手扶电梯的动态特性与控制方法.docVIP

手扶电梯的动态特性与控制方法 　　摘 要：对手扶电梯的动态特性与控制方法进行分析具有重要的应用价值。针对传统手扶电梯控制方法的不足，文章提出一种基于模糊自适应PI控制的手扶电梯控制方法。首先对手扶电梯的动态特性进行了分析，以手扶电梯加速度控制偏差和加速度变换率作为控制目标，通过自适应调整控制器的参数从而实现了对手扶电梯的平稳控制，为手扶电梯的平稳运行提供了可靠保证。 　　关键词：手扶电梯；动态特性；控制方法 　　引言 　　随着城市化建设的不断推进，各个城市中的大型商场和超市越来越多，手扶电梯作为商场和超市的重要部分，也得到了广泛的应用[1]。手扶电梯具有结构简单、可靠性好、能够长时间连续运行等特点，但是在运行的过程中，由于载客数量的不同，受到机械振动的电机启停的影响，因此，输出负载具有较强的时变性，工况复杂[2]。这就降低了顾客的体验度，因此，需要对手扶电梯的动态特性和控制方法进行分析，从而为手扶电梯的改进提供准确依据。手扶电梯的动态特性与控制方法的分析方法，已经成为当前电梯领域一个热门研究课题，受到了很多学者的关注[3]。 　　通常情况下，对手扶电梯的动态特性与控制方法的分析主要是根据测量的相关参数实现的。利用传统方法进行手扶电梯的动态特性分析与控制的过程中，需要对手扶电梯的相关参数进行线性化处理，因为手扶电梯的输出特性具有较强的非线性和时变性特点，对相关参数进行线性化处理能够降低运算量，提高手扶电梯运行的稳定性。由于手扶电梯的动态特性分析与控制方法在手扶电梯领域具有巨大的应用价值，因此发展前景十分广阔，并成为该领域很多专家研究的重点课题。 　　利用传统算法进行手扶电梯的动态特性分析与控制的过程中，无法避免由于手扶电梯复杂工况造成的非线性和时变性的影响，从而降低了手扶电梯运行的稳定性。为此，提出一种基于迷糊自适应PID的手扶电梯动态特性分析与控制方法。文章重点对手扶电梯的动态特性进行了分析，并探讨了模糊自适应PID对手扶电梯的控制方法。 　　1 手扶电梯的动态特性分析 　　1.1 手扶电梯的结构原理 　　手扶电梯是由驱动电机、齿轮组、导链、扶手、传感器、内栏和阶梯等部分构成。手扶电梯的工作原理是，当手扶电梯运行时，两根导链围绕两组齿轮组做循环运动，在手扶电梯的顶部，驱动电机和齿轮组配合带动导链。一般的手扶电梯的驱动电机的功率在100马力左右，驱动系统和导链系统都被安置在框架内，手扶电梯的框架是金属结构，是连接两层楼的中间部分，手扶电梯在运行的过程中移动的是台阶，台阶在手扶电梯移动的过程中保持水平，台阶之间彼此交错，从而使顾客更容易上下手扶电梯。 　　1.2 手扶电梯的动态特性 　　手扶电梯的动态特性主要指手扶电梯在水平方向和垂直方向的运行状态。驱动电机在启动或者停止时，手扶电梯会受到机械传动的作用而发生振动，振动是衡量手扶电梯稳定性的重要指标，虽然手扶电梯在运行的过程中比较平稳，对顾客的舒适度体验不会造成影响，但如果振动力较大时，就会降低顾客对手扶电梯的舒适度体验。因此，振动是手扶电梯在运行过程中的主要动态特性。 　　手扶电梯的动态特性体现在无激励共振和稳态强迫共振引起的振动方面，其中无激励共振的强度与时间成反比例关系，稳态共振伴随着整个手扶电梯的运行过程。在手扶电梯运行的初期阶段，由于这两种共振都存在，因此，手扶电梯的稳定性较差。经过一段时间的运行后，手扶电梯只剩下稳态强迫共振，此时手扶电梯一直保持一定的共振，因此，为了降低共振，需要对电机进行控制。 　　2 手扶电梯的稳定控制方法 　　引起手扶电梯共振的原因有许多，其中最主要的是电机在启动和停止阶段引起的共振为主。因此，手扶电梯的加速度的控制方法是一个需要研究的核心问题。在手扶电梯空载运行的过程中，其加速度变化的变化率是一个正弦函数[4]，在负载运行的过程中，其加速的变化率将会发生突变，这就会对手扶电梯的运行带来一定的冲击，因此，文章将以手扶电梯的加速度作为控制对象。模糊自适应PID的控制方法的基本原理是以手扶电梯加速度的控制偏差的绝对值|E|和加速度变化率偏差的绝对值|EC|这两个值作为控制目标，通过不断调整PID控制器的参数KP、KI与KD，从而不断减低手扶电梯加速度变化率的控制偏差，使手扶电梯稳定的运行。具体的手扶电梯控制方法如下所述： 　　（1）模糊自适应PID控制器控制参数的确定。文章中的模糊自适应PID控制器的参数的数量分别为E、EC和KP、KI、KD这5个变量，分别为手扶电梯的加速度偏差、加速度变化率偏差、模糊自适应PID控制器的3个控制参数比例、微分和积分系数，其中，E、EC为控制器的输入变量，KP、KI、KD控制器的输出量。 　　（2）建立手扶电梯控制的隶属度函数。首先，需要对手扶电梯的上述5个控制参数进行模糊化处