特許 7544199 エレベーターの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】エレベーターの制御装置

(51)【国際特許分類】

   B66B 1/30 20060101AFI20240827BHJP

【ＦＩ】

B66B1/30 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023107103

(22)【出願日】2023-06-29

【審査請求日】2023-06-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000236056

【氏名又は名称】三菱電機ビルソリューションズ株式会社

(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】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 康司

(72)【発明者】

【氏名】木村 哲也

【審査官】須山 直紀

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１０８０４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／４９６７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／１８６６８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／３５００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｂ １／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

かごと、一端が前記かごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、前記主ロープをシーブに巻きかけて前記かごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置であって、
制御パラメータを用いて前記巻上機を制御する巻上機制御部と、
前記巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備え、
前記パラメータ同定部は、
前記巻上機に流れる電流値、及び前記かごと前記釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、前記特性パラメータを同定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記特性パラメータに基づいて、前記制御パラメータを設定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記かごのかご荷重がゼロのときに前記巻上機のブレーキ装置を解放して前記かごを静止させる静止保持制御を行うように構成され、
前記パラメータ同定部は、
前記静止保持制御のときの前記巻上機の電流値と前記かごの定格容量と前記釣合い錘のカウンタ率と前記巻上機のシーブ径とを用いて、前記アンバランストルクを算出し、
前記アンバランストルクを用いて前記巻上機のトルク定数を前記特性パラメータとして同定する
ように構成されるエレベーターの制御装置。

【請求項2】

かごと、一端が前記かごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、前記主ロープをシーブに巻きかけて前記かごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置であって、
制御パラメータを用いて前記巻上機を制御する巻上機制御部と、
前記巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備え、
前記パラメータ同定部は、
前記巻上機に流れる電流値、及び前記かごと前記釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、前記特性パラメータを同定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記特性パラメータに基づいて、前記制御パラメータを設定するように構成され、
前記かごのかご荷重を検出する秤装置を備え、
前記巻上機制御部は、
前記巻上機のブレーキ装置を解放して前記かごを静止させる静止保持制御を行うように構成され、
前記パラメータ同定部は、
前記静止保持制御のときの前記巻上機の電流値と前記かごの定格容量と前記釣合い錘のカウンタ率と前記巻上機のシーブ径と前記かご荷重とを用いて、前記アンバランストルクを算出し、
前記アンバランストルクを用いて前記巻上機のトルク定数を前記特性パラメータとして同定する
ように構成されるエレベーターの制御装置。

【請求項3】

かごと、一端が前記かごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、前記主ロープをシーブに巻きかけて前記かごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置であって、
制御パラメータを用いて前記巻上機を制御する巻上機制御部と、
前記巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備え、
前記パラメータ同定部は、
前記巻上機に流れる電流値、及び前記かごと前記釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、前記特性パラメータを同定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記特性パラメータに基づいて、前記制御パラメータを設定するように構成され、
前記巻上機制御部は、前記エレベーターの上昇運転と下降運転を実行するように構成され、
前記パラメータ同定部は、
前記エレベーターの前記上昇運転において前記かごが昇降路の基準位置を等速度で通過するときの前記巻上機の第一電流値と、前記エレベーターの前記下降運転において前記かごが前記基準位置を等速度で通過するときの前記巻上機の第二電流値と、をそれぞれ取得し、
前記第一電流値と、前記第二電流値と、前記アンバランストルクとを用いて、前記巻上機のトルク定数を前記特性パラメータとして同定する
ように構成されるエレベーターの制御装置。

【請求項4】

前記基準位置は、前記エレベーターの昇降行程の中間位置である請求項３に記載のエレベーターの制御装置。

【請求項5】

かごと、一端が前記かごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、前記主ロープをシーブに巻きかけて前記かごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置であって、
制御パラメータを用いて前記巻上機を制御する巻上機制御部と、
前記巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備え、
前記パラメータ同定部は、
前記巻上機に流れる電流値、及び前記かごと前記釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、前記特性パラメータを同定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記特性パラメータに基づいて、前記制御パラメータを設定するように構成され、
前記巻上機制御部は、
前記巻上機のブレーキ装置を解放する前に、前記アンバランストルクを補償する補償電流値を前記巻上機に通電するための指令値をステップ状に与え、
前記パラメータ同定部は、
前記巻上機の電流値が前記補償電流値の規定の割合に達するまでの経過時間を計測し、
前記経過時間に基づいて前記巻上機制御部の電流制御帯域を前記特性パラメータとして同定する
ように構成されるエレベーターの制御装置。

【請求項6】

前記パラメータ同定部は、前記電流制御帯域に基づいて、前記巻上機のインダクタンスを前記特性パラメータとして同定する
ように構成される請求項５に記載のエレベーターの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、エレベーターの制御装置の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電動機の制御装置において、外乱オブザーバに基づく推定技術を用いた電動機のパラメータ同定手法が開示されている。この手法では、外乱オブザーバの外乱推定値と、ｑ軸電流と、外乱推定値と、トルク検出器が検出するトルクとにより電動機のパラメータを同定することとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２２－１７８４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、トルク検出器を備えないシステムにおいて電動機の特性パラメータを同定することができない。また、特許文献１に記載の技術は、外乱オブザーバといった推定演算が必要となり、ソフトウェアの負担が増加するという課題もある。

