(57)【要約】エレベータ制御装置は、駆動モータのトルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ手段と、速度検出信号が、直列接続された加速度変換手段とフィルタ手段に入力されたときの出力、および、トルク指令値がフィルタ手段に入力されたときの出力に基づいてエレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段と、を備えている。これにより高揚程エレベータのイナーシャ値を正確に算出できる。さらに、イナーシャ同定用の速度指令値として、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むという特徴的な速度指令値を用いる。これにより、高揚程エレベータのイナーシャ値を短時間に、かつ、正確に算出できる。
2016113769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかごを昇降運動させるトルクを発生するモータと、
前記モータの速度指令値を生成する速度指令生成手段と、
前記モータの速度を検出する速度検出手段と、
前記速度指令値と前記速度検出手段で検出された速度値とに基づいてトルク指令値を生成するトルク指令生成手段と、
前記モータで発生されたトルクの値が前記トルク指令値に一致するように前記モータを制御するトルク制御手段と、
前記速度検出手段で検出された速度値と前記トルク指令値とに基づいて前記エレベータのイナーシャ値を算出するイナーシャ算出手段と、
を備えたエレベータ制御装置において、
前記イナーシャ算出手段は、
前記トルク指令値の時間波形から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ手段と、
速度の次元を有する時間波形を加速度の次元を有する時間波形に変換する加速度変換手段と、
前記速度検出手段で検出された速度値の時間波形が、直列接続された前記加速度変換手段と前記フィルタ手段に入力されたときの出力、および、前記トルク指令値の時間波形が前記フィルタ手段に入力されたときの出力に基づいて前記エレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
前記速度指令値およびトルク指令値のそれぞれ規範となるモデル速度指令値およびモデルトルク指令値を、前記モデル速度指令値が前記速度指令値の時間波形に追従するように演算することで求めるモデル演算手段を備え、
前記トルク指令生成手段は、
前記モデル速度指令値と前記速度検出値との差に基づいて算出した値に前記モデルトルク指令値を加算した値をトルク指令値として生成すること
を特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
【請求項３】
前記速度指令値の時間波形は、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータ制御装置は、まずフィルタ手段としてのバンドパスフィルタを用いて、かご走行中のモータのトルク指令値から一定とみなせる負荷トルク、ロストルクの成分を除去して加速トルク指令値を抽出し、次にこの加速トルク指令値および速度検出値に基づいてエレベータの第１イナーシャ値を算出し、そしてこの第１イナーシャ値を用いて、制御装置における制御パラメータを修正して演算を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特許第５２９８５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のエレベータ制御装置は、高層ビルにおけるエレベータシステムに対して適用した場合、ロープアンバランスの影響を受けて正確なエレベータのイナーシャ値を得ることが難しいという問題があった。ロープアンバランスとは、ロープのかご側重量と釣合い錘側重量との重量差のことである。このロープアンバランスの値は、かご側と釣合い錘側とのロープ長さの差に依存するので、かご走行中のかご位置によって変化することになる。例えば、かごが最下階にあるときにはかご側にほぼすべてのロープ荷重がロープアンバランス量として加わり、かごが最上階にあるときには釣合い錘側にほぼすべてのロープ荷重がロープアンバランス量として加わることになる。そして、かごが中間位置付近にあるときにロープアンバランス量はゼロになる。【０００５】
したがって、モータのトルク指令値は、かごが一定速度で走行していてもロープアンバランスの影響を受けるために一定の値ではなく、かご走行中のかご位置に応じて変化することになる。具体的には、かごが一定速度で走行中におけるモータのトルク指令値の時間波形は、ある傾きを持った直線状の時間波形となり、一定とみなすことは困難であった。【０００６】
そして、従来のエレベータ制御装置は、かご走行中におけるモータのトルク指令値から一定とみなせる負荷トルク、ロストルクの成分を除去するフィルタ手段を用いていたため、ロープアンバランスの影響による一定ではないトルク成分を除去することは困難であった。その結果、ロープアンバランスの影響を受けて正確なエレベータのイナーシャ値を算出することができなかったという問題があった。さらに、正確なエレベータのイナーシャ値を算出することができなかったために、結果としてロープアンバランスが問題となる高層ビルにおけるエレベータの場合には、エレベータ制御装置の制御特性（例えば、速度指令値に対する追従特性）は良好なものではなかったという問題があった。【０００７】
なお、本明細書では、エレベータのイナーシャとはモータから見たときのエレベータ全体のイナーシャを意味するものとする。【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、特にロープアンバランスが問題となる高層ビルにおけるエレベータ（以下では、高揚程エレベータと呼ぶ。）のイナーシャ値を正確に算出することができるエレベータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエレベータ制御装置は、エレベータのかごを昇降運動させるトルクを発生するモータと、前記モータの速度指令値を生成する速度指令生成手段と、前記モータの速度を検出する速度検出手段と、前記速度指令値と前記速度検出手段で検出された速度値とに基づいてトルク指令値を生成するトルク指令生成手段と、前記モータで発生されたトルクの値が前記トルク指令値に一致するように前記モータを制御するトルク制御手段と、前記速度検出手段で検出された速度値と前記トルク指令値とに基づいて前記エレベータのイナーシャ値を算出するイナーシャ算出手段と、を備えたエレベータ制御装置において、前記イナーシャ算出手段は、前記トルク指令値の時間波形から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ手段と、速度の次元を有する時間波形を加速度の次元を有する時間波形に変換する加速度変換手段と、前記速度検出手段で検出された速度値の時間波形が、直列接続された前記加速度変換手段と前記フィルタ手段に入力されたときの出力、および、前記トルク指令値の時間波形が前記フィルタ手段に入力されたときの出力に基づいて前記エレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るエレベータ制御装置によれば、イナーシャ算出手段として、トルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去する周波数特性を有するフィルタ手段と、速度信号を加速度信号に変換する加速度変換手段と、直列接続された加速度変換手段とフィルタ手段を介して速度検出手段の検出信号が入力されたときの出力、およびフィルタ手段にトルク指令値が入力されたときの出力に基づいてエレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段を備えているので、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータのイナーシャ値の算出においても、トルク指令値から適切に加速度トルクの成分を抽出でき、結果的にエレベータのイナーシャ値を正確に算出することができるという効果を奏する。【００１１】
さらに、ここで算出されたイナーシャ値を用いて制御装置における制御パラメータを修正して演算を行うことで、制御特性、例えば、速度指令値に対するエレベータ制御装置の追従特性を良好なものとすることができるという効果を奏する。【００１２】
