ضبط جودة ركوب المصعد باستخدام VFD

عند استخدامها بشكل صحيح، يمكن لوظائف البرنامج التخلص من تأثيرات التراجع وزيادة استجابة التحكم في السرعة.

يعتبر العديد من الأشخاص جودة الركوب أمرًا مفروغًا منه عند استخدام المصعد، لكن الركوب السلس والسريع الاستجابة يتطلب تعديلًا دقيقًا من جميع مكونات النظام، مثل وحدة التحكم والمحرك متغير التردد (VFD) والفرامل. يمكن أن يكون VFD أداة تعديل قوية للميكانيكيين عند تطبيقه بشكل صحيح. تركز هذه المقالة على وظائف البرنامج المتاحة في VFD للمصعد لإجراء تعديلين رئيسيين للمصعد: التراجع وزيادة استجابة التحكم في السرعة.

العودة

يمكن أن يحدث التراجع للحظة وجيزة في بداية الرحلة عندما ترتفع الفرامل، ولم يتم بدء أمر السرعة بعد، ولم يقم نظام VFD ببناء ما يكفي من عزم الدوران لمنع السيارة من التحرك في اتجاه الترجيح. قد يشعر الركاب بهذا الأمر على أنه ارتطام في السيارة أثناء الإقلاع. يكون الارتداد أكثر وضوحًا في المحركات بدون تروس ذات المغناطيس الدائم مقارنة بالمحركات ذات التروس الحثية بسبب انخفاض احتكاك البداية للآلات بدون تروس. يمكن تشخيص الارتداد بصريًا إذا كانت وحدة التحكم في المصعد موجودة في غرفة الآلة جنبًا إلى جنب مع المحرك. ومع ذلك، في التطبيقات التي لا تحتوي على غرفة آلة (MRL)، قد يكون تشخيص التراجع أكثر صعوبة، لأن المحرك بعيدًا عن الأنظار. يمكن أن يساعد برنامج تحديد نطاق العاكس في تحديد التراجع وضبطه. يوفر الشكل 1 تمثيلاً مرئيًا للتراجع باستخدام تتبع نطاق رباعي القنوات يوضح سرعة الأمر (الأحمر)، وسرعة المحرك الفعلية (الأزرق)، وعزم دوران المحرك (الأخضر)، وموضع المحرك (الأصفر).

يبدأ موضع المحرك (الأصفر) في الانحراف عن الصفر قبل إعطاء أمر السرعة، مما يشير إلى رفع الفرامل، وعدم وجود عزم دوران كافٍ (أخضر) لتثبيت السيارة بسرعة صفر. تحدث العديد من المطبات في عزم الدوران استجابةً لحركة المحرك عند رفع الفرامل، مما قد يتسبب في شعور الركاب بالصدمة عند الإقلاع.

هناك عدة طرق لضبط التراجع. على سبيل المثال، يمكن ضبط توقيت أمر الفرامل والسرعة بحيث تبدأ السيارة في التحرك أثناء رفع الفرامل. في حين أن هذا قد يقلل من آثار التراجع، إلا أنه لا يعالج السبب الجذري ولا يوفر إقلاعًا سلسًا للركاب. لحسن الحظ، اعتمادًا على الشركة المصنعة لـ VFD، يمكن استخدام البرنامج للتخلص من التراجع.

تمتلك معظم الشركات المصنعة لمحركات المصاعد طريقة ما لتوفير أمر عزم الدوران - أثناء وجودها تحت المكابح أو مباشرة بعد انتقاء المكابح - لتجنب التراجع. تتضمن إحدى الطرق استخدام حلقة التحكم في التغذية الراجعة، والتي تتكون من معامل متناسب ومتكامل يمكن استخدامه لتزويد المحرك بعزم دوران مناسب، وبالتالي منع التراجع. عند استخدام هذه الطريقة، تكون حركة السيارة ضرورية لكي تعمل الوظيفة بشكل صحيح. قد يبدو هذا غير بديهي في البداية، لكن الحركة صغيرة جدًا، بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة (كما تدور الحزمة) أو يشعر بها الركاب الذين يركبون السيارة. ويبين الشكل 2 أثر نطاق تراكم عزم الدوران استجابة للحركة.

