【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的向下需求區(qū)域，由此定義方向區(qū)域。動(dòng)態(tài)分區(qū)時(shí)，區(qū)域的數(shù)目和每個(gè)區(qū)域的位置和范圍，取決于各個(gè)轎廂運(yùn)行的瞬時(shí)狀態(tài)、位置和方向。動(dòng)態(tài)分區(qū)是在正常的電梯運(yùn)行期間定義的，按事先定義好的規(guī)則產(chǎn)生新的分區(qū)，并且是不斷連續(xù)變化的。分區(qū)控制縮短了電梯的單臺(tái)運(yùn)行周期， 運(yùn)行效率有所提高。動(dòng)態(tài)分區(qū)的算法比較復(fù)雜，因此主要以靜態(tài)分區(qū)法為主。近年來(lái)，動(dòng)態(tài)分區(qū)法的研究受到了重視。 隨著集成電路的發(fā)展和應(yīng)用， 1970 年以后，廳層呼叫分配系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)。當(dāng)一個(gè)新的廳層呼叫產(chǎn)生時(shí)，選擇一部最合適的電梯來(lái)響應(yīng)呼叫，該呼叫就分配給電梯了。這就把群控系統(tǒng)和單臺(tái)電梯控制器簡(jiǎn)單地聯(lián)系在一起，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和服務(wù)質(zhì)量。這種系統(tǒng)使用了集成電路，可以進(jìn)行一些更加復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，但對(duì)候梯時(shí)間預(yù)測(cè)的計(jì)算卻無(wú)法精確進(jìn)行。它在后來(lái)的十幾年里非常流行，目前國(guó)內(nèi)的部分群控電梯使用這種系統(tǒng)。 電梯群控系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r 電梯群控系統(tǒng)從二十世紀(jì)四十年代至今己經(jīng)發(fā)展了幾代。最初時(shí)使用繼電器，接著集成電路的應(yīng)用使系統(tǒng)更完善，直到今日發(fā)展成為應(yīng)用計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代化電梯群控階段。 19411971 年，電梯 群控系統(tǒng)的最初階段使用的是繼電器順序控制，也稱自動(dòng)模式選擇系統(tǒng)， 它 是 根據(jù)特定時(shí)間段內(nèi)的交通模式選擇與之對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方式。交通模式分為上行高峰期、下行高峰期、非高峰期等， 控制方式采用時(shí)間間隔控制。時(shí)間間隔控制是指 ： 為使梯群中的轎廂沿井道高度均勻分配，特別是在繁忙的交通需要期間，電梯群控系統(tǒng)以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔從層站 樓層發(fā)出轎廂，就象公共汽車一樣運(yùn)行，群控系統(tǒng)從響應(yīng)需求分配轎廂的意義上說(shuō)，不依賴層站呼梯信號(hào)而工作，而是按照程序從層站樓層分派轎廂，這種控制方式的缺點(diǎn)是 ： 轎廂在層站需要花費(fèi)相當(dāng)多的時(shí)間等待分配間隔周期，停在頂層層站常常 是無(wú)用的，而且轎廂在等待分配是閑置著。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是硬件復(fù)雜、可靠性低、維修困難、效率低、 不能進(jìn)行較復(fù)雜的邏輯推理。 現(xiàn)代電梯群控系統(tǒng)的最初一代是 1975 年至 1982 年， 在 這一代電梯群控系統(tǒng) 里 ，電梯到達(dá)樓層的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度有了提高，但長(zhǎng)候梯時(shí)間的發(fā)生率很高，控制方式是候梯時(shí)間預(yù)測(cè)控制?，F(xiàn)代電梯群 控系統(tǒng)的第二代是 1982 年至 1988 年，這一代群控系統(tǒng)取得較大發(fā)展。一是系統(tǒng)中加入了對(duì)交通需求的學(xué)習(xí)功能。這一功能提高了對(duì)電梯群運(yùn)行狀態(tài)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率，減小了長(zhǎng)候梯發(fā)生率。二是這一代群控系統(tǒng)在派梯中使用了綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)。當(dāng)呼梯信號(hào)發(fā)生后，電梯群控系統(tǒng)根據(jù)交通情況和梯群的狀態(tài)，對(duì)每個(gè)轎廂的多個(gè)性能指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選出最適合的轎廂去響應(yīng)呼梯信號(hào)。