I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  1 6 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 ,   p p .   780 ~ 7 9 3   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 6 . i2 . p p 7 8 0 - 793          780       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   Desig n and   imple menta tion o f  j erk - co ntrolled  elev a t o r sy stems  using   S - curv e  mo tion pro files       Ali A bd ulk a re em   Ali 1 ,   F a t ma   B en  Sa lem 1, 2 ,   J a m a l A . - K .   M o ha m m ed 3   1 C o n t r o l   a n d   E n e r g y   M a n a g e me n t   L a b o r a t o r y ,   S f a x   E n g i n e e r i n g   S c h o o l ,   U n i v e r s i t y   o f   S f a x ,   S f a x ,   T u n i si a   2 P r i n c e   S a t t a B i n   A b d u l a z i z   U n i v e r si t y ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   D e p a r t m e n t   o f   El e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   A l k h a r j ,   S a u d i   A r a b i a   3 El e c t r o me c h a n i c a l   En g i n e e r i n g   D e p a r t men t ,   U n i v e r si t y   o f   Te c h n o l o g y ,   B a g h d a d ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   2 5 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J an   2 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   1 ,   2 0 2 5       El e c tri c   e lev a to rs  o ften   e x p e rien c e   sig n ifi c a n jerk t h a c a n   sh o rten   th e ir   li fe sp a n   a n d   c a u se   p a ss e n g e d is c o m fo rt,   e sp e c ially   d u ri n g   a c c e le ra ti o n   a n d   d e c e lera ti o n .   To   a d d re ss   th is  issu e ,   th is  stu d y   p re se n ts  th e   d e v e l o p m e n a n d   imp lem e n tatio n   o f   S - c u rv e   m o ti o n   p r o fil e f o a   p r o to t y p e   th re e - flo o r   ro p e   e lev a to sy ste m .   Th e   e lev a t o c a b in   is  d riv e n   b y   a   th re e - p h a se   in d u c ti o n   m o to u sin g   se n s o rles v e c to r   c o n tro l   tec h n o l o g y ,   wi th   a   v a riab le  fre q u e n c y   d riv e   (VFD)  m a n a g in g   th e   c a b in ' v e lo c it y .   T h e   fin d in g in d i c a te  th a t   e m p lo y i n g   S - c u r v e   m o ti o n   p r o fil e re d u c e jerk   b y   a p p ro x ima tely   2 9 . 4 3 %   wh e n   th e   e lev a to is   a sc e n d in g   with o u a   l o a d   a n d   b y   4 8 . 1 5 %   w h e n   d e sc e n d in g   wit h o u a   lo a d .   I n   t h e   lo a d e d   sc e n a rio ,   th e   e lev a to r   e x p e rien c e a   sig n ifi c a n re d u c ti o n   i n   jerk ,   d e c re a sin g   b y   4 8 . 7 8 %   d u rin g   a sc e n a n d   5 2 . 0 8 %   d u ri n g   d e sc e n t.   B y   sm o o th i n g   o u a b r u p t   a c c e lera ti o n   c h a n g e s,  th e   re d u c ti o n   i n   jerk   lea d to   a   m o re   se a m les m o ti o n   o f   th e   e lev a to c a r,   sig n ifi c a n t ly   e n h a n c i n g   p a ss e n g e c o m fo rt.   C o n se q u e n tl y ,   th is   a p p r o a c h   i m p ro v e t h e   e fficie n c y   a n d   re li a b il it y   o e lev a t o o p e ra ti o n s,  p r o v i d in g   a   v e rsa ti le p latfo rm   f o fu tu re   v e rti c a tran sp o rtati o n   a d v a n c e m e n ts.   K ey w o r d s :   E lev ato r   I n d u ctio n   m o to r   J er k   S - c u r v e   Sen s o r less   v ec to r   co n tr o l   Var iab le  f r eq u e n cy   d r iv e   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ali A b d u lk ar ee m   Ali   C o n tr o an d   E n er g y   Ma n ag e m en t L ab o r at o r y ,   Sfa x   E n g in ee r in g   Sch o o l,  U n iv er s ity   o f   Sfa x   Sfa x ,   T u n is ia   E m ail: a li - ab u lk ar ee m . ali@ en is . tn       1.   I NT RO D UCT I O N   Ad v an ce m en ts   in   elec tr o m ec h an ical  tech n o l o g ies,  esp ec ially   lifts,  h av e   g r ea tly   ac ce ler ated   th s p ee d   o f   u r b an   c o n s tr u ctio n .   W ith   th in cr ea s in g   v e r tical  ex p a n s io n   o f   cities,  th d em an d   f o r   ef f ec tiv v er tical  tr an s it  s y s tem s   h a s   b ec o m cr u cial  in   m u lti - s to r y   b u ild in g s .   E lev ato r s   n o o n ly   m ee th is   r eq u ir em en b u also   ca ter   to   th n ee d s   o f   co n tem p o r ar y   in d u s tr ial  e x p an s io n .   An y   m u lti - s to r y   c o m m er cial  b u ild in g   m u s h av elev ato r s   to   en s u r th s m o o th   m o v em en t   o f   p e o p le  an d   p r o d u cts.  I is   in ter esti n g   to   co m p r eh e n d   th d iv e r s k in d s   o f   elev ato r   s y s tem s   an d   th eir   d is tin ct  f ea tu r es.   T h m o s co m m o n   ty p es  o f   elev ato r   s y s tem s   ar tr ac tio n   elev ato r s   [ 1 ] - [ 3 ] ,   h y d r au li elev ato r s   [ 4 ] - [ 6 ] ,   m ac h in r o o m - less   ( MRL)   elev ato r s   [ 7 ] - [ 9 ] ,   p n e u m atic  elev ato r s   [ 1 0 ] - [ 12 ] ,   an d   f r ei g h t e le v at o r s   [ 1 3 ] - [ 1 5 ] .   On   th o t h er   h a n d ,   th elev at o r   ca n   b class if ied   ac co r d in g   to   th e   d r iv i n g   m eth o d   i n to   AC   d r iv e   elev ato r   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] ,   DC   d r iv elev ato r   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] ,   h y d r au lic  elev ato r   [ 4 ] ,   r ac k   an d   p in io n   elev ato r   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] ,   s cr ew  elev ato r   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] ,   an d   lin ea r   m o to r - d r iv en   elev ato r   [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   T h m o s p r ev alen k in d   o f   elev ato r   tech n o lo g y   is   th tr ac tio n   elev ato r .   T h elev ato r   ca b in   is   r aised   an d   lo wer ed   u s in g   c o u n t er weig h t,  s y s tem   o f   b elts ,   an d   ca b les  ( wir r o p e) .   Alth o u g h   th ey   ar v er y   d ep en d a b le  an d   p r o v id s m o o th   r id e,   tr ac tio n   elev ato r s   n ee d   s ep a r ate  m ac h in r o o m ,   wh ich   ca n   tak u p   v a lu ab le  s p ac in   th e   b u ild i n g   s tr u ctu r e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   jerk - co n tr o lled   elev a to r   s ystems   u s in g   S - cu r ve     ( A li A b d u lka r ee A li )   781   Pas s en g er   well - b ein g ,   esp ec ially   in   h ig h - s p ee d   elev ato r s   in   s k y s cr ap er s ,   is   cr u cial     co n s id er atio n   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] .   T h ese  elev ato r s   u s u ally   s u f f er   f r o m   co m p licatio n s   s u ch   as  r ip p le  f o r ce s   ( o r   jer k s )   d u r in g   th eir   o p er ati o n   an d   m o v em en with in   b u ild in g   s tr u ctu r es.  