイン１６０７からの出力信号が修正された形で第一積分器１６０８に入力される。そして、第一積分器１６０８で速度推定値が演算される。さらにまた、減算器１６１４で演算された偏差は、第二ゲイン１６０６としてのK2が乗算された後に、減算器１６１３において速度推定値から減算される。そして、第二積分器１６０９で角度推定値が演算される。

【0083】

なお、ここでの具体的なパルス変化の検出方法としては、例えば、角度検出器３の検出する角度が最小分解能分だけ変化したことを検出してもよいし、角度検出器３のパルスの立ち上がりおよび立ち下がりを直接検出するような処理回路やS/Wにより行ってもよい。角度検出器３から出力されたパルス信号におけるパルス変化の具体的な検出手段はここで述べたものに限定されるものではなく、パルス変化が検出できる検出手段であればどのような構成でもよい。

【0084】

（１−４）速度推定部１６の演算処理フロー
以下では、速度推定部１６の演算処理についてフローチャートを用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部のオブザーバに対する入力信号である加減速トルクの演算処理を示すフローチャートである。本フローチャートに従って、加減速トルクが演算される。以下述べる内容は、図４と併せて、図３である、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の構成図を参照すると、理解しやすくなる。

【0085】

まず、ステップＳ１８０１において速度推定部１６は角度検出器３から出力されたパルス信号を取り込む。速度推定部１６が角度検出器３から出力されたパルス信号を取り込むにあたって、パルス信号はパルス・角度変換手段１６００に入力されて換算されて回転角（電動機２の回転角）に変換されて取り込むことになる。そして、ステップＳ１８０２において角度・速度変換手段１６０１は電動機２の回転角から電動機２の回転速度（速度検出値）を演算する。次に、ステップＳ１８０３において速度・加速度変換手段１６０２は電動機２の回転速度から電動機２の加速度（加速度検出値）を演算する。そして、ステップＳ１８０４において電動機２の加速度は、ゲイン１６０３で電動機２の慣性モーメントＪが乗算された後に、ステップＳ１８０５において減算器１６１０により速度制御器１２の出力であるトルク指令値τ_Ｍ^＊が減算される。次に、ステップＳ１８０６において負荷トルク演算手段１６０４は、（３）式により負荷トルクτ_Ｌ^{^}（正確には、負荷トルクの推定値）を演算する。そして、ステップＳ１８０７において加算器１６１１で速度制御器１２からの出力であるトルク指令値に加算されることで、（５）式が演算されて、慣性モーメントJの電動機２を加減速させる加減速トルクτ_Ｓが演算されるために必要なトルクである。

【0086】

ここで演算された加減速トルクτ_Ｓは速度推定部のオブザーバに入力される。そして、加減速トルクτ_Ｓが速度推定部のオブザーバに入力された後のオブザーバの演算処理は、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）であるか否かによって異なってくる。より正確には、既に述べているように、角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化後の、設定された期間では、オブザーバを用いて、電動機の回転加速度を、回転角推定誤差にオブザーバゲインK1を乗算した結果の第１のフィードバックにより修正した後に速度推定値を算出すると共に、この算出した速度推定値を、回転角推定誤差にオブザーバゲインK２を乗算した結果の第２のフィードバックにより修正した後に角度推定値を算出する。一方、設定された期間以外では、オブザーバを用いないで、回転加速度を用いて電動機の運動方程式である（６）式に基づいて速度推定値および角度推定値を算出する。

【0087】

そこで、図４に示したフローの続きとして、オブザーバでの推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が１回のみの場合、および、推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が所定回数分の場合について、図を用いて速度推定部のオブザーバの演算処理フローを説明する。

【0088】

具体的には、図５は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の加減速トルクを用いた演算処理（その１：推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が１回のみの場合）を示すフローチャートである。図６は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の加減速トルクを用いた演算処理（その２：推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が所定回数分の場合）を示すフローチャートである。

【0089】

まず、オブザーバでの推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が１回のみの場合について、図５を用いて速度推定部のオブザーバの演算処理フローを説明する。
最初に、ステップＳ１９０１において加算器１６１１で演算された加減速トルクτ_Ｓが入力され、この加減速トルクτ_Ｓにゲイン１６０７で電動機２の慣性モーメントJの逆数が乗算されて電動機２の加速度情報が得られる。そして、ステップＳ１９０２において、角度検出器から出力されたパルス信号に変化があるか否かを判断する。

【0090】

ステップＳ１９０２の判断結果においてパルス信号が変化したときには、ステップＳ１９０３において第二積分器１６０９の出力である角度推定値と角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角との偏差を減算器１６１４で演算する。次に、ステップＳ１９０４において減算器１６１４で演算された偏差は、第一ゲイン１６０５での演算としてK1が乗算される。そして、ステップＳ１９０５においてこの乗算結果がゲイン１６０７からの出力信号から減算された後に、ステップＳ１９０６において第一積分器１６０８に入力されて速度推定値が演算される。さらにまた、ステップＳ１９０７において減算器１６１４で演算された偏差は、第二ゲイン１６０６での演算としてK2が乗算される。そして、ステップＳ１９０８においてこの乗算結果が減算器１６１３での演算として速度推定値から減算される。そして、ステップＳ１９０９においてこの減算結果が第二積分器１６０９で積分されて角度推定値が得られる。

