王麟
江苏省特种设备安全监督检验研究院徐州分院221000
摘要：电梯是当前人们日常生活中的常见设备。电梯门机是执行电梯开关门动作的系统。随着社会的发展，使用者对于电梯的使用需求不断提高，自适应控制系统在电梯门机系统中的应关系到电梯的顺利运行。本文分析了电梯门机系统现状，提出了以单片机为核心，无刷直流电动机为驱动机的方案。系统采用曲线方法控制加减速，并将自适应控制应用其中，提高系统适应能力，从而更好的应对运行中的复杂状况。
关键词：自适应控制；电梯门机；应用
现代社会中高层建筑日渐增多，电梯也逐渐成为日常生活工作中的重要工具。电梯门机系统属于电机伺服系统，是电梯门执行开关操作的系统。当前主流的电梯门机控制系统组成部分包括交流电机及调速系统，这类系统具有体积小，使用寿命长的特点，其不足之处是控制操作复杂。少数电梯门机控制系统由直流电机及调速系统构成，这类系统控制过程简单，但存在体积大及电刷寿命短的问题。电梯的正常运行与使用者人身安全息息相关。相关统计显示不正常的电梯门开关是电梯运行过程中常常出现的故障。使用者对于电梯们开关运行的更高要求使得电梯门机系统的研究受到重视。
1.电梯门机系统电机选择
不同规格的电梯门对应的机械特性也不同，且不同电梯门在各阶段工作状态也不同，符合要求的电梯门机系统应能适应各种状况的发生。同一电梯门在长时间使用后会出现老化、损坏等问题，进而使其机械特性随之产生变化，数学模型较难将这种多变性呈现，因此，需将自适应控制应用于系统中以确保控制系统的长期安全稳定运行。直流无刷电动机使用的交流电动机结构简单，稳定性强，且维护简便使用周期长，与普通直流电动机相比，交流电动机具备优良的机械特性及调速性，故而使得直流无刷电动机被更广泛的应用于运行要求高的工业电力系统中。
2.电梯门机系统中的自适应控制策略
2.1加减速过程的曲线
通过合理构建电梯门机加减速过程的S曲线,可确保电梯门机系统运行的安全特性,增强电梯门开关的稳定性，避免电机受到负载冲击，从而使系统使用时间延长，提高其使用效率。因此，为了获取稳定的电梯门机加减速特性，应把S曲线应用于电梯门机加减速中。电梯门机的加减速过程包括三个阶段，在其加速过程中，第一阶段采用的加速方式是匀加加速，第二阶段的加速方式是匀加速，第三阶段则是匀减加速方式。同样的，电梯门机减速过程也可分为三个阶段。电梯门机的加减速曲线如图1所示。
图2参数自适应控制系统结构图
2.3门机开关运行曲线
电梯门机实际运行的过程中，其加减速的S曲线会因系统参数的不同而发生改变。电梯门机的全过程可分为7个S曲线加减速过程，每个过程具有不同的速度特性，而门机系统运用自适应控制，结合运行实际情况，针对每个过程形成辅助速度值并加入计算，并对出现的偏差加以修正。电梯门机运行曲线如图3所示，其中纵坐标代表运行速度，横坐标代表运行行程，横坐标上方及下方分别为关门及开门运行曲线。
图4门机控制系统示意图
3.1控制电机的调制方式
控制电机通常采用PWM调制，半桥全调制是PWM调制的常用方式。半桥全调制中6个功率管只有上半桥的3个参与调制，与6管均参与调制的全桥全调制相比，半桥全调制虽然降低了开关损耗，却使得所有功率管开关损耗不均等，下半桥功率管的开关损耗低于上半桥功率管。为避免该现象出现，门机系统可采用上半桥单极半调制的方式进行PWM调制。
3.2电机运行工作电流反馈
电机带载情况可通过电机运行工作电流反映，工作电流会参与速度及电流的双闭环控制。门机系统可使用IPM智能功率模块集成电流反馈信号，经过调理后信号可直接送到采样端口，从而使电流的实时反馈得以实现。
3.3系统参数保护
系统掉电或停机后，再重新运行时，应确保工作按照上次的运行状态进行。系统可利用串行的CAT24C021实现其参数掉电保护。通过I2C总线把CAT24C021与CPU连接，以保存用户初设参数，并可保存系统运行过程中重要的实时参数。
3.4系统驱动电路构成
系统驱动电机可选用智能功率模块6MBP15RH060。采用全桥全控式逆变器，选用高频绝缘的开关元件，该元件具有速度快、热稳定性好及控制简单等特点，并且其中的双极达林顿晶体管还具有电流密度大、压降低保和及耐压性好等优势。
结束语：
自适应控制广泛应用于电梯门机系统中。采用直流无刷电机，通过自适应控制可设计出适应复杂状况的门机系统。自适应控制下的门机系统稳定性高，可按照设定程序应对各种突发故障，满足了当前电梯门机系统的要求。
参考文献：
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