T h ex er tio n   o f   th ese  f o r ce s   ca n   g en er ate   p o wer f u l   jo lts   th at  n o o n ly   ca u s d is co m f o r to   p ass en g er s   b u t   also   h av e   th e   p o te n tial  to   d am a g th e   m ec h an ical  an d   elec tr ical  co m p o n e n ts   o f   th e   elev ato r ,   th er eb y   d im i n i s h in g   th e   o v er all   life s p an   o f   th liftin g   s y s tem .   Ma n ag in g   th ese  s u d d en   m o v em en ts   is   cr u cial   f o r   m in im izin g   th eir   im p ac t   an d   en h an cin g   p ass en g er   co m f o r t.  Hig h - p er f o r m a n ce   c o n tr o m eth o d s ,   s u ch   as  v ar iab le  f r eq u e n cy   d r iv es  ( VFDs ) ,   ar am o n g   th m o s ef f ec ti v s o lu tio n s .   T h e   VFD  co n tr o ls   th e   v elo city   an d   r o tat io n al  f o r ce   o f   AC   m o to r s   b y   ad ju s tin g   th e   in p u t   v o ltag an d   f r e q u en c y .   T h e   m ain   g o al  o f   elev ato r s   is   to   m ain tain   co n s tan r atio   o f   v o ltag to   f r eq u e n cy   ( V/f )   [ 1 6 ] .   T h is   f ea tu r is   ess en tial  f o r   m in im iz in g   m ec h an ical  s tr ess ,   in cr ea s in g   s y s tem   d u r ab ilit y ,   an d   g u ar an teein g   s m o o t h   s tar t a n d   s to p   o f   ele v ato r   o p er atio n .   Nu m er o u s   m et h o d s   h av b e en   p r o p o s ed   to   a d d r ess   th e   p r o b lem   o f   s u d d e n   m o v em e n ts   d u r in g   elev ato r   f lo o r   tr an s itio n s ,   wh ich   h av b ee n   e x ten s iv e ly   ex a m in ed .   An   in v e n tiv d r iv m e th o d   was  p r o p o s ed   by  Das  et  a l.  [ 1 9 ]   f o r   m i d - r is an d   m id - s p ee d   elev ato r s .   A   p er m an en m a g n et  DC   m o to r   with   PID   co n tr o p o wer ed   th ca b in .   T h er e   wer s ev er al  b en ef its   to   u s in g   t h is   m o to r ,   i n clu d in g   as  im p r o v ed   r id in g   c o m f o r t,   less   jer k ,   an d   en h a n ce d   e f f icien cy .   Sh r ee lak s h m an d   Ag ar wal  [ 2 8 ]   p r o p o s ed   co m b in in g   r ec t an g u lar   an d   s in u s o id al  jer k   p atter n s   to   cr ea te  s m o o th   s p ee d   p r o f il th at  en h an ce s   co m f o r wh i le  m ain tain in g   tr av el  tim e.   C r ăc iu n   et  a l.   [ 2 9 ]   co n d u cte d   c o m p a r at iv s tu d y   o n   ch a n g es  in   th elev at o r ' s   k in em atic  p ar a m eter s   u s in g   elec tr o n ic  v elo city   m o d elin g   in   MA T L AB .   T h s tu d y   f o c u s ed   o n   ac h iev i n g   s m o o th   d ec eler atio n   b y   ap p l y in g   S - cu r v es.  Ma s o u d i   [ 3 0 ]   s u g g ested   em p lo y in g   a   lin ea r   s witch in g   r el u ctan ce   m o to r   ( L SR M)   i n   a n   elev a to r   s y s tem   with   an   ap p r o p r iate  s p ee d   p atter n   f o r   o p tim al  an d   s m o o th   t r av el  wit h   m in im al  jer k .   DT C   in   in d u c tio n   m o to r   d r i v er s   was  ex ten s iv ely   s tu d ied   b y   Ar af et  a l.   [ 3 1 ]   u tili zin g   th s p a ce   v ec to r   m o d u lated - d ir ec to r q u co n tr o ( SVM - DT C )   ap p r o ac h .   Sp ee d   p r o f ili n g   co u l d   in cr ea s elev ato r   co m f o r t.   Sh r ee lak s h m an d   Ag a r wal  [ 3 2 ]   d ev el o p ed   l o s s   m in im izatio n   m eth o d   f o r   i n d u ctio n   m o to r - d r iv e n   elev ato r s .   T h is   is   n ee d e d   to   f in d   an   en er g y - o p tim al  v el o c ity   p atter n .   T h g o al  f u n ctio n   is   d if f er en tial  eq u a tio n   th at  ties   m o to r   p o wer   lo s s es  to   r o to r   s p ee d .   Sp ee d   an d   ac c eler atio n   ar li m ited   b y   p ass en g er   co m f o r t.   Po n tr y a g in ' s   m in im u m   p r in cip le  f in d s   th b est tr aje cto r y   b y   ch o o s in g   Ham ilto n i an   f u n ctio n .   T h p e r m an en t   m ag n et  s y n c h r o n o u s   m o to r   ( PMSM)   r esp o n d s   q u ic k ly   to   ch a n g es,  b u t h elev ato r   s p ee d   co n tr o ller ' s   lim ited   b an d wid th   ca n   ca u s is s u es.  W h en   r o to r   f lu x   lin k a g o r   s tatic  f r ictio n   d ev iates  f r o m   s et  v alu es,  tr ad itio n al  jer k   co n tr o m eth o d s   m ay   lead   to   h ig h er   s tar tin g   en e r g y .   T o   m iti g ate  th ese  p r o b lem s ,   R an g ar ajan   et  a l.   [ 3 3 ]   p r o p o s e d   n o v el  d is tu r b a n ce   o b s er v er   th at  tem p o r a r ily   m o d if ies  th s tato r   f lu x   lin k a g s p ee d   r ath er   th a n   th to r q u e/c u r r en d u r in g   s tar tin g .     Qiu   et  a l.   [ 2 7 ]   p r o p o s ed   s tr ateg y   to   im p r o v v ib r atio n - r e lated   h ig h - s p ee d   elev at o r   d es i g n .   T h ey   also   d em o n s tr ated   h o th k e y   p ar am eter s   af f ec ted   th h i g h - s p ee d   elev ato r   h o r izo n tal  v ib r atio n   s y s tem   an d   ch o s th o p tim u m   wa y   to   i m p r o v e   th ese  elev ato r s '   h o r iz o n tal  v ib r atio n   p e r f o r m an ce ,   o p er atio n al   s tab ilit y ,   an d   r id c o m f o r t.   On at  et  a l.   [ 2 5 ]   u s ed   p er m an e n m ag n eti s y n ch r o n o u s   lin ea r   m o to r   f e d   f r o m   VFD  an d   p r o g r a m m ed   in   th b est  V/f   p atter n   f o r   th b est  s p ee d   cu r v p r o f ile  to   co n tr o th elev at o r   ca b ' s   s p ee d   s o   it   s tar ted   an d   s to p p ed   s m o o th ly   an d   tr av eled   co n s is ten tly   ac r o s s   th elev ato r   f lo o r s   with   m in im al  jer k .   T h is   d r iv er   c u t je r k   v al u es b y   8 8 co m p ar ed   to   th s tan d a r d   s ce n ar io .   T h er e   a r e   s ev er al   li m i tat io n s   t o   t h e   c u r r e n t   r ese ar c h   o n   e le v a to r   s y s te m s ,   e v en   if   t h er e   h a v e   b e en   g r ea t   ad v a n ce s .   P o we r   l o g ic   c o n tr o l ler s   ( PLCs )   a r t h e   b ac k b o n o f   m a n y   o l d e r   co n t r o l   s y s te m s ,   b u th ey   m i g h n o t   h a v e   t h p r o ce s s i n g   p o we r   t o   s u p p o r m o r c o m p le x   c o n t r o al g o r i th m s .   Fu r t h er m o r e,   c o n v en ti o n al  s y s t em s   f r e q u en tl y   m a k e   u s o f   u n c o m p lic ate d   s wit ch in g   o r   tr an s is to r   m o d u l es  b ase d   o n   r e la y s ,   wh i ch   d o   n o t   h a v in t eg r ate d   p r o t ec t io n   o r   ac cu r ate   f e ed b a c k   m ec h a n is m s .   