なお、本明細書では、ロープアンバランスの影響について理解しやすくすることを優先するために、エレベータ機械系において、日本特開昭５７-５７１７２号公報に開示されているようなコンペンロープ（あるいは、重量補償ロープ）は用いていないものとして説明している。コンペンロープとはロープアンバランスをできるだけ補償するようにしたものである。しかしながら、エレベータ機械系における様々な仕様に対応できるように非常に多くの種類のコンペンロープを準備することは極めて困難なことであるため、すでに日本特開昭５７-５７１７２号公報に開示されているように、現実的には、コンペンロープを用いた場合であってもコンペンロープではロープアンバランスを十分に補償し切れずにロープアンバランスの影響が出てしまうことはよく知られている。このため、コンペンロープを用いた場合についても、ロープアンバランスの影響を受けて正確なエレベータのイナーシャ値を算出することができなかったという従来技術における問題設定は適切であると言える。すなわち、エレベータ機械系にコンペンロープを用いている、用いていないに関わらず、本発明に係るエレベータ制御装置は有効であり、上述した効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１および実施の形態２に係るエレベータ制御装置を含むエレベータシステムの全体図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置における速度制御部の内部構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１および実施の形態２に係るエレベータ制御装置におけるイナーシャ算出部の内部構成図である。
【図４】図３に示すイナーシャ算出部の内部における演算処理の一具体例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１および実施の形態２に係るエレベータ制御装置における速度指令値（イナーシャ同定用）の時間波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置における速度制御部の内部構成図である。
【図７】本発明の他の実施の形態に係るエレベータ制御装置におけるイナーシャ算出部の内部構成図である。
【図８】一般的なエレベータ制御装置を用いた高揚程エレベータの通常走行時における速度指令値およびトルク波形（トルク指令値）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態１．
【００１５】
図１から図５は、本発明の実施の形態１に係るものである。
まず、本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置の構成について述べる。
図１において、エレベータ制御装置１は、速度指令生成部２が生成したモータの速度指令値に従って速度制御部３によりトルク指令値を発生し、このトルク指令値に基づいてトルク制御部５を介してモータ７を駆動制御する。
【００１６】
モータ７は綱車９を回転駆動するように構成され、綱車９の溝にはロープ１１が掛けられている。ロープ１１の一端にはかご１５が固定されると共に、他端には釣合い錘１３が固定されている。ここで、綱車９、ロープ１１、かご１５、および、釣合い錘１３はエレベータ機械系を構成しており、これらはエレベータ制御装置１により駆動制御される。エレベータ機械系とエレベータ制御装置１とによりエレベータシステムの全体が構成される。
【００１７】
そして、エレベータ制御装置１は、さらにモータ７の回転位置を検出して速度検出値を発生する速度検出部２０を備えている。速度検出部２０は、位置検出値を発生するエンコーダ８と、エンコーダ８の出力に基づいて速度制御部３に入力される速度検出値を出力する微分器１９とを備えている。
【００１８】
図２において、速度制御器３の一具体例である速度制御部Ａ３aは、速度指令値と速度検出値とを入力してトルク指令値を発生するトルク指令生成部A４０aと、イナーシャを決定するイナーシャ決定部A５０aとを備えている。
【００１９】
トルク指令生成部A４０aは、速度指令値から速度検出値を減算して第１の速度偏差値を求める第２減算器Ａ４１aと、第１の速度偏差値を入力してトルク指令値を求めるＰＩ制御器４３と、を備えている。
【００２０】
イナーシャ決定部Ａ５０aは、イナーシャ算出部６０と、判断部Ａ６９aと、制御パラメータ設定部Ａ７１aと、を備えている。
イナーシャ算出部６０は、速度検出値とトルク指令値とを入力してイナーシャ同定値を求める。判断部Ａ６９aは、イナーシャ算出部６０で求めたイナーシャ同定値が適切な値であるか否かを判断し、適切なイナーシャ同定値を確定し出力する。制御パラメータ設定部Ａ７１aは、判断部Ａ69aにより確定された適切なイナーシャ同定値を用いてエレベータ制御装置における制御パラメータを適切に設定する。
【００２１】
エレベータ制御装置1は、制御パラメータ設定部Ａ７１aにより設定された制御パラメータを用いて演算を行う。ここでの制御パラメータとは、例えば、トルク指令生成部Ａ４０aにおけるＰＩ制御器４３のゲインを指す。
【００２２】
なお、制御パラメータ設定部Ａ７１aは、判断部Ａ６９aにより確定された適切なイナーシャ同定値を考慮して、例えば速度制御系の開ループ伝達特性（または、速度制御系の制御帯域）が設計値に一致するように、ＰＩ制御器４３のゲインの値を設定する。
【００２３】
また、適切なイナーシャ同定値が存在しない初期状態においては、制御パラメータ設定部Ａ７１aは、ＰＩ制御器４３のゲインの値を設定するにあたって、例えば、機械構造についての設計検討結果から算出したイナーシャ値を用いて、上述のように、速度制御系の開ループ伝達特性が設計値に一致するように設定することになる。
【００２４】
図３において、イナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０fは、加速度変換部６１と、フィルタ部６２と、イナーシャ同定部６７と、を備えている。
加速度変換部６１は、速度検出値を入力して加速度検出値を求める。フィルタ部６２は、トルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去して加速トルク指令値を抽出できる周波数特性を有しており、加速度検出値およびトルク指令値を入力して加速度検出値およびトルク指令値のそれぞれを先の周波数特性に基づいてフィルタリングする。イナーシャ同定部６７は、加速度検出値がフィルタ部６２に入力されたときの出力および加速トルク指令値（トルク指令値がフィルタ部６２に入力されたときの出力）に基づいてイナーシャ同定値を求める。
【００２５】
なお、ここでいう加速トルク指令値とは、後述する式（１）に示す加速トルクＴａの指令値のことである。
【００２６】
またここで、加速度変換部６１は、「速度検出値を入力して加速度検出値を求める」と記載したが、この記載は、より正確には、「速度検出値の時間波形を入力して加速度検出値の時間波形を求める」と書き改めることができる。
なお、本明細書本文における他の記載についても、技術常識に基づいて明らかである限り、同様に、「時間波形」の文言は省略する。
【００２７】
図４において、図３に示すイナーシャ算出部Ｆ６０fの内部における具体的な演算処理の一具体例を示す。ここでの演算処理はデジタル演算で実現される例を示しているので、演算子ｚを用いて表すことができる。より正確には、演算子ｚの逆数である遅延演算子と呼ばれるｚ-1を用いて表すことになる。
【００２８】
加速度変換部６１は、差分演算を行うデジタル演算にて実現される。
【００２９】
フィルタ部６２は、トルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去する高周波通過フィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）のみでもよいが、図４では高周波通過フィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）と一般的なノイズ除去を目的とした低周波通過フィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）とが直列接続された帯域通過フィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）にて構成される例を示している。なお、フィルタ部６２については、演算子ｚを用いたデジタル演算の詳細内容は省略している。
【００３０】
イナーシャ同定部６７は、後述する式（１２）で表現されるJ[n]の漸化式を意味するデジタル演算にて実現される。つまり、イナーシャ同定部６７は、式（１２）に基づいてイナーシャ同定値としてデジタル演算されたJ[n]を逐次、出力することになる。そこで、この逐次、出力されたJ[n]を基に適切なイナーシャ同定値を確定する必要がある。この適切なイナーシャ同定値の確定を、図２に示す判断部Ａ６９aにて実現する。