【0091】

また、ステップＳ１９０２の判断結果においてパルス信号が変化しなかったときには、ステップＳ２００１において第一積分器１６０８に入力されて速度推定値が演算される。さらに、ステップ２００２において速度推定値が第二積分器１６０９に入力されて角度推定値が演算される。

【0092】

以上では、図５を用いて、オブザーバでの推定値の修正タイミングが角度検出器から出力されたパルス信号のパルス変化後に制御周期が１回のみの場合について、速度推定部のオブザーバの演算処理フローを説明した。

【0093】

次に、オブザーバでの推定値の修正タイミングが角度検出器のパルス変化後に制御周期が所定回数分の場合について、図６を用いて速度推定部１６の加速度トルクを用いた演算処理フローを説明する。図６は、図５と比較すると、ステップＳ２１０２およびステップＳ２１０４が追加された点が異なる。そこで、この異なる点である、ステップＳ２１０２およびステップＳ２１０４を中心に速度推定部のオブザーバの演算処理フローについて、ここでは説明する。

【0094】

最初に、図４のフローチャートに従って加算器１６１１で演算された加減速トルクτ_ＳがステップＳ２１０１において入力され、この加減速トルクτ_Ｓにゲイン１６０７で電動機２の慣性モーメントJの逆数が乗算されて電動機２の加速度情報が得られる。そして、ステップＳ２１０２において、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化後から設定された期間（設定時間の間）は、１が設定されて維持されるようなフラグFlgを用いて、このフラグFlgが現時点で０（零）か、１かをまず判断する。

【0095】

ここでステップＳ２１０２の判断結果においてフラグFlgが０（零）の場合は、ステップＳ２１０３に進む。このステップＳ２１０３は、図５におけるステップＳ１９０２に対応する。そして、ステップＳ２１０３において、角度検出器から出力されたパルス信号に変化があるか否かを判断する。ステップＳ２１０３の判断結果においてパルス信号が変化したときには、ステップS２１０４においてフラグFlgを１にまず設定し、この値を制御周期の所定回数分の間は維持した後にリセットするようなタイマーを起動する。そして、ステップＳ２１０５に進む。これ以降は、図５と同様の演算がなされる。このステップＳ２１０５は、図５におけるステップＳ１９０３に対応する。

【0096】

ステップＳ２１０３の判断結果においてパルス信号が変化しなかったときには、ステップＳ２２０１へ進む。これ以降は、図５と同様の演算がなされる。このステップＳ２２０１は、図５におけるステップＳ２００１に対応する。

【0097】

また、ステップＳ２１０２の判断結果においてフラグFlgが０（零）でない場合は、ステップＳ２１０５に進む。これ以降は、図５と同様の演算がなされる。

【0098】

なお、フラグFlgの設定時間を制御周期の１回分と設定した場合は、図６で示したフローは、図５で示したフローと実質的に等しくなる。

【0099】

以上では、図５と比較して異なる点である、ステップＳ２１０２およびステップＳ２１０４を中心に速度推定部のオブザーバの演算処理フローについて説明した。

【0100】

ここで、図７は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部に関連する各種信号を示すタイムチャートである。角度検出器３から出力されたパルス信号と、設定時間を制御周期の１回分および４回分と設定した場合のフラグFlgを示すタイムチャートである。図５におけるステップＳ２１０４で説明したようにパルス信号のパルス変化時（パルスの立ち上がり時および立ち下がり時）に対応してフラグFlgを１にまず設定し、この値を制御周期の所定回数分（この例では、１回分および４回分）の間は維持した後にリセットするタイマーが正しく作動した場合を示したものである。

【0101】

上述した角度検出器３のパルス変化時の処理により、実際の電動機２の運動特性と、（６）式で示した電動機２の運動方程式に用いた電動機２の運動モデルとの誤差（モデル化誤差）を原因とする誤差が修正される。すでに述べたように、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角は、無駄時間を含む場合がある。より正確には、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた回転角は、パルス変化時では無駄時間を含まず、それ以外のタイミングでは無駄時間を含む。角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角に関し、パルスの立ち上がりおよび立ち下がりのタイミング以外のときには、角度検出器３から出力されたパルス信号のパルス変化後の、設定された期間については誤差修正ループを切ることで無駄時間の巡回を防止する。なお、これまで繰り返し述べているように、ここでのパルス変化時とは、パルス変化時の瞬間的なタイミングに限ることなく、パルス変化を検出した後に、速度制御系の不安定度が許容できる範囲で設定された時間幅を持っているものとする。このパルス変化時の具体的な実現方法として、パルス変化を検出してから、誤差修正ループによるモデル化誤差の修正を行う回数を、速度推定部１６が演算される演算周期の所定回数と設定することで実現する。最も簡単には、パルス変化が検出されたタイミングの１回の演算周期（制御周期）であるが、それ以上の回数であってもよい。しかしながら、複数回の演算周期（制御周期）の間、誤差修正ループを実行すると、無駄時間の影響を受けて、不安定化する可能性があるため、演算周期（制御周期）の所定回数を設定する場合には注意が必要である。