T h n ec ess it y   f o r   t h o r o u g h   r ea l - t im e   m o n it o r i n g   a n d   m o d i f i ca t io n s   h as  n o t   b ee n   s u f f i cie n t ly   a d d r ess e d   i n   th r esea r c h   t h at   h as   i n v esti g ate d   PID - c o n tr o l le d   DC   m o to r s   o r   s i n u s o id al   j er k   p at t er n s .   I n   a d d iti o n ,   m a n y   s tu d i e s   u n d e r u ti liz e   S - cu r v e   p r o f il es ,   o f te n   r es u lt in g   i n   in s u f f i cie n t   je r k   r e d u cti o n   a n d   s u b o p ti m a r id c o m f o r t .   To   e n h a n c e le v at o r   p e r f o r m a n c a n d   p ass e n g e r   co m f o r t ,   m o r ad v an ce d   a n d   i n te g r a te d   co n t r o l   m et h o d s   a r e   n e ce s s a r y ,   as   t h es l i m its   h a v e   s h o wn .   T h is   r esear ch   p r o p o s es  s en s o r less   v ec to r   co n tr o ( SVC ) - b ased   th r ee - f lo o r   r o p in g   elev ato r   p r o to ty p with   an   o p tim ized   S - cu r v s p ee d   p r o f ile  o p er ated   b y   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r .   VFD  r eg u lates   m o to r   s p ee d .   T h VFD  is   f u lly   in teg r ated   with   an   STM 3 2   m icr o co n tr o ller ' s   ex ac co n tr o l.  T h is   r esear ch   u s es  th I NVT   GD2 0   VFD  to   i m p r o v e   m o t o r   p er f o r m an ce   an d   s p ee d   r eg u latio n .   C o m p l ex   co n t r o s y s tem s   in clu d in g   in f r ar e d   s en s o r s   an d   lim it  s witch es  h av b ee n   b u il in to   th elev ato r .   T h o p tim al  S - c u r v v elo city   p r o f ile  d esig n   an d   im p lem en t atio n   will  b th e   f o c u s   o f   th is   s tu d y .   T h e   S - cu r v ap p r o ac h   r ed u ce s   m ec h a n ical  jer k s   b y   elim in atin g   s u d d e n   ac ce ler atio n   an d   d ec eler atio n   ch an g es,  u n lik lin ea r   p r o f il es.  T h s in u s o id al  lim ited - jer k   tr ajec to r y   ap p r o a ch   d escr ib ed   b y   Mu tlu   [ 3 4 ] ,   in itially   ap p lied   to   PMSM,   is   wel l - s u ited   f o r   elev ato r   s y s tem s .   I n   th is   s tu d y ,   th a p p r o ac h   is   ad ap ted   f o r   u s with   an   in d u cti o n   m o to r   ( I M) ,   d e m o n s tr atin g   its   ef f ec tiv en ess   in   ac h iev in g   tim o p tim izatio n   an d   s m o o th   jer k   tr an s it io n   in   th I M - d r iv en   elev ato r   s y s tem .   T h s u g g ested   elev ato r   tech n o lo g y ,   wh ich   m im ics th r ee - s to r y   elev ato r s ,   r e q u ir es th is .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 7 8 0 - 7 9 3   782   T h s tu d y   h as  s o m o b jectiv es:   i)   E n h an cin g   p ass en g er   c o m f o r th r o u g h   m in im ized   m ec h an ical  jer k s   u n d er   u n lo ad e d   an d   lo a d ed   co n d itio n s ; ii)   I m p r o v i n g   t h ef f icien cy   an d   r eliab ilit y   o f   th elev ato r   s y s tem   b y   tak i n g   a d v an ta g o f   a d v an ce d   m o t o r   s p ee d   co n tr o l   an d   m icr o co n tr o ller   in te g r atio n a n d   iii)  B u ild in g   a n   ef f icien elev ato r   m o d el  th at   m im ics  r ea l - wo r ld   elev ato r   an d   is   s ca lab le  f o r   f u tu r e   elev ato r   s y s tem s ,   p r o v id i n g   f r am ewo r k   f o r   im p lem en tin g   s im ilar   tech n o lo g i es in   co m m er cial  v er tical  tr a n s p o r tatio n   s o lu tio n s .       2.   T H E O R E T I CA L   B A SI S A ND  P RO P O SE M E T H O D   2 . 1 .       I nd uct io m o t o ( I M )   I n   r e f er en ce   f r am t h at  r o tat es  in   s y n ch r o n izatio n ,   Fig u r e   1   d ep icts   th d - q   e q u iv alen t   c ir cu it  o f   a   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   [ 3 5 ] ,   [ 3 6 ] .   Fig u r 1   d is p lay s   t h d - q   cir c u it  th at  f u lf ills   co n d itio n s   ( 1 )   to   ( 5 ) .   T h ese  eq u atio n s   [ 3 5 ] ,   [ 3 6 ]   p r o v id t h s ta n d ar d   d y n am ic   m o d el  o f   a n   in d u ctio n   m o t o r ,   with o u c o n s id er in g   m ag n etic  m ater ial  s atu r atio n ,   r o to r   r esis tan ce   ch an g es d u to   s k in   ef f ec t,  an d   s tato r   r esis tan ce   f lu ctu atio n s   d u e   to   tem p er atu r e   v ar iatio n s .       v qr    + d dt Ψ qr + ( ω e - ω r )    ( 1 )     v dr  + d dt Ψ dr + ( ω e - ω r )    ( 2 )      =     + + (  +  )   ( 3)      =     + + (  +  )   ( 4 )     =   3     2 × 2   (     )   ( 5 )     W h er th v ar ia b les  v qr   an d   v dr   d en o te  t h r o to r   v o ltag es  in   d - q   co o r d in ates,  wh e r ea s ,   i qr i dr Ψ qr ,   an d   Ψ dr   in d icate   th c u r r e n ts   an d   f lu x es  in   d - q   co o r d in ates,  ω e   is   th r e v o lv in g   m ag n etic  f ield   an g u lar   s p ee d ,   ω r   s y m b o lizes  th s lip   an g u lar   s p ee d ,   wh ile  T e   r ep r esen ts   th elec tr o m ag n e tic  to r q u e.   T h e   p ar am eter s   o f   th e   m o to r   ar s p ec if ie d   as  f o llo ws:   P   d en o tes  th p o les'   n u m b er ,   R r   r ep r esen ts   th r o to r   r esis tan ce ,   L m   r ep r esen ts   th m o to r   m u tu al  i n d u ctan ce ,   an d   L r   r ep r esen ts   th e   r o to r   in d u ctan ce .   I n   t h in d u ctio n   m o to r   m o d el,   R r   a f f ec ts   t h h ea t   lo s s es  an d   to r q u p r o d u ctio n   in   th e   m o to r .   A   h ig h er   R r   ca n   lead   to   in cr ea s ed   lo s s es  an d   r ed u ce d   ef f icien cy .   T h m u tu al  in d u c tan ce ,   L m   ch ar ac ter izes  th co u p lin g   b etwe en   th s tato r   an d   r o to r   m ag n etic   f ield s ,   in f lu en cin g   th m o to r ' s   ab ilit y   to   p r o d u c to r q u e .           Fig u r 1 .   d - q   e q u iv alen t c ir c u i t o f   in d u ctio n   m o to r       T h m o to r ' s   elec tr o m ag n etic  to r q u T e   is   g en er ated   d u e   to   th in ter ac tio n   b etwe en   th s tato r 's  m ag n etic  f ield   a n d   th r o to r   cu r r en ts .   Var iatio n s   in   th s lip   an g u lar   s p ee d   ω r   d ir ec tl y   af f ec th t o r q u e   p r o d u ctio n ,   w h ich   is   cr u cial  f o r   co n tr o llin g   th elev ato r ' s   m o v em en t.   C o n tr o llin g   th to r q u e   a n d   s lip   o f   th e   in d u ctio n   m o to r   p lay s   cr u ci al  r o le  in   r e d u cin g   jer k   d u r in g   elev ato r   m o tio n .   Sen s o r less   v ec to r   co n tr o is   a   tech n iq u u s ed   to   m an a g th e   m o to r ' s   to r q u an d   s p ee d   p r e cisely   with o u r ely in g   o n   p h y s ical  s en s o r s .   