摘 要: 介紹了電梯系統(tǒng)中曳引電動(dòng)機(jī)的常用類型及其優(yōu)缺點(diǎn)，指出永磁同步電機(jī)將是電梯曳引機(jī)選擇的主流，同時(shí)論述了曳引電機(jī)的幾種主要控制方式及其特點(diǎn)，重點(diǎn)論述了智能控制系統(tǒng)中的模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，通過(guò)分析比較得出多品種、智能化和綠色環(huán)保將是電梯的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞: 電梯; 曳引電動(dòng)機(jī); 控制方式 [b][align=center]Present situation and prospects of motor and control system‘s for Elevator Ni XinChang[/align][/b] Abstract: Introduced in the elevator system the tractive motor‘s commonly used type and the good and bad points, pointed out permanent magnetism synchronous machine will be the mainstream which the elevator tractor chooses, simultaneously elaborated the tractive machinery‘s several primary control way and the characteristic, elaborated in the intelligent control system‘s fuzzy control and the neural network control with emphasis, will obtain the multi-varieties, the intellectualization and the green environmental protection through the analysis comparison will be elevator‘s development direction. key word: Elevator; tractive motor; Control mode 1、引言 　　電梯是高層建筑不可缺少的交通運(yùn)輸工具。隨著建筑物規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等特性提出了更高的要求。電梯的性能對(duì)于乘坐者而言，要求能夠具有安全、舒適、速度快、振蕩小、平層精度高等性能;對(duì)于使用單位而言，還要求能夠具有成木低、效率高、維護(hù)方便、空間占據(jù)體積小等特點(diǎn)。為此，一部?jī)?yōu)質(zhì)電梯系統(tǒng)需要同時(shí)滿足這兩方而的性能要求，這就對(duì)電機(jī)性能及其控制模式提出了新的挑戰(zhàn)。 2、曳引電機(jī)的常用類型 　　電梯系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于電動(dòng)機(jī)的性能，所以選擇理想的電機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)于電梯的正常運(yùn)行起到舉足輕重的作用，因此結(jié)構(gòu)的選擇非常重要。電梯中常用的電機(jī)形式包括:交流異步電動(dòng)機(jī)、有刷直流電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)（包括無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)）。各種電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)如下。 　　2.1直流電機(jī) 　　由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)性能，能在寬廣的范圍內(nèi)平滑而迅速地調(diào)速，所以曾被廣泛用于電梯系統(tǒng)中。但近幾年有刷直流電機(jī)的機(jī)械換向器限制了功率的提高，給維護(hù)和檢修帶來(lái)了極大的困難，同時(shí)換向火花所帶來(lái)的無(wú)線電干擾，又會(huì)影響曳引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于這些缺陷，直流電機(jī)在電梯曳引系統(tǒng)中已退出主流。 　　2.2感應(yīng)電機(jī) 　　感應(yīng)電機(jī)和其他電機(jī)比較，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、制造容易、成木較低、堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)。采用現(xiàn)代矢量控制方法，可以使感應(yīng)電機(jī)獲得良好的調(diào)速性能。感應(yīng)電機(jī)的缺點(diǎn)有:一是損耗大、效率較低、溫度較高;二是必須從電網(wǎng)吸取滯后電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低。因此感應(yīng)電機(jī)在電梯曳引系統(tǒng)中將逐漸退出。 　　2.3永磁同步電機(jī) 　　電梯的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的加速、穩(wěn)速、制動(dòng)、定位都有一定的要求。20世紀(jì)70年代隨著變頻技術(shù)發(fā)展成熟，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)迅速取代了電梯行業(yè)中的直流調(diào)速系統(tǒng)。