【0102】

（１−５）エレベータの制御装置１による効果
以上のような構成で、オブザーバによるモデル化誤差の修正動作を観測情報である角度検出器３から出力されたパルス信号におけるパルス変化時の検出毎に（パルスの立ち上がりおよび立ち下がり毎に）限定して実施することで、オブザーバへの入力信号である加減速トルクτ_Ｓは無駄時間を含まないため、推定結果である速度推定値や角度推定値は無駄時間の影響を受けない。モデル化誤差の修正は、無駄時間を含む角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角を用いるが、無駄時間を含まない、角度検出器３で検出されるパルスの立ち上がり時および立ち下がり時での情報のみを用いて誤差修正を行い、無駄時間を含むときには誤差修正ループを切ることで無駄時間の巡回を防止できる。

【0103】

図８は、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置における速度推定部の性能を示す図である。図８において、速度推定値と速度検出値を示している。速度推定値は、図３に示した速度推定部１６を用いて推定したものである。速度検出値は、比較的に低分解能な角度検出器３の検出した回転角を用いて演算したものである。図８からは、以下のことが分かる。速度検出値は、電動機２の回転数が低くなるにつれて速度検出間隔が長くなっている。これに対し、速度推定部１６で推定した速度推定値は低速でも滑らかである。速度推定部１６は角度検出器３のパルス立ち上がり時および立ち下がり時での情報のみを用いて誤差修正を行う構成である。この構成によって速度検出値の間を補間するような速度推定値を得ることができている。したがって、図３に示した速度推定部１６を用いることによって、低速でも無駄時間の影響が少ない速度情報を得ることができていることが分かる。

【0104】

従来のエレベータの制御装置では、比較的に低分解能な角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角を用いて電動機２の回転速度を演算し、電動機２の回転速度を制御する場合には回転速度に含まれる無駄時間の影響によって、特に低速において速度制御が不安定化する可能性があった。

【0105】

これに対し、本発明の実施の形態１に係るエレベータの制御装置では、速度推定値を用いて電動機２の回転速度を制御することで、速度推定値は無駄時間の影響を少なくすることができ、低速でも安定した速度制御の実現を実現することができる。

【0106】

実施の形態２．（２−１）エレベータの制御装置１ａの構成
図９は、本発明の実施の形態２に係るエレベータの制御装置１の構成を説明するための図である。前述した実施の形態１に係る、エレベータの制御装置１の構成を説明するための図を示す図２と比較すると明らかであるが、図９に示す構成は、図２に示す構成に対し、速度演算部１７と残距離演算部１８が追加されており、さらにそれぞれの出力信号が速度制御器１２ａに入力されているものである。図９において、破線で囲まれた装置を示す符号１ａがエレベータの制御装置である。

【0107】

そして、ここでの本発明の実施の形態２は、後ほど示す図１０を用いて説明するように、エレベータのかご５の位置が目的階に近づいた時にのみ、すなわち、かご５の着床間際の低速領域において推定速度を用いて電動機２の回転速度を制御するようにしたものである。以下、本発明の実施の形態２に係るエレベータの制御装置１ａについて、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0108】

速度演算部１７は、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角を用いて、電動機２の回転速度を演算する。速度演算部１７の具体的な構成としては、最も簡単には微分フィルタであって、電動機２の回転角を時間微分することで回転速度を演算するものがある。また、この微分フィルタの構成に、時間微分によって発生したノイズを除去するためのローパスフィルタを追加する構成であってもよい。さらにまた、速度演算部１７は、予め設定された一定時間毎に電動機２の回転速度を演算する構成であってもよいし、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に回転速度を演算する構成であってもよい。

【0109】

残距離演算部１８は、角度検出器３から出力されたパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角を用いて、かご５の目的階までの残距離を演算するものである。残距離演算部１８は、具体的には、電動機２の回転角に対し、綱車４の半径を乗じることによって移動距離をまず演算する。そして、かご５が走行を開始した位置から目的階までの走行距離から先ほどの移動距離を減算することによって、かご５の目的階までの残距離を演算する。エレベータの制御装置１ａは、かご５が走行を開始した位置から目的階までの距離情報を、エレベータの制御装置１ａの上位にあるエレベータの運行管理装置などから受け取ることによって目的階までの残距離を演算する。また、かご５の昇降路内での位置を直接的に検出するセンサによってかご５の位置を検出してもよい。さらにまた、かご５の移動距離を、かご５に接続した主ロープ７の移動量に伴う、エンコーダ等の角度検出器で得られる回転角を用いて演算した後に、かご５の目的階までの残距離を演算してもよい。なお、上述した方法以外でも目的階までの残距離を演算できる構成であれば、特に、一つの演算方法や構成は限定されず、どのような方法であっても、本発明に何等影響を与えるものではない。