T h i s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   jerk - co n tr o lled   elev a to r   s ystems   u s in g   S - cu r ve     ( A li A b d u lka r ee A li )   783   ap p r o ac h   s im p lifie s   th s y s tem   wh ile  s till   p r o v id in g   ac cu r ate  co n tr o l,  e n ab lin g   s m o o th er   ac ce ler atio n   an d   d ec eler atio n ,   wh ich   h elp s   to   m in im ize  ab r u p t c h an g es in   m o t io n   ( jer k ) .     2 . 2 .     Va ri a ble f re qu ency   driv ( VF D)   VFD  o p er ates  b y   ad ju s tin g   i n p u v o ltag an d   f r eq u e n cy ,   ad ju s tin g   th to r q u an d   s p e ed   o f   AC   m o to r s   an d   is   wid ely   u s ed   f o r   in d u s tr ial  ap p licatio n s .   I n   r ec en t   y ea r s ,   th tr e n d   o f   u tili zin g   VFD  tech n o lo g y   an d   s p ee d   co n tr o l   in   th e   cu r r en m o to r s   h as  g ain ed   tr ac tio n .   R ec en in n o v atio n s   in   m ag n etic  m ater ials   an d   po wer   elec tr o n ics  h a v p la y ed   la r g r o le  i n   th e   m ass   ad o p tio n   o f   VFDs .   VFDs   m u s f u lf il  ce r tain   r eq u ir em e n ts   in   elev ato r   s y s tem s ,   s u ch   as  s m o o th   s tar ts   an d   s to p s ,   co m f o r tab le  r id es,  ac c u r ate  f lo o r   lev elin g ,   an d   ef f ec tiv e   b r ak i n g   [ 1 6 ] ,   [ 3 7 ] .   T h s p ee d   o f   th AC   m o to r   ( n )   is   d eter m in ed   b y   th n u m b er   o f   its   p o les  ( p )   an d   th in p u f r eq u e n cy   ( f )   ac co r d in g   to   ( 6 ) .     = ( 1 ) 120   ( 6 )     W h er s   is   th m o to r   s lip .   Mo d if y in g   th f r eq u e n cy   ap p lie d   to   m o to r   ca n   b s im p le  an d   ef f ec tiv way   to   r eg u late  its   s p ee d .   T h VFD  co n tr o ls   th in d u ctio n   m o to r ' s   s p ee d   b y   v ar y in g   t h in p u t f r eq u en cy ,   wh ich ,   alo n g   with   th n u m b er   o f   p o les    d eter m in es  th m o t o r ' s   s y n ch r o n o u s   s p ee d .   T h s lip ,   d ef in e d   as  th d if f er en ce   b etwe en   s y n ch r o n o u s   s p ee d   an d   r o to r   s p ee d ,   in f lu e n ce s   th to r q u g e n er ated .   Pro p e r   co n tr o o f   s lip   allo ws  f o r   s m o o th   ac ce ler atio n   an d   d ec eler atio n ,   m in im izin g   jer k   d u r i n g   elev a to r   o p er atio n .   Ad d it io n ally ,   i m p lem en tin g   a n   S - cu r v p r o f ile  f u r th e r   en h an ce s   th is   p r o ce s s   b y   f latten in g   ac ce ler atio n   tr an s itio n s ,   r ed u cin g   ab r u p ch an g es  in   s p ee d ,   an d   im p r o v in g   o v er all  r id co m f o r t.     2 . 3 .     Sens o rless   v ec t o co ntr o l ( SVC)   T h is   is   an   ad v an ce d   m eth o d   o f   co n tr o llin g   th to r q u an d   s p ee d   o f   AC   m o to r s ,   n o r m ally   r ef er r ed   to   as  f ield - o r ie n ted   c o n tr o l   ( FO C ) ,   wh ich   is   ty p ically   u s ed   f o r   tr ac tio n   ap p licatio n s   f o r   ele v ato r s .   Fo r   ex a m p le,   elev ato r s   u tili ze   p r ec is co n tr o s y s tem s   f o r   th eir   m o to r s .   M o to r s   ca n   f ee d   b ac k   th eir   r o to r   p o s itio n   an d   s p ee d   to   d eter m in e   th ac ti v co n tr o p er f o r m a n ce ,   b u FOC   p er f o r m s   m u ch   b etter   with o u t   r eso r tin g   to   th ese   p h y s ical  s en s o r s .   T h is   ap p r o ac h   ap p lies   m ath em atica m o d els  an d   esti m ates  d er iv ed   f r o m   th e   elec tr ical  r ea d in g s   o f   th en g in e ,   lik v o ltag an d   cu r r en t.   T h is   m eth o d   s im p lifie d   th e   s y s tem   an d   m in im ize d   m a in ten an ce   r e q u ir em e n ts   wh ile  en s u r in g   ac cu r ate ,   q u ick   co n tr o b y   d i v id in g   t h m o t o r   cu r r en i n to   two   p a r ts o n p r o d u cin g   f lu x   an d   th e   o th er   p r o d u cin g   to r q u e.   T h is   d ec o u p lin g   allo w s   f o r   in d ep en d e n co n tr o o f   m o to r   t o r q u a n d   f lu x ,   s im ilar   to   co n tr o llin g   DC   m o to r ,   b u t   ap p lied   to   AC   m o to r s   [ 3 7 ] .   Fig u r 2   illu s tr ates   th b lo ck   d iag r am   o f   th e   s en s o r less   v ec to r   co n tr o l   s y s tem   f o r   a n   in d u ctio n   m o to r   ( I M) .   I n   th is   s etu p ,   t h r o to r   s p ee d   a n d   f lu x   ar e   esti m ated   with o u u s in g   p h y s ical  s en s o r s ,   allo win g   th s y s t em   to   ac cu r ately   co n tr o m o to r   s p ee d   an d   to r q u e.   T h co n tr o s tr ateg y   in v o lv e s   co n v er tin g   th m o to r ' s   th r ee - p h ase  cu r r en ts   an d   v o ltag es  in to   r o tatin g   r ef er en ce   f r am ( d q   f r am e)   f o r   ea s ier   co n tr o l.           Fig u r 2 .   Sen s o r less   v ec to r - co n tr o lled   in d u ctio n   m o to r   d r iv e       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 7 8 0 - 7 9 3   784   2 . 4 .     J er k   r educt io n in e lev a t o rs   T h m o s co m m o n   elev ato r   m o tio n   p r o f iles   ar tr ian g u la r   an d   tr ap ez o id al.   I n   Fig u r e   3 ( a) ,   th s y s tem   s p ee d   in cr ea s es  f r o m   ze r o   to   its   m ax im u m   v alu e,   s u s tain s   i f o r   p r ed eter m in e d   d u r atio n   ( o r   d is tan ce ) ,   an d   th en   d ec eler ates to   ze r o   in   tr ap ez o id al  m o tio n   p r o f ile.   Ho wev er ,   th tr ian g le  m o tio n   p r o f ile  ac ce ler ates to   it s   m ax im u m   s p ee d ,   th en   d ec eler ates  in s tan tly   to   ze r o ,   m ain tai n in g   c o n s tan v elo city .   U n f o r tu n ately ,   n o n e   o f   th ese  m o v p r o f iles   ar ap p r o p r iate  f o r   m o tio n   s y s tem s ,   esp ec ially   elev ato r s   th at  m u s tr av el  s m o o th ly ,   p o s itio n   p r o p er ly ,   an d   r em ain   s tab le  af ter   th m o v e .   Acc eler atio n   o r   d ec eler atio n   ca u s es jer k s .   Similar   to   v el o city ,   jer k   is   ac ce ler atio n ' s   r ate  o f   ch an g e.   J er k ' s   ac ce ler atio n   r ate   is   its   in cr ea s o r   d ec r ea s e.   J er k   g iv es  f ast,  jer k y   ac tio n ,   m ak i n g   it  u n co m f o r tab le.   An   ab r u p ac ce ler atio n   ch an g e,   o r   jer k ,   s h ak es  in d u s tr ial  s y s tem s .   Hi g h er   jer k s   ca u s m o r v ib r at io n s .   Vib r atio n s   s lo th s et tlin g   b u d im in is h   p o s itio n in g   ac cu r ac y .   Av o id in g   jer k s   is   b est  d o n b y   s lo win g   d o wn .   