【0005】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、エレベーターの巻上機へ供給される電流の情報を用いて巻上機の特性パラメータを同定し、巻上機の制御に用いられる制御パラメータを適正化する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のエレベーターの制御装置は、かごと、一端がかごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、主ロープをシーブに巻きかけてかごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置であって、制御パラメータを用いて巻上機を制御する巻上機制御部と、巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備え、パラメータ同定部は、巻上機に流れる電流値、及びかごと釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、特性パラメータを同定するように構成され、巻上機制御部は、特性パラメータに基づいて、制御パラメータを設定するように構成される。
そして、上記に開示のエレベーターの制御装置において、巻上機制御部は、かごのかご荷重がゼロのときに巻上機のブレーキ装置を解放してかごを静止させる静止保持制御を行うように構成され、パラメータ同定部は、静止保持制御のときの巻上機の電流値とかごの定格容量と釣合い錘のカウンタ率と巻上機のシーブ径とを用いて、アンバランストルクを算出し、アンバランストルクを用いて巻上機のトルク定数を特性パラメータとして同定するように構成される。
或いは、上記に開示のエレベーターの制御装置は、かごのかご荷重を検出する秤装置を備え、巻上機制御部は、巻上機のブレーキ装置を解放してかごを静止させる静止保持制御を行うように構成され、パラメータ同定部は、静止保持制御のときの巻上機の電流値とかごの定格容量と釣合い錘のカウンタ率と巻上機のシーブ径とかご荷重とを用いて、アンバランストルクを算出し、アンバランストルクを用いて巻上機のトルク定数を特性パラメータとして同定するように構成される。
或いは、上記に開示のエレベーターの制御装置において、巻上機制御部は、エレベーターの上昇運転と下降運転を実行するように構成され、パラメータ同定部は、エレベーターの上昇運転においてかごが昇降路の基準位置を等速度で通過するときの巻上機の第一電流値と、エレベーターの下降運転においてかごが基準位置を等速度で通過するときの巻上機の第二電流値と、をそれぞれ取得し、第一電流値と、第二電流値と、アンバランストルクとを用いて、巻上機のトルク定数を特性パラメータとして同定するように構成される。
或いは、上記に開示のエレベーターの制御装置において、巻上機制御部は、巻上機のブレーキ装置を解放する前に、アンバランストルクを補償する補償電流値を巻上機に通電するための指令値をステップ状に与え、パラメータ同定部は、巻上機の電流値が補償電流値の規定の割合に達するまでの経過時間を計測し、経過時間に基づいて巻上機制御部の電流制御帯域を特性パラメータとして同定するように構成される。

【発明の効果】

【0007】

本開示の技術によれば、エレベーターの巻上機へ供給される電流の情報を用いて巻上機の特性パラメータを同定し、巻上機の制御に用いられる制御パラメータを適正化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１のエレベーターの構成図である。

【図2】実施の形態１のエレベーターにおいて静止保持制御を実行したときの巻上機のｑ軸電流値と回転速度との時間変化の一例を示す図である。

【図3】実施の形態１のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。

【図4】制御装置のハードウェア資源の例を示す図である。

【図5】制御装置のハードウェア資源の他の例を示す図である。

【図6】実施の形態２のエレベーターにおいて静止保持制御を実行したときの巻上機のｑ軸電流値の時間変化の一例をかご荷重別に示す図である。

【図7】実施の形態２のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。

【図8】実施の形態３のエレベーターにおいて、最下階から最上階への上昇運転と最上階から最下階への下降運転を連続して実行したときの巻上機のｑ軸電流値と昇降路内のかご位置との時間変化の一例を示す図である。

【図9】実施の形態３のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。

【図10】実施の形態４のエレベーターにおいて、静止保持制御を実行したときの巻上機のｑ軸電流値と回転速度との時間変化の一例を示す図である。

【図11】実施の形態４のエレベーターの制御装置が電流制御パラメータを調整するルーチン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】

【0009】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0010】

実施の形態１．
１－１．実施の形態１におけるエレベーターの構成
図１は、実施の形態１のエレベーターの構成図である。実施の形態１のエレベーター１００は、複数の階床を有する建物などからなる施設に設置されている。施設において、エレベーター１００の昇降路が設けられる。昇降路は、複数の階床にわたる上下方向に長い空間である。

【0011】

エレベーター１００は、その主要な構成として、巻上機１と、回転センサ２と、かご３と、釣合い錘４と、主ロープ５と、ブレーキ装置６と、秤装置７と、電流センサ８と、電力変換器９と、制御装置１０と、を備える。

【0012】

巻上機１は、昇降路の上部に設置される。巻上機１は、シーブと、シーブを回転させる電動機とを備える。巻上機１のシーブには主ロープ５が巻き掛けられている。主ロープの一端には、かご３が接続されている。主ロープ５の他端には、釣合い錘４が接続されている。かご３及び釣合い錘４は、主ロープ５により昇降路内につるべ式に吊り下げられている。かご３及び釣合い錘４は、巻上機１のシーブを回転させることにより昇降路内を昇降する。

【0013】

なお、釣合い錘４の重量は、「カウンタ率γ」と呼ばれるかご３の定格容量ＣＰに対する重量割合に基づき調整される。例えば、カウンタ率γが５０％に設定される場合、釣合い錘４の重量は、定格容量ＣＰの５０％の重量にかご３の質量を加算した値に調整される。

【0014】

回転センサ２は、シーブの回転に応じたパルス値を発生することにより巻上機１の回転位置及び回転速度を検出する。回転センサ２は、例えば、シーブの回転に応じた信号を発生するエンコーダ又はレゾルバ等が用いられる。検出された回転位置及び回転速度は制御装置１０へ入力されて、巻上機１の位置制御及び速度制御に利用される。