這一綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)極大減少了乘客平均候梯時(shí)間、長(zhǎng)候梯時(shí)間發(fā)生率等。這主要?dú)w功于對(duì)交通需要的學(xué)習(xí)功能和綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。 隨著智能建筑的興起和對(duì)電梯群控系統(tǒng)的要求的提高， 人工智能技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于電梯群控系統(tǒng)中，使電梯群控系統(tǒng)進(jìn)入到現(xiàn)代群控系統(tǒng)的第三階段 (1988 年至今 )。人工智能技術(shù)作為二十世紀(jì)的新興技術(shù)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域取得顯著成就，對(duì)解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制問(wèn)題比傳統(tǒng)的控制方法有著無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。這一階段的電梯群控系統(tǒng)的智能化程度進(jìn)一步提高，系統(tǒng)更趨完善，仍在進(jìn)一步發(fā)展之中。 國(guó)內(nèi)外電梯群控算法的研究現(xiàn)狀 早在 1949 年，紐約聯(lián)合國(guó)大廈首次使用繼電器邏輯組成的電梯群控系統(tǒng)，經(jīng)歷了由當(dāng)初的預(yù)選控制到后來(lái)的分區(qū)控制 。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)群控代替了傳統(tǒng)的繼電器群 控。同時(shí)國(guó)際上各大電梯公司相繼推出了與自己群控系統(tǒng)相適應(yīng)的控制算法 。 在我國(guó)，電梯群控的研究最早見(jiàn)于 1990 年，主要研究電梯群控系統(tǒng)和人 工智能。近幾年我國(guó)在這方面的工作主要表現(xiàn)在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)品上，在此基礎(chǔ)上力爭(zhēng)推出自己的產(chǎn)品。雖然我國(guó)電梯業(yè)大量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，但是很多停留在產(chǎn)品引進(jìn)上，對(duì)關(guān)鍵電梯群控技術(shù)仍未能消化或根本未能引進(jìn)。因此國(guó)內(nèi)這方面的研究仍落后于國(guó)外，有待進(jìn)一步趕上。 電子技術(shù)的發(fā)展使得復(fù)雜控制成為可能。電梯群控系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已有三十多年，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了人工智能技術(shù)在電梯 群控系統(tǒng)中的應(yīng)用。 電梯系統(tǒng)智能化， 不僅是在概念上縮短人們的候梯時(shí)間，減少能量損耗，還要更多地考慮到乘客的心理候梯時(shí)間，對(duì)即將要發(fā)生的情況做出評(píng)價(jià)和決策。這些綜合因素包括乘客心理因素以及環(huán)境因素等，對(duì)應(yīng)到乘客候梯時(shí)間、乘客乘梯時(shí)間、擁擠度和能耗等優(yōu)化目標(biāo)，因此群控系統(tǒng)的作用是對(duì)多元目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化控制。目前，電梯群控系統(tǒng)中主要采用了專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及遺傳算法等人工智能技術(shù)。 專家系統(tǒng)的應(yīng)用 在電梯控制中，電梯群控系統(tǒng)的特性不能完全用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精確描述，控制經(jīng)驗(yàn)就顯得十分重要，因 此專家知識(shí)對(duì)電梯群控系統(tǒng)的性能具有很大作用。專家系統(tǒng)在群控系統(tǒng)中應(yīng)用較早，富士通的 FLEX 系列，日立的 CIP— 520xx 系列，三菱的 Al—2100 系列，都使用了專家系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的功能就是有效地將一些電梯專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)直接融合到系統(tǒng)的派梯優(yōu)化過(guò)程中，從而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生積極影響。