T h "jer k y t r ap ez o i d al  m o tio n   p r o f i le  ca n   b e   r ep lace d   b y   an   S - cu r v m o tio n   p r o f ile  in   m o tio n   co n t r o s y s tem s   [ 2 5 ] ,   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ] .   An   in f i n ite  jer k   an d   r ap id   ac ce ler atio n   c h ar ac ter ize  a   t r ap ez o id al   m o tio n   p r o f ile.   T o   r e d u ce   jer k ,   ac ce ler atio n   an d   d ec eler atio n   tr an s itio n s   ar f latten ed   in to   an   "S"  f o r m .   Fig u r 3 ( b )   s h o ws  tr ap ez o id al  an d   tr ian g u la r   m o tio n ' s   ac ce ler atio n   p r o f ile  as  s tep   f u n ctio n ,   with   ac ce ler atio n   r ap i d ly   g r o win g   to   its   m ax im u m   an d   d ec eler ati o n   in s tan tan eo u s ly   r ed u cin g   to   ze r o .   m ajo r   jo lt   will  h ar m   p ass en g er s   an d   th elev ato r ' s   m ec h an ical  s y s tem .   W h en   m o tio n   f o llo ws  an   S - cu r v e,   th ac ce ler atio n   p r o f ile  is   tr ap ez o i d al ,   an d   ac ce ler atio n   an d   s lo win g   ar m o d er ate.           ( a)   ( b )     Fig u r 3 .   C o m p a r is o n   o f   tr ian g u lar ,   tr a p ez o id al ,   a n d   s - cu r v e   p r o f iles :   ( a)   v elo city   an d   ( b )   a cc eler atio n       Fo r   th elev ato r   s y s tem   to   p r o v id s m o o t h   elec tr o - m ec h an ical  to r q u t h at  lo wer s   v ib r atio n   an d   len g th en s   life s p an ,   th ac ce ler atio n   m u s h av co n tin u al  a n d   s m o o th   wav ef o r m .   C h o o s i n g   th b est  f o r m   f o r   th jer k   ch a n g e   is   n ec ess ar y   t o   p r o d u ce   s m o o th   ac ce le r atio n .   T h is   s tu d y   im p r o v es  th e   s in u s o id al  lim ited - jer k   tr ajec to r y   m eth o d   to   b etter   s u it  elev ato r   o p er atio n ,   p r o v id in g   s o lu tio n   th at  o p tim izes  b o th   tim ef f icien c y   an d   s m o o th   m o tio n .   lim ited   jer k   f o r   th in te n d ed   m o tio n   i s   g u ar an teed   wh en   s in u s o i d a jer k   wav ef o r m   is   u s ed ,   as sp ec if ied   b y   ( 7 ) .     = {    2     ,                                 [ 0 , ] 0 ,                                                                         [ , 2 ]    2 ( 2 ) ,         [ 2 , 3 ]   ( 7 )     W h er t 3   is   th o v e r all  p er io d   o f   ca b in   m o v em en t,   th tim e   T   is   tak en   f o r   ac ce ler atio n   o r   d ec eler atio n ,   t 2   is   eq u al  to   t 3   -   T ,   wh ich   is   th in s tan wh en   th e   ca b in   b e g in s   d ec eler atio n ,   an d   j m   is   th m ax im u m   jer k   am p litu d e.   T h f o llo win g   r elatio n s h ip s ,   b ased   o n   ( 7 ) ,   ex p r ess   th ac ce l er atio n   a ,   v elo city   v ,   an d   d is p lace m en d   in   s p ec if ied   in ter v als ,   as in   ( 8 ) - ( 1 0 ) .     =    +     ( 8 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   jerk - co n tr o lled   elev a to r   s ystems   u s in g   S - cu r ve     ( A li A b d u lka r ee A li )   785   =    +     ( 9 )     =    +     ( 1 0 )     C o n s tan ts   C a C v ,   an d   C d   ar d eter m in e d   f r o m   in itial  co n d itio n s .   Acc eler atio n   is   c alcu lated   f r o m   t h e   ex p r ess io n   f o r   jer k ,   as  in   ( 1 1 ) .     = c os ( 2 ) +   ( 1 1 )     C a   is   ca lcu lated   b ased   o n   th p r em is th at  th ac ce ler atio n   is   ze r o   at  t =   0 ,   g iv en   in   ( 1 2 ) .     =     2   ( 1 2 )     D u r in g   th i n ter v al  t   [ 0 , T ] ,   t h e   ac ce ler atio n   ex p r ess io n   is   as  in   ( 1 3 ) .     = 2 ( 1 c os ( 2 ) )     ( 1 3 )     C o n s tan ts   f o r   all  o th er   v alu es  ar d er iv ed   s im ilar ly ,   r esu ltin g   in   eq u atio n s   f o r   ac ce ler atio n ,   v elo city ,   an d   d is p lace m en t ( Fig u r 4 ) .     = {         ( 1  ( 2 ) ) 2 ,                               ,                                                                       ( 1 +  ( 2 ( 2 ) ) 2         ( 1 4 )     T h ac ce l e r ati o n   e q u at io n   d esc r i b es   t h e   r at e   o f   c h a n g e   o f   v e l o ci ty   w it h   r esp ec t   t o   ti m e .   B y   co n t r o lli n g   th e   a cc e le r at io n   u s in g   th S - c u r v p r o f il e,   t h t r an s iti o n   b et wee n   d i f f e r e n v e lo cit y   le v e ls   is   m a d s m o o th er ,   th e r eb y   r ed u ci n g   a b r u p ch an g es i n   ac ce le r at io n   ( je r k ) .   T h is   c o n tr ib u t es  to   a   m o r e   c o m f o r t ab le  r i d e .     = {             ( 2     ( 2 ) ) 4 2   ,                                                 2 2   ,                                                                                                     2 (   (    ( 2 ( 2 ) + 2 ( 2 ) 2 )             ( 1 5 )     =   {             4 ( 2   2 ( 1  ( 2 ) ) 2 2 ) ,                                                                                                     [ 0 , ] 2 4 ( 2 ) ,                                                                                                                                                     [ , 2 ] 2 4 [ ( 2 ) ( 2 ) 2 + 2 2 [ 1  2 ( 2 ) ] ]         [ 2 , 3 ]   ( 1 6 )     T h m ax im u m   v alu o f   d is p lace m en t c an   b e   ca lcu lated   f r o m   ( 1 6 )   at   tim t   t 3   as   ( 1 7 ) .     =   2 2 2   ( 1 7 )     B y   f o llo win g   t h g i v en   tec h n i q u e,   v   ca n   b o b tain ed   in   th e   s tead y   s tate,   wh ich   is   r ef e r r ed   to   as  th e   m ax im u m   v alu o f   s p ee d ,   d en o ted   as  v m .   B y   u s in g   th ex p r ess io n   f o r   v el o city   m ag n itu d e ,   th in ter v al   T   ca n   b d eter m in e d   as  ( 1 8 ) .     =   2     ( 1 8 )     Fo r   g iv en   d m ,   th tim t 2   ca n   b d eter m in ed   f r o m   ( 1 7 ) .   li s o f   s y m b o ls   f o r   all  eq u atio n s   h as  b ee n   in clu d ed   in   T ab le  1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 7 8 0 - 7 9 3   786   T h u s e   o f   th e   S - cu r v e   p r o f il allo ws  f o r   g r ad u al   ch an g es  in   ac ce ler atio n ,   wh ich   p r ev en ts   s u d d en   s p ik es  in   jer k ,   as  d ep icted   in   th Fig u r 4 ,   illu s tr ates  h o w   th S - cu r v p r o v id es  a   s m o o th   p r o g r ess io n   f o r   d is p lace m en t,  v elo city ,   ac ce l er atio n ,   an d   jer k   o v er   tim e.   T h is   s m o o th   tr an s itio n   m in i m izes  th im p ac o n   p ass en g er s ,   en h a n cin g   r id e   co m f o r t.   