【0015】

ブレーキ装置６は、制御装置１０からのブレーキ指令に基づいて巻上機１の回転を制動する。秤装置７は、かご３に作用するかご荷重を計測する。秤装置７が計測したかご荷重は制御装置１０へ入力される。電流センサ８は、巻上機１に流れる電流値を検出する。電流センサ８が検出した電流値は、制御装置１０へ入力される。

【0016】

電力変換器９は、制御装置１０が計算する電圧指令に基づいて、巻上機１に電圧を印加する。電力変換器９は、例えば、ＰＷＭインバータである。

【0017】

制御装置１０は、プロセッサがプログラムを実行することにより実現される機能として、巻上機制御部１２と、パラメータ同定部１４と、を備える。巻上機制御部１２は、巻上機１を制御するための電圧指令を演算するための機能ブロックである。典型的には、巻上機制御部１２は、回転センサ２が検出する巻上機１の回転位置及び回転速度に基づいて、位置制御系及び速度制御系を構成する。また、巻上機制御部１２は、電流センサ８が検出する電流値に基づいて、電流制御系を構成する。巻上機制御部１２の位置制御系、速度制御系、及び電流制御系の制御ゲインは、パラメータ同定部１４において同定された巻上機１の特性パラメータに基づいて調整される。

【0018】

パラメータ同定部１４は、巻上機１の特性パラメータを同定するための機能ブロックである。典型的には、パラメータ同定部１４は、巻上機制御部１２から受信した制御指令値としての電流指令値と、電流センサ８が検出する電流値とを用いて、特性パラメータを同定する。この処理は、以下「同定処理」と呼ばれる。特性パラメータは、例えばトルク定数Ｋｔが例示される。トルク定数Ｋｔは、巻上機１に発生する単位電流あたりの発生トルクである。同定処理において同定された特性パラメータは、巻上機制御部１２に送られる。巻上機制御部１２は、特性パラメータに基づいて、位置制御系、速度制御系、及び電流制御系の制御パラメータを調整する。

【0019】

１－２．同定処理の概要
次に、実施の形態１におけるパラメータ同定部１４において行われる同定処理の概要について説明する。かご３と釣合い錘４の重量が釣り合った状態では、巻上機１に作用する負荷トルク、すなわち、かご３と釣合い錘４の重量差により発生するアンバランストルクＴ１は０となる。一方で、かご３と釣合い錘４の重量が釣り合っていない状態では、かご３と釣合い錘４の重量差により、巻上機１にアンバランストルクＴ１が作用する。同定処理において、パラメータ同定部１４は、アンバランストルクＴ１を利用して特性パラメータとしてのトルク定数Ｋｔを演算する。

【0020】

かご３に荷重が作用していないときのかご３の質量をＭ１、釣合い錘４の質量をＭ２、重力加速度をｇ、巻上機１のシーブの径をｒとすると、アンバランストルクＴ１は次式（１）で表すことができる。

【0021】

Ｔ１＝（Ｍ１－Ｍ２）×ｇ×ｒ ・・・（１）

【0022】

釣合い錘４の質量Ｍ２は、かご３の質量Ｍ１と、かご３の定格容量ＣＰと、カウンタ率γとを用いて次式（２）のように書き換えることができる。

【0023】

Ｍ２＝Ｍ１＋γ×ＣＰ ・・・（２）

【0024】

式（１）及び式（２）より、アンバランストルクＴ１は、次式（３）で表すことができる。式（３）に示すように、カウンタ率γ、定格容量ＣＰ、及び巻上機１のシーブ径ｒが既知であれば、アンバランストルクＴ１を既知の値として演算することができる。

【0025】

Ｔ１＝－γ×ＣＰ×ｇ×ｒ ・・・（３）

【0026】

巻上機１により発生するトルクＴ２は、巻上機１のｑ軸電流Ｉｑとトルク定数Ｋｔを用いて次式（４）で表すことができる。

【0027】

Ｔ２＝Ｋｔ×Ｉｑ ・・・（４）

【0028】

ここで、ブレーキ装置６による制動を解放し、巻上機１の速度が０（ゼロ）になるように巻上機１のトルクＴ２をフィードバック制御する静止保持制御が巻上機制御部１２によって行われると、アンバランストルクＴ１とトルクＴ２とが釣り合うことになる。したがって、静止保持制御によるかご３の静止中において、トルク定数Ｋｔは次式（５）のように表すことができる。
Ｋｔ＝Ｔ１／Ｉｑ ・・・（５）

【0029】

図２は、実施の形態１のエレベーターにおいて静止保持制御を実行したときの巻上機１のｑ軸電流値と回転速度との時間変化の一例を示す図である。この図に示す例において、ブレーキ装置６によって巻上機１の回転速度が０になるように制動された状態からブレーキ装置６が解放されると、アンバランストルクＴ１によって巻上機１が回転する。巻上機制御部１２は静止保持制御を実行して、回転速度を０にするように巻上機１にトルクＴ２を発生させるためのｑ軸電流Ｉｑを生成する。そして、回転速度が０になるとｑ軸電流Ｉｑは一定値となり、このときのｑ軸電流Ｉｑが、トルクＴ２とアンバランストルクＴ１とが釣り合う静止保持電流となる。パラメータ同定部１４は、アンバランストルクＴ１と電流センサ８によって検出された静止保持電流とを式（５）に代入してトルク定数Ｋｔを同定する。同定されたトルク定数Ｋｔは、巻上機制御部１２に送られる。