由于專家經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)的局限性以及知識(shí)表達(dá)的不全面性，使得控制規(guī)則并不完善，因此用這種 方法并不能很好地適應(yīng)各種建筑物對(duì)電梯群控系統(tǒng)的不同要求。 模糊控制的應(yīng)用 模糊控制建立在人類思維模糊性的基礎(chǔ)上，是目前控制領(lǐng)域所采用的 控制方法中最有實(shí)際意義的智能控制方法之一。電梯交通系統(tǒng)中存在著大量的不確定性，當(dāng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度很高而系統(tǒng)的狀態(tài)又不易精確預(yù)測(cè)時(shí)，制定控制系統(tǒng)的精確模型就很困難，因此許多系統(tǒng)都應(yīng)用了基于模糊理論的近似方法。實(shí)際中經(jīng)常根據(jù)群控原則來(lái)響應(yīng)廳層召喚，而群控原則大多是一些模糊概念，例如乘客候梯時(shí)間的長(zhǎng)短、廳層客流量的大小、轎廂內(nèi)乘客人數(shù)的多少以及電梯響應(yīng)召喚的快慢等，這些模糊概念難以用明確的數(shù)量界限定義，也難以用普通的邏輯規(guī)則綜合考慮，這時(shí)就可以采用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)將復(fù)雜的模糊問(wèn)題轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單清晰的形式求解。 1988 年，富士通公司推出帶有模糊控制技術(shù)的人工智能電梯群控系統(tǒng) FLEX—8800 系列。為了使電梯系統(tǒng)得到最優(yōu)配置，該系統(tǒng)根據(jù)電梯交通狀態(tài)和運(yùn)行情況，利用 30 多種不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)完成了多級(jí)決策。對(duì)每一個(gè)決策步驟，知識(shí)庫(kù)都含有預(yù)先編制的模糊規(guī)則文件，而且，帶有模糊邏輯的電梯群控系統(tǒng) FLEX 引入了最新呼梯分配方法，即在呼梯分配系統(tǒng)中增加一個(gè)全面評(píng)價(jià)系統(tǒng)，采用包括候梯時(shí)間、長(zhǎng)時(shí)間候梯幾率及預(yù)測(cè)誤差幾率在內(nèi)的若干因素為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 從 1994 年起，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被引入電梯群控系統(tǒng)，用于描述 電梯群控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的主要優(yōu)點(diǎn)在于它可以通過(guò)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來(lái)得到近似最優(yōu)的輸入一輸出映射，因此適應(yīng)于難以建模的非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，這就使得神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電梯系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用前景。帶有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電梯群控系統(tǒng)克服了模糊群控系統(tǒng)無(wú)自學(xué)習(xí)能力的缺點(diǎn)，能靈活應(yīng)付建筑物中變化的交通流，對(duì)誤差進(jìn)行校正。 遺傳算法的應(yīng)用 遺傳算法是電梯群控系統(tǒng)中一種新的控制方法。遺傳算法應(yīng)用于電梯系統(tǒng)始于FI— 340G，于 1993 年推出新產(chǎn)品。電梯系統(tǒng)要求根據(jù)各個(gè)樓層的使用情況來(lái)改變系統(tǒng)的控制參數(shù)設(shè)定，使用遺傳算 法可以根據(jù)交通量的變化在線調(diào)整幾十個(gè)控制參數(shù)，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可提高系統(tǒng)在使用情況發(fā)生變化時(shí)的跟隨能力。 由于遺傳算法的搜索求解過(guò)程時(shí)間較長(zhǎng)，因此如何在電梯群控實(shí)時(shí)控制環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用還存在一定的難度，這就需要對(duì)編碼、遺傳操作以及搜索停止條件等問(wèn)題進(jìn)行合理安排，才能獲得較為理想的結(jié)果。 課題背景、目的及意義 課題背景 隨著城市高層建筑和智能化建筑的增加，人們對(duì)電梯服務(wù)質(zhì)量提出越來(lái)越高的要求，單臺(tái)電梯往往不能滿足建筑內(nèi)的交通需求，為縮短人們的候梯時(shí)間，減少能量的損耗，需要合理安裝 多臺(tái)電梯。