電梯門機系統中模糊PI控制技術的應用研究

苗宇

摘 要：隨著城市化進程的加快，電梯被廣泛應用于人們日常生產、生活中，人們對電梯門機控制要求也越來越高。傳統的電梯門機控制系統執行環節復雜，調試困難，系統可靠性比較差，而且傳統控制系統反應遲鈍，容易傷人。必須要有較好的電梯門機控制系統來提高電梯運行的快速性、可靠性與安全性。這種環境下模糊PI控制技術的應用滿足了電梯門機系統的需要。本文主要探討模糊PI控制技術應用于電梯門機系統特點與展望。

關鍵詞：電梯;門機系統;模糊PI控制技術

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

電梯門機系統是電梯的主要組成部門，現在的電梯門機系統中一般采用電梯門機系統對門機系統進行控制，這種控制方法應用到電梯門機控制器中能夠實現控制參數的免調試，大大提高了驅動系統對轉動慣量較大范圍變化的適應性，提高系統的動態性能。這宗控制技術的應用避免了傳統控制系統的較多弊端，實現小體積、大轉矩、性能高等優勢，而且能夠提高系統的穩定性與安全性，被廣泛應用于各種電梯門機系統中。

一、模糊PI控制技術概述

模糊PI控制技術是建立在模糊數學理論的基礎之上，1974年英國工程師提出將模糊控制思想應用于蒸汽機的控制中，模糊PI控制技術由此而得到迅速發展。模糊即是很難用語言或者數字來形容的一種現象，L.A.Zadeh教授提出的模糊理論能對模糊概念做了很好的描述。在實際工作中有經驗的操作員可能不理解操作原理，但是能夠根據經驗準確的操作，模糊控制原理就是以數學為基礎發展的模糊控制方法具有以下幾個方面的特點：

1.它不需要準確的數學模型

2.操作者利用控制經驗老控制系統

3.對系統參數的變化不敏感

4.利用規則達到控制的目的，利于理解和表達

模糊PI控制技術控制原理是：一般情況下PI控制方法是固定不變的，模糊PI控制器的兩個輸出分別作為積分系數和比例進行分析，根據實際運行的情況調整控制器參數，以此達到最好的控制效果，模糊PI控制框圖如圖一所示。

圖一：模糊PI控制框圖

模糊控制器的輸入變量為無車誤差變化量，模糊PI控制技術一般是利用模糊微分控制作用進行工作，但是模糊控制自身很難消除體統誤差變化率，控制精確度有待提高，將模糊控制與PID控制結合能夠實現實時調試調整比例、積分系數。獲得較快的動態反應，提高機械的穩定性。

二、id =0矢量控制雙閉環系統PI控制器設計參數

假設我們分析的電梯門機系統采用的是永磁同步電機，那么一般會采用d軸電流id =0的控制方法。在雙閉環系統系統中將電流環等小城一個一階慣性環節，大概為：1/T0 s+1，然后采用PI控制的速度環進行分析。在這里我們假設速度環的比例、積分系數、電流環等效時間、轉矩系數、轉動慣量、控制、負載轉矩、給定速度、實際電機角速度、q軸電流分別為：KP、KI、K0、Kc、J、TC、Ti、wr*、wr、iq來表示。這樣我們可以用的出函數公式：

GASR（s） ={KI KC[（KP /KI）×s+1]}/JS2（T0 s+1）

設定義變量h為中頻寬度，可以得到速度環控制增益KP、KI為：

KI = （h+1）/2×[J/Kc （hT0）2]

KP = h T0 KI

從這些公式中可以看出速度環PI參數與轉動慣量存在正相關的關系，而電流環與轉動慣量沒有關系，在這里對調速系統的速度環PI參數進行相應的調整。Te與iq呈正相關的關系，根據公式可以看出J較大時，摩擦因素TI變大，在一定的運動狀態下，電流更大。

三、模糊PI控制技術在電梯門機系統中的應用

電梯門機系統在結構上主要包括門結構、電機控制系統、安全檢測系統以及乘客監測系統等，電機控制系統的組成部件有：門機變頻控制器、電機驅動裝置、位置傳感器等，其中電機控制系統是整個電梯的核心組成部分，不僅能完成外部信號的處理，而且能給定電機驅動信號，完成整個系統的控制策略。控制功能完成需要有功能穩定、強大的運算器件，現在很多的電機控制中都使用了電機運算處理單元，但是這樣容易加大系統的成本，降低運行效率。我們將模糊PI控制技術應用到系統中，不僅能夠解決上述問題，而且能提高電梯運行的各種性能。

把模糊PI控制技術應用到總量較重的電梯門上，電梯門的總量增加10倍以上，然后和輕度電梯門應用一樣首先選定固定PI、普通模糊PI以及改進的模糊PI三種方式，分別調出合適的控制參數，然后根據效果圖以及相關的控制參數公式分析應用結果。不過重量型電梯門由于重錘的作用，電梯在關門的時候重錘提供驅動轉矩，開門時重錘會提供制動轉矩。根據分析結果我們可以看出，應用于輕量級電梯中的PI參數應用到重量級電梯門機系統中，系統相應較慢，滿足不了系統參數的要求，如果使用此方式，必須把控制參數值調大。所以說，模糊PI控制技術應用在電梯門機系統中，選擇合適的參數控制系統能夠起到很好的控制作用，提高電梯運行的穩定性、安全性應急系統的各項性能。

結語：在電梯門機系統中應用模糊PI控制技術，能夠迅速抑制轉速下降，使轉速得到有效的回升，同時又不會干擾動態性能指標，提高系統的穩定性與轉速性能。比傳統的控制方法操作簡便、功能齊全、安全穩定，可以省去人工調試的過程，減小控制誤差，提高控制精確度，是電梯門機系統目前應用最好的控制技術。

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