この判断部Ａ６９aは、例えば、後述する式（１３）に示す収束判定式を４回連続で満足したときにイナーシャ同定値は収束したと判断して、そのときの収束した値を適切なイナーシャ同定値として確定して出力する。この収束判定式については、後ほど改めて、図５を用いながら説明する。
【００３１】
図５は、イナーシャ同定用のモータの速度指令値の時間波形の一例を示すものである。
本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置におけるイナーシャ同定用の速度指令値として、もちろん、前述の特許文献１に開示されているような、一回のかごの通常走行を行う場合の時間波形を用いても良い。しかしながら、さらなるイナーシャの同定精度の向上を実現させるためには、後述するように、図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値を用いることが有効である。
【００３２】
モータの速度指令値を生成する速度指令生成部２は、図１に示すように、イナーシャ同定用の速度指令値と通常運転用の速度指令値とが切換可能となっており、これらの速度指令値をイナーシャ同定時なのか、それとも通常運転時なのかに基づいて切り換えることで、モータの速度指令値として出力する構成を備えている。
ここで、通常運転用の速度指令値は、よく知られているように、加速区間、等速区間および減速区間を持った台形状の時間波形である。一方、イナーシャ同定用の速度指令値は、図５に示すように、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むことを特徴とするものである。なお、図５では、４m/minと１５m/minの２種類の大きさを持つ速度値を３．０sec毎に交互に切り換わる時間波形を、イナーシャ同定用の速度指令値の一例として示している。
【００３３】
図５において、○印は、後述する式（１２）に基づいて求めたイナーシャ同定値J[n]を図示しない記憶部に保存し、保存する度に後述の式（１３）で示した収束判定式を適用して収束を判定する時間タイミングを示すものである。この時間タイミングの間隔は、イナーシャ同定部６７における式（１２）の演算を行うサンプリング時間と比べてもっと長い時間を持つものである。
【００３４】
以上において、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の構成について、図１から図５を用いて説明してきた。
【００３５】
そして、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、次に示す２つの特徴点を持っている。
すなわち、第１の特徴点は、主な構成として、モータのトルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ手段と、速度検出信号が、直列接続された加速度変換手段とフィルタ手段に入力されたときの出力、および、トルク指令値がフィルタ手段に入力されたときの出力に基づいてエレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段と、を備えている点である。
【００３６】
次に、第２の特徴点は、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むという特徴的な速度指令値を用いてイナーシャ同定を行う点である。
【００３７】
そこで以下の[1]では、まず、第１の特徴点に関連して、図３に示すように、イナーシャ同定部６７において、加速度検出値がフィルタ部６２に入力されたときの出力と加速トルク指令値とに基づいてイナーシャ同定値を求めることができる理由について説明する。
【００３８】
続いて、[2]では、第２の特徴点に関連して、図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値の時間波形を用いることで、イナーシャの同定精度を向上することができる理由について説明する。
【００３９】
[1]イナーシャ同定部６７におけるイナーシャ同定について
イナーシャ同定部６７において、加速度検出値がフィルタ部６２に入力されたときの出力と加速トルク指令値とに基づいてイナーシャ同定値を求めることができる理由について、図３を用いて以下説明する。
【００４０】
まず、モータトルクＴは、加速度に比例する加速トルクＴａ、負荷やロープアンバランスの状態に比例する負荷トルクＴL、および速度に比例するロストルクＴhに分けることができ、式（１）のとおりに表現できる。
Ｔ＝Ｔａ＋ＴL＋Ｔｈ ・・・・式（１）
また、加速トルクＴａは、式（２）のとおりに表現できる。
Ｔａ＝Ｊ×(ｄω/ｄｔ)・・・・式（２）
ただし、Ｊ：モータから見たときのエレベータ全体のイナーシャ（エレベータのイナーシャ）、ω：角速度（モータ回転角速度）、ｄ/ｄｔは微分演算子、を示す。
【００４１】
次に、図８を用いて、式（１）における各種のトルク成分である、加速トルクＴａ、負荷やロープアンバランスの状態に比例する負荷トルクＴL、および速度に比例するロストルクＴhについて詳しく見ていく。
【００４２】
なお、図８は、より正確には、一般的なエレベータ制御装置を用いた高揚程エレベータにおいて、最上階から最下階まで無人で走行した場合の速度指令値およびトルク波形（トルク指令値）を示したものである。ここで、エレベータ制御装置におけるトルク制御部５が良好に動作できているものとすれば、モータで発生されたトルク（発生トルク）の時間波形はトルク指令値に追従できているため、トルク指令値とトルク波形は一致していることは明らかである。このため、図８の下図の縦軸は、トルク波形（トルク指令値）となる。
【００４３】
図８内の下図において、ａの部分はロープアンバランス分、ｂはロストルク分、ｃはかご重量と釣合い錘重量のアンバランス分、ｄは加速度時の加速トルク分、ｅは減速時の加速トルク分に対応している。
なお、かご重量と釣合い錘重量のアンバランス分およびロープアンバランス分が負荷トルクＴLになる。
【００４４】
以下、これらトルク指令値（トルク波形）の各種成分について、その特徴を示す。
（１）ロープアンバランス分
ロープアンバランス分であるａの部分は、図８内の下図から明らかなように、かごが一定速度で走行中において傾き（ただし、上昇方向か下降方向かにより符号が異なる）を持った時間波形になり、一定ではないことが分かる。なお、図において、ロープアンバランスは、かごが中間位置付近よりも上方にある場合は正であり、中間位置付近よりも下方にある場合は負となる。
（２）ロストルク分：Ｔｈ
ロストルク分は、速度に比例するロスであるが、例えば、レールとガイド間のロス、ロープと綱車および返し車間のロスなどにより発生するものである。このロストルク分は、エレベータシステムの機械設計の観点から十分に小さくなるように設計されているため、その大きさはトルク指令値において加速度トルクと比べて十分に小さくなる。
（３）かご重量と釣合い錘重量のアンバランス分
かご重量と釣合い錘重量のアンバランス分に関し、釣合い錘重量は、かご内負荷をかごの最大積載重量の半分の負荷（ハーフロード）にしたときにかご側と釣合い錘側の重量がバランスするように決定されることが一般的である。したがって、無人走行時のものを示した図８では、かご側と釣合い錘側の重量のアンバランスは、かごの最大積載重量の半分の負荷（ハーフロード）に対応した一定値となっていることを示していると言うことができる。
（４）加速トルク：Ｔａ
式（２）のとおり、モータの角加速度の大きさに比例して加速トルクの大きさが定まるものであり、角加速度は符号を有しているため、加速トルクは、図８において、加速時には正の値となり、減速時には負の値となる。
【００４５】
さて、前述の特許文献１に開示される従来のエレベータ制御装置は、かごが走行している際に負荷トルクＴLおよびロストルクＴhは一定とみなせると仮定し、トルク指令値から一定とみなせる負荷トルク、ロストルクを除去して加速トルク指令値を抽出するフィルタ部を用いることで、エレベータのイナーシャ値を求めていた。
【００４６】
このため、先の背景技術で述べたように、かご走行中において一定とみなすことができないロープアンバランスの影響を受ける高揚程エレベータに対して、従来のエレベータ制御装置を適用する場合には、ロープアンバランスの影響を受けて正確なエレベータのイナーシャ値を得ることが難しいという問題があった。その結果、適切なイナーシャ値を用いないで制御装置における制御パラメータを決定して制御を行っていたため、エレベータ制御装置の制御特性（例えば、速度指令値に対する追従特性）は良好なものではなかったという問題があった。
【００４７】