【0030】

巻上機制御部１２は、同定されたトルク定数Ｋｔを用いて、巻上機制御部１２の制御ゲイン、特に速度制御ゲインを設定する。これにより、温度変化或いは経年変化などによって巻上機１の特性が変化した状況においても、制御性能を一定に保つことができる。

【0031】

なお、トルク定数Ｋｔが不明の場合には、巻上機１の電動機銘板に記載されている定格トルク、定格出力、定格回転数、及び定格電流などを用いて、トルク定数Ｋｔを仮に計算しておく。巻上機制御部１２は、計算されたトルク定数Ｋｔを用いて静止保持制御を行う。そして、パラメータ同定部１４は、静止保持制御中の巻上機１の実際のｑ軸電流Ｉｑと、巻上機１に作用するトルクＴ２とに基づいて、正確なトルク定数Ｋｔを演算すればよい。

【0032】

また、ブレーキ装置６を解放する前に、予めアンバランストルクＴ１と同値のトルクを発生させる電流を巻上機１に通電しておいてもよい。このような制御によれば、静止保持制御を行った場合において、回転速度が０に収束するまでの時間を短縮することができる。

【0033】

１－３．実施の形態１における制御装置において実行される具体的処理
図３は、実施の形態１のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。実施の形態１において、制御装置１０は、かご荷重が０のときに、つまりかご３内に利用者が乗車していないときに本ルーチンを実行する。この場合、アンバランストルクＴ１は、式（３）に基づいて既知量として演算することができる。

【0034】

ステップＳ１００において、巻上機１を制動しているブレーキ装置６が解放される。ブレーキが解放されると、ステップＳ１０２において、巻上機１の速度が０になるように巻上機１にトルクＴ２を発生させる静止保持制御が行われる。

【0035】

次に、ステップＳ１０４において、回転センサ２によって検出された回転速度が基準値以下かどうかが判定される。ここでの基準値は、例えば０である。或いは、基準値は０の近傍の値でもよい。その結果、判定の成立が認められない場合、処理はステップＳ１０２に戻り、静止保持制御の処理が再度実行される。一方、判定の成立が認められた場合、処理はステップＳ１０６に進む。

【0036】

ステップＳ１０６において、静止保持電流値が取得される。ここでは、取得した電流値にフィルタ処理を施してもよいし、制御装置１０のサンプリング周期において複数回のデータを取得して平均化した値を静止保持電流値として取得してもよい。ステップＳ１０６の処理が完了すると、処理はステップＳ１０８に進む。

【0037】

ステップＳ１０８において、トルク定数Ｋｔが同定される。ここでは、ステップＳ１０６において取得された静止保持電流値と、既知量であるアンバランストルクＴ１を式（５）に代入することによりトルク定数Ｋｔが演算される。

【0038】

以上の説明から明らかなように、実施の形態１のエレベーター１００によれば、静止保持制御の実行中に検出される静止保持電流を用いて、巻上機１の電動機の特性パラメータとしてのトルク定数Ｋｔを同定することができる。これにより、巻上機制御部１２の制御パラメータを適正化することができるので、制御性能を一定に保つことができる。

【0039】

１－４．変形例
実施の形態１のエレベーター１００は、以下のように変形した態様を採用してもよい。

【0040】

１－４－１．制御装置１０のハードウェア資源

【0041】

図４は、制御装置１０のハードウェア資源の例を示す図である。制御装置１０は、ハードウェア資源として、プロセッサ１０２とメモリ１０４とを含む処理回路１０６を備える。処理回路１０６に複数のプロセッサ１０２が含まれても良い。処理回路１０６に複数のメモリ１０４が含まれても良い。

【0042】

本実施の形態において、巻上機制御部１２及びパラメータ同定部１４は、制御装置１０が有する機能を示す。巻上機制御部１２及びパラメータ同定部１４の機能は、プログラムとして記述されたソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現できる。当該プログラムは、メモリ１０４に記憶される。或いは、当該プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。制御装置１０は、メモリ１０４に記憶されたプログラムをプロセッサ１０２（コンピュータ）によって実行することにより、巻上機制御部１２及びパラメータ同定部１４の機能を実現する。

【0043】

プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、或いはＤＳＰともいわれる。メモリ１０４として、半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、或いはＤＶＤを採用しても良い。採用可能な半導体メモリには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等が含まれる。

【0044】

図５は、制御装置１０のハードウェア資源の他の例を示す図である。図５に示す例では、制御装置１０は、プロセッサ１０２、メモリ１０４、及び専用ハードウェア１０８を含む処理回路１０６を備える。図５は、制御装置１０が有する機能の一部を専用ハードウェア１０８によって実現する例を示す。制御装置１０が有する機能の全部を専用ハードウェア１０８によって実現しても良い。専用ハードウェア１０８として、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらの組み合わせを採用できる。なお、上述した制御装置１０のハードウェア資源についての変形例は、後述する他の実施の形態の制御装置１０にも適用することができる。

【0045】

実施の形態２．
２－１．実施の形態２におけるエレベーターの特徴
上述した実施の形態１のエレベーターでは、かご荷重が０のときにトルク定数を同定することとした。これに対して、実施の形態２のエレベーターでは、任意のかご荷重条件においてトルク定数を同定する制御に特徴を有している。以下、実施の形態１におけるパラメータ同定部１４において行われる同定処理の概要について説明する。

【0046】

かご３に荷重が作用していないときのかご３の質量をＭ１、かご３に作用するかご荷重をＭ０、釣合い錘４の質量をＭ２、重力加速度をｇ、巻上機１のシーブの半径をシーブ径ｒとすると、アンバランストルクＴ１は次式で表すことができる。

