前饋控制在電梯驅動(dòng)系統中的作用分析

　　摘要：近年來(lái)，各大電梯廠(chǎng)家均在不斷地加大對技術(shù)創(chuàng )新研究的投入，電梯系統的控制也隨之出現很多新的應用技術(shù)。本文將介紹前饋控制技術(shù)的基礎原理，以及對前饋控制在電梯驅動(dòng)系統中的作用進(jìn)行分析，并提出適合電梯運動(dòng)特性的前饋系統。

　　背景

　　近年來(lái)，變頻技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)均已在電梯行業(yè)中得到了廣泛的應用，而且越來(lái)越多的高端客戶(hù)對電梯運行的性能要求也越來(lái)越高，因此，行業(yè)內處于領(lǐng)先水平的電梯企業(yè)都在電梯控制技術(shù)上不斷地推出一些新的應用技術(shù)，并結合相應的產(chǎn)品推向市場(chǎng)。本文將介紹前饋控制技術(shù)的基礎原理，以及對前饋控制在電梯驅動(dòng)系統中的作用進(jìn)行分析，并提出適合電梯運動(dòng)的前饋系統。

　　1 前饋控制介紹

　　1.1 前饋控制原理

　　反饋控制是將系統運行的實(shí)際與指令進(jìn)行相減，并將此偏差量作為輸入條件對被控對象進(jìn)行控制的技術(shù)。它是在系統已經(jīng)發(fā)生了偏差的情況下發(fā)揮調節作用，因此，也不可避免地使系統響應速度變慢，從而產(chǎn)生超調現象。

　　前饋控制(Feed Forward Control)的定義是：將被控變量的一個(gè)或多個(gè)影響條件的信息轉換成反饋回路外的附加作用的控制。前饋控制是通過(guò)觀(guān)察情況、收集整理信息、掌握規律、預測趨勢，正確預計未來(lái)可能出現的問(wèn)題，提前采取措施，將可能發(fā)生的偏差消除在萌芽狀態(tài)中，為避免在未來(lái)不同發(fā)展階段可能出現的問(wèn)題而事先采取的措施。

　　將前饋控制技術(shù)與反饋控制技術(shù)結合使用，能夠提高系統的響應速度，減小速度偏差以及超調現象，同時(shí)即使前饋指令略有不準確時(shí)，亦能通過(guò)反饋控制技術(shù)進(jìn)行閉環(huán)調節，提高系統穩定性與準確性。

　　1.2 電梯系統分析

　　電梯是服務(wù)于建筑物中的運輸設備，為了能滿(mǎn)足這一特定工作條件的需要，電梯必須具有相應的性能要求。電梯需要保證其自身的安全性、可靠性、快捷性以及舒適性。

　　電梯系統是一個(gè)非常復雜的機械、電氣一體化系統，機械部分相當于人的軀體，電氣部分相當于人的中樞神經(jīng)，機械與電氣兩方面的高度結合，形成了現代科學(xué)的綜合電梯產(chǎn)品。電梯系統的結構主要包括電梯曳引主機、轎廂、鋼絲繩、對重、補償裝置、控制柜、安全裝置等，如圖1所示。電梯控制柜對曳引主機進(jìn)行變頻控制，主機通過(guò)曳引鋼絲繩使得被其懸掛的轎廂與對重在電梯井道內進(jìn)行上下運行，從而達到人員運輸的目的。

　　電梯系統屬于一種大慣量系統，而電梯變頻驅動(dòng)器幾乎全部都是采用反饋控制的方法來(lái)驅動(dòng)電梯運行的，其結果往往會(huì )使得電梯運行時(shí)發(fā)生速度超調的現象，如圖2所示。

　　為了提高系統響應速度并抑制這種速度超調現象，我們可以采用增加前饋控制環(huán)節的方式，如圖3所示。系統對速度指令進(jìn)行微分，得到加速度指令，然后利用加速度指令作為前饋控制的參量，再將其放大到與力矩指令等同的量綱，最后直接外加到原力矩指令中。