これに対し、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置１は、トルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ部６２を、加速度検出値およびトルク指令値のそれぞれに適用することで加速度検出値およびトルク指令値のそれぞれから所定の周波数成分を抽出した後に、フィルタ部６２からのそれぞれの出力に基づいてイナーシャ同定部６７によりエレベータのイナーシャ値を求める。
ここで、従来のエレベータ制御装置と本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置におけるフィルタ部を比較すれば、両者には２つの差異点があることが明らかである。
すなわち、
<1>ロープアンバランスによるトルク成分を前者（従来のエレベータ制御装置）のフィルタ部では除去できないが、一方、後者（本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置）のフィルタ部では除去できるという点で、両者のフィルタ部の周波数特性が異なっている。
<2>さらに、前者のフィルタ部はトルク指令値のみに適用しており加速度検出値には適用しておらず、一方、後者のフィルタ部は加速度検出値およびトルク指令値のそれぞれに適用するという点で、両者のフィルタ部の適用構成が異なっている。
【００４８】
上記<1>、<2>に示した２つの差異点により、従来のエレベータ制御装置と本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において求められたエレベータのイナーシャ値は、精度が異なってくる。
【００４９】
そこで、以下では、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置におけるフィルタ部６２に着目しながら、イナーシャ同定部６７により高揚程エレベータにおけるエレベータのイナーシャ同定値を求めることができることを、式を用いながら説明する。
【００５０】
なお、以下においては、エレベータ制御装置は実際にはデジタル制御によって実現されるため、厳密には演算子ｚを用いた離散時間システムにて説明すべきではある。しかしながら、ここでは、問題が無い範囲で理解しやすさを優先することを理由に、連続時間システムにて説明する。さらに、同じ理由により、線形システムであるとして説明する。そして、式を変形するにあたって、必要に応じて、数学の演算子法（Operator   method）の考え方を用いる。
【００５１】
式（１）と式（２）からトルク波形（トルク指令値）であるＴは、次の式（３）のとおりに表現できる。
Ｔ＝Ｊ×(ｄω/ｄｔ)＋ＴL＋Ｔｈ・・・・・式（３）
【００５２】
次に、式（３）における左辺および右辺に対して、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置１におけるフィルタ部６２のラプラス領域上の伝達特性を関数Ｈ１と表現して、このＨ１を施すと、次の式（４）を得ることができる。
Ｈ１（Ｔ）＝Ｈ１（Ｊ×(ｄω/ｄｔ)＋ＴL＋Ｔｈ）・・・・式（４）
ここで、Ｈ１（  ）とは、（  ）内の信号に対してフィルタＨ１を施したときの出力を意味する。
【００５３】
さらに、式（４）において、線形システムにおける結合法則および分配法則を適用すると、以降の式（５）、式（６）、および式（７）が得られる。
Ｈ１（Ｔ）＝Ｈ１（Ｊ×(ｄω/ｄｔ)）＋Ｈ１（ＴL）＋Ｈ１（Ｔｈ）・・・・式（５）
そして、
Ｈ１（Ｔ）＝Ｊ×Ｈ１（ｄω/ｄｔ）＋Ｈ１（ＴL）＋Ｈ１（Ｔｈ）・・・・式（６）
＝Ｊ×ｄ（Ｈ１（ω））/ｄｔ＋Ｈ１（ＴL）＋Ｈ１（Ｔｈ）・・・・式（７）
【００５４】
ここでロープアンバランス分およびかご重量と釣合い錘重量とのアンバランス分を含む負荷トルクＴLは、特に昇降行程が長い高揚程エレベータでは昇降行程に対応してロープが長くなり、ロープアンバランス分の影響が大きく出るために、前述のとおり一定にはならない。
【００５５】
このため、繰り返しにはなるが、従来のエレベータ制御装置に用いられる、直流分を除去するフィルタ部を用いた場合には、ここでいうところの一定にはならないロープアンバランス分を除去することは困難であった。
【００５６】
本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、上記Ｈ１（  ）として、直流分だけでなく、かごが一定速度で走行中において傾きを持つようになるロープアンバランス分の影響を十分に除去できる周波数特性を有する帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を用いる。つまり、従来のエレベータ制御装置に用いられたフィルタ部の特性と比べて、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）の一部を構成する高周波通過フィルタ（ＨＰＦ）における折点周波数を十分に高くするものである。
【００５７】
したがって、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置では、特に昇降行程が長い高揚程エレベータであっても、式（６）または式（７）における右辺の一部（Ｈ１（ＴL）＋Ｈ１（Ｔｈ））のように、フィルタ部６２を適用していることにより、漸近的にゼロとすることが可能になる。
したがって、
Ｈ１（Ｔ）＝Ｊ×Ｈ１（ｄω/ｄｔ）・・・・式（８）
＝Ｊ×ｄ（Ｈ１（ω））/ｄｔ・・・・式（９）
【００５８】
そして、式（８）および式（９）により、次の式（１０）および式（１１）が得られる。
Ｊ＝Ｈ１（Ｔ）/（Ｈ１（ｄω/ｄｔ））・・・・式（１０）
＝Ｈ１（Ｔ）/（ｄ（Ｈ１（ω））/ｄｔ）・・・・式（１１）
ただし、式（１０）または式（１１）において、分母の値がゼロになる場合を除く。
【００５９】
なお、式（１０）は、分子がフィルタ後のトルク指令値を示し、分母がフィルタ後の加速度検出値を示すものである。
一方、式（１１）は、分子が同様にフィルタ後のトルク指令値を示し、分母がフィルタ後の速度検出値を微分した値を示すものである。すなわち、式（１０）と式（１１）の違いは、分母において、前者（式（１０））は速度検出値を微分した後にフィルタを施したものであり、後者（式（１１））は速度検出値にフィルタを施した後に微分したものであるという違いである。
【００６０】
したがって、式（１０）は、図３に示したイナーシャ算出部の内部構成図に対応するものである。これに対して、式（１１）は、後述する図７に示したイナーシャ算出部の内部構成図に対応するものである。
なお、図７については、後述の本発明の他の実施の形態に係るエレベータ制御装置にて改めて述べる。
【００６１】
以上のことから、基本的には、式（１０）または式（１１）に基づいて、イナーシャ同定値、つまりイナーシャJを求めることができることが分かる。
【００６２】
なお、式（１０）または式（１１）では、分母、すなわち、フィルタ後の加速度検出値の値がゼロになった場合にゼロ割りとなるので、問題が発生することになる。
このため、実際のエレベータ制御装置では、このゼロ割りの問題を解決するイナーシャ同定方法を用いることが必要となる。
【００６３】
そこで、このゼロ割りの問題を解決できる有効なイナーシャ同定方法（同定アルゴリズム）について、以下、説明する。
まず、式（６）を参考にして、２次元データとして、横軸データにＨ１（ｄω/ｄｔ）を、縦軸データにＨ１（Ｔ）をプロットすることを考えてみる。さらに、この２次元データを実機のエレベータシステムから多数収集してプロットすることを考えてみる。このとき、式（６）を参照すれば、イナーシャＪは、プロットした２次元データを用いて直線近似したときの直線の傾きに対応することが分かる。そこで、データ群に対して最小２乗法を適用して直線近似したときの直線の傾きを求めて、この傾きの値をイナーシャＪの同定値とすれば良い。
なお、ここで述べた式（６）についての考え方は、式（７）についても同様に適用できる。
【００６４】
ここでの考え方に基づいてイナーシャＪを求めるならば、式（１０）または式（１１）における分母がゼロになる場合の問題（ゼロ割りの問題）を回避することができる。
【００６５】
このように実機のエレベータシステムから２次元データを多数収集した後に、最小２乗法を適用して直線近似を行い、そのときの直線の傾きをイナーシャＪとして求める方法は、データを蓄積してまとめて一括で最小２乗法を適用するので、一括型の最小２乗法を適用したイナーシャＪの同定方法と呼ぶ。
【００６６】
一方、一括型の最小２乗法に対して、実機のエレベータシステムから２次元データを収集しながら同時に最小２乗法を逐次適用しながら、イナーシャＪを求めることもできる。これが逐次型の最小２乗法を適用したイナーシャＪの同定方法である。
