【文章內容簡介】 乘客候梯時間最小、乘梯時間最小的前提下，將系統(tǒng)能耗降到最低。這首先就決定了群控系統(tǒng)的多目標性。電梯系統(tǒng)多個期望目標的優(yōu)化實現(xiàn)，主要依靠群控系統(tǒng)的派梯功能對各呼梯信號的合理指派。選擇低能耗、高效率的電梯會使電梯系統(tǒng)的能耗降低，但電梯一旦被建筑師所選定，電梯系統(tǒng)能耗的降低就主要依賴派梯系統(tǒng)的合理調度。同樣，其它控制目標的實現(xiàn)也依賴于派梯系統(tǒng)的合理派梯。電梯群控系統(tǒng)是一個多目標的協(xié)調控制系統(tǒng)，控制目標多，而且各目標之間相互關聯(lián)，相互沖突。舉個例子來說,轎廂的擁擠度大，可以使平均候梯時間降低，但因為?？慷?，則會使乘梯時間變長；電梯系統(tǒng)能耗低，會使平均侯梯時間和長侯梯率增大。傳統(tǒng)上一般都是用綜合評價系統(tǒng)來進行派梯，綜合評價系統(tǒng)雖然在電梯群控中取得很大成就，但具有不可克服的缺點。評價系統(tǒng)直接計算系統(tǒng)的控制指標，由于存在大量不確定因素和不準確數(shù)據(jù)，使控制目標的計算不準確，計算誤差直接反映在計算結果中，影響系統(tǒng)的控制性能。評價系統(tǒng)難以考慮控制目標之間的關聯(lián)性，不能正確反映各計算指標和系統(tǒng)整體控制目標的關系。（3）對部分評價標準的模糊推理特別是輸入變量的選取不夠準確，使得評價標準不能準確反映系統(tǒng)的性能。（4）沒有考慮一些必要的控制標準，系統(tǒng)的評價函數(shù)對系統(tǒng)綜合性能的評價不夠完全，僅依據(jù)部分控制指標調度電梯，系統(tǒng)的綜合性能仍然存在很大的不足。模糊派梯系統(tǒng)出現(xiàn)以后，解決了很多傳統(tǒng)的綜合評價系統(tǒng)所不能解決的問題。（1）電梯群控系統(tǒng)中存在著大量的不確定性、非線性、擾動性和不準確性因素，這使得派梯系統(tǒng)不能獲得準確的數(shù)據(jù)，在獲得的數(shù)據(jù)中摻雜著各種擾動信號。模糊控制技術不僅能處理精確信息，也能處理模糊信息和其它不明確信息，能實現(xiàn)精確性聯(lián)想和映射。（2）電梯群控系統(tǒng)不能建立解析的數(shù)學模型來描述系統(tǒng)的特性，不能用傳統(tǒng)的控制理論進行控制。但是人們在實際應用中總結了大量的經驗和專門知識，這些經驗和知識可以用規(guī)則進行描述，用以控制電梯系統(tǒng)。模糊控制技術恰恰能利用控制規(guī)則，模擬人腦的推理過程，進行綜合推理，實現(xiàn)對電梯群控系統(tǒng)的優(yōu)化控制。（3）模糊控制通過對輸入量的模糊化和它的綜合推理可以弱化數(shù)據(jù)的不準確對系統(tǒng)的影響。通過模糊控制規(guī)則的建立可以綜合考慮各變量及控制目標之間的關聯(lián)以及各計算指標同系統(tǒng)整體控制目標之間的關系。由以上分析可以充分說明將模糊控制應用到電梯群控中的可行性和必要性。本章主要介紹了模糊控制的發(fā)展概況和基本原理。并對一般模糊控制器設計的步驟進行了總結，而且對模糊控制技術應用到電梯群控中的可行性和必要性作了詳細的分析，為后面基于模糊控制的電梯群控算法的分析設計奠定了基礎。4基于模糊控制技術的電梯調度方法模糊電梯群控系統(tǒng)的運行過程如圖41所示，乘客到達廳層按下呼梯按鈕產生呼梯信號，生成的呼梯信號將被記錄到層站呼梯信號列表中。群控系統(tǒng)時時掃描層站呼梯信號列表，當發(fā)現(xiàn)新的呼梯信號后，模糊派梯調度模塊首先會接收新產生的呼梯信號，并從電梯狀態(tài)信息模塊中調取各臺電梯的位置、內選信號、轎廂的剩余容量、當前運行方向信息。