而近幾年電梯行業(yè)中最新驅(qū)動(dòng)技術(shù)就是永磁同步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，其體積小，控制性能好，將能做到低速直接驅(qū)動(dòng)，消除齒輪減速裝置;其低噪聲、平層精度和舒適性都優(yōu)于以前的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，適合在無(wú)機(jī)房電梯中使用。永磁同步電動(dòng)機(jī)曳引技術(shù)采用高性能的永磁同步電動(dòng)機(jī)、磁場(chǎng)定向的矢量變換控制技術(shù)、快速電流跟蹤變頻裝置以及低摩擦的無(wú)齒輪結(jié)構(gòu)，它是電梯驅(qū)動(dòng)技術(shù)的飛躍，它完全可以取代現(xiàn)有的曳引技術(shù)。 3、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制技術(shù) 　　電梯系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于電機(jī)性能及其采用的控制模式，所以選擇理想電機(jī)的控制模式對(duì)于電梯的正常運(yùn)行起到舉足輕重的作用。 　　3.1矢量控制 　　在逆變器供電情況下，對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的分析，通常是采用同步旋轉(zhuǎn)的d,q坐標(biāo)系統(tǒng)下的Park模型。在此模型中，同步電機(jī)的電壓、電流和磁通都可分解為相互解耦的d,q軸分量。對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制，可歸結(jié)為對(duì)交軸電流和直軸電流的控制。采用矢量控制的交流調(diào)速系統(tǒng)，其性能超過(guò)直流電機(jī)的調(diào)速性能。 　　3.2直接轉(zhuǎn)矩控制 　　直接轉(zhuǎn)矩控制是繼矢量控制之后發(fā)展起來(lái)的一種新型的高性能交流變頻調(diào)速技術(shù)。其基本思想是在維持定子磁鏈幅值恒定的前提下，通過(guò)調(diào)整定子磁鏈在空間的旋轉(zhuǎn)速度，進(jìn)而調(diào)整滑差頻率以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。該方法是在定子坐標(biāo)系下分析交流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，強(qiáng)調(diào)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行直接控制，省略了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換和計(jì)算。因此，直接轉(zhuǎn)矩控制大大減少了矢量控制技術(shù)中控制性能易受參數(shù)變化影響的問(wèn)題，很大程度上克服了矢量控制的缺點(diǎn)。 　　目前，直接轉(zhuǎn)矩控制主要應(yīng)用于感應(yīng)電機(jī)，應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的研究較少，原因是由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的差異，使感應(yīng)電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制手段不能直接應(yīng)用于永磁同步電機(jī)。另外，直接轉(zhuǎn)矩控制雖然對(duì)電機(jī)參數(shù)的依賴性較?。▋H需知道定子電阻），但算法較復(fù)雜，否則造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，需在電機(jī)設(shè)計(jì)與控制手段上進(jìn)行改善。 　　3.3自適應(yīng)控制 　　自適應(yīng)控制能在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中不斷提取有關(guān)模型的信息，使模型逐漸完善，所以是克服參數(shù)變化影響的有力手段。自適應(yīng)控制方法有:模型參考自適應(yīng)、參數(shù)辨識(shí)自校正控制以及新發(fā)展的各種非線性自適應(yīng)控制。這些方法存在的問(wèn)題是:一是數(shù)學(xué)模型和運(yùn)算繁瑣，使控制系統(tǒng)復(fù)雜化;一是辨識(shí)和校正都需要一個(gè)過(guò)程，對(duì)于一些參數(shù)變化較快的系統(tǒng)，因來(lái)不及校正而難以產(chǎn)生很好的效果。 　　3.4智能控制 　　智能控制理論是自動(dòng)控制學(xué)科發(fā)展里程中的一個(gè)嶄新階段，與傳統(tǒng)的經(jīng)典、現(xiàn)代控制方法相比，具有一系列獨(dú)到之處。首先，它突破了傳統(tǒng)控制理論中必須基于數(shù)學(xué)模型的框架，不依賴或不完全依賴于控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，只按實(shí)際效果進(jìn)行控制。其次，繼承了人腦思維的非線性，智能控制器也具有非線性特征;同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)控制的便利，可以根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)切換控制器的結(jié)構(gòu)，用變結(jié)構(gòu)的方法改善系統(tǒng)的性能。在復(fù)雜系統(tǒng)中，智能控制還具有分層信息處理功能和決策功能。