【００６７】
以下では、逐次型の最小２乗法を適用したイナーシャＪの同定方法について説明する。
この同定方法は、具体的には、イナーシャ同定部６７において、次に示すJ[n]の漸化式の演算を行うことにより、イナーシャＪ（正確には、J[n]）を求めるものである。
Ｊ[n]= J[n-1]+μ×a[n] ×(t[n]-J[n-1]×a[n]) ・・・・式（１２）
ここで、 a[n]：走行時のモータ角加速度データをBPF（帯域通過フィルタ※１）処理したデータ
t[n]：走行時のトルク指令値（トルク波形）データをBPF（帯域通過フィルタ※２）処理したデータ
J[n]：イナーシャ同定値
なお、ここでのＢＰＦ（帯域通過フィルタ）処理したデータとは、ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）を通過させたデータのことを意味する。
また、※１と※２の帯域通過フィルタは、同じ周波数特性を有するものである。
ただし、nは自然数である。
また、μは同定値の収束速度を調整する定数（同定用定数）である。
【００６８】
このように、図４に示すイナーシャ同定部６７では、式（１２）で示すJ[n]の漸化式を意味するデジタル演算にて実現される。同様に、図４に示す加速度変換部６１では、差分演算を行うデジタル演算にて実現される。
したがって、イナーシャ算出部６０の内部では、図４に示すような具体的な演算処理が行われることになる。
【００６９】
なお、式（１２）において、逐次得られたJ[n]を基に、イナーシャＪの同定値を確定する必要がある。これについては、判断部Ａ６９aにて実現する。
判断部Ａ６９aは、イナーシャ算出部６０で算出したイナーシャ同定値が適切な値であるか否かを判断し、適切なイナーシャ同定値をイナーシャＪの同定値として確定して出力する。
【００７０】
ここで、イナーシャ算出部６０で算出したイナーシャ同定値が適切な値であるか否かの判断については、具体的には、イナーシャ算出部６０で算出したイナーシャ同定値の収束度合いを確認して行うものである。
そこで、以下では、イナーシャ同定値の収束度合いに基づく適切なイナーシャ同定値の判断方法についてイナーシャ同定用の速度指令値の時間波形を示す図５を用いて説明する。
【００７１】
既に述べたように、図５において、○印は、イナーシャ算出部６０で算出したイナーシャ同定値を図示しない記憶部に保存する時間タイミングを示すものでもあり、同時に、後述の式（１３）で示した収束判定式を適用して収束を判定する時間タイミングを示すものでもある。つまり、○印の時間タイミング毎に、J[n]が保存され、収束度合いを確認することになる。
【００７２】
図５によれば、イナーシャ同定用の速度指令値は、２種類の大きさを持つ速度値が３．０sec毎に交互に切り換わり、そして、同じ時間長さの３．０sec毎にイナーシャ同定値を保存しながらイナーシャ同定値の収束度合いを確認することになる。
図５において、例えば、イナーシャ同定部６７がイナーシャ同定値を逐次、算出する周期が５．０msecであるとすると、ここでの３．０secの時間タイミングは、５．０msecに対し十分に長い時間であることが分かる。
【００７３】
実際、図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値を用いることにより、イナーシャ同定値は、速度値の切換えがなされる加減速時に大きく変化し、一定速走行時に滑らかに収束するようになる。つまり、イナーシャ同定値は、速度値の切換えを行う３．０secの周期でイナーシャ同定値は段階的に変化して収束していく特性を持つ。そこで、この特性を利用して、イナーシャ同定値を逐次、算出する５．０msecの周期に対し十分に長い時間である３．０secの周期でイナーシャ同定値を保存しながら、そのイナーシャ同定値の収束度合いを確認し、収束したか否かを判断するものである。
【００７４】
イナーシャ同定値が収束したか否かについての具体的な判断は、例えば、下記の式（１３）に示す収束判定式を４回連続満足したときにイナーシャ同定値は収束したとすれば良い。
収束判定式： Abs(Ｊｋ- Jｋ-1) ＜0.03×Jｋ-1  ・・・・式（１３）
ここで、Abs（  ）は、（  ）内の数値の絶対値を演算する演算子を示す。
また、Ｊｋは、最初からｋ個目（ｋ回目）の○印のタイミングで保存されたイナーシャ同定値J[n]を指すものである。ｋは自然数であり、J0は、例えば、零の値または初期値データ（初期値として与えたデータ）として設定した値とすれば良い。
式（１３）は、前回保存のイナーシャ同定値J[n]と今回保存のイナーシャ同定値J[n]との差分について、その絶対値が前回保存のJ[n]の０．０３倍よりも小さくなったときに、イナーシャ同定値は今回保存のイナーシャ同定値J[n]に収束したと判断するものである。
【００７５】
そして、イナーシャ同定値は収束したと判断したときのイナーシャ同定値の値を適切なイナーシャ同定値とすることにより、イナーシャＪの同定値を確定することができる。
【００７６】
このように、イナーシャ同定値が収束して確定することができたときに、エレベータ制御装置１は、速度指令値としてイナーシャ同定用の速度指令値を適用することを停止する。
これ以降、エレベータ制御装置１は、速度指令生成部２の切換スイッチを切り換えて、速度指令値として通常運転用の速度指令値を適用して通常運転を開始すると共に、イナーシャ決定部Ａ５０aの内部においてイナーシャ同定の演算を停止する。
【００７７】
そして、通常運転を開始するにあたって、イナーシャ決定部Ａ５０aの構成において先に説明したように、制御パラメータ設定部Ａ７１aは、イナーシャ決定部Ａ５０aにおける判断部Ａ69aが確定した適切なイナーシャ同定値を用いてエレベータ制御装置における制御パラメータを適切に設定することになる。
【００７８】
すなわち、エレベータ制御装置1は、制御パラメータ設定部Ａ７１aにより設定された制御パラメータを用いて演算を行うことで通常運転が可能になる。
なお、ここでの制御パラメータとは、前述したように、例えば、速度指令生成部Ａ４０aにおけるＰＩ制御器４３のゲインを指す。
【００７９】
具体的には、制御パラメータ設定部Ａ７１aは、ＰＩ制御器４３のゲインの値を、判断部Ａ６９aにより確定したイナーシャ値を考慮して、速度制御系の開ループ伝達特性（または、速度制御系の制御帯域）が設計値に一致するように設定する。
【００８０】
以上の[1]では、まず、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置における第１の特徴点に関連して、図３および図４に示すイナーシャ同定部６７において、加速度検出値がフィルタ部６２に入力されたときの出力と加速トルク指令値とに基づいてエレベータのイナーシャ同定値を求めることができる理由について説明した。
【００８１】
次に、以下の[2]では、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置における第２の特徴点に関連して、図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値の時間波形を用いることでイナーシャ同定精度を向上することができる理由について説明する。
【００８２】
[2]イナーシャ同定用の速度指令値を用いたイナーシャ同定について
（１）同定精度の向上が実現できる理由その１
走行時のモータ角加速度データをBPF処理したデータa[n]と、走行トルクデータをBPF処理したデータt[n]とを用いて、式（１２）に示す最小２乗法に基づいてイナーシャJの同定値を求める場合を例にして、以下、説明する。
この場合、最小２乗法に基づいたイナーシャ同定方法であることから、基本的には、a[n]、t[n]を組み合わせた２次元データ（a[n]、t[n]）の数が多くあればあるほどイナーシャJの同定精度を高めることができることが分かる。このことは、前述したように、多数の２次元データ（a[n]、t[n]）を縦軸と横軸からなる2次元平面上にプロットして、これら２次元データに対して直線近似したときの直線の傾きがイナーシャＪに対応することから、明らかなことである。
ただし、２次元データ（a[n]、t[n]）の数が多くあっても、これらの値がほぼ一定である場合にはイナーシャJの同定精度を高めることができないことに注意する必要がある。
【００８３】
したがって、イナーシャJを同定するにあたり、a[n]、t[n]の２次元データについて値を変化させながら多く収集できるような速度指令値をイナーシャ同定用の速度指令値として利用することがイナーシャJの同定精度を高める上で有効であることが分かる。
【００８４】