【0110】

速度演算部１７の出力である速度検出値、残距離演算部１８の出力である目的階までの残距離、および速度推定部１６の出力である速度推定値が、速度制御器１２ａに入力される。速度制御器１２は、残距離演算部１８からの出力である目的階までの残距離を基づいて、電動機２の回転速度の制御に用いる速度情報を切り替える。速度制御器１２ａにおける速度情報の切り替えは、具体的には、次のとおりである。目的階までの残距離が基準値以上である場合には、速度演算部１７の出力である速度検出値を用いて電動機２の回転速度を制御する。一方、目的階までの残距離が基準値以下である場合には、速度推定部１６の出力である速度推定値を用いて電動機２の回転速度を制御する。なお、ここでの速度情報を切り替えるための、目的階までの残距離の基準値に関するデータは、速度制御器１２ａの中で記憶しておいてもよいし、外部から入力するようにしてもよい。

【0111】

（２−２）エレベータの制御装置１ａにおける速度制御器１２ａの演算処理フロー
図１０は、本発明の実施の形態２に係るエレベータの制御装置１ａにおける速度制御器１２ａの演算処理を示すフローチャートである。かご５が目的階に向けて走行を開始すると、ステップＳ６０１において目的階までの残距離が基準値以下であるか否かをまず判断する。目的階までの残距離が基準値以下である場合には、ステップＳ６０２に進み、速度制御器１２ａは速度推定値を使用してトルク指令値（電流指令値）を演算する。また、目的階までの残距離が基準値より大きい場合には、ステップＳ６０３に進み、速度制御器１２ａは速度検出値を使用してトルク指令値（電流指令値）を演算する。そして、ステップＳ６０４において、かご５が目的階に到着したか否かを判断する。判断結果においてかご５が到着していないときには、ステップＳ６０１に戻って、これまで述べた処理を繰り返し行う。判断結果においてかご５が目的階に到着した場合には走行を終了する。なお、図１０に示すフローチャートに従った演算処理は、速度制御器１２ａの演算周期毎に実施される。
なお、他の構成および各部の動作などについては、実施の形態１と同様であり、ここでは、その説明を省略する。

【0112】

背景技術において説明したように、エンコーダに代表される、電動機の回転角に対応したパルス信号を出力する角度検出器３では、その出力信号は、電動機２の回転速度が高速になればなるほど、より時間間隔の短いパルス信号になり、反対に電動機２の回転速度が低速になればなるほど、より時間間隔の長いパルス信号になる。先ほどの無駄時間は、このパルス信号の時間間隔に対応する。よって、電動機２の回転速度の高低によって無駄時間の長さが変化することになる。電動機の回転速度が比較的に低速で、かつ、角度検出器の分解能が比較的に低い場合には、無駄時間は非常に長くなる。そして、角度検出器の分解能の高低を問わず、電動機の回転速度が相対的に低速であれば、無駄時間は相対的に長くなる。このことから、エレベータのかご５の位置が目的階に近づいた時に、すなわち、かご５の着床間際の低速領域において、もし速度演算部１７の出力である速度検出値を用いて電動機２の回転速度を制御すると、速度検出値には無駄時間が長く含まれていることにより、速度制御系が不安定になるという問題が発生することになる。そこで、ここでの速度検出値に替えて、速度推定部１６の出力である速度推定値を用いて電動機２の回転速度を制御する。

【0113】

速度検出値と速度推定値との関係は、実施の形態１で既に説明した図８のとおりである。速度検出値は、電動機２の回転数が低くなるにつれて速度検出間隔が長くなっており、無駄時間を含んでいる波形となっている。一方、速度推定値は速度推定部１６で推定したもので、速度検出値の間を補間するような速度推定値を得ることができており、低速でも滑らかな波形となっている。速度推定値は、速度検出値に比べて、低速であっても、より無駄時間を抑制した速度情報になっていることが明らかである。

【0114】

したがって、エレベータのかご５の位置が目的階に近づいた時に、すなわち、かご５の着床間際の低速領域において、速度推定部１６の出力である速度推定値を用いて電動機２の回転速度を制御することにより、速度検出値を用いた場合と比べて、速度制御系の安定化を実現できることになる。

【0115】

（２−３）エレベータの制御装置１ａによる効果
以上において説明した本発明の実施の形態３では、かご５の目的階までの残距離が長いときには、台形状の速度指令値の時間波形における例えば最大速度で、すなわち、電動機２の回転速度が比較的に高い状態でかご５が走行することになるため、そのときの角度検出器３から出力される時間間隔が比較的に短いパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角は、パルス信号の変化に伴って短時間で更新される。このときの速度検出値に含まれる無駄時間は、実施の形態１で既に説明した図８によれば、比較的に短くなるため、この速度検出値を用いて電動機２の回転速度を制御しても速度制御系の安定化は容易に実現できる。