【0047】

Ｔ１＝（Ｍ１＋Ｍ０－Ｍ２）×ｇ×ｒ ・・・（６）

【0048】

式（６）及び式（２）より、アンバランストルクＴ１は、次式（７）で表すことができる。

【0049】

Ｔ１＝（Ｍ０―γ×ＣＰ）×ｇ×ｒ ・・・（７）

【0050】

式（７）に示すように、カウンタ率γ、定格容量ＣＰ、及び巻上機１のシーブ径ｒが既知であれば、かご３のかご荷重Ｍ０を秤装置７により計測することによってアンバランストルクＴ１を既知の値として演算することができる。

【0051】

図６は、実施の形態２のエレベーターにおいて静止保持制御を実行したときの巻上機１のｑ軸電流値の時間変化の一例をかご荷重別に示す図である。この図において、かご荷重０％、３０％、８０％は、かご３の定格容量ＣＰに対するかご荷重の割合を示している。

【0052】

この図に示す例において、ブレーキ装置６によって巻上機１の回転速度が０になるように制動された状態からブレーキ装置６が解放されると、かご３と釣合い錘４の重量が釣り合っていないときにはアンバランストルクＴ１によって巻上機１が回転する。巻上機制御部１２は静止保持制御を実行して、回転速度を０にするように巻上機１にトルクＴ２を発生させるためのｑ軸電流Ｉｑを生成する。そして、回転速度が０になるとｑ軸電流Ｉｑは一定値となり、このときのｑ軸電流Ｉｑが、トルクＴ２とアンバランストルクＴ１とが釣り合う静止保持電流となる。図６に示すように、静止保持電流は、かご荷重の大きさに応じて異なる値となる。したがって、電流センサ８を用いて静止保持電流を検出することとすれば、式（５）を用いてトルク定数Ｋｔを同定することができる。

【0053】

パラメータ同定部１４は、秤装置７により計測されたかご荷重Ｍ０を式（７）に代入してアンバランストルクＴ１を算出する。そして、パラメータ同定部１４は、算出されたアンバランストルクＴ１と電流センサ８によって検出された静止保持電流とを式（５）に代入してトルク定数Ｋｔを同定する。同定されたトルク定数Ｋｔは、巻上機制御部１２に送られる。

【0054】

巻上機制御部１２は、同定されたトルク定数Ｋｔを用いて、巻上機制御部１２の制御ゲイン、特に速度制御ゲインを設定する。これにより、温度変化或いは経年変化などによって巻上機１の特性が変化した状況においても、制御性能を一定に保つことができる。

【0055】

２－２．実施の形態２における制御装置において実行される具体的処理
図７は、実施の形態２のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。図７に示すルーチンは、かご荷重が作用している状態において、ブレーキ装置６によって巻上機１の回転速度が０に保持されているときに実行される。

【0056】

ステップＳ２００からステップＳ２０６において、制御装置１０は、ステップＳ１００からＳ１０６と同様の処理を実行する。ステップＳ２０６の処理が完了すると、処理はステップＳ２０８に進む。

【0057】

ステップＳ２０８において、アンバランストルクＴ１が計算される。ここでは、制御装置１０は、秤装置７によって計測されたかご荷重Ｍ０と、既知のカウンタ率γ、定格容量ＣＰ、及び巻上機１のシーブ径ｒとを式（７）に代入することによりアンバランストルクＴ１を算出する。ステップＳ２０８の処理が完了すると、処理はステップＳ２１０に進む。

【0058】

ステップＳ２１０において、トルク定数Ｋｔが同定される。ここでは、ステップＳ２０６において取得された静止保持電流値と、ステップＳ２０８において演算されたアンバランストルクＴ１を式（５）に代入することによりトルク定数Ｋｔが演算される。

【0059】

以上の説明から明らかなように、実施の形態２のエレベーター１００によれば、かご荷重Ｍ０が作用している状態においても、静止保持制御の実行中に検出される静止保持電流を用いて、巻上機１の電動機の特性パラメータとしてのトルク定数Ｋｔを同定することができる。これにより、巻上機制御部１２の制御パラメータを適正化することができるので、制御性能を一定に保つことができる。

【0060】

実施の形態３．
３－１．実施の形態３におけるエレベーターの制御装置の特徴
実施の形態３のエレベーターの制御装置は、エレベーターの走行中にトルク定数Ｋｔを同定する制御に特徴を有している。

【0061】

エレベーターの走行中において、巻上機１が発生するトルク成分には、（７）式のアンバランストルクＴ１を補償するトルク、加減速度に従って発生するトルク、エレベーターの昇降路内における走行ロスを補償するトルク、かご３と釣合い錘４とをつなぐ主ロープ５のかご３側と釣合い錘４側との重量差により発生するトルク、などが含まれる。

【0062】

ここで、エレベーターが等速度で走行している場合、加減速度に従って発生するトルクは０と見なすことができる。また、エレベーターの昇降行程の中間位置にかご３が位置する場合、主ロープ５のかご３側の重量と釣合い錘４側の重量とが等しくなるため、主ロープ５の重量差により発生するトルクは０と見なすことができる。つまり、等速度で昇降行程の中間位置を走行する場合、巻上機１の上昇運転時のトルクＴＵＰ及び下降運転時のトルクＴＤＮは、それぞれアンバランストルクＴ１を補償するトルクと走行ロスを補償するトルクとの和と考えることができる。また、上昇運転時の走行ロスは、下降運転時の走行ロスと大きさは同じで符号が異なると考えることができる。したがって、巻上機１の上昇運転時のトルクＴＵＰ及び下降運転時のトルクＴＤＮは、次式（８）及び（９）で表される。