T h S - c u r v e' s   ab ilit y   to   g r ad u ally   in c r ea s an d   d ec r ea s ac ce ler atio n   n o o n ly   im p r o v es  co m f o r b u a ls o   r ed u ce s   m ec h an ical  s tr ess   o n   th elev ato r   c o m p o n en t s ,   lead in g   to   lo wer   m ain ten an ce   n ee d s   an d   ex te n d in g   th life s p an   o f   th s y s tem .   T h is   m ak es  th S - cu r v p r o f ile  esp ec ially   s u itab le  f o r   p ass en g er   e lev ato r s   wh er co m f o r t a n d   d u r a b ilit y   ar p r io r ities .   T h im p lem en tatio n   o f   th S - cu r v p r o f ile  an d   s en s o r less   v ec to r   co n tr o in v o lv es  s ev er al  k ey   s tep s .   I t star ts   wi th   s y s tem   in itia lizat io n ,   f o llo wed   b y   esti m atin g   th r o to r   s p ee d   an d   p o s itio n   u s in g   s en s o r less   v ec to r   co n tr o l.  T h S - cu r v p r o f ile   is   u s ed   to   p r o d u ce   r ef er e n c ac ce ler atio n   co m m an d s   th a f ac ilit ate  s m o o th   tr an s itio n s .   T h co m m a n d s   ar p ar am eter s   to   th co n tr o s y s tem   th at  ch an g th m o to r   to r q u a n d   s p ee d ;   b ein g   an   ad ap tiv s y s tem ,   th co m p u ter   co n tin u es  to   m o n ito r   f ee d b ac k   s o   th at  th co n tr o s y s tem   alwa y s   ap p lies   p r ec is co m m an d s   to   th elev ato r .   T h is   is   f o llo wed   b y   s m o o th   d ec eler atio n   at  th en d   th at  s to p s   th e   elev ato r   s o f tly   f o r   b etter   r id e   co m f o r t.       T ab le  1 .   lis t o f   s y m b o ls   f o r   all  eq u atio n s   S y mb o l s   D e scri p t i o n   U n i t s   S y mb o l s   D e scri p t i o n   U n i t s   j m   M a x i m u m   j e r k   m/ s 3   d m   M a x i m u m   d i sp l a c e m e n t   m   v m   M a x i m u m   v e l o c i t y   m/ s   t 2   D e c e l e r a t i o n   m o me n t   S e c   C a   A c c e l e r a t i o n   c o n st a n t s   m/ s 2   t 3   To t a l   d u r a t i o n   o f   mo v e me n t   S e c   C v   V e l o c i t y   c o n st a n t s   m/ s   T   A c c e l e r a t i o n / d e c e l e r a t i o n   t i me   S e c   C d   D i sp l a c e me n t   c o n st a n t s   m                 Fig u r 4 .   S - cu r v p r o f iles       3.   M E T H O D   3 . 1       Sy s t e m   co ns t ruct io n   T h s tr u ctu r o f   t h elev ato r   s y s tem   p r o to ty p is   b u ilt  o f   ir o n   an d   c o n s is ts   o f   th r ee   f lo o r s ,   2 0 0   c m   h ig h ,   4 5   cm   wid e,   a n d   5 5   cm   d ee p .   T h e   elev ato r   ca b ,   m a d o f   alu m in u m ,   h as  d im e n s io n s   o f   1 9 × 3 0   cm   a n d   o p er ates  u s in g   two   p u lley s ,   ea ch   with   d iam eter   o f   7   c m ,   wh ich   en s u r es  b alan ce d   a n d   s m o o th   v er tical   m o v em en t.   T h ca b i n   is   d esig n ed   to   h an d le  t o tal  ca p a city   o f   ap p r o x im ately   2 3 . 3   k g ,   in cl u d in g   its   weig h t.   0 . 7 5   k W ,   1 3 9 5   r p m ,   5 0   Hz,   d elta - co n n ec ted   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   lo ca ted   at  th to p   o f   th e   s tr u ctu r is   ch o s en   to   d r iv t h ca b in .   T h m o to r ' s   to r q u e   is   ef f ec tiv ely   tr an s m itted   th r o u g h   th e   p u lley s p r o v id i n g   th n ec ess ar y   liftin g   f o r ce   to   tr an s p o r th ca b in   an d   lo ad   ef f icie n tly   ac r o s s   th f lo o r s .   T h m o t o r   p r o v id es  r ated   to r q u o f   8   N. m   an d   o p er ates  at  p o wer   f ac to r   ( co s   φ)   o f   0 . 7 5   an d   lin e   cu r r en o f   2   A.   T h e   m o to r   is   also   eq u ip p ed   with   b r ak m ec h an is m   to   en s u r q u ick   an d   s af s to p p in g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   jerk - co n tr o lled   elev a to r   s ystems   u s in g   S - cu r ve     ( A li A b d u lka r ee A li )   787   T h e   m o t o r   i s   c o n t r o l l e d   b y   a n   I N V T   G D 2 0   VF D .   T h VF i s   a   s e r i es   o f   v a r i a b le   f r e q u en c y   d r i v e s   m a n u f a c t u r e d   b y   I N V T ,   a   w el l - k n o w n   c o m p a n y   t h a t   s p e ci al i z es   i n   i n d u s t r i al   a u t o m at i o n   t e c h n o l o g y ,   w h i c h   e m p l o y s   s e n s o r le s s   v e c t o r   c o n t r o l   a n d   a n   S - c u r v e   p r o f i l e   f o r   s m o o t h   m o t i o n .   T h e   V F D   i s   i n t e r f a c e d   w i t h   t h S T M 3 2 F 4 0 7 V E T 6   m i c r o c o n t r o l l e r ,   w h i c h   is   a   p o w e r f u l   s o l u ti o n   f o r   i n d u s t r i a l ,   c o n s u m e r ,   a n d   I o T   a p p l i c a t i o n s .   T h r ee   tr an s is to r   cir cu its   th at  h an d le  th f o r war d ,   r e v e r s e,   an d   s to p   s ig n als,  wh ich   ar u s ed   to   co n tr o l   th m o to r .   B o th   f o r war d   a n d   r ev er s s ig n als  a r n o r m ally   o p en   ( NO)   co n tacts,  wh ile  t h s to p   s ig n al   is   a   n o r m ally   clo s ed   ( NC )   co n tact ,   wh ich   b ec o m es  o p e n   to   s to p   th m o to r   wh e n   n ee d ed .   T h elev ato r   h as  two   lim it  s witch e s   ( L XW 5 - 1 1 G1 )   at  th to p   an d   b o tto m   to   s to p   th ca b in   o v er - tr av el  an d   e n s u r s af o p er atio n ,   wh ile  th elev ato r   ca b   ca n   b s to p p ed   o n   ea ch   f lo o r   u s in g   in f r ar ed   s en s o r s ,   as  th ese  s en s o r s   g en er ate  d ig ital  s ig n als  wh en   th ey   d etec th e   elev ato r   ca b i n   with in   t h eir   d e tectio n   r an g e.   T h ese  s ig n als  a r p r o ce s s ed   b y   an   STM 3 2 F4 0 7 VE T 6   m icr o co n tr o ller ,   wh ich   p r ec is ely   r eg u lates  th elev ato r ' s   p r o g r ess   to   g u ar an tee  th at   it  s to p s   at  th in ten d ed   f lo o r .   Fig u r 5   d e p icts   th ex p er im e n tal  s etu p   o f   th elev at o r   s y s tem   p r o to ty p e,   h i g h lig h tin g   th i n teg r atio n   o f   k ey   co m p o n en ts .   T h f lo wch ar as  s h o wn   in   Fig u r 6 ,   illu s tr ates  th s eq u en ce   o f   o p er atio n s   f o r   th e   elev ato r   s y s tem ,   f r o m   f lo o r   ca ll  h an d lin g   to   m o tio n   e x ec u t io n .   T h p r o ce s s   s tar ts   with   r ea d in g   th cu r r e n t   f lo o r ,   f o llo wed   b y   a   ch ec k   to   s ee   if   th r eq u ested   f lo o r   is   d i f f er en t.   I f   n ee d e d ,   th e   co n tr o s y s tem   s ig n als  th e   VFD  to   m o v th elev at o r   u p   o r   d o w n   u s in g   a n   S - cu r v p r o f ile  f o r   s m o o th   ac ce ler atio n   a n d   d ec eler atio n .   