このような考え方に基づいて、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、イナーシャ同定用の速度指令値として、図５に示すような、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに３．０sec毎に交互に切り換わる時間波形を含む速度指令値を用いる。
【００８５】
さらに、ここでのイナーシャ同定用の速度指令値は、システム同定技術分野においては、エレベータシステムを加振する同定信号に相当するものであると理解できる。そして、システム同定技術分野の基礎知識として、同定信号は多くの周波数成分を含んだ時間波形とすることにより、上述した同定精度が向上することだけでなく、短時間で正しい同定値に収束すること（同定収束性が向上すること）が知られている。
【００８６】
しかしながら、例えば、モータシステムを加振する同定信号としてよく知られている、モータの正転駆動と逆転駆動とを交互に繰り返えす速度指令値を、エレベータ機械系を含むエレベータシステムに単純に適用することは適切ではない。
なぜならば、エレベータのイナーシャ同定を正しく行う場合には、モータ７からかご１５へ確実に駆動力が伝達している条件下でエレベータシステムを加振する必要があるためである。
綱車９とロープ１１との間のトラクションが確保できないような速度指令値を用いた場合には、綱車９とロープ１１との間でスリップ現象が発生してしまい、結果的に、エレベータの正しいイナーシャ値、すなわち、モータ７から見たときのエレベータ全体の正しいイナーシャ値を得ることができなくなるという問題が発生する。
【００８７】
そこで、本発明の実施の形態１におけるイナーシャ同定用の速度指令値は、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むものを採用する場合に、次の点に注意する必要がある。
【００８８】
すなわち、イナーシャ同定用の速度指令値における、第１の速度値と第２の速度値は、ここで述べた、綱車とロープとの間でのスリップ現象を回避できるように、それぞれ適切な大きさに調整された値を用いるべきである。これにより、モータからかごへ確実に駆動力が伝達している条件下で、確実なイナーシャ同定を行うことができる。
【００８９】
以上の（１）に示したように、本発明の実施の形態１において、イナーシャ同定用の速度指令値として、図５に示す時間波形に採用することによって、同定精度および同定収束性を向上させることができることが分かる。
【００９０】
（２）同定精度の向上が実現できる理由その２
図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値において、第１の速度値と第２の速度値はイナーシャ同定が良好になされる程度に両者共に小さくできるので、実際のかごの通常走行時の速度と比べて、例えば、100分の１程度に設定できる。このような第１の速度値と第２の速度値の大きさが調整されたイナーシャ同定用の速度指令値を利用した場合、イナーシャ同定の演算の開始から終了までのかごの移動量は、従来のエレベータ制御装置の場合と比べてはるかに小さくなる。そして、このかごの移動量が小さいということは、イナーシャ同定の演算の開始から終了までにかごが移動する間でのロープアンバランス量の変化が小さいことを意味する。したがって、ここで述べたイナーシャ同定用の速度指令値を利用した場合、イナーシャ同定時に利用する信号（例えば、トルク指令値）におけるロープアンバランス量の影響を小さくできることになる。
【００９１】
このように、第１の速度値と第２の速度値の大きさが調整されたイナーシャ同定用の速度指令値を利用することによって、イナーシャ同定結果にロープアンバランスの影響が現れにくくすることができるということが分かる。
【００９２】
上記（１）、（２）の内容をまとめると、次のとおり。
図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値によれば、イナーシャJを同定するにあたり、２次元データ（a[n]、t[n]）について値を変化させながら多くのデータを収集できるため、同定精度が高く、かつ、同定収束性が優れたイナーシャ同定を実現することができる。
さらに、速度指令値の大きさをかごの通常走行時の速度と比べて適切に調整すれば、イナーシャ同定においてロープアンバランスの影響を小さくできるため、より同定精度が高いイナーシャ同定を実現することができる。
【００９３】
以上では、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の構成について説明すると共に、主な構成としての２つの特徴点について、エレベータ制御装置の中核部分であるイナーシャ同定動作との関係を明らかにするように説明してきた。
【００９４】
以下では、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の動作については、既に説明済みで重複になる点もあるが、図１〜図５を用いて簡単に説明することにする。
【００９５】
イナーシャ値を同定するために、かご１５をある階でまず停止させておいて図１に示すように、速度指令生成部２で生成された速度指令値として図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値を速度制御部Ａ３aに入力し、速度制御部Ａ３aがトルク制御部５を介してトルク指令値をモータ７に与え、モータ７を駆動してかご１５を走行運動させる。速度検出部２０がエンコーダ８によりモータ７の位置検出値を検出して微分器１９を介して速度検出値を求め、速度検出値を速度制御部Ａ３aに入力する。
【００９６】
次に、速度制御部Ａ３aの動作について図２を用いて説明する。第２減算器４１aが速度指令値から速度検出値を減算し、この減算した結果を用いてＰＩ制御によりＰＩ制御器４３が求めた値をトルク指令値とする。
【００９７】
次に、イナーシャ決定部Ａ５０aの動作についても図２、図３および図４を用いて説明する。
【００９８】
イナーシャ決定部Ａ５０a内部では、速度検出値とトルク指令値とを用いてイナーシャ算出部６０がイナーシャ同定値を求める。イナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０ｆでは、トルク指令値の時間波形から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去できる周波数特性を有するフィルタ部６２の出力を用いて、イナーシャ同定部６７が式（１２）に示す漸化式に基づいてエレベータのイナーシャ同定値を算出する。
【００９９】
イナーシャ決定部Ａ５０a内の判断部Ａ６９aは、イナーシャ算出部６０が求めたイナーシャ同定値が適切な値であるか否かについてイナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０ｆが算出したイナーシャ同定値の収束度合いを確認しながら判断し、収束したと判断できたときのイナーシャ同定値を適切なイナーシャ同定値として確定して出力する。なお、イナーシャ同定値が収束したか否かについての具体的な判断は、例えば、式（１３）に示す収束判定式を４回連続満足したときにイナーシャ同定値は収束したとすれば良い。
【０１００】
次に、イナーシャ決定部Ａ５０a内の制御パラメータ設定部Ａ７１aは、判断部Ａ６９aが確定した適切なイナーシャ同定値を用いて制御装置における制御パラメータを設定する。ここでの制御パラメータとは、トルク指令生成部Ａ４０aにおけるＰＩ制御器４３のゲインである。
【０１０１】
なお、エレベータ制御装置１は、イナーシャ同定値が収束して確定することができたとき、速度指令値としてイナーシャ同定用の速度指令値を適用することを停止し、速度指令生成部２の切換スイッチを切り換えて速度指令値として通常運転用の速度指令値を適用して通常運転を開始する。そして、通常運転時には、イナーシャ決定部Ａ５０aの内部においてイナーシャ同定の演算を停止する。
【０１０２】
そして、通常運転を開始するにあたって、制御パラメータ設定部Ａ７１aは、イナーシャ決定部Ａ５０aにおける判断部Ａ69aが確定したイナーシャ同定値を用いてエレベータ制御装置における制御パラメータを適切に設定することになる。
【０１０３】
そして、エレベータ制御装置1は、イナーシャ同定動作を完了した後に、制御パラメータ設定部Ａ７１aにより設定された制御パラメータを用いて演算を行うことで通常運転動作を行う。
【０１０４】
以上のように、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置は、特徴的な構成として、駆動モータのトルク指令値から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去するフィルタ手段と、速度検出信号が、直列接続された加速度変換手段とフィルタ手段とに入力されたときの出力、および、トルク指令値がフィルタ手段に入力されたときの出力に基づいてエレベータのイナーシャ値を同定するイナーシャ同定手段と、を備えている。