【0063】

ＴＵＰ＝Ｋｔ×Ｉ１＝Ｋｔ×（Ｉ０＋ＩＬ１） ・・・（８）
ＴＤＮ＝Ｋｔ×Ｉ２＝Ｋｔ×（Ｉ０－ＩＬ２）＝Ｋｔ×（Ｉ０－ＩＬ１） ・・・（９）

【0064】

式（８）及び式（９）において、第一電流値Ｉ１は上昇運転において等速度で昇降行程の中間位置を走行するときのｑ軸電流値であり、第二電流値Ｉ２は下降運転において等速度で昇降行程の中間位置を走行するときのｑ軸電流値である。また、ＩＬ１は上昇運転において走行ロスを補償するための電流値であり、ＩＬ２は下降運転において走行ロスを補償するための電流値である。そして、Ｉ０はアンバランストルクＴ１を補償するための電流値である。式（８）及び式（９）から、電流値Ｉ０、第一電流値Ｉ１、及び第二電流値Ｉ２の関係は、次式（１０）のとおりである。

【0065】

（Ｉ１＋Ｉ２）／２＝Ｉ０ ・・・（１０）

【0066】

式（１０）に示すように、上昇運転において等速度で昇降行程の中間位置を走行するときの第一電流値Ｉ１と、下降運転において等速度で昇降行程の中間位置を走行するときの第二電流値Ｉ２を電流センサ８により検出し、これらの平均値をとると、アンバランストルクを補償する電流値Ｉ０を求めることができる。したがって、トルク定数Ｋｔは、次式（１１）により算出することができる。

【0067】

Ｋｔ＝Ｔ１／Ｉ０＝Ｔ１／（（Ｉ１＋Ｉ２）／２） ・・・（１１）

【0068】

３－２．実施の形態３の同定処理の具体例
図８は、実施の形態３のエレベーターにおいて、最下階から最上階への上昇運転と最上階から最下階への下降運転を連続して実行したときの巻上機１のｑ軸電流値と昇降路内のかご位置との時間変化の一例を示す図である。なお、図８において、かご位置は最下階を基準にしている。また、図中の基準位置は、昇降行程の中間位置、つまり昇降路内における最下階と最上階との中間位置を示している。

【0069】

図８に示す例では、エレベーター１００の上昇運転において、時間ｔ１において走行が開始された後、上昇方向への加速が開始される。定格速度になる時間ｔ２において加速が終了され、一定のトルクにより等速度で走行される。その後、時間ｔ４において最上階に停止するための減速が開始される。このように、エレベーター１００の上昇運転において、等速で走行中のトルクは一定となり、この期間の加減速度に従って発生するトルクは０と見なすことができる。また、基準位置を通過する時間ｔ３においては、主ロープ５のかご３側と釣合い錘４側との重量差により発生するトルクが０と見なすことができる。以上より、エレベーター１００の上昇運転において、等速で昇降行程の中間位置を通過する時間ｔ３における巻上機１の第一電流値Ｉ１は、アンバランストルクＴ１を補償する電流値Ｉ０に走行ロスを打ち消すための電流値ＩＬ１を加算した値、すなわちＩ１＝Ｉ０＋ＩＬ１となる。

【0070】

一方、エレベーター１００の下降運転においても上昇運転と同様であり、時間ｔ５において走行が開始されると定格速度となるまで下降方向に加速される。時間ｔ６において定格速度になると、加速が終了されて一定のトルクにより等速度で走行される。そして時間ｔ８において最下階に停止するための減速が開始される。このように、エレベーター１００の下降運転において、等速で走行中のトルクは一定となり、この期間の加減速度に従って発生するトルクは０と見なすことができる。また、基準位置を通過する時間ｔ７においては、主ロープ５のかご３側と釣合い錘４側との重量差により発生するトルクが０と見なすことができる。以上より、エレベーター１００の下降運転において、等速で昇降行程の中間位置を通過する時間ｔ７における巻上機１の第二電流値Ｉ２は、アンバランストルクＴ１を補償する電流値Ｉ０に走行ロスを打ち消すための電流値ＩＬ２を減算した値、すなわちＩ２＝Ｉ０－ＩＬ２となる。

【0071】

第一電流値Ｉ１及び第二電流値Ｉ２は、エレベーター１００の走行中において電流センサ８により検出することができる。このため、検出された第一電流値Ｉ１及び第二電流値Ｉ２とアンバランストルクＴ１とを式（１１）に代入することにより、トルク定数Ｋｔを同定することが可能となる。

【0072】

３－３．実施の形態３における制御装置において実行される具体的処理
図９は、実施の形態３のエレベーターの制御装置がトルク定数を同定するルーチンを示すフローチャートである。制御装置１０は、かご荷重Ｍ０が作用しているときに本ルーチンを実行する。

【0073】

ステップＳ３００において、最下階から最上階に向かってエレベーター１００の上昇運転が行われる。ステップＳ３０２において、等速度で基準位置を通過するときの第一電流値Ｉ１が取得される。ここでの基準位置は、かご３側に位置する主ロープ５の重量と釣合い錘４側に位置する主ロープ５の重量とが釣り合う位置である。その後エレベーター１００は最上階に停止される。

