电梯正弦运行速度曲线的分析与设计_高国贤.pdf

自动化技术与应用 2 0 0 7年第 2 6卷第 1 1期 Techniques of Automation 2 浙江建设职业技术学院城建系 浙江 杭州 3 1 1 2 3 1 摘 要 为了提高电梯运行舒适性及运行效果 本文首先简要介绍了常用电梯速度曲线 并指出了常用电梯速度曲线在电梯运行中 存在的一些问题 同时提出了新型正弦电梯速度曲线的概念 并简单分析了其优点 另外还给出了正弦电梯速度曲线的设计 方法 最后通过S C D S 速度控制模块等实验装置进行了正弦电梯速度曲线的实验仿真 仿真结果表明正弦电梯速度曲线能明 显改善电梯的运行效果 关键词 电梯 正弦速度曲线 中图分类号 T P 2 7 2 T U 8 5 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 0 7 1 1 0 0 1 9 0 3 Analysis of the Sinusoidal Operation of Elevator GAO Guo xian1 MA Fu jun2 1 Zhejiang Radio and Television University Xiaoshan College Xiaoshan 310003 China 2 Zhejiang College of Construction Urban Construction Department Hangzhou 311231 China Abstract This paper introduces the sinusoidal elevator speed curve and the SCDS speed control module The result of simulation shows that the sinusoidal elevator speed curve can improve the running effect of elevator Key Word elevator sinusoidal speed curve 收稿日期 2 0 0 7 0 3 2 8 1 引言 随着电梯的普遍使用 人们对电梯的应用提出了很多个性 化要求 这在很大程度上促使电梯技术的迅猛发展 例如在保障 电梯的可靠性 安全性的前提下 对电梯的舒适性和快速性提出 了很高要求 1 3 电梯运行的平稳性 舒适性在很大程度上取决于 电梯运行速度曲线设计的优劣程度 因此 对电梯速度曲线的研 究有着重要的现实意义 一方面能更好的推动电梯技术的发展 另一方面也能使电梯乘客享受电梯带来的便捷 本文针对电梯运 行的舒适性 平稳性 在分析了目前广泛使用的电梯速度曲线的 特点的基础上 提出了电梯运行速度曲线的优化设计方案 正 弦电梯速度曲线 并给出了相应的设计方法 以供读者参考 2 常用电梯速度曲线 电梯速度控制系统的速度曲线给定 直接影响了乘坐电梯的 舒适性及运行效率 选择合适的电梯运行曲线是保证系统良好性 能的重要环节 2 常用电梯运行曲线由抛物线和直线段构成 如图 1 所示 图1 还给出了依据速度曲线 a 时的加速度变化曲线 b 及加 速度变化率曲线 c 当电梯由零速度启动到恒速运行阶段是由二 次抛物曲线段O A 比例曲线段A B 二次抛物曲线B C 段构成 由 于二次曲线和比例曲线的数学微分含义决定 尽管电梯在到达恒 速之前的加速度曲线是连续的 但加速度变化率曲线发生了突变 因此 在电梯的启动 停车及二次曲线与比例曲线过渡时刻都明 显存在速度剧变的现象 使电梯的运行舒适性恶化 在某些特定 的电梯使用场合 这种速度剧变现象是不允许的 例如医院 4 6 3 正弦电梯速度曲线 图2 为本文提出的电梯正弦运行曲线 正弦速度曲线由于它 函数本身的特性 在正弦曲线与比例曲线过渡时 不但加速度曲 线是连续的 其加速度变化率曲线也是连续的 仅在电梯启动和 制停时加速度变化率有一次跳变 显然 与二次抛物型曲线相 比 正弦电梯速度曲线的运行性能要优良的多 可以有效提高电 梯运行的舒适性 本文利用绝对位置井道信号技术和S D C S 速度控制模块等 对正弦电梯速度曲线进行了仿真试验 自动化技术与应用 2 0 0 7年第 2 6卷第 1 1期 20 Techniques of Automation 电动机 S D C S 速度控制模块等设备 S D C S 速度控制是利用速度曲线的时间 距离关系 由剩余 距离值经迭代运算反求出对应于距离的时间值 再由时间 速度 的关系计算出速度值来达到实时速度控制的目的 本文利用 B P 3 0 2 的虚拟井道技术模拟电梯的实际运行 系统仿真框图如图 4 所示 图中绝对剩余距离速度控制模块即S D C S 模块 它是电 梯正弦速度曲线生成的关键模块 图中主控制器即B P 3 0 2 电梯控 制系统 在仿真中主要利用其软件井道技术获得电梯模拟运行和 通过其获得轿厢的绝对位置 经过实验测得在干扰较少的环境下 电梯的速度运行曲线图如图5 其结果是今人满意的 图4 正弦电梯速度曲线仿真框图 图5 正弦电梯速度曲线仿真 6 结束语 本文着重介绍了正弦电梯速度曲线的设计方法 并用电梯轿厢 的绝对位置计算出剩余距离的方法对电梯运行速度曲线进行仿真 经过实测仿真 表明了此种方法能大幅度提高电梯的运行效率和舒 适性 考虑到电梯市场的飞速发展 其应用前景是十分可观的 参考文献 1 李惠升 电梯控制技术 M 机械工业出版社 2 0 0 3 7 2 叶安丽 V V V F电梯及其速度控制 J 北京建筑工程学院 学报 1 9 9 7 1 3 2 9 0 9 5 3 彭克荣 电梯技术的现状及发展趋势 J 建筑机械化 1 9 9 6 5 4 白建社 电梯系统控制器设计及S 曲线优化研究 D 2 0 0 0 3 5 赵静 葛斌 电梯运行速度曲线的算法与仿真 J 大连大 学学报 1 9 9 7 1 2 6 Y A N G H U A Y O N G Y A N G J I A N X U B I N G C o m p u t a t i o n a l S i m u l a t i o n a n d E x p e r i m e n t a l R e s e a r c h o n S p e e d C o n t r o l o f V V V F H y d r a E l e v a t o r J C o n t r o l E n g i n e e r i n g P r a c t i c e 1 2 2 2 0 4 5 6 3 5 6 8 作者简介 高国贤 1 9 7 0 男 讲师 本科 主要研究方 向 机电一体化技术 图6 双闭环调速系统的伯德图 3 4 系统的频域分析 5 频域分析法是工程上广泛采用的系统分析与综合方法 系统 的频率特性可用图形表示 有奈奎斯特 N y q u i s t 曲线和对数频 率特性曲线又称伯德 B o d e 图 本文仅对双闭环调速系统做 B o d e 图进行分析 在命令窗口中输入相关命令 程序代码略 运 行 可得出系统的B o d e 图 如图6 所示 从图中可知 幅值稳定裕 量 g K 7 2 1 7 1 d B 相位稳定裕 o 5 45 1 6 2 r a d s 由图 3 图6 的时域 频域响应曲线可以判定系统是稳定的 用不同的 方法对同一个系统进行分析其结论是一致的 4 结束语 基于M A T L A B 软件的系统仿真与传统的设计分析方法相比 参数调整简单方便 而且其友好的图形用户界面 便于根据仿真结 果观察系统特性 可广泛应用于教学及工程设计中 参考文献 1 孔凡才 自动控制原理与系统 第 3版 M 北京 机械工 业出版社 2 0 0 6 2 范正翘 电力传动与自动控制系统 M 北京 北京航天 航空大学出版社 2 0 0 3 3 徐 昕 M A T L A B工具箱应用指南 控制工程篇 M 北 京