Brevet FR2627174A1 — publié le 19890818

La présente invention concerne un procédé pour la mise au point ou le réglage d'accord du dispositif de commande de position d'un ascenseur. La mise au point du dispositif de commande de position d'un ascenseur est actuellement basée sur l'uti- lisation d'une réponse par palier et d'une surface de commande. Dans le réglage assisté par ordinateur du dis- positif de commande de position, cela conduit à un long temps de stabilisation ou à une oscillation autour de la position visée. Il est donc difficile.d'obtenir un état de mise au point qui assure que l'ascenseur possède des caractéristiques d'arrêt optimales, c'est-à-dire que la vitesse de l'ascenseur devient nulle au même instant o l'ascenseur atteint la position d'arrêt visée. La présente invention a pour objet d'éviter les inconvénients ci-dessus. Le procédé de l'invention est caractérisé en ce que, afin d'accorder le dispositif de commande de position, on fournit un signal d'excitation artificielle au système d'entraînement de l'ascenseur, on mesure la réponse correspondant à l'excitation, on calcu- le un modèle mathématique pour le système d'ascenseur,on simule le comportement du système d'ascenseur, on déter- mine les valeurs de paramètres de commande qui minimisent l'erreur entre la valeur d'instruction de position réelle et la position effective, on pondère par un grand coef- ficient les erreurs individuelles au voisinage de la po- sition visée, on établit les paramètres de commande de position aux valeurs optimisées, on envoie un signal d'ex- citation réelle au système d'ascenseur, on estime à nou- veau les paramètres de modèle et on répète la séquence d'opérations cidessus jusqu'à ce que les paramètres de modèle et les paramètres de commande convergent. Par rapport à la méthode de mise au point à réponse par palier, le procédé suivant l'invention procu- re l'avantage qu'on obtient simultanément un réglage op- timal des paramètres de commande d'ascenseur et des carac- téristiques d'arrêt optimales. Un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention est caractérisé en ce que les valeurs des paramètres de commande sont trouvées par la méthode dite de p minimal. Un mode préféré de mise en oeuvre de l'inven- tion est en outre caractérisé en ce que le dispositif de commande utilisé dans le procédé est un dispositif de commande numérique de type proportionnel-intégral-dérivé PID. L'invention permet la sélection automatique de termes optimaux pour le dispositif de commande PID. Aucun équipement spécial de mesure n'est nécessaire pour les réglages. Le procédé de l'invention réduit le temps né- cessalre à la mise en service de l'ascenseur après ins- tallation ou modification. Le procédé permet d'installer un système d'ascenseur sans l'aide de personnel spéciale- ment qualifié. Un autre mode préféré de mise en oeuvre de l'in- vention est caractérisé en ce que les variations à long terme sont compensées par ajustement automatique des pa- ramètres de commande, à intervalles réguliers. Un mode préféré de mise en oeuvre de l'inven- tion est caractérisé en ce que les variations des carac- téristiques dynamiques du système d'ascenseur sont com- pensées au moyen d'une table de paramètres stockée en mé- moire. Outre les dispositions qui précèdent, l'inven- tion comprend encore d'autres dispositions qui ressorti- ront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide.du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma illustrant le prin- cipe de fonctionnement d'un servo-dispositif de position 26 2 7 1 7 4 comportant un dispositif d'accord; la figure 2a représente une courbe de la va- leur d'instruction de position; la figure 2b est une courbe représentant la position d'ascenseur effective lorsque le dispositif de commande de position est réglé par la méthode à réponse par palier; et la figure 2c est une courbe représentant la position d'ascenseur effective dans un système dans le- quel le dispositif de commande de position est accordé suivant le procédé de l'invention. Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. On décrit ci-après le procédé de réglage auto- matique des paramètres de commande. Dans des conditions idéales, ce procédé procure toujours des caractéristiques optimales d'arrêt de l'ascenseur. Le procédé est basé sur la minimisation de l'erreur entre la fonction cible et la fonction résultat, par la méthode de p minimal. Cette mé- thode est décrite par exemple dans l'ouvrage de R.W. Daniels "An Introduction to Numerical Methods and Optimi- zation Techniques", North Holland, New York, N.Y., U.S.A. 1978. La fonction cible est la valeur d'instruction de position et la fonction résultat est la position d'ascen- seur effective. On peut utiliser le procédé pour l'opti- misation des coefficients utilisés dans des régulateurs PID et des polynomes de commande d'une nature plus géné- rale. L'optimisation est effectuée