【0074】

ステップＳ３０４において、最上階から最下階に向かって下降運転が行われる。ステップＳ３０６において、等速度で基準位置を通過するときの第二電流値Ｉ２が取得される。

【0075】

ステップＳ３０８において、トルク定数Ｋｔが同定される。ここでは、アンバランストルクＴ１が計算される。制御装置１０は、秤装置７によって計測されたかご荷重Ｍ０と、既知のカウンタ率γ、定格容量ＣＰ、及び巻上機１のシーブ径ｒとを式（７）に代入することによりアンバランストルクＴ１を算出する。そして、算出されたアンバランストルクＴ１と、ステップＳ３０２及びＳ３０６において取得された第一電流値Ｉ１及び第二電流値Ｉ２を式（１１）に代入することにより、トルク定数Ｋｔが演算される。

【0076】

以上の説明から明らかなように、実施の形態３のエレベーターの制御装置によれば、エレベーター１００の走行中においても、等速度で基準位置を通過するときの電流値を用いて、巻上機１の電動機の特性パラメータとしてのトルク定数Ｋｔを同定することができる。これにより、巻上機制御部１２の制御パラメータを適正化することができるので、制御性能を一定に保つことができる。

【0077】

３－４．変形例
実施の形態３のエレベーターの制御装置１０は、以下のように変形した態様を採用してもよい。

【0078】

同定処理において、エレベーター１００の下降運転を先に実行して第二電流値Ｉ２を取得し、その後に上昇運転を実行して第一電流値Ｉ１を取得してもよい。この場合、図９に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３０４及びＳ３０６の処理をステップＳ３００の処理の前に実行すればよい。

【0079】

ステップＳ３００におけるエレベーター１００の上昇運転は、必ずしも最下階から最上階まで運転する必要はない。すなわち、ここでの上昇運転は、少なくとも等速度で基準位置を通過することができればよい。また、ステップＳ３０４におけるエレベーター１００の下降運転も同様に、必ずしも最上階から最下階まで運転する必要はない。すなわち、ここでの下降運転は、少なくとも等速度で基準位置を通過することができればよい。

【0080】

制御装置１０は、かご荷重Ｍ０が作用していないときに図９に示すルーチンを実行してもよい。この場合、ステップＳ３０８において、式（３）を用いてアンバランストルクを算出すればよい。

【0081】

実施の形態４．
４－１．実施の形態４におけるエレベーターの制御装置の特徴
実施の形態４のエレベーターの制御装置は、巻上機１特性パラメータとしての電流制御帯域を同定し、同定した電流制御帯域を用いて電流制御パラメータを調整する処理に特徴を有している。ここでの電流制御パラメータは、例えば電流制御ゲインである。

【0082】

かご３に作用するかご荷重Ｍ０は秤装置７を用いて計測することができる。このため、かご荷重Ｍ０を式（６）に代入して演算されたアンバランストルクＴ１と、トルク定数Ｋｔとを式（４）に代入することとすれば、アンバランストルクＴ１補償するための補償電流値を算出することができる。そして、算出された補償電流値を予め通電してからブレーキ装置６を解放することとすれば、ブレーキ装置６を解放直後において速やかに回転速度を０に近づける静止保持制御が可能となる。電流制御帯域を同定する同定処理は、エレベーター１００の走行前且つブレーキ装置６により巻上機１が制動されている場合において、アンバランストルクＴ１を補償する補償電流値の指令をステップ状に印加したときの電流応答を利用して行われる。以下、電流制御帯域を同定する同定処理について詳細に説明する。

【0083】

巻上機１の停止時において、巻上機１のモータの電流Ｉと電圧Ｖの関係式は、次式（１２）で表すことができる。ここで、電流Ｉはモータのｄｑ軸電流、電圧Ｖはモータのｄｑ軸電圧である。また、Ｌはモータのインダクタンス、Ｒはモータの抵抗、ｓはラプラス演算子である。

【0084】

Ｉ＝１／（Ｌｓ＋Ｒ）×Ｖ ・・・（１２）

【0085】

これに対し、巻上機制御部１２の電流制御は、一般的に次式（１３）のように設計される。ここで、ωは電流制御帯域、Ｉ＊は電流指令値である。また、比例ゲインはω×Ｌ、積分ゲインはω×Ｒで表される。

【0086】

Ｖ＝ω／ｓ×（Ｌｓ＋Ｒ）×（Ｉ＊―Ｉ） ・・・（１３）

【0087】

（１２）式に（１３）式を適用し、閉ループ応答を導出すると、電流Ｉは次の一次遅れ系で表される。

【0088】

Ｉ＝ω／（ｓ＋ω）×Ｉ＊＝１／（Ｔｓ＋１）×Ｉ＊ ・・・（１４）

【0089】

ここで、Ｔは時定数でありＴ＝１／ωである。電流指令値Ｉ＊をステップ状に与えると、その時間応答は次式となる。

【0090】

Ｉ＝（１－ＥＸＰ（－ｔ／Ｔ））×Ｉ＊ ・・・（１５）

【0091】

電流指令値Ｉ＊が印加されてからの時間ｔがｔ＝Ｔとなるとき、電流Ｉは電流指令値Ｉ＊の６３％となる。つまり、実電流Ｉが電流指令値Ｉ＊の６３％となる時間を計測して、理想的な時定数Ｔからのずれ、または計測した時間の逆数と電流制御帯域ωとのずれを検出することで、電流制御ゲインの誤差を検出することができる。これにより、電流制御のゲインを調整することができる。特に、時定数は、比例ゲイン、すなわちインダクタンスに比例することから、インダクタンスの誤差を検出することができる。また、（１５）式によれば、ｔ＝Ｔ以外の時間においても電流Ｉの理想的な値が分かるため、任意の時間における電流値を理想応答と比較することで、電流制御ゲインを調整することもできる。