استنادًا إلى مقدار الحركة المكتشفة من جهاز تشفير المحرك، سيقوم المحرك بسرعة بزيادة عزم الدوران (الأخضر) لتثبيت المحرك عند سرعة صفر. ويتم ذلك عن طريق ضبط معامل التكامل لحلقة التحكم في التغذية المرتدة، أو الكسب. تتراكم الاستجابة المتكاملة للخطأ - في هذه الحالة، سرعة غير صفرية - بمرور الوقت. ستعمل قيم الكسب التكاملي الأعلى على زيادة عزم الدوران بشكل أسرع لاستيعاب خطأ السرعة غير الصفرية حتى يتم الوصول إلى حالة الحالة المستقرة (سرعة صفر). ويحدث كل هذا بسرعة كبيرة - خلال 0.3 إلى 0.5 ثانية - مما يعني أن الركاب لا يشعرون بأي شيء. تعمل هذه الطريقة لتوفير عزم الدوران عند رفع الفرامل بشكل جيد جدًا لمعظم تطبيقات المصاعد، لكن وظيفتها الأساسية، وهي حلقة التحكم في التغذية الراجعة المتناسبة والمتكاملة (PI)، تعتمد على الخطأ (حركة المحرك) لتعمل.

هناك طريقة أخرى لتوفير عزم الدوران تتضمن استخدام ميزان الحمل. يستخدم جهاز وزن الحمولة أجهزة استشعار لاكتشاف مقدار الحمولة في السيارة ويمكنه توفير استجابة دقيقة لعزم الدوران بناءً على ظروف التحميل المختلفة. اعتمادًا على نوع ميزان الحمل المستخدم، يمكنه الاتصال مباشرة بـ VFD ونقل أمر عزم الدوران عبر إشارة تناظرية، أو يمكن توصيله بوحدة التحكم، حيث يمكن تطبيق المزيد من الترشيح؛ ومن ثم، يمكن إرسال أمر عزم الدوران الناتج إلى محرك الأقراص عبر الاتصال التسلسلي.

زيادة استجابة التحكم في السرعة

بالنسبة لمعظم تطبيقات المصاعد، فإن المكاسب القياسية التناسبية والتكاملية والمشتقة (PID) في حلقة التحكم في التغذية المرتدة في VFD توفر استجابة كافية للتحكم في السرعة، ولكن بالنسبة لبعض تطبيقات المصاعد رفيعة المستوى (مباني المكاتب المتطورة، المجمعات السكنية، إلخ .) قد يكون من الضروري إجراء ضبط إضافي لتحقيق جودة الركوب المطلوبة، كما هو الحال عند الإعداد لأوقات شديدة من الأرض إلى الأرض. تعتمد حلقة التحكم في ردود الفعل PID التقليدية على ردود الفعل من جهاز تشفير المحرك لإجراء تعديلات التحكم في السرعة بناءً على الفرق بين سرعة الأمر وسرعة المحرك الفعلية من جهاز التشفير. ويسمى هذا الاختلاف خطأ. يتم ضبط استجابة VFD لهذا الخطأ من خلال مكاسب التحكم في السرعة المتناسبة والمتكاملة. على الرغم من أن طريقة التحكم في السرعة هذه تعمل بشكل جيد، إلا أنها تعتمد على ردود الفعل من جهاز تشفير المحرك للتحكم في السرعة. بالنسبة لبعض التطبيقات عالية الأداء، قد لا يوفر التحكم التقليدي PI الاستجابة المطلوبة للتحكم في السرعة. بالنسبة لهذه الأنواع من التطبيقات، يمكن استخدام طريقة أكثر تطورًا للتحكم في السرعة.

يمكن استخدام التحكم في عزم الدوران الأمامي (FFTC) لتوفير استجابة إضافية للتحكم في السرعة. يقلل FFTC من الاعتماد على ردود الفعل السريعة من جهاز تشفير المحرك من خلال التنبؤ بما سيفعله النظام، بناءً على القصور الذاتي للنظام، وتوفير أمر عزم الدوران المطلوب بناءً على هذا التنبؤ (الشكل 3).