【0116】

一方、かご５の目的階までの残距離が短く、かつ、減速のために電動機２の回転速度が比較的に低い状態でかご５が走行することになるため、そのときの角度検出器３から出力される時間間隔が比較的に長いパルス信号が換算されて得られた電動機２の回転角は、パルス信号の変化に伴ってゆっくりと更新される。このときの速度検出値に含まれる無駄時間は、実施の形態１で既に説明した図８によれば、比較的に長くなるため、この速度検出値を用いて電動機２の回転速度を制御してしまうと、速度制御系が不安定になってしまう可能性がある。そこで、ここでの速度検出値に替えて、速度推定部１６の出力である速度推定値を用いて電動機２の回転速度を制御する。これにより、電動機２の回転速度が比較的に低いときの制御性能を向上させ、かご５の目的階における着床動作を安定して行うことができる。

【0117】

実施の形態３．
（３−１）エレベータの制御装置１ｂの構成
図１１は、本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置１ｂが電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。前述した実施の形態１に係るエレベータの制御装置１に接続されたエレベータシステムの構成を示す図１と比較すると明らかであるが、図１１で示す構成は、図１に示す構成に対し、ドアゾーンプレート８、ドアゾーンプレート検出手段９が追加されている。ドアゾーンプレート８は、昇降路内の複数の停止階に対応する複数の位置に設置されており、安全な戸開閉が可能な範囲であるドアゾーン内にかご５が位置することを知らせるものである。ドアゾーンプレート検出手段９は、ドアゾーンプレート９を検出し、制御装置１ｂにその検出信号を出力するようになっている。

【0118】

そして、ここでの実施の形態３は、エレベータのかご５がドアゾーン内にあるときのみ、すなわち、かご５の着床間際におけるかご走行速度が低速領域において推定速度により電動機２の回転速度を制御するようにしたものである。

【0119】

図１２は、本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置１ｂの構成図である。前述した実施の形態１に係るエレベータの制御装置の構成図である図２と比較すると明らかであるが、図２に示す構成に対し、速度演算部１７が追加されており、速度制御装置１２ｂに速度演算部１７の出力である速度検出値とドアゾーンプレート検出手段９の検出信号が入力されている。

【0120】

以下、本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置１ｂについて、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0121】

速度演算部１７は、角度検出器３の検出する電動機２の回転角から電動機２の回転速度を演算する。速度演算部１７は、最も簡単には、電動機２の回転角の時間微分によって回転速度を演算する。また、時間微分によるノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、微分フィルタにより回転速度を演算する。そして、ノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、速度演算部１７は、予め設定された一定時間毎に電動機２の回転速度を演算してもよいし、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に回転速度を演算してもよい。速度演算部１７が演算する電動機２の回転速度は、角度検出器３の検出する回転角を基に演算されているため、無駄時間を含む。

【0122】

速度演算部１７が演算した速度検出値、ドアゾーンプレート検出手段９の検出信号、および速度推定部１６で演算した速度推定値は、速度制御器１２に入力される。速度制御器１２ｂ
はドアゾーンプレート検出手段９の検出信号を基に、電動機２の回転速度の制御に使う速度情報を切り替える。ドアゾーンプレート検出手段９がドアゾーンプレート８を検出していない場合には、速度演算部１７が演算した速度検出値により電動機２の回転速度を制御する。一方、ドアゾーンプレート検出手段９がドアゾーンプレート８を検出している場合には、速度推定部１６が推定した速度推定値により電動機２の回転速度を制御する。なお、ドアゾーンプレート８は昇降路内の複数の停止階に対応する複数の位置に設置されているため、走行中には目的階ではないドアゾーンプレート８をドアゾーンプレート検出手段９が検出することもある。このとき、速度制御器１２ｂは速度演算部１７の速度検出値による電動機２の回転速度制御を継続するが、目的階ではないドアゾーンプレート８を検出したことは、例えば、電動機２の回転速度により判断すればよい。すなわち、電動機２の回転速度、つまり、速度演算部１７の速度検出値が基準値以上であり、このときにドアゾーンプレート検出手段９がドアゾーンプレート８を検出したときには、目的階ではないと判断する。これにより、速度制御器１２がトルク指令値を演算する時に使う電動機２の回転速度情報がドアゾーン毎に切り替わることを防止する。

【0123】

（３−２）エレベータの制御装置１ｂにおける速度制御器１２ｂの演算処理フロー
図１３は本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置１ｂにおける速度制御器１２ｂの演算処理を示すフローチャートである。かご５が目的階に向けて走行を開始すると、目的階のドアゾーンプレートを検出したか否かを判断する（ステップＳ９０１）。目的階のドアゾーンプレートを検出している場合には、速度制御器１２ｂは速度推定値を使用し（ステップＳ９０２）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。また、目的階のドアゾーンプレートを検出していない場合には、速度検出値を使用し（ステップＳ９０３）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。そして、目的階に到着したか否かを判断し（ステップＳ９０４）、到着していないときにはステップＳ９０１に戻り同じ処理を繰り返し行う。目的階に到着した場合には走行を終了する。なお、図１３のフローチャートによる速度選択処理は、速度制御器１２ｂの演算周期毎に実施される。