安裝在一起的多臺(tái)電梯要求單臺(tái)電梯的控制系統(tǒng)相互聯(lián)動(dòng)，且具有監(jiān)控系統(tǒng)。但僅僅這種方式不能適應(yīng)客流量的劇烈變化，無(wú)法改善在某段時(shí)間內(nèi)必然出現(xiàn)的長(zhǎng)候梯現(xiàn)象。對(duì)于電梯群的協(xié)調(diào)調(diào)度，要根據(jù)轎廂內(nèi)的人數(shù)、上下方向的停站次數(shù)、層站及轎廂內(nèi)的呼梯信號(hào)以及轎廂所在位置等因素來(lái)分析實(shí)時(shí)客流的變化情況，自動(dòng)選擇最適合客流的情況的輸送方式。因此，多臺(tái)電梯的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，也即電梯群控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 電梯群控系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)電梯群的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與分析，再根據(jù)不同的實(shí)際情況對(duì)各電梯進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度和合理分配，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電梯系統(tǒng)對(duì) 乘客的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率的改善和提高的目標(biāo)。 本課題來(lái)源于湖北正野電器電梯公司項(xiàng)目 ： 基于控制器局域網(wǎng)的雙電梯智能化分 布式并聯(lián)控制系統(tǒng)。項(xiàng)目目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電梯控制系統(tǒng)的分布式微機(jī)控制并為小區(qū)監(jiān)控做好準(zhǔn)備。 課題的目的及意義 在研究一種控制系統(tǒng)前首先要明確其控制目標(biāo)。電梯群控的最主要目的是提高對(duì)乘客的服務(wù)質(zhì)量和降低系統(tǒng)的能耗，故群控的控制目標(biāo)為多目標(biāo)，主要有 ： (l)平均等候時(shí)間要短 ： 平均等候時(shí)間為所有乘客的侯梯時(shí)間和乘梯時(shí)間的平均量。它是評(píng)價(jià)電梯控制系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)。 (2)長(zhǎng)時(shí)等待率要低 ： 長(zhǎng)時(shí) 等待率為在一定時(shí)間內(nèi)等待時(shí)間超過(guò) 1 分鐘的乘客占總乘客的百分比。統(tǒng)計(jì)表明，乘客的心理煩躁程度與等待時(shí)間的平方成正比。當(dāng)?shù)却龝r(shí)間超過(guò) 1 分鐘時(shí)，乘客的心理煩躁程度急劇上升，所以應(yīng)盡量減少長(zhǎng)時(shí)等待的發(fā)生。 (3)系統(tǒng)能耗要低 ： 電梯?？康拇螖?shù)越多，系統(tǒng)能耗就越大。電梯群控系統(tǒng)要節(jié)能則要合理安排和調(diào)度電梯群對(duì)呼梯信號(hào)的響應(yīng)，盡量減少電梯系統(tǒng)不必要的起停次數(shù)。 (4)人流輸送能力要求高 ： 電梯輸送能力很重要，輸送能力不足將會(huì)造成乘客擁擠、平均侯梯時(shí)間長(zhǎng)等不良后果。 現(xiàn)今國(guó)內(nèi)的多臺(tái)電梯控制水平還不理想，有待進(jìn)一步發(fā)展，存在不 少問(wèn)題需要進(jìn)一步研究 ： (l)國(guó)內(nèi)使用的先進(jìn)的電梯群控系統(tǒng)大多數(shù)都是國(guó)外電梯公司制造的，或由國(guó)外電梯公司提供其控制系統(tǒng)部分，而國(guó)內(nèi)自主版權(quán)的控制方法和技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用極少。 (2)控制技術(shù)研究的角度看，國(guó)外已有的先進(jìn)控制技術(shù)，很多都掌握在各個(gè)大電梯公司手中，其核心技術(shù)是不公開(kāi)的，而國(guó)內(nèi)在這些方面的研究還有相當(dāng)大的差距。盡快學(xué)習(xí)和掌握這些先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)國(guó)內(nèi)電梯工業(yè)以及其它行業(yè)的發(fā)展會(huì)有極大的促進(jìn)作用。 (3)有的電梯控制技術(shù)仍存在缺點(diǎn)和不足。 例如 如何把更先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用于電梯群控之中，以進(jìn)一步提高現(xiàn)有電梯 系統(tǒng)的運(yùn)行效率，滿足乘客的需求，仍需要進(jìn)一步 探索和研究。 