D u r i n g   m o t i o n ,   t h e   M P U 6 0 5 0   s e n s o r   m o n i t o r s   t h e   e l e v a t o r ' s   d y n a m i c s ,   s e n d i n g   d a t a   f o r   a n a l y s i s .   A s   t h e   e l e v a t o r   a p p r o a c h e s   t h e   t a r g e t   f l o o r ,   s e n s o r s   d e t e c t   i t s   p o s i t i o n ,   a n d   t h e   V F D   i s   s i g n a l e d   t o   s t o p .   T h e   f l o w c h a r t   a l s o   a c c o u n t s   f o r   e m e r g e n c y   s t o p   h a n d l i n g ,   e n s u r i n g   s a f e t y   b y   i m m e d i a t e l y   h a l t i n g   t h e   e l e v a t o r   i f   n e e d e d .             Fig u r 5 .   E x p er im e n tal  s etu p   o f   elev ato r   s y s tem   p r o to ty p e     Fig u r 6 .   E le v ato r   co n tr o p r o ce s s       3 . 2   Sca la bil it y   a nd   re a l - wo r ld a pp lica t io ns   W h ile  th cu r r en e x p er im e n tal  s etu p   is   b ased   o n   a   s m all - s ca le  p r o t o ty p e,   th e   p r in cip les  an d   c o n tr o l   s tr ateg ies  d ev elo p ed   ca n   b e   d i r ec tly   ap p lied   to   f u ll - s ca le  elev ato r   s y s tem s   in   lar g e r   b u ild in g s .   T h f o llo win g   f ac to r s   d em o n s tr ate  th s ca lab ilit y   o f   th r esu lts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t ,   Vo l.  16 ,   No .   2 J u n e   20 25 7 8 0 - 7 9 3   788   i)   C o n tr o s tr ateg y   ad a p tatio n   ˗   T h S - cu r v m o tio n   p r o f ile   a n d   jer k   m i n im izatio n   tech n iq u es  u s ed   in   th p r o to t y p ca n   b s ca led   f o r   lar g er   elev ato r s   b y   ad ju s tin g   p ar am eter s   s u ch   as  ac ce ler a tio n ,   d ec eler atio n ,   an d   v elo ci ty   lim its   to   m atch   th r eq u ir e m en ts   o f   f u l l - s ize  s y s tem s .   T h ese  ad ju s tm en ts   en s u r th co m f o r b en ef its   o b s er v ed   in   th p r o to ty p a r m ain tain e d .   ii)   Sen s o r   in teg r atio n   a n d   d ata  h a n d lin g   ˗   Fu ll - s ca le  im p lem en tatio n s   c an   u s m o r ad v an ce d   s en s o r s   f o r   p r ec is m o tio n   co n tr o an d   d ata  ac q u is itio n .   T h s ca lab ilit y   o f   s en s o r   tech n o lo g y ,   s u ch   as  ac ce ler o m eter s   an d   en c o d er s ,   allo ws  f o r   s im ilar   d ata  co llectio n   m eth o d s   to   b u s ed   with   lar g e r   elev at o r s ,   en s u r in g   ac cu r ate  c o n tr o l.   iii)   Var iab le  f r eq u e n cy   d r iv ( VF D)   s ca lin g   ˗   T h VFD  u s ed   in   th p r o to t y p ca n   b s ca led   to   h a n d le  th p o wer   an d   t o r q u r eq u i r em e n ts   o f   lar g er   elev ato r   m o to r s .   T h c o n tr o alg o r ith m s   r em ain   th s am e,   b u p o wer   r atin g s   an d   h ar d war co n f ig u r atio n s   wo u ld   b ad a p t ed   f o r   t h lar g e r   s y s tem .   iv )   C h allen g es  an d   ad ap tatio n s   ˗   Stru ctu r al  c o n s id er atio n s Fu l l - s ca le  elev ato r s   in   taller   b u ild in g s   m ay   r eq u ir ad d itio n a s tr u ctu r al  s u p p o r to   m in im ize  v ib r atio n s   an d   r eso n an ce s .   T h co n tr o l   alg o r ith m   m ay   also   n ee d   to   ac co u n f o r   v ar iatio n s   in   lo ad   d is tr ib u tio n   an d   ca b le  d y n am ics.   ˗   Saf ety   s tan d ar d s   an d   r eg u latio n s L ar g er   elev ato r s   m u s m ee s tr in g en s af et y   s tan d ar d s ,   wh ich   m ay   n ec ess itate  ad d itio n al  s af ety   f ea tu r es  lik em er g en c y   b r ak in g   s y s tem s   an d   r e d u n d an co n tr o m ec h an is m s .   T h S - cu r v p r o f ile  ca n   b in teg r ated   in to   t h ese  s y s tem s   f o r   s m o o th er   e m er g e n cy   s to p s .   ˗   Po wer   re q u ir em e n ts Scalin g   u p   m ay   in v o lv e   h ig h er   p o wer   r eq u ir em e n ts   an d   m o r c o m p l ex   elec tr ical  s y s tem s .   E f f icien t p o wer   m an ag em en t a n d   co n tr o l tu n in g   wi ll b ess en tial f o r   m ain tain in g   r id q u ality .   T h s ca lab ilit y   co n s id er atio n s   s u g g est  th at  th p r o p o s ed   m eth o d s   ca n   en h a n ce   r id c o m f o r an d   s y s tem   ef f icien cy   in   r ea l - life   elev ato r   ap p licatio n s ,   esp ec ially   in   h i g h - r is b u il d in g s   wh er je r k   r ed u ctio n   is   cr u cial  f o r   p ass en g er   co m f o r t.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h e   j e r k   d a t a   a n a l y s i s   f o r   t h e   el e v a t o r   p r o t o t y p e   s h o w e d   a   n o ti c e a b l e   d i f f e r e n c e   i n   t h e   n o - l o a d   a n d   t h e   l o a d e d   c o n d i t i o n   b e tw e e n   t h c a s e   w i t h o u t   a n d   w it h   t h e   S - cu r v e   m o t i o n   p r o f i l e .   I is   i m p o r t a n t   t o   a n al y z e   t h e   j e r k   p r o f i l e   w i t h   n o   l o a d   ( e m p t y   c a r ) .   U s e d   f o r   c o m p a r i s o n ,   b a s e l i n e ,   c o n t r o l   s y s t e m   v a lid a t i o n   a n d   a r e a s   o f   i m p r o v e m e n t .   T h i s   a l l o ws   u s   to   l o w e r   t h e   h i g h   j e r k   v a l u e s   u s i n g   t h e   S - c u r v e   p r o f i l e s ,   s o   t h a t   t h e   d r i v e   b e c o m e s   s m o o t h e r   a n d   r i d e   m o r e   c o m f o r t a b l e .   T h i s   f o u n d a t i o n a l   a n a l y s is   s e ts   t h e   s t a g e   f o r   f u r t h e r   t e s t i n g   w it h   l o a d s ,   u l t i m a t el y   l e a d i n g   t o   a   c o m p r e h e n s i v e   u n d e r s t a n d i n g   o f   t h e   ele v a t o r s   p e r f o r m a n c e   u n d e r   a l l   l o a d   c o n d i t i o n s .     4 . 1 .   M et ho do lo g y   f o r   ca lcula t ing   j er k   Acc u r ate  jer k   co m p u tatio n   is   ess en tial  to   id en tify   s u d d en   c h an g es  in   elev a to r   m o v em e n th at  m ay   co m p r o m is p ass en g er   co m f o r t a n d   s af ety .   T h s tep s   f o r   ca lc u latin g   th jer k   ar as f o llo ws:   ˗   T h p r ac tical  p r o ce d u r es  in clu d e,   i )   m ea s u r in g   th e   in itial  an d   f i n al  ac ce ler atio n s   ( 1 2 )   at  th e   co r r esp o n d in g   tim es  t 1   an d   t 2   an d   ii c alcu latin g   th e   ch an g in   ac ce ler atio n Δ   2 1   an d   th co r r esp o n d in g   c h an g e   in   tim Δ   2 1 W h er   is   th ch a n g in   ac ce ler atio n   an d     is   th ch an g i n   tim e.   T h ac ce ler atio n   v alu ( a)   h as b ee n   m ea s u r ed   u s in g   an   MPU6 0 5 0   ac ce ler o m eter   s en s o r .   ˗   T h jer k   ( j )   is   ca lcu lated   f r o m   ( 1 9 ) .     =   ( 1 9 )     I n teg r atio n   o f   th MPU6 0 5 0   s en s o r   with   th aid   o f   th Ar d u in o   Un o   R 4   W i - Fi  m icr o co n tr o ller   m ak es  it  ea s y   to   a n aly ze   t h elev ato r   m o v em en t.   T h e   Un o   R 4   is   an   ad a p tab le  b o ar d   th a in co r p o r ates  n ew   en h an ce m e n ts   an d   wir eless   c ap ab ilit ies  with   th ea s o f   u s o f   th class ic  Ar d u in o .   I is   th er ef o r th id ea l   o p tio n   f o r   ap p licatio n s   in v o l v in g   d is tan s en s in g .   T h e   m o tio n - tr ac k in g   g a d g et,   th e   MPU6 0 5 0 ,   co m b in es  a   th r ee - ax is   ac ce ler o m eter   an d   th r ee - ax is   g y r o s co p e.   Fo r   th g y r o s co p e,   th s en s itiv ity   r an g es  ar ± 2 5 0   t ± 2 0 0 0   d p s ,   a n d   f o r   th ac ce ler o m eter ,   th ey   ar ± 2   to   ± 1 6   g .   T h s y s tem   s etu p   allo ws  f o r   r ea l - tim m o n ito r in g   an d   an aly s is   o f   th elev ato r ' s   m o tio n ,   with   d ata  b ein g   s en wir eless ly   v ia  W i - Fi   n etwo r k   to   r em o te  s y s tem   f o r   f u r th er   p r o ce s s in g   o r   d i s p lay ,   an d   e n s u r es  th at  th s y s tem   r em ain s   p o wer ed   in d ep en d en tly   o f   th e   elev ato r ' s   m ain   p o wer   s u p p l y ,   m ak in g   it h i g h ly   p r ac tical  f o r   u s in   d y n a m ic  en v ir o n m e n ts .     4 . 2 .   J er k   a na ly s is   wit ho ut  S - curv e   I n   t h e   f i r s t   c a s e   ( w i t h o u t   S - c u r v e ,   n o - l o a d )   s h o w n   i n   F i g u r e s   7   a n d   8 ,   t h e   j e r k   d a t a   e x h i b i t e d   s i g n i f i c a n v a r i a b i l it y ,   w i t h   s h a r p   p e a k s   a n d   t r o u g h s   d u r i n g   b o t h   u p w a r d   a n d   d o w n w a r d   m o v e m e n t .   T h e   m a x i m u m   p o s i t i v Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Desig n   a n d   imp leme n ta tio n   o f   jerk - co n tr o lled   elev a to r   s ystems   u s in g   S - cu r ve     ( A li A b d u lka r ee A li )   789   j e r k   v a l u e   r e a c h e d   a p p r o x i m a t el y   3 . 3 3   m / s ³   w h e n   g o i n g   u p   a n d   3 . 2 4   m / s ³   w h e n   g o i n g   d o w n ,   w h i l e   t h e   m i n i m u m   ( m o s t   n e g a t i v e )   je r k   v a l u e s   w e r e   a r o u n d   - 3 . 6 6   m / s ³   a n d   - 4 . 3 6   m / s ³ ,   r e s p e ct i v e l y .   S u c h   a b r u p t   a c c e l e r a ti o n   c h a n g e s   c a n   c a u s e   p a s s e n g e r   d is c o m f o r t   a n d   i n c r e as e   m e c h a n ic a l   s t r e s s   o n   e l e v a t o r   c o m p o n en t s .   I n   t h e   s e c o n d   ca s ( w it h o u t   S - cu r v e ,   w it h   lo ad )   s h o w n   i n   F i g u r es  9   a n d   1 0 ,   t h e   je r k   v a lu e s   r em ai n e d   h i g h ,   in d i ca t in g   n o ti ce ab le  p e ak s   a n d   tr o u g h s   s im ila r   to   t h e   n o - lo a d   c o n d iti o n .   A b o v e ,   th m ax im u m   p o s iti v e   jer k   w as  ab o u t   2 . 8 7   m /s ³   a n d   t h e   m i n im u m   je r k   was   - 3 . 5 6   m /s ³.   W h e n   d o w n w ar d ,   th e   m ax im u m   p o s iti v e   j e r k   was   3 . 0 7   m /s ³ ,   a n d   t h e   m i n im u m   j e r k   w as   - 3 . 1 6   m /s ³ .   A d d i n g   a   l o a d   s li g h tl y   a lte r e d   t h e   j er k   p att er n s   b u t   d id   n o t s ig n i f i ca n tl y   r e d u ce   t h e   a b r u p c h a n g es,   s t ill   p o s i n g   r is k s   o f   d is c o m f o r t   a n d   m e ch a n ic al   s tr ess .             Fig u r 7 .   J er k   in   1 s t c ase   ( with o u s - cu r v e ,   n o - lo ad ,   u p war d )     Fig u r 8 .   J er k   in   1 s t c ase   ( with o u t s - cu r v e ,   n o - lo ad ,   d o wn war d )             Fig u r 9 .   J er k   in   th 2 n d   ca s e   ( with o u t s - cu r v e ,   lo ad e d ,   u p war d )     Fig u r 1 0 .   J er k   in   th e   2 n d   ca s e   ( with o u t s - cu r v e ,   lo ad e d ,   d o wn war d )       4 . 3 .     J er k   a na ly s is   wit h S - cu rv e   I n   th th ir d   ca s ( with   S - cu r v e,   n o   lo ad )   illu s tr ated   in   Fig u r e s   1 1   an d   1 2 ,   th tr a n s itio n s   wer m u ch   s m o o th er   with   f ewe r   ab r u p c h an g es.  W h en   u p war d ,   th m ax im u m   p o s itiv jer k   r ed u ce d   to   ap p r o x im ately   2 . 3 5   m /s ³  an d   t h m in im u m   jer k   t - 2 . 5 7   m /s ³.   W h en   d o wn war d ,   t h m ax im u m   p o s itiv jer k   is   f u r th er   r ed u ce d   t o   ab o u t 1 . 6 8   m /s ³,   an d   th m in im u m   jer k   t o   - 2 . 8 7   m /s ³.   I n   th e   f o u r th   ca s ( with   S - cu r v e,   with   lo a d )   s h o wn   in   Fig u r e s   1 3   an d   1 4 ,   t h S - cu r v p r o f ile  f u r th e r   s m o o th ed   t h tr a n s itio n s ,   p r o v id in g   th e   m o s s ig n if ican im p r o v em en ts .   W h en   u p war d ,   th e   m ax im u m   p o s itiv jer k   was  ab o u 1 . 4 7   m /s ³  an d   th m in im u m   jer k   was  - 1 . 3 7   m /s ³.   Similar ly ,   wh e n   d o wn war d ,   th e   m ax im u m   p o s itiv jer k   r em ai n ed   at  1 . 4 7   m /s ³  an d   th m i n im u m   jer k   at  - 1 . 3 7   m /s ³.   T h S - c u r v e f f ec t iv ely   m itig ated   th e   im p ac t o f   th a d d ed   lo ad ,   en s u r in g   s m o o th er   tr an s itio n s   an d   en h an cin g   p ass en g er   c o m f o r t.   E x p er im en tal  test s   u n d er   p ar t ial  lo ad   co n d itio n s   s h o wed   th at  in cr ea s ed   lo ad   s ig n if ican tly   r ed u ce d   jer k .   T h is   is   d u to   th a d d ed   in er tia  f r o m   g r ea ter   m ass ,   wh ich   d am p e n s   ab r u p ac c eler atio n ,   cr ea tin g   s m o o th er   tr an s itio n s .   W h ile  t h ese  f in d in g s   s u p p o r th S - c u r v e' s   ef f ec tiv en ess   u n d er   v ar ied   lo ad s ,   th ey   wer ex clu d ed   f r o m   th m ain   an al y s is   f o r   co n cisen ess .   Fu tu r r esear ch   co u ld   p e r f o r m   b r o a d er   an aly s is   ac r o s s   d if f er en t lo a d s   f o r   d ee p er   in s ig h ts .     4. 4 .     Co m pa riso n o f   c o ntr o m et ho ds   T o   clar if y   t h d if f er en ce s   b et wee n   v ar io u s   elev ato r   m o tio n   co n tr o m eth o d s ,   T ab le  2   co m p ar es  th e   S - cu r v m o tio n   p r o f ile  with   a lter n ativ ap p r o ac h es  s u c h   as  tr ap ez o id al,   tr ia n g u lar   p r o f iles ,   an d   PID   co n t r o l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.