【0124】

ここでは、本発明の実施の形態３に係るエレベータの制御装置１ｂについて、実施の形態１との相違点を中心に説明したが、他の構成および各部の動作などについては、実施の形態１と同様であり、ここでは、その説明を省略する。

【0125】

（３−３）エレベータの制御装置１ｂによる効果
以上において説明した本発明の実施の形態３では、電動機２の回転速度が速く角度検出器３の検出する回転角が短時間で更新されるとき、すなわち、目的階までの残距離が長く目的階のドアゾーンプレート８を検出していないとき、には速度検出値の無駄時間も少ないため速度検出値により電動機２の回転速度を制御する。一方、電動機２の回転速度が遅いとき、すなわち、目的階までの残距離が短く減速しておりドアゾーンプレート８を検出したとき、には角度検出器３の検出する回転角の更新時間が長くなり速度検出値は無駄時間の影響を強く受け、速度制御器１２ｂの不安定化が助長するため、速度推定値により電動機２の回転速度を制御する。これにより、電動機２の回転速度が低いときの制御性能を向上し、かご５の着床を安定して行うことができる。

【0126】

実施の形態４．
（４−１）エレベータの制御装置１ｃの構成
図１４は本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置１ｃの構成を説明するための図である。前述した実施の形態１に係るエレベータの制御装置の構成を説明するための図である図２と比較すると明らかであるが、図１４で示す構成は、図２に示す構成に対し、速度演算部１７が追加されており出力信号が速度制御器１２ｃに入力されている。さらに、速度制御器１２ｃは、速度推定値が異常な場合に、速度推定値の代わりに、速度検出値を用いてトルク指令値を演算するものである。図１４において、破線で囲まれた装置を示す符号１ｃが、エレベータの制御装置である。

【0127】

そして、ここでの本発明の実施の形態４では角度検出器３の検出する回転角から求めた電動機２の回転速度により速度推定部１６の速度推定値を監視するようにしたものである。

【0128】

以下、本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置１ｃについて、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0129】

速度演算部１７は角度検出器３の検出する電動機２の回転角から電動機２の回転速度を演算する。速度演算部１７は、最も簡単には、電動機２の回転角の時間微分によって回転速度を演算する。また、時間微分によるノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、微分フィルタにより回転速度を演算する。そして、ノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、速度演算部１７は、予め設定された一定時間毎に電動機２の回転速度を演算してもよいし、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に回転速度を演算してもよい。

【0130】

図１５は速度制御器１２ｃが実施する速度推定値の監視処理における監視速度を示している。速度演算部１７で演算された速度検出値に対し、所定の速度マージンを正側と負側に設けた監視速度により、速度推定部１６が推定する速度推定値を監視する。速度制御器１２ｃは、速度推定値が監視速度を超えたときには、速度推定部１６の推定する速度推定値ではなく速度演算部１７の演算する速度検出値によりトルク指令値（電流指令値）を演算する。速度推定値が監視速度以内の場合には、速度推定値によりトルク指令値（電流指令値）を演算する。

【0131】

（４−２）エレベータの制御装置１ｃにおける速度制御器１２ｃの演算処理フロー
図１６は実施の形態４に係るエレベータの制御装置１ｃにおける速度制御器１２ｃの演算処理のフローチャートを示す図である。かご５が目的階に向けて走行を開始すると、速度推定部１６が推定する速度推定値が監視速度以内か否かを判定する（Ｓ１２０１）。速度推定値が監視速度以内の場合には、速度異常フラグをLOWに設定し（ステップ１２０２）、速度制御器１２ｃは速度推定値を使用し（ステップＳ１２０４）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。また、速度推定値が監視速度を超えている場合には、速度異常フラグをHIGHに設定し（ステップ１２０３）、速度制御器１２ｃは速度検出値を使用し（ステップＳ１２０５）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。そして、目的階に到着したか否かを判定し（ステップＳ１２０６）、到着していないときには速度異常フラグがLOWか否かを判定する（ステップＳ１２０７）。速度異常フラグがLOWの場合には、ステップＳ１２０１に戻り同じ処理を繰り返し行う。速度異常フラグがHIGHの場合には、ステップＳ１２０５の処理、すなわち、速度検出値を使用してトルク指令を演算し続ける。目的階に到着した場合には走行を終了する。なお、図１６のフローチャートによる速度監視処理は、速度制御器１２ｃの演算周期毎に実施される。図１６のフローチャートのように、速度推定値が監視速度を超えたときには、速度検出値を使用してトルク指令を演算し続けることで、速度制御の安全性を確保する。検出速度は無駄時間の影響を含むため、着床付近の低速領域の制御性能は速度推定値による制御に比べ劣るが、異常な速度推定値により速度制御を実施するよりも安全にエレベータを走行させることができる。

【0132】

図１６のフローチャートでは、速度推定値が１回監視速度を超えたときに、速度制御器１２ｃは速度検出値を用いてトルク指令値（電流指令値）を演算する構成としたが、速度推定値が監視速度を連続して複数回の演算周期で超えた場合に、速度検出値を用いてトルク指令値（電流指令値）を演算するようにしてもよい。