本論文研究的主要內(nèi)容 本文 將控制技術(shù)中發(fā)展較為成熟的模糊算法應(yīng)用到電梯群控系統(tǒng)中，對(duì)電梯群控系統(tǒng)中交通模式的識(shí)別及調(diào)度算法的確定進(jìn)行了詳細(xì)研究，包括輸入變量的選取、隸屬函數(shù)的確定、特別是調(diào)度總體評(píng)價(jià)函數(shù)的確定和系統(tǒng)仿真等作了深入的研究，具體來(lái)說(shuō)， 本 文中主要完成了以下幾個(gè)方面的工作 ： (1)簡(jiǎn)要介紹了電梯群控系統(tǒng)的運(yùn)行特性，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，分析模糊算法應(yīng)用到電梯群控調(diào)度算法中的必要性、可行性 。 (2)對(duì)電梯群控系統(tǒng)調(diào)度算法的確定進(jìn)行了 詳細(xì)研究，并對(duì)交通模式的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程做了定量分析 。 (3)在分析傳統(tǒng)調(diào)度算法存在的諸多不足的基礎(chǔ)上，新構(gòu)建了對(duì)電梯調(diào)度進(jìn)行評(píng)價(jià)的綜合評(píng)價(jià)函數(shù)，將乘客平均候梯時(shí)間，乘客長(zhǎng)時(shí)間等待率，以及系統(tǒng)運(yùn)行能耗三個(gè)重要指標(biāo)的加權(quán)平均值作為新的評(píng)價(jià)函數(shù)，并根據(jù)不同的交通模式調(diào)整加權(quán)系數(shù)。 (4)應(yīng)用了 PLC 的梯形圖編程和 step 7 進(jìn)行仿真。 第 2 章 電梯群控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及特征分析 電梯群控系統(tǒng)服務(wù)于乘客，必須滿足乘客多方面的要求，因而它的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)度問(wèn)題，其復(fù)雜性表現(xiàn)在固有的多目標(biāo)性、 不確定性、非線性和信息的不完備性等方面，可以選用多個(gè)控制模式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電梯群控系統(tǒng)的特性 電梯群控系統(tǒng)是多臺(tái)電梯的調(diào)度問(wèn)題，但是它又有自己的特點(diǎn)，是一個(gè)復(fù)雜的調(diào)度問(wèn)題。它的復(fù)雜性表現(xiàn)在所固有的多目標(biāo)性、不確定性、非線性和信息的不完備性。 多目標(biāo)性 電梯群控系統(tǒng)是用來(lái)管理多臺(tái)電梯并對(duì)建筑物內(nèi)所有乘客提供服務(wù)的系統(tǒng)，它所包含的事件在時(shí)間和空間上都是離散的，其控制目標(biāo)體現(xiàn)在服務(wù)質(zhì)量、服務(wù)數(shù)量和節(jié)能三方面。因此，群控的控制目標(biāo)為多目標(biāo)，只要表現(xiàn)在以下幾方面 ： (l)平均候梯時(shí)間要短 ： 候梯時(shí) 間是指，當(dāng)乘客按下層站呼叫按鈕，直到所派電梯到達(dá)此層乘客進(jìn)入轎廂所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。平均候梯時(shí)間是指所有候梯時(shí)間的平均值。平均候梯時(shí)間是評(píng)價(jià)電梯群控系統(tǒng)重要的性能指標(biāo)。 (2)長(zhǎng)候梯率要求低 ： 長(zhǎng)候梯時(shí)間一般是指候梯時(shí)間超過(guò) 1 分鐘的候梯時(shí)間。長(zhǎng)候梯率是指長(zhǎng)候梯時(shí)間發(fā)生的百分率。統(tǒng)計(jì)表明，乘客的心理煩躁程度是與候梯時(shí)間的平方成正比的，當(dāng)候梯時(shí)間超過(guò) 60 秒即所謂長(zhǎng)候梯時(shí)，其心理煩躁程度急劇上升，所以應(yīng)盡量減少長(zhǎng)候梯的發(fā)生。 (3)系統(tǒng)能耗要求低 ： 單臺(tái)電梯的能耗與所選電梯的驅(qū)動(dòng)方式、機(jī)械性能等有關(guān)。如最初的電動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī) 組能耗比較大，效率較低 。 而現(xiàn)在的 VVVF 驅(qū)動(dòng)電梯的能耗和效率都比較高。所以電梯群控系統(tǒng)節(jié)能主要依靠群控系統(tǒng)合理地安排與調(diào)度梯群對(duì) 呼梯信號(hào)的響應(yīng)，盡量減少起停次數(shù)，同時(shí)起停次數(shù)的減少也會(huì)延長(zhǎng)梯群的整體壽命。 (4)平均乘梯時(shí)間要求短 ： 乘客的乘梯時(shí)間是指從乘客進(jìn)入電梯到乘客到達(dá)目的層乘客離開(kāi)的這段時(shí)間。乘客乘梯時(shí)間的增長(zhǎng)往往會(huì)使乘客感覺(jué)不舒服、煩躁。如去