Software design to calculate and simulate the mechanical response of electromechanical lifts

Abstract

Los ingenieros de levantamiento y las empresas de elevación que están involucradas en el proceso de diseño de nuevos productos o en la investigación y desarrollo de componentes mejorados exigen una herramienta predictiva de la respuesta del sistema delgado de elevación antes de probar prototipos costosos. Se presenta un método para resolver el movimiento de cualquier sistema de elevación especificado por medio de un programa de computadora. Se deriva la respuesta mecánica del ascensor que funciona en una instalación y configuración definidas por el usuario, para una excitación dada y otros parámetros de configuración de motores eléctricos reales y su sistema de control. Se usa un modelo mecánico con 6 grados de libertad. Las ecuaciones gobernantes se integran paso a paso a través del algoritmo Meden-Kutta en la plataforma MATLAB. Los datos de entrada consisten en la velocidad del punto de ajuste para un viaje estándar y los parámetros de control de varios controladores y máquinas de accionamiento de elevación. El programa informático calcula y traza con mucha precisión el desplazamiento vertical, la velocidad, la aceleración instantánea y el historial de tirones del automóvil, el contrapeso, el bastidor, los pasajeros / cargas y la unidad de elevación en un viaje estándar entre dos pisos de la instalación deseada. Se muestran el par resultante, la tensión del cable y la desviación del gráfico de velocidad con respecto a la velocidad del punto de referencia. El diseño del software se implementa en una versión demo del programa informático llamado ElevaCAD. Más adelante, el programa ofrece la posibilidad de seleccionar la configuración del sistema de elevación y los parámetros de rendimiento de cada componente. Además de la respuesta general del sistema, se grafica información detallada de transitorios, vibraciones de los componentes del ascensor, niveles de calidad de viaje, análisis modal y espectro de frecuencia (FFT).

Lift engineers and lift companies which are involved in the design process of new products or in the research and development of improved components demand a predictive tool of the lift slender system response before testing expensive prototypes. A method for solving the movement of any specified lift system by means of a computer program is presented. The mechanical response of the lift operating in a user defined installation and configuration, for a given excitation and other configuration parameters of real electric motors and its control system, is derived. A mechanical model with 6 degrees of freedom is used. The governing equations are integrated step by step through the Meden-Kutta algorithm in the MATLAB platform. Input data consists on the set point speed for a standard trip and the control parameters of a number of controllers and lift drive machines. The computer program computes and plots very accurately the vertical displacement, velocity, instantaneous acceleration and jerk time histories of the car, counterweight, frame, passengers/loads and lift drive in a standard trip between any two floors of the desired installation. The resulting torque, rope tension and deviation of the velocity plot with respect to the setpoint speed are shown. The software design is implemented in a demo release of the computer program called ElevaCAD. Further on, the program offers the possibility to select the configuration of the lift system and the performance parameters of each component. In addition to the overall system response, detailed information of transients, vibrations of the lift components, ride quality levels, modal analysis and frequency spectrum (FFT) are plotted.