【0133】

ここでは、本発明の実施の形態４に係るエレベータの制御装置１ｃについて、実施の形態１との相違点を中心に説明したが、他の構成および各部の動作などについては、実施の形態１と同様であり、ここでは、その説明を省略する。

【0134】

なお、ここで説明した構成の他に、例えば、実施の形態２や３のように、目的階までの残距離、ドアゾーンプレート信号により速度を切り替えるような構成であっても、本実施の形態４は何等問題なく実施することができる。

【0135】

（４−３）エレベータの制御装置１ｃによる効果
以上、本発明の実施の形態４では、速度推定部１６が推定する速度推定値が検出速度を基に設定された監視速度を超えた場合には、速度検出値によりトルク指令を演算するようにし、速度推定値の推定誤差が大きい場合には異常状態と判定することで安全に速度制御を実施できる。

【0136】

実施の形態５．
（５−１）エレベータの制御装置１ｄの構成
図１７は、本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄが電気的に接続されたエレベータシステムの構成の一例を示す図である。前述した実施の形態１に係るエレベータの制御装置１に接続されたエレベータシステムの構成を示す図１と比較すると明らかであるが、図１７で示す構成は、図１に示す構成に対し、秤装置１０が追加されている。秤装置１０はかご５の内部の荷重を測定し、制御装置１にその検出信号を出力するものである。図１７において、破線で囲まれた装置を示す符号１ｄが、エレベータの制御装置である。

【0137】

そして、ここでの実施の形態５ではかご５の荷重を測定する秤装置の検出信号により速度演算部１６で計算される負荷トルク推定値を監視するようにしたものである。

【0138】

また、図１８は実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄの構成を説明するための図である。前述した実施の形態１に係るエレベータの制御装置に接続されたエレベータシステムの構成を示す図１と比較すると明らかであるが、図１８で示す構成は、図２に示す構成に対し、速度演算部１７が追加されている。さらに、速度推定部１６ｄは、秤装置１０の検出信号が入力され、その結果として、速度推定値と負荷トルク監視フラグとを速度制御器１２ｄに出力している。

【0139】

以下、本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄについて、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0140】

速度演算部１７は角度検出器３の検出する電動機２の回転角から電動機２の回転速度を演算する。速度演算部１７は、最も簡単には、電動機２の回転角の時間微分によって回転速度を演算する。また、時間微分によるノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、微分フィルタにより回転速度を演算する。そして、ノイズを除去するためにローパスフィルタにより平滑化する構成でもよい。さらにまた、速度演算部１７は、予め設定された一定時間毎に電動機２の回転速度を演算してもよいし、時間を計測するための構成を含んで、予め設定された一定回転角毎に回転速度を演算してもよい。

【0141】

図１９は実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄにおける速度推定部１６ｄが実施する負荷トルク推定値の監視処理における監視トルクを示す図である。エレベータでは、かご５の質量はカウンターウェイト６の質量に比べて軽い。かご５は定格積載量が決められており、一般的には、定格積載量の半分の荷重がかご５にかかるときに、カウンターウェイト６とかご５が釣り合うような設計となっている。したがって、電動機２にはかご５とカウンターウェイト６の質量差によるアンバランストルクが負荷トルクとして作用する。かご５が走行を開始する前には、電動機２にはかご５とカウンターウェイト６の質量差によるアンバランストルクのみが負荷トルクとして作用するが、かご５が走行を開始すると、エレベータ全体の慣性と加速度の積で表わされる加速度分の負荷トルクが作用する。なお、ここでのエレベータ全体の慣性とは、かご５内の乗客の体重から換算される慣性も含むものである。したがって、走行中に電動機２に作用する負荷トルクは、アンバランストルクと加速度分の負荷トルクの和となる。秤装置１０により検出できるのはかご５の荷重であるから、秤装置１０の検出値からはかご５とカウンターウェイト６のアンバランストルクを演算することができる。そのアンバランストルクに対して、所定のトルクマージンを正側と負側に設けた監視トルクにより、速度推定部１６ｄが推定する負荷トルク推定値を監視する。速度推定部１６ｄは、負荷トルク推定値が監視トルクを超えたときには、速度制御器１２ｄに対し負荷トルク異常フラグをHIGHにして出力する。負荷トルク推定値が監視トルクを超えていないときには負荷トルク異常フラグはLOWである。そして、速度制御器１２ｄは、負荷トルク異常フラグがHIGHのときには、速度推定部１６ｄの推定する速度推定値ではなく速度演算部１７の演算する速度検出値によりトルク指令値（電流指令値）を演算する。負荷トルク異常フラグがLOWの場合には、速度推定値によりトルク指令値（電流指令値）を演算する。