يمكن تنشيط FFTC بعد أن يتم التعرف على القصور الذاتي للنظام بواسطة VFD. من خلال نمذجة البيانات الحركية، ysp، واستجابة النظام، uff، مع القصور الذاتي للنظام، يمكن التنبؤ بالاستجابة. يتم إجراء التصحيح المسبق قبل تلقي تعليقات جهاز تشفير المحرك، مما يقلل من مقدار الخطأ. توفر طريقة التحكم في السرعة هذه استجابة أكثر دقة مع اعتماد أقل على المكاسب التناسبية والمتكاملة.

لإظهار مدى فعالية FFTC، تم إعداد محرك مفكك مع مكاسب تحكم منخفضة السرعة وإيقاف تشغيل FFTC في إعداد معمل البحث والتطوير الذي يتم التحكم فيه. لم يتم إجراء أي تعديلات إضافية على المحرك. ويبين الشكل 4 تتبع نطاق سرعة الأمر (الأحمر)، وسرعة المحرك الفعلية (الأزرق)، وتيار المحرك (الأصفر)، وعزم دوران المحرك (الأخضر) لتشغيل المصعد المحاكى.

توجد كميات كبيرة من التجاوز والتجاوز في كل من أجزاء التسارع والتباطؤ في الملف الشخصي (محاط بدائرة). بالإضافة إلى ذلك، تتوافق مناطق النقص والتجاوز هذه مع مطبات عزم الدوران الكبيرة التي يمكن أن تؤثر سلبًا على جودة الركوب.

بعد ذلك، لإظهار تأثير استخدام FFTC، تم التعرف على القصور الذاتي للنظام، وتم تنشيط FFTC. تم تنفيذ نفس التشغيل وتحديد نطاقه (الشكل 5).

يؤدي تنشيط FFTC إلى تقليل التجاوز والتجاوز الموجودين في أجزاء التسارع والتباطؤ في الملف الشخصي بشكل كبير. كما أن حجم نتوءات عزم الدوران أصغر بكثير، مع انتقالات عزم الدوران الأكثر سلاسة مما يوفر قيادة أكثر راحة. في حين أن هذه حالة مبالغ فيها وتم إجراؤها في ظل ظروف معملية، إلا أنها توضح المبدأ الأساسي والتأثير الذي يمكن أن تحدثه FFTC على التحكم في سرعة المصعد.

يمكن تعديل مرشح التمرير المنخفض لتحسين جودة الركوب. عندما يتم إنشاء ملف تعريف السرعة خارجيًا بواسطة وحدة التحكم، فإن زيادة وقت العينة لمرشح التمرير المنخفض يمكن أن يساعد في تقليل أي تأثيرات غير مرغوب فيها ناتجة عن نقاط انعطاف متقطعة على ملف تعريف السرعة الناتج عن وحدة التحكم. بالإضافة إلى ذلك، يتميز FFTC أيضًا بقيمة ربح يمكن استخدامها لتعزيز أو إضعاف استجابته.

بشكل عام، تفعيل FFTC يجعل نظام المصعد أكثر استجابة. سيكون لمكاسب السرعة تأثير أقل، ويمكن الحفاظ على التحكم المناسب في السرعة على نطاق أوسع من المكاسب. يعمل FFTC بشكل جيد في التطبيقات التي تتميز بمواصفات قوية للتحكم في السرعة والتطبيقات التي تظهر احتكاكًا عاليًا عند البدء، مثل آلات الحث المجهزة.

إن VFD للمصعد عبارة عن أداة تعديل قوية يمكنها تقديم حلول لمشكلتين شائعتين تتعلقان بجودة ركوب المصعد. يمكن التخلص من التراجع باستخدام حلقة التحكم PI في VFD. يمكن أيضًا استخدام أدوات إضافية، مثل موازين الأحمال، للتخلص من التراجع. يمكن أن توفر FFTC استجابة إضافية لتحقيق جودة الركوب المطلوبة في تطبيقات المصاعد الديناميكية للغاية. يمكن للتعديلات الإضافية، مثل مرشحات التمرير المنخفض والمكاسب، ضبط الرحلة للحصول على أفضل تجربة ممكنة للركاب.