本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置によれば、エレベータのイナーシャ値を同定する際にロープアンバランスの影響を効果的に除去でき、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータにおいてイナーシャ値を正確に算出できるという効果を奏する。
【０１０５】
なお、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において、イナーシャ同定用の速度指令値として、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むという特徴的な速度指令値を用いてイナーシャ同定を行った場合は、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータにおいて同定精度および同定収束性に優れたイナーシャ同定を実現できるという効果を奏する。
【０１０６】
実施の形態２．
図１および図３〜図６は本発明の実施の形態２に係るものである。
【０１０７】
まず、本発明の実施の形態２におけるエレベータ制御装置の構成について述べる。
図１および図３〜図５は、本発明の実施の形態１で既に述べた通りである。
したがって、本発明の実施の形態２におけるエレベータ制御装置の構成としては、図６を中心に、多くを述べることにする。
【０１０８】
図１における速度制御部３は、本発明の実施の形態１では図２に示す内部構成を持つ速度制御部Ａ３aに対応しており、本発明の実施の形態２では図６に示す内部構成を持つ速度制御部Ｂ３ｂに対応している。
すなわち、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置における速度制御部Ａ３aに代えて、速度制御部Ｂ３ｂを用いるものである。
本発明の実施の形態１と実施の形態２におけるそれぞれの速度制御部Ａ３aと速度制御部Ｂ３ｂを、さらに詳しく対比すると次のとおりである。
本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の速度制御部Ａ３aは、図２に示すように、トルク指令生成部Ａ４０aとしてのＰＩ制御器４３により速度フィードバック制御系を実現している。
これに対し、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置の速度制御部Ｂ３ｂは、図６に示すように、モデル演算部３０が加わり、このモデル演算部３０により生成されるモデル速度指令値とモデルトルク指令値を用いて、速度フィードフォワード制御系と速度フィードバック制御系とからなる２自由度制御系を実現している。
したがって、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、２自由度制御系の一具体例であることから、制御パラメータを適切に設定すれば、２自由度制御系による利点である、速度指令値に対する速度値の追従性能、およびシステムに対する外乱の抑制性能が優れた特性を有することになる。
【０１０９】
図６において、速度制御部Ｂ３bは、モデル演算部３０と、トルク指令生成部Ｂ４０bと、イナーシャ決定部Ｂ５０ｂと、を備えている。
【０１１０】
モデル演算部３０は、第１減算器３１と、制御部３３と、イナーシャ部３５と、積分器３７と、を備えている。第１減算器３１は、速度指令値からモデル速度指令値を減算して第１速度偏差値を求める。制御部３３は、速度偏差値を入力してモデルトルク指令値を求める。イナーシャ部３５は、モデルトルク指令値を入力してモデル加速度指令値（モデル速度指令値を微分したもの）を求めると共に伝達関数として１/Ｊを有する。積分器３７は、モデル加速度指令値を入力してモデル速度指令値を求める。
そして、モデル演算部３０は、速度指令値およびトルク指令値のそれぞれ規範となるモデル速度指令値およびモデルトルク指令値を、モデル速度指令値が速度指令値に追従するように演算することで求める。
【０１１１】
トルク指令生成部Ｂ４０bは、第２減算器Ｂ４１bと、ＰＩ制御器４３と、第１加算器４５と、を備えている。第２減算器Ｂ４１bは、モデル速度指令値から速度検出値を減算して第２速度偏差値を求める。ＰＩ制御器４３は、第２速度偏差値に基づいてＰＩ制御を行う。第１加算器４５は、ＰＩ制御器により算出した値にモデルトルク指令値を加算してトルク指令値を求める。
そして、トルク指令生成部Ｂ４０bは、モデル速度指令値と速度指令値との偏差を入力してトルク指令値を発生する。
【０１１２】
イナーシャ決定部Ｂ５０ｂは、イナーシャ算出部６０と、判断部Ｂ６９ｂと、制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂと、を備えている。イナーシャ算出部６０は、速度検出値とトルク指令値とを入力してイナーシャ同定値を求める。判断部Ｂ６９ｂは、イナーシャ同定値が適切な値であるか否かを判断し、適切なイナーシャ同定値を確定し出力する。制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂは、判断部Ｂ６９ｂにより確定された適切なイナーシャ値を用いて制御装置における制御パラメータを設定する。
【０１１３】
エレベータ制御装置1は、制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂにより設定された制御パラメータを用いて演算を行う。そして、ここでの制御パラメータとは、トルク指令生成部Ｂ４０ｂにおけるＰＩ制御器４３のゲイン、およびモデル演算部３０内のイナーシャ部３５のパラメータを指す。図６を参照願う。
なお、ＰＩ制御器４３のゲインは、判断部Ｂ６９ｂにより得られた適切なイナーシャ値を考慮して、例えば、速度制御系の開ループ伝達特性（または、速度制御系の制御帯域）が設計値に一致するように設定すればよい。また、モデル演算部３０のイナーシャ部３５はゲイン特性が１/Ｊであるため、判断部Ｂ６９ｂにより確定されたイナーシャ同定値の逆数とすればよい。
【０１１４】
上記のように構成された本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置の動作を図１および図３〜図６を用いながら説明する。
【０１１５】
イナーシャ値を同定するために、かご１５をある階でまず停止させておいて図１に示すように、速度指令生成部２で生成された速度指令値として図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値を速度制御部Ｂ３ｂに入力し、速度制御部Ｂ３ｂがトルク制御部５を介してトルク指令値をモータ７に与え、モータ７を駆動してかご１５を走行運動させる。速度検出部２０がエンコーダ８によりモータ７の位置検出値を検出して微分器１９を介して速度検出値を求め、速度検出値を速度制御部Ｂ３ｂに入力する。
【０１１６】
次に、速度制御部Ｂ３bの動作について図６を用いて説明する。
モデル演算部３０は、次のように動作する。
第１減算器３１が、速度指令値からモデル速度指令値を減算して第１速度偏差値を求める。そして、制御部３３が、この第１速度偏差値を用いてモデルトルク指令値を求める。次に、イナーシャ部３５が、このモデルトルク指令値を用いてモデル加速度指令値を求める。そして、積分器３７が、このモデル加速度指令値を用いてモデル速度指令値を求める。
また、トルク指令生成部Ｂ４０bは、次のように動作する。
第２減算器４１bが、モデル速度指令値から速度検出値を減算して第２速度偏差値を求める。第１加算器４５が、第２速度偏差値を用いてＰＩ制御によりＰＩ制御器４３が求めた値と、モデルトルク指令値とを加算することで、トルク指令値を求める。
【０１１７】
したがって、本発明の実施の形態２における速度制御部Ｂ３bを用いた場合には、図５に示すイナーシャ同定用の速度指令値がモデル演算部３０を経由して平滑化されてモデル速度指令値としてトルク指令生成部Ｂ４０bに入力されることになる。
そこで、この速度制御部Ｂ３bを用いた場合には、イナーシャ同定用の速度指令値がそのまま入力される本発明の実施の形態１における速度制御部Ａ３aの場合と比べて、モータ７の速度の急変が少なくなるので綱車９とロープ１１との間でスリップ現象が発生しにくくなり、結果的に、正しいエレベータのイナーシャ値、すなわち、モータ７から見たときのエレベータ全体のイナーシャ値を得ることができる。
【０１１８】
次に、イナーシャ決定部Ｂ５０ｂの動作についても図６を用いて説明する。
【０１１９】
