[发明专利]直线电梯的磁悬浮导向系统稳定运行的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电梯控制技术领域，特别涉及直线电梯用磁悬浮导向系统运行控制方法。 

背景技术

如今越来越多的高层建筑建于亚洲和世界其他地区，例如台北国际金融中心，吉隆坡石油双塔。阿拉伯联合酋长国迪拜的哈利法塔，总共有160层，总体建筑高828米，比台北国际金融中心高出320米，这是人类历史上第一个超过800米的建筑。这种建筑对电梯系统设计工程师提出一项艰巨挑战。由于高层建筑的崛起对电梯系统提出更高的要求。高层建筑重点在于交通运输系统的改善，同时高层建筑系统的电梯系统设计也存在技术门槛——曳引机和曳引绳的性能和工艺。此外，未来新型电梯必须具有高舒适度和低维护性的特点。因此，采用直线电机代替传统有绳电梯轿厢曳引方式是未来新型电梯的发展方向。 

作为电梯曳引机的直线电机，多为双边式永磁直线同步电动机(PMLSM)，也有圆筒型直线电机。对于高层乃至超高层建筑而言，圆筒型直线电机在设计技术方面已达到极限。然而双边式永磁直线同步电动机(PMLSM)可以将永磁体动子安装于电梯轿厢两侧，定子安装于井道两侧与动子相对应，由于定子可以分段设计，通过现场组装而成，这种设计构想使得双边式永磁直线同步电动机(PMLSM)可以应用于高速以及超高速电梯中。 

直线电梯采用直线电机作为曳引机，需要导向系统。众所皆知，常规电梯导向系统根据导靴结构可以分为滚轮式和滑动式。由于这两种导向系统均为直接接触导轨对电梯轿厢进行导向，因而导轨的形变和连接点会加重振动和噪音， 这些振动和噪声将通过滑轮或滑块传导到电梯轿厢，影响乘坐的舒适感。 

电梯平层时乘客进入与走出电梯轿厢，电梯运行时乘客走动、直线电机推力波动等都会对电梯轿厢产生水平方向振动，常规导向系统不具备主动调整电梯姿态能力，因此这种振动将直接影响电梯稳定性和乘客乘坐舒适度，特别是在电梯高速运行情况下这种振动更明显，消除这种振动是十分必要的。然而常规导向系统无法主动抑制并削弱轿厢振动，同时也已无法满足高层乃至超高层建筑的电梯系统高速运行要求。而磁悬浮导向系统可以电梯导靴和导轨之间无接触，可实现系统无摩擦运行，增大电梯的速度提升空间，同时通过调整轿厢姿态满足乘坐舒适度要求。此外，磁悬浮导向系统无导轨润滑油消耗，与传统的机械导轨相比是进一步的优势。更重要的是，引入磁悬浮导向系统可同时实现直线电机气隙控制和减小轿厢振动。 

直线电梯是未来电梯发展的趋势。随着现代化不断加深，越来越多的高层建筑出现，对于电梯系统也提出了更高的要求。传统的导靴存在很多缺点无法满足直线电梯的需求，传统导向系统无法主动抑制并削弱轿厢振动，存在摩擦力，无法满足高层乃至超高层建筑的电梯系统高速运行要求。而磁悬浮导向系统可以使电梯导靴和导轨之间无机械接触，同时可实现直线电机气隙控制和减小轿厢振动，实现系统稳定运行，增大电梯的速度提升空间，通过调整轿厢姿态满足乘坐舒适度要求。 

发明内容

发明目的 

为有效地抑制磁悬浮导向系统的外部扰动和参数摄动，提高系统的快速性和鲁棒性，本发明提供一种直线电梯的磁悬浮导向系统稳定运行的控制方法，把整数阶PID扩展到分数阶，同时为了提高系统的稳态精度，快速性和鲁棒性， 提高分数阶PI^λD^μ控制器的参数准确性，将模糊控制与分数阶PI^λD^μ控制相结合，利用模糊逻辑实现控制器参数的在线调整。 

技术方案 

一种直线电梯的磁悬浮导向系统稳定运行的控制方法，其特征在于：该方法步骤如下： 

(1)对于单磁悬浮导向系统进行数学建模； 

(2)对单磁悬浮导向系统的数学模型采用分数阶PI^λD^μ控制方法； 

(3)对分数阶PI^λD^μ的控制参数用模糊控制的输出量代替； 

(4)利用模糊逻辑实现控制器参数的在线调整。 

步骤(1)建立单磁悬浮导向系统的数学模型过程如下：电磁导向系统在X轴方向和Y轴方向受力相似，以X轴方向电磁铁为研究对象进行受力分析和建模；