隨后模糊派梯調度模塊將會對這些信息通過一定的規(guī)則加以分析處理；最后會根據(jù)分析結果得到一個派梯信號，指派一臺電梯去應答剛才產生的層站呼梯信號。當電梯運行到目的層站后，系統(tǒng)會更新層站呼梯信號列表和電梯狀態(tài)信息。 圖41模糊電梯群控系統(tǒng)的運行過程乘客到達 層站呼梯信號列表 電梯狀態(tài)信息模糊控制器 更 更電梯運行 新 新 信 信 到達目的層站 息 息 模糊派梯調度模塊的設計需要完成以一下兩個任務：（1）確定系統(tǒng)評價函數(shù)；（2）設計用于求解系統(tǒng)評價函數(shù)的模糊控制器。電梯群控系統(tǒng)對電梯的調度需要依靠一些控制原則來實現(xiàn)，常用的控制原則有減小平均候梯時間、減小平均乘梯時間和減小長時間候梯率。早期的電梯群控系統(tǒng)大多以減小平均候梯時間和減小平均乘梯時間為原則進行電梯調度，這種調度方式的優(yōu)點是電梯群運送乘客的效率高，乘客可以用最短時間到達目的層，但這種調度方式沒有考慮電梯內乘客的擁擠程度和運行能耗問題，在客流高峰時段容易發(fā)生電梯群內的電梯運行不均衡，一臺或幾臺電梯運行頻繁而其余電梯相對閑置的問題。隨著電梯群控技術的發(fā)展，現(xiàn)在先進的電梯群控系統(tǒng)大多應用多種控制原則，對多個目標進行優(yōu)化,實現(xiàn)電梯的優(yōu)化調度。論文所設計的模糊電梯群控系統(tǒng)要實現(xiàn)合理地調度電梯，高效、經濟、舒適地運送乘客。系統(tǒng)把減小平均候梯時間(AWT)、減小平均乘梯時間(ART)、減小長時間候梯率(LWP)和減小運行能耗(RPC)這四個目標作為電梯調度的原則，群控系統(tǒng)通過綜合考慮以上四個目標來實現(xiàn)電梯調度。因此，需要應用以上四個目標設計一個評價函數(shù)，當層站產生呼梯信號時，系統(tǒng)調用電梯群控程序分別計算各臺電梯去應答此呼梯所對應的評價函數(shù)值，然后對每臺電梯的評價函數(shù)進行比較，選取評價函數(shù)值最小的電梯去應答此呼梯，從而實現(xiàn)電梯的優(yōu)化調度。評價函數(shù)如式(41)所示：Si：各臺電梯的評價函數(shù)值。Wi：各分量的權系數(shù)。AWTi：對同一呼梯信號而一言，第i臺電梯去響應，乘客的候梯時間；LWPi：對同一呼梯信號而言，第i臺電梯去響應，乘客的長時間候梯率；即Ci：對同一呼梯信號而言，第i臺電梯去響應，系統(tǒng)的能耗量；ART：對同一呼梯信號而言，第i臺電梯去響應，乘客的乘梯時間。由評價函數(shù)表達式可知，權系數(shù)Wi的值決定了各控制目標在評價函數(shù)中占的比重，如果對某個控制目標定義了一個較大的權系數(shù)，則電梯召喚的分配就受該控制目標的變化影響較大，電梯調度也就主要按照該目標進行。由于每座建筑的功能和客流特性各異，為滿足每座建筑不同時間段對電梯系統(tǒng)的需求，每個群控系統(tǒng)的評價函數(shù)分量權值設置也不盡相同。權值設置的原則如下，在早晨上班高峰時段需要電梯能快速響應呼梯，在最短時間內把乘客送到目的層，這時主要該考慮平均候梯時間(AWT)、平均乘梯時間(ART)、長時間候梯率(LWP)這三個指標，應該把這三個指標對應的權系數(shù)設置的相對大一點。下班高峰時段權系數(shù)設置和上班高峰時段類似。在其它客流量較小的時段考慮到節(jié)能的需要可以把能源消耗(RPC)這個指標對應的權值設置的相對大一點。這樣通過在不同時段給不同指標賦不同值的方式，可以使電梯系統(tǒng)滿足用戶在不同時段的使用需求，同時還可以提高系統(tǒng)的整體運行性能。