イナーシャ決定部Ｂ５０ｂ内部では、速度検出値とトルク指令値とを用いてイナーシャ算出部６０がイナーシャ同定値を求める。イナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０ｆでは、トルク指令値の時間波形から直流成分およびロープアンバランスによるトルク成分を除去できる周波数特性を有するフィルタ部６２の出力を用いて、イナーシャ同定部６７が式（１２）に示す漸化式に基づいてエレベータのイナーシャ同定値を算出する。
【０１２０】
イナーシャ決定部Ｂ５０ｂ内の判断部Ｂ６９ｂは、イナーシャ算出部６０が求めたイナーシャ同定値が適切な値であるか否かについてイナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０ｆが算出したイナーシャ同定値の収束度合いを確認しながら判断し、収束したと判断できたときのイナーシャ同定値を適切なイナーシャ同定値として確定して出力する。なお、イナーシャ同定値が収束したか否かについての具体的な判断は、例えば、式（１３）に示す収束判定式を４回連続満足したときにイナーシャ同定値は収束したとすれば良い。
【０１２１】
次に、イナーシャ決定部Ｂ５０ｂ内の制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂが、判断部Ｂ６９ｂが確定した適切なイナーシャ同定値を用いて制御装置における制御パラメータを設定する。ここでの制御パラメータとは、トルク指令生成部Ｂ４０ｂにおけるＰＩ制御器４３のゲイン、およびモデル演算部３０内のイナーシャ部３５のパラメータである。
【０１２２】
具体的には、ＰＩ制御器４３のゲインは、判断部Ｂ６９ｂにより確定された適切なイナーシャ同定値を考慮して、例えば、速度制御系の開ループ伝達特性（または、速度制御系の制御帯域）が設計値に一致するように設定すればよい。また、モデル演算部３０のイナーシャ部３５はゲイン特性が１/Ｊであるため、得られたイナーシャ同定値の逆数とすればよい。
【０１２３】
なお、エレベータ制御装置１は、イナーシャ同定値が収束して確定することができたとき、速度指令値としてイナーシャ同定用の速度指令値を適用することを停止し、速度指令生成部２の切換スイッチを切り換えて速度指令値として通常運転用の速度指令値を適用して通常運転を開始する。そして、通常運転時には、イナーシャ決定部Ｂ５０ｂの内部においてイナーシャ同定の演算を停止する。
【０１２４】
そして、通常運転を開始するにあたって、制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂは、イナーシャ決定部Ｂ５０ｂにおける判断部Ｂ６９ｂが確定したイナーシャ同定値を用いてエレベータ制御装置における制御パラメータを適切に設定することになる。
【０１２５】
そして、エレベータ制御装置1は、イナーシャ同定動作を完了した後に、制御パラメータ設定部Ｂ７１ｂにより設定された制御パラメータを用いて演算を行うことで通常運転動作を行う。
【０１２６】
なお、図３に示すイナーシャ算出部６０の一具体例であるイナーシャ算出部Ｆ６０ｆの動作については、既に本発明の実施の形態１にて説明した内容と同様である。
【０１２７】
本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置において、速度指令値およびトルク指令値のそれぞれ規範となるモデル速度指令値およびモデルトルク指令値を、モデル速度指令値が速度指令値の時間波形に追従するように演算することで求めるモデル演算手段としてのモデル演算部を備え、トルク指令生成手段としてのトルク指令生成部は、モデル速度指令値と速度検出値との差に基づいて算出した値にモデルトルク指令値を加算した値をトルク指令値として生成する。
したがって、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置によれば、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置と同様に、エレベータのイナーシャ値を同定する際にロープアンバランスの影響を効果的に除去でき、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータにおいてイナーシャ値を正確に同定できるという効果を奏する。
【０１２８】
また、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、２自由度制御系の一具体例であることから、正確なイナーシャ値を用いて制御パラメータを適切に設定すれば、本発明の実施の形態１に比べて、２自由度制御系による利点である、速度指令値に対する速度値の追従性能、およびシステムに対する外乱の抑制性能が優れた特性を得ることができるという効果を奏する。
【０１２９】
さらに、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、イナーシャ同定用の速度指令値として、同符号で、かつ、大きさが異なる第１の速度値と第２の速度値とに交互に切り換わる時間波形を含むという特徴的な速度指令値を用いてイナーシャ同定を行った場合には、本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の場合と同様に、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータにおいて同定精度および同定収束性に優れたイナーシャ同定を実現できるという効果を奏する。
【０１３０】
さらにまた、本発明の実施の形態２に係るエレベータ制御装置は、イナーシャ同定用の速度指令値がモデル演算部３０を経由して平滑化されてモデル速度指令値としてトルク指令生成部Ｂ４０bに入力されるため、イナーシャ同定用の速度指令値がそのまま入力される本発明の実施の形態１に係るエレベータ制御装置の場合と比べて、モータの速度の急変が少なくなるので綱車とロープとの間でスリップ現象が発生しにくくなり、結果的に、正しいエレベータのイナーシャ値、すなわち、モータから見たときのエレベータ全体のイナーシャ値を得ることができるという効果を奏する。
【０１３１】
他の実施の形態．
なお、本発明の他の実施の形態に係るエレベータ制御装置におけるイナーシャ算出部の内部構成図を、図７に示す。
本発明の実施の形態１および実施の形態２において先に説明した図３は、本発明の実施の形態１および実施の形態２に係るエレベータ制御装置におけるイナーシャ算出部の内部構成図を示すものであった。これに対し、図７は、図３において加速度変換部６１とフィルタ部６２を前後置き換えた構成を示すものである。
そして、本発明の実施の形態１において説明したように、エレベータ制御装置は線形システムであるとしているため、図７で示すイナーシャ算出部Ｇ６０ｇを用いた、本発明の他の実施の形態に係るエレベータ制御装置であっても、図３で示すイナーシャ算出部Ｆ６０ｆを用いた本発明の実施の形態１および実施の形態２に係るエレベータ制御装置と同様の効果を奏することは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
以上のように、本発明に係るエレベータ制御装置は、特にロープアンバランスが問題となる高揚程エレベータのイナーシャ値を正確に同定するシステムに利用できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  エレベータ制御装置、２  速度指令生成部、３  イナーシャ同定機能付き速度制御部（３a  速度制御部Ａ、 ３b  速度制御部Ｂ）、５  トルク制御部、７  モータ、８  エンコーダ、９  綱車、１１  ロープ、１３  釣合い錘、１５  かご、１９  微分器、２０  速度検出部、３０  モデル演算部、３１  第１減算器、３３  制御部、３５  イナーシャ部、３７  積分器、４０  トルク指令生成部（４０a トルク指令生成部A、４０b トルク指令生成部Ｂ）、４１  第２減算器（４１a 第２減算器A、４１b 第２減算器Ｂ）、４３  ＰＩ制御器、４５  第１加算器、５０  イナーシャ決定部（５０a  イナーシャ決定部Ａ、５0ｂ  イナーシャ決定部Ｂ）、６０  イナーシャ算出部（６０ｆ  イナーシャ算出部Ｆ、60ｇ  イナーシャ算出部Ｇ）、６１  加速度変換部、６２  フィルタ部、６７  イナーシャ同定部、６９  判断部（６９a  判断部Ａ、６９b  判断部Ｂ）、７１  制御パラメータ設定部（７１a  制御パラメータ設定部Ａ、７１b  制御パラメータ設定部Ｂ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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