利用智能控制的非線性、變結(jié)構(gòu)、自尋優(yōu)等功能來(lái)克服交流伺服系統(tǒng)變參數(shù)與非線性等不利因素，可以提高系統(tǒng)的魯棒性。 　　目前智能控制在交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用中較為成熟，有模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，而且大多是在模型控制基礎(chǔ)上增加一定的智能控制手段，以消除參數(shù)變化和擾動(dòng)的影響。 　　模糊控制是利用模糊集合來(lái)刻畫(huà)人們?nèi)粘Ｋ褂玫母拍钪械哪：?，使控制器能更逼真地模仿熟練操作人員和專家的控制經(jīng)驗(yàn)與方法，它包括精確量的模糊化、模糊推理、模糊判決二部分。早期的模糊控制器只是以取代傳統(tǒng)PID控制器為目的，魯棒性雖有所加強(qiáng)，但一般模糊控制器沒(méi)有積分作用，在傳動(dòng)系統(tǒng)有負(fù)載擾動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)靜差，而增加了積分效應(yīng)的模糊控制器，雖然相當(dāng)于變系數(shù)PID調(diào)節(jié)器，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)靜差控制，但是單純地將一個(gè)簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)模糊控制器用于高精度電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，還得不到令人十分滿意的性能。模糊控制系統(tǒng)只有與其他控制方法相結(jié)合，才能獲得優(yōu)良的性能。 　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指用工程技術(shù)手段模擬人腦神經(jīng)的結(jié)構(gòu)和功能的一種信息處理系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究從20世紀(jì)40年代初開(kāi)始，20世紀(jì)80年代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論取得了突破性進(jìn)展，成為智能控制的一個(gè)重要分支。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型用于模擬人腦神經(jīng)元活動(dòng)過(guò)程，其中包括信息的加工、處理，存儲(chǔ)等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在交流傳動(dòng)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面: 　　1）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PID控制; 　　2）由于實(shí)際的矢量控制效果對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)很敏感，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電機(jī)參數(shù)的在線辨識(shí)、跟蹤，并對(duì)磁通及轉(zhuǎn)速控制器進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整; 　　3）感應(yīng)電機(jī)矢量控制需要知道轉(zhuǎn)子磁通的瞬時(shí)幅值與位置，無(wú)速度傳感器矢量控制還需要知道轉(zhuǎn)速，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)被用來(lái)精確轉(zhuǎn)子磁通幅值、位置及轉(zhuǎn)速; 　　4）結(jié)合模型參考自適應(yīng)控制，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器應(yīng)用于自適應(yīng)速度控制器。 　　雖然智能控制用于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的研究已取得了一些成果，但是有許多問(wèn)題尚待解決，如智能控制器主要憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)系統(tǒng)性能（如穩(wěn)定性和魯棒性）缺少客觀的理論預(yù)見(jiàn)性，且設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)需獲取大量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩。 4、結(jié)束語(yǔ) 　　總之，對(duì)現(xiàn)代電梯性能的衡量主要著重于安全的可靠性和乘坐的舒適性。另外，對(duì)經(jīng)濟(jì)性、能耗、噪聲和電磁干擾等方而也有相應(yīng)要求。無(wú)機(jī)房和小機(jī)房、無(wú)齒輪、電磁兼容性、遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)將是電梯工業(yè)今后的主要研究方向。多品種、智能化和綠色環(huán)保將是電梯的發(fā)展方向。 參考文獻(xiàn) 　　[1]朱昌明.電梯市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)電梯,2005,1 　　[2]戴玉英.永磁同步電動(dòng)機(jī)在無(wú)齒輪曳引電梯中的應(yīng)用前景[J].電機(jī)技術(shù)，2006，3. 　　[3]李惠異.電梯控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，,2006