四個評價標準AWT、ART、LWP和RPC的值是通過各自獨立的多輸入單輸出模糊控制器獲得的。(1)模糊控制器輸入量與輸出量輸入量：HCWTi：廳層召喚產生時第i臺電梯到達該樓層響應,乘客的等待時間。maxHCWTi：分配給第i臺電梯的所有召喚信號的最大等待時間。CVi：群控系統(tǒng)中第i臺電梯在響應新的呼梯后,其對未來呼梯的剩余容量，其值越大,則電梯對新召喚的響應能力越強。GDi：新產生的電梯層站召喚信號的位置與己被第i臺電梯所響應的所有層站信號間的集中程度。式中mindistance為呼梯層站與電梯可能?？繉诱镜淖钚【嚯x，floorhigh為建筑物每層的高度。URi：在上行或下行的某個方向電梯的利用率。式中NF為建筑物的總層數(shù)，CV0為電梯的額定容量，NPi為第i次廳層召喚的人數(shù)，NFi為第i次召喚目的樓層與起始層的層數(shù)差，n為該次運行電梯響應同方向召喚的總次數(shù)，并取80%的電梯額定容量。輸出量：AWT：平均候梯時間ART：平均乘梯時間LWP：長時間候梯率RPC：運行能耗在電梯群控系統(tǒng)中存在如下輸入)輸出對應關系：（1）輸入UR、HCWT和CV可推理求得輸出量AWT(平均候梯時間)；（2）輸入CV和maxHCWT可推理求得輸出量LwP(長時間候梯率)；（3）輸入UR、maxHCWT和GD可推理求得輸出量即C(電梯能耗)；（4）輸入CV和UR可推理求得輸出量ART(平均乘梯時間)。（2）定義輸入量、輸出量的隸屬函數(shù)模糊化接口對輸入量HCWT、maxHCWT、CV、GD和UR進行模糊化轉換，解模糊接口對輸出量AWT、ART、LWP和RPC的清晰化處理，均要依照各變量的隸屬函數(shù)進行計算。HCWT的模糊化及隸屬函數(shù)：客的候梯時間小于20秒乘客的心理狀態(tài)是良好的，當候梯時間在40秒左右時是尚可接受的，當候梯時間超過60秒乘客會感覺不耐煩。依據(jù)上面的分析HCWT可以分為3個模糊集，S(小)、M(中)、L(大)，隸屬函數(shù)如圖41所示：圖42輸入量HCWT的隸屬函數(shù)圖縱軸：HCWT的隸屬度(無量綱) 橫軸:HCWT的精確值(單位：秒)隸屬函數(shù)表達式如式（44）—式（46）： （3）maxHCWT的模糊化及隸屬函數(shù)：一般而言，乘客的最長候梯時間小于40秒是非常理想的，在60秒左右是可以接受的，但最好不應超過80秒。依據(jù)上面的分析maxHCWT分為3個模糊集，S(小)、M(中)、L(大)，：圖43輸入量maxHCWT的隸屬函數(shù)圖縱軸：maxHCWT的隸屬度(無量綱) 橫軸：maxHCwT的精確值(單位：秒)隸屬函數(shù)表達式如式（47）一式（49）綜上，同理能得到CV、GD、UR、ART、AWT、LWP、RPC的模糊化及隸屬函數(shù)，但因篇幅問題，在此暫不介紹。模糊控制規(guī)則：在求ART和LWP時模糊控制器的輸入量有兩個，控制規(guī)則的基本結構為if A and B then C,在求AWT和RPC時模糊控制器的輸入量有三個，控制規(guī)則的基本結構為if A and B and C then D。具體規(guī)則內容如下：（1）平均乘梯時間ART的推理規(guī)則影響乘客乘梯時間的主要因素是：電梯的起停次數(shù)和乘客的人數(shù)，電梯內乘客人數(shù)越多，電梯起停的次數(shù)也越多，乘客的平均乘梯時間就越長。輸入量CV可以間接反映電梯內乘客的人數(shù)，輸入量UR可以反映電梯的起停次數(shù)。因此，用輸入量CV和UR可以推理得到ART的適應度，共9條規(guī)則,如表44所示。表44求ART適應度的控制規(guī)則SARTURLMSCVLMLVLMSMLSVSSM(2)長時間