【0092】

４－２．実施の形態４の電流制御パラメータ調整処理の具体例
図１０は、実施の形態４のエレベーターにおいて、静止保持制御を実行したときの巻上機１のｑ軸電流値と回転速度との時間変化の一例を示す図である。この図に示す例では、ブレーキ装置６を解放する前にアンバランストルクＴ１を補償する補償電流の指令をステップ状に与える。その結果、実電流は（１５）式に従い指令値に追従する。このとき、実電流が指令値の６３％に達する経過時間Ｔｘを計測することで、電流制御のゲインのずれを検出することができる。例えば、経過時間ＴｘがＴｘ＞Ｔの場合、実電流の立上りが遅いため比例ゲインが不足している状態であると判断することができる。これは電流制御帯域が設計よりも不足しており、比例ゲインを設計するために使用したインダクタンスが実際よりも小さいことを表している。よって、このような場合には、比例ゲインの設計に使うインダクタンスを大きくすることで、実電流を理想的な応答に近づけることができる。

【0093】

一方、経過時間ＴｘがＴｘ＜Ｔの場合、実電流の立上りが早いため比例ゲインが過剰な状態であると判断することができる。これは電流制御帯域が設計よりも過剰であり、比例ゲインを設計するために使用したインダクタンスが実際よりも大きいことを表している。よって、このような場合には、比例ゲインの設計に使うインダクタンスを小さくすることで、実電流を理想的な応答に近づけることができる。

【0094】

４－３．実施の形態４における制御装置において実行される具体的処理
図１１は、実施の形態４のエレベーターの制御装置が電流制御パラメータを調整するルーチンを示すフローチャートである。図１１に示すルーチンは、ブレーキ装置６によって巻上機１の回転速度が０に保持されているかご３の停止時に実行される。

【0095】

ステップＳ４００において、巻上機制御部１２は、巻上機１をブレーキ装置６で制動した状態において、アンバランストルクＴ１を補償するための補償電流値をステップ状に指令する。ステップＳ４０２において、パラメータ同定部１４は、巻上機制御部１２による補償電流の指令からの経過時間Ｔｘを計測する。

【0096】

次のステップＳ４０４において、パラメータ同定部１４は、巻上機１に供給される実電流が補償電流値に対する規定割合に達しているかどうかを判定する。ここでは、電流センサ８によって検出された実電流が、指令値の規定割合として６３％に到達したかどうかが判定される。その結果、判定の成立が認められない場合、処理は再びステップＳ４０２に戻り、経過時間Ｔｘの計測が継続される。

【0097】

一方、判定の成立が認められた場合、処理はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６において、パラメータ同定部１４は、経過時間Ｔｘの計測を停止する。ステップＳ４０６の処理が実行されると、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、パラメータ同定部１４は、計測した経過時間Ｔｘを時定数Ｔとして同定し、時定数Ｔの逆数を電流制御帯域ωとして同定する。そして、同定した時定数Ｔまたは電流制御帯域ωを用いて、巻上機制御部１２の制御ゲインを設定する。ここでの制御ゲインは、電流制御ゲイン、特に比例ゲインである。また、比例ゲインはモータのインダクタンスに比例することから、インダクタンスを同定していることにもなる。

【0098】

以上の説明から明らかなように、実施の形態４のエレベーターの制御装置によれば、静止保持制御において、ブレーキ装置６の解放前にアンバランストルクを補償する補償電流値を通電したときの実電流の応答から電流制御帯域を同定することができる。これにより、同定した電流制御帯域を用いて電流制御ゲインを調整することができるので、制御性能を一定に保つことができる。さらに、電流制御帯域は、モータのインダクタンスに比例することから、インダクタンスを同定することも可能となる。また、時定数は電流制御帯域の逆数であることから、時定数を同定することも可能となる。

【0099】

４－４．変形例
実施の形態４のエレベーターの制御装置は、以下のように変形した態様を採用してもよい。

【0100】

図１１に示すルーチンのステップＳ４０４において、規定割合は６３％に限らず、任意の割合でもよい。

【符号の説明】

【0101】

１ 巻上機、 ２ 回転センサ、 ３ かご、 ４ 釣合い錘、 ５ 主ロープ、 ６ ブレーキ装置、 ７ 秤装置、 ８ 電流センサ、 ９ 電力変換器、 １０ 制御装置、 １２ 巻上機制御部、 １４ パラメータ同定部、 １００ エレベーター、 １０２ プロセッサ、 １０４ メモリ、 １０６ 処理回路、 １０８ 専用ハードウェア

【要約】

【課題】エレベーターの巻上機へ供給される電流の情報を用いて巻上機の特性パラメータを同定し、巻上機の制御に用いられる制御パラメータを適正化する技術を提供する。
【解決手段】かごと、一端がかごに接続され他端が釣合い錘に接続される主ロープと、主ロープをシーブに巻きかけてかごを昇降させる巻上機と、を備えるエレベーターの制御装置は、制御パラメータを用いて巻上機を制御する巻上機制御部と、巻上機の特性パラメータを同定するパラメータ同定部と、を備える。パラメータ同定部は、巻上機に流れる電流値、及びかごと釣合い錘との重量差により発生するアンバランストルクを用いて、特性パラメータを同定するように構成される。巻上機制御部は、特性パラメータに基づいて、制御パラメータを設定するように構成される。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】