en sept stades par le dispositif de commande numérique de position, soit comme une partie des programmes de base, soit sous la forme d'une unité séparée, suivant le principe illus- tré sur le schéma de la figure 1 qui représente une unité d'asservissement de position comportant un dispositif de mise au point ou d'accord, comme suit. Au premier stade, une séquence d'excitation artificielle TU, par exemple un bruit à large bande venant d'une unité (AE) 2, est en- voyée au système d'ascenseur (ES) 1 par l'intermédiaire d'un commutateur SW. On mesure la réponse correspondant au signal d'excitation, par exemple la vitesse au moyen d'un tachymètre (T) 3. Au deuxième stade, en utilisant la séquence d'excitation I et la vitesse O comme données de départ, un modèle mathématique M du système est calcule dans une unité (RLS) 4, par exemple par la méthode des moindres carrés comme décrit dans "Theory and Practice of Recursive Identification', de L. Ljung et T. S8der- str6m (MIT Press, Cambridge, MA, U.S.A., 1983). Au troi- sième stade, on simule le comportement du système d'as- censeur dans un ordinateur et, par la méthode de p mini- mal, on trouve les valeurs des paramètres de commande C qui minimisent l'erreur entre la fonction cible et la fonction résultat. Les valeurs des paramètres de commande C sont obtenues par optimisation des valeurs du modèle M dans une unité d'optimisation (TO) 5. L'erreur e(i) est décrite par l'équation e (i) =c i) [r (i-d) -y (i)2 (1) dans laquelle i =1, 2,..., m r(i) = valeur de la fonction cible (valeur d'instruction de position tournie par le générateur (PRG) 8) à l'instant i y(i) = valeur de la fonction résultat (position effec- tive, qui est obtenue par intégration de la vites- se effective dans une unité d'intégration (S(v))9) à l'instant i d = retard entre la fonction cible et la fonction ré- sultat c(i) = coefficient de pondération. La différence entre la valeur d'instruction de position et la position effective est obtenue au moyen d'un circuit différentiel (ú) 10. Le coefficient de pondération c(i) a une valeur de 1 sauf au voisinage immédiat de la position visée, o les erreurs sont pondérées par un grand coefficient(10000 environ). Cela assure l'obtention de caractéristiques d'arrêt optimales. Le système à boucle fermée est toujour's stable iorsqu'on utilise des valeurs de paramètres de com- mande obtenues par intération. Au quatrième stade, le dispositif de commande numérique de position (PID) est accordé par introduction des paramètres de commande optimisés C dans le dispositif de commande, par l'intermédiaire de l'unité d'accord (TUNER) 6. Au cinquième stade, un signal d'excitation réelle NO est appliqué au système d'ascenseur (ES) par l'intermédiaire du commutateur SW. Au sixième stade, on. estime à nouveau les paramètres de modèle. Au septième stade, on répète les stades 1 à 6 jusqu'à ce que les pa- ramètres de modèle et les paramètres de commande conver- gent. On donne ci-après un exemple illustrant la mise au point d'un dispositif de commande optimale de position PID. L'algorithme numérique PlD est m (n+1) =m (n)+Kc[(1lT+_Te-d2-) e(n)-(1+2Te(n-e+Te(n-2)] (2) dans lequel Kc = gain relatif Ti = constante de temps d'intégration Td = constante de temps de dérivation T = intervalle d'échantillonnage m(n) = sortie du dispositif de commande à l'instant n e(n) = différence entre la valeur d'instruction du dis- positif de commande et la sortie effective à l'instant n. 2627 1 74 On utilise la notation P=Kc, TI=T/Ti et TD=Td/T (les paramètres à optimiser). Le modèle d'ascenseur utilisé est ie modèle numé- rique d'un ascenseur à entraînement en courant continu. Pour cet ascenseur, la fonction de transfert discrète nu- mériquement identifiée (référence vitesse/courant) est --1 - -2 2 H(z) = 2,7140E-2-8,2442E-2 z-1+6,3082E-2 z'2 (3 1-1,7051 z +0,70887 z2 La fréquence d'échantillonnage est de 29,4 Hz. On donne au programme d'accord les valeurs ini- tiales suivantes: P = 1,0 (gain) TI = 0,0 (intégration) TD = 100 (dérivation) d = 27 m = 113 = 2 c(i) = 1 lorsque i = 1,..., 93 c(i) = 10000 lorsque 1 = 94,..., 113 Les spécifications de la fonction cible (va- leur d'instruction de position) sont: Distance parcourue = 2 m Accélération/décélération =1 m/s2 Vitesse de variation d'accélération/décélération= 2,5m/s3 L'itération avance comme indiqué dans le ta- bleau ci-dessous. N P TI TD ERREUR 1 1,512150 -0,00379583 41,9215 0,565341E3 2 0,847566 -0,00366833 59,8217 0,188979E3 3 0,637460 -0,00179276 72,4777 0,481527E2 4 0,503186 -0,00125536 86,2565 0,190194E2 0,509150 -0,00193232 88,5911 0,978937E0 6 0,510998 -0,00188863 88,1934 0,877784E0 7 0,510977 -0,00189038 88,2042 0,877783E3 Lorsqu'on utilise les paramètres de commande calculés ci-dessus, l'ascenseur s'arrête exactement au niveau visé, dans des conditions idéales. Pour l'entraîne- ment de deux mètres, le dépassement de course maximal est de 0,5 mm seulement. Dans