[发明专利]用于控制系统的操作的控制器和方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及基于系统的模型来控制系统的操作，并且更具体地，涉及基于极值搜索来更新系统的模型。

背景技术

图1A示出了示例性的致动器的示意图。图1A中的致动器是电磁致动器。所述致动器包括壳体103、两个线圈104、两根弹簧105、橡胶垫102、活动元件(ME)101和固定元件100。

通常，当致动器未被致动时，活动元件101与固定机械元件100相接触。为了使活动元件101朝向壳体103移动，通过向线圈104中注入电流来对致动器系统进行致动。当电流被撤消时，所述活动元件被由位于致动器壳体103与活动元件101之间的弹簧102所产生的弹簧力推动抵靠于固定元件100。为了衰减接触力，在活动元件与壳体之间插设有橡胶垫102。

图1B示出了用于电梯制动系统中的致动器的另一示例。在该示例中，固定元件110是弯曲的，并且表示电梯制动轮120。与电梯制动系统相接触的固定元件被称为电梯鼓(drum)。通常，电梯轮具有两个对称的电梯制动系统130。这两个电梯制动系统是相同的，并且类似地进行控制。出于说明目的，电梯制动系统被放大140，并且被示意性地显示出150。活动元件155也是弯曲的，以与电梯鼓的形状相一致。其余的系统元件保持在适当的位置。

电梯制动系统应当能够产生相对较大的力矩，并且能够快速地停止电梯轿厢和配重(counterweight)。此外，制动系统可能位于建筑物居住者附近，所以安静的制动操作是必要的。而且，因为制动器的位置并不总是可容易到达的，所以易于调整和维护的可靠的制动系统受到重视。

在一种方法[美国专利5,717,174]中，通过位置传感器反馈来控制制动，并且控制器调整用于控制活动元件运动的电压信号以使冲击速度最小化。然而，对于相对于系统老化的可实现的性能，不存在定量预测。而且，电子电路在两个方向上控制制动活动元件：对抗弹簧力以使活动元件的运动减速，以及朝向弹簧力以使活动元件朝向电梯鼓的运动加速。

某些系统使用极值搜索控制器来增强系统性能。例如，一种方法[US 8,027,742B2]使用极值搜索来产生直接控制该过程中的一个致动器(例如，机械阀或机械阻尼器)的控制信号。在该方法中，极值搜索妨碍了该过程的用以检测该过程中的故障的一个输出。

其他方法[US 7,827,831B2和US 8,096,140B2]使用极值搜索来获知系统的过程的设定点。然而，提供一种使用极值搜索来进一步增强系统性能的系统也将是有利的。

发明内容

发明的各种实施方式的目的在于提供一种用于控制致动器的操作的系统和方法。例如，该致动器能够被用于电梯的制动系统中。某些实施方式的进一步的目的在于提供这样一种方法，该方法降低了制动系统所产生的噪音，使制动系统的安装和维护的成本最小化，并且适应于制动系统中的元件的劣化。

本发明的某些实施方式基于另一种实现：基于致动器的模型控制活动元件的运动是有利的。这种实现能够使监测致动器的操作的传感器的数量最小化，从而降低了致动器的安装和维护的成本。例如，在一种实施方式中，仅一个传感器被用来感测致动器的线圈中的电流。活动元件的实际位置是基于测量到的电流和致动器的模型来确定的。该实施方式还降低了制动系统的安装和维护的成本。

控制制动系统的困难之一是确保控制相对于系统劣化的鲁棒性。实际上，在制动系统的寿命期间，连续的制动器关闭和开启可能例如导致弹簧常数的变化以及橡胶垫的阻尼特性的变化。因此，本发明的某些实施方式在致动器的操作期间更新控制器。例如，响应于致动器的操作，一种实施方式更新非线性控制器的增益。另一种实施方式修改系统的模型，并且随后使用经修改的模型来更新非线性控制器。控制器的更新使得制动系统的噪音和磨损最小化。

相应地，一种实施方式公开了一种用于控制系统的操作的方法。所述方法包括：通过控制器来操作该系统，其中，所述控制器是根据所述系统的模型来确定的基于模型的控制器；在所述操作期间基于极值搜索来更新所述模型；以及基于经更新的模型来更新所述控制器，其中，所述方法的步骤通过处理器来执行。

另一种实施方式公开了一种用于控制系统的操作的控制器。所述控制器包括用于执行学习模块的处理器，其中，所述学习模块使用极值搜索来更新所述系统的模型。

又一种实施方式公开了一种用于控制系统的操作的方法。所述方法包括基于极值搜索来更新所述系统的模型的系数。所述方法的步骤通过处理器来执行。

附图说明

图1A是传统的致动器系统的示意图。