【0142】

（５−２）エレベータの制御装置１ｄにおける速度推定部１６ｄの演算処理フロー
図２０は実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄにおける速度推定部１６ｄの演算処理を示すフローチャートである。かご５が目的階に向けて走行を開始すると、速度推定部１６ｄが推定する負荷トルク推定値が監視トルク以内か否かを判定する（Ｓ１６０１）。負荷トルク推定値が監視トルク以内の場合には、負荷トルク監視フラグをLOWに設定し（ステップ１６０２）、速度制御器１２ｄに出力する。また、負荷トルク推定値が監視トルクを超えている場合には、負荷トルク監視フラグをHIGHに設定し（ステップ１６０３）、速度制御器１２ｄに出力する。そして、目的階に到着したか否かを判定し（ステップＳ１６０４）、到着していないときには負荷トルク監視フラグがLOWか否かを判定する（ステップＳ１６０５）。負荷トルク監視フラグがLOWの場合には、ステップＳ１６０１に戻り同じ処理を繰り返し行う。負荷トルク監視フラグがHIGHの場合には、ステップＳ１６０３の処理、すなわち、負荷トルク監視フラグをHIGHにし続ける。目的階に到着した場合には走行を終了する。なお、図２０のフローチャートによる速度監視処理は、速度推定部１６ｄの演算周期毎に実施される。

【0143】

（５−３）エレベータの制御装置１ｄにおける速度制御器１２ｄの演算処理フロー
図２１は実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄにおける速度制御器１２ｄの演算処理を示すフローチャートである。かご５が目的階に向けて走行を開始すると、負荷トルク監視フラグがLOWか否かを判定する（ステップＳ１７０１）。負荷トルク監視フラグがLOWの場合には、速度制御器１２ｄは速度推定値を使用し（ステップＳ１７０２）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。また、負荷トルク監視フラグがLOWでない、すなわち、負荷トルク監視フラグがHIGH場合には、速度検出値を使用し（ステップＳ１７０３）、トルク指令値（電流指令値）を演算する。そして、目的階に到着したか否かを判断し（ステップＳ１７０４）、到着していないときにはステップＳ１７０１に戻り同じ処理を繰り返し行う。目的階に到着した場合には走行を終了する。なお、図２１のフローチャートによる速度選択処理は、速度制御器１２ｄの演算周期毎に実施される。

【0144】

なお、他の構成および各部の動作などについては、実施の形態１と同様であり、ここでは、その説明を省略する。

【0145】

（５−４）エレベータの制御装置１ｄによる効果
以上において説明した本発明の実施の形態５では、図２０、図２１のフローチャートのように、負荷トルク推定値が監視トルクを超えたときには速度推定値も異常な値となっているため、この速度推定値の代わりに速度検出値を用いてトルク指令を演算することで、速度制御の安全性を確保することができる。速度検出値は無駄時間の影響を含むため、着床付近の低速領域の制御性能は速度推定値による制御に比べて劣るものの、異常な速度推定値を用いて速度制御を実施するよりも安全にエレベータを走行させることができる。

【0146】

図２０のフローチャートでは、負荷トルク推定値が１回監視トルクを超えたときに、速度制御器１２ｄは速度検出値を用いてトルク指令値（電流指令値）を演算する構成としたが、負荷トルク推定値が監視トルクを連続して複数回の演算周期で超えた場合に、速度検出値を用いてトルク指令値（電流指令値）を演算するようにしてもよい。

【0147】

ここでは、本発明の実施の形態５に係るエレベータの制御装置１ｄについて、実施の形態１との相違点を中心に説明したが、他の構成および各部の動作などについては、実施の形態１と同様であり、ここでは、その説明を省略する。

【0148】

なお、ここで説明した構成の他に、例えば、目的階までの残距離、ドアゾーンプレート信号により速度を切り替えるような構成であっても、本実施の形態は何等問題なく実施することができる。

【0149】

なお、秤装置１０は図１６に示したようなかご５に直接取り付けられているものではなく、主ロープ７に作用する荷重を測定するような方式でもよい。本発明を実施するための秤装置１０の構成は限定されない。

【0150】

本明細書では、本発明において記載された具体的な例に対してのみ詳細に説明したが、その他の例として、例えば本発明の技術範囲でブロック図の変形や修正が可能であることは当事者にとって明白であり、このような変形や修正が本発明に含まれることは言うまでもない。

【0151】

なお、エレベータの全体の機器のレイアウト及びローピング方式等は、図１、図１１および図１７の例に限定されるものではない。例えば、本発明は、２：１ローピングのエレベータにも適用できる。また、例えば電動機１からなる巻上機の位置も図１の例に限定されない。また、本発明は、例えば機械室レスエレベータ、ダブルデッキエレベータ、ワンシャフトマルチカー方式のエレベータ、又は斜行エレベータなど、種々のタイプのエレベータに適用できる。

【符号の説明】

【0152】

１ エレベータの制御装置（図中には、スペースの都合上、「制御装置」と記載）
２ 電動機
３ 角度検出器
１２ 速度制御器
１６ 速度推定部
１６０１ 角度・速度変換手段
１６０２ 速度・加速度変換手段
１６０４ 負荷トルク演算手段
１６０８ 第一積分器
１６０９ 第二積分器
１６０５ 第一ゲイン
１６０６ 第二ゲイン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】