un système réel, le dépassement de course dépend de la précision de la mesure de position. Puisque l'obtention d'une valeur adéquate des paramètres de commande produits par l'algorithme d2accord proposé dépend beaucoup de la précision du modèle de système dis- - ponible et de la stabilité des paramètres de modèle, il faut prendre particulièrement soin d'assurer que les don- nées échantillonnées, utilisées pour l'identification, sont exemptes d'interférence. Lorsqu'on utilise un dispositif de commande PID accordé par la méthode d'optimisation décrite ci-dessus, on obtient de bons résultats si les caractéristiques du système à commander restent sensiblement constantes. On peut compenser les variations a long terme par une correc- tion automatique des paramètres de commande, par exemple une fois par mois. Les variations des caractéristiques dynamiques du système, dépendant de la charge et de la position de la cabine, peuvent être compensées au moyen d'une table de paramètres, stockée dans la mémoire de l'ordinateur du dispositif de commande, qui contient les paramètres de commande correspondant à différentes combinaisons de char- ge/position. Les valeurs de cette table sont accordées par le procédé indiqué plus haut. Les valeurs intermé- diaires entre les valeurs discrètes stockées dans la ta- ble sont calculées, au moyen d'une méthode connue d'in- terpolation, par l'ordinateur du dispositif de commande. On utilise un dispositif de pondération.de charge (LWD) 11 pour adoucir le démarrage, et l'information fournie par ce dispositif est ajoutée au signal d'excitation réelle dans un circuit d'addition (i) 12. Lorsqu'on utilise un dispositif de commande PID, le procédé de l'invention procure des caractéristiques op- timales d'arrêt pour les paramètres de déplacement de la référence d'accord (distance, vitesse, accélération/décé- lération, dérivées de l'accélération et de la décéléra- tion). On peut étendre la plage applicable d'arrêt optimal par utilisation de constructions de dispositif de commande d'un type plus général, basées sur la fonction de trans- fert rationnelle., i0 La figure 2a représente la valeur d'instruction de position sous la forme d'un graphique dans lequel l'axe horizontal correspond au temps et l'axe vertical corres- pond à la distance. La figure 2b est une courbe représen- tant la position effective de l'ascenseur lorsque le dis- positif de commande de position est accordé conformément à la réponse par palier. Autour de la ligne représentant une distance ae 2 m, on observe des oscillations typiques de cette méthode d'accord. La figure 2c est une courbe representant la position effective de l'ascenseur dans un système comportant un dispositif de commande de posi- tion accordé par la procédé suivant l'invention. Ce pro- cédé, basé sur la pondération du terme d'erreur, assure que l'ascenseur s'arrête exactement au niveau de destina- tion.'Le A sur la figure représente le temps mort du système. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre et d'application qui viennent d'être dé- crits de façon plus explicite; elle en embrasse au con- traire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la portée de la présente invention. Revendications 1. Procédé pour le réglage d'accord d'un dispo- sitit de commande de position d'un ascenseur, caractérisé en ce que, pour accorder le dispositif de commande de po- sition (7), on fournit un signal d'excitation artificielle (TU) au système d'entratnement d'ascenseur (1), on mesure la réponse correspondant au signal d'excitation, on calcu- le un modèle mathématique (M) du système d'ascenseur, on simule le comportement du système d'ascenseur, on déter- mine les valeurs des paramètres de commande (C) qui mini- misent l'erreur entre la valeur d'instruction de position réelle et la position effective, on pondère par un grand coefficient les erreurs individuelles au voisinage de la position visée, on établit les paramètres de commande de position aux valeurs optimisées, on envoie un signal d'excitation réelle (NO) au système d'ascenseur, on esti- me à nouveau les paramètres de modèle et on répète la sé- quence ci-dessus d'opérations jusqu'à ce que les paramè- tres de modèle et les paramètres de commande convergent. 2. Procédé suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que, pour trouver les valeurs des paramètres de commande, on utilise la méthode de p minimal. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commanae utilisé dans le procédé est un dispositif de commande numérique PID. 4. Procédé suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les variations à long terme sont compensées par un accord automatique des paramètres de commande, à intervalles réguliers. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que les variations des caractéristiques dynamiques du système d'ascenseur sont compensées au moyen d'une table de paramètres stockée en mémoire.