電梯群控系統(tǒng)的分析與研究-

1、 1引言隨著高層建筑和智能化建筑不斷出現(xiàn),人們對(duì)電梯服務(wù)質(zhì)量提出了越來(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,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)。但僅用這種方式不能適應(yīng)客流量的急劇變化,無(wú)法改善在某段時(shí)間內(nèi)必然出現(xiàn)的長(zhǎng)時(shí)間候梯現(xiàn)象。為解決這些問(wèn)題,多臺(tái)電梯的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng),即電梯群控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。電梯群控系統(tǒng)(ElevatorGroup ControlSystem,簡(jiǎn)稱EGCS是指在一座大樓內(nèi)安裝多臺(tái)電梯,并將這些電梯與一個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來(lái)。該計(jì)算機(jī)可以采集到每個(gè)電梯的各種信號(hào),經(jīng)過(guò)調(diào)度算法的計(jì)算向每個(gè)電梯發(fā)出控制指令?？傊?E G

2、C S 能夠根據(jù)樓內(nèi)交通量的變化,對(duì)每個(gè)電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)配,目的是為了達(dá)到梯群的最佳服務(wù)及合理的運(yùn)行管理。2電梯群控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由于生產(chǎn)廠家的不同,使得電梯群控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也存在著差異。但電梯群控系統(tǒng)的分析與研究姜國(guó)勇臧小惠大連市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所,大連,116021是,群控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)是相同的。它包括召喚按鈕、轎廂、電梯控制器、通信系統(tǒng)、電梯群控系統(tǒng)(調(diào)度模塊、交通模式識(shí)別模塊、數(shù)據(jù)管理模塊等、其他輔助設(shè)備(如聲音制導(dǎo)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。乘客在某樓層按下廳外召喚按鈕后,通信系統(tǒng)將此召喚信號(hào)輸入到電梯群控系統(tǒng)中。電梯群控系統(tǒng)選擇與此時(shí)的交通模式相對(duì)應(yīng)的群控算法,根據(jù)客流、召喚信號(hào)情

3、況及各臺(tái)電梯的狀態(tài),選出一臺(tái)最合適的電梯。所選電梯運(yùn)動(dòng)至該樓層時(shí),發(fā)出聲音、圖像或數(shù)字等通知顯示信息。停車開(kāi)門后,乘客進(jìn)入轎廂,登記目的樓層。電梯控制器將此目的樓層信號(hào)傳輸給電梯群控系統(tǒng)。電梯啟動(dòng)上行,到達(dá)目的樓層后開(kāi)門,乘客走出轎廂。在這個(gè)過(guò)程中,電梯控制器接收電梯群控系統(tǒng)的指令,控制單臺(tái)電梯的運(yùn)行,并將電梯的狀態(tài)反饋給電梯群控系統(tǒng)。電梯群控系統(tǒng)對(duì)電梯控制器發(fā)出控制指令,同時(shí)進(jìn)行信息處理。學(xué)習(xí)模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí),并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。 3傳統(tǒng)電梯群控系統(tǒng)傳統(tǒng)的群控算法只有一個(gè)目標(biāo),即最小候梯時(shí)間。在現(xiàn)代高層建筑的一些特定交通模式下,不可能要求每一部電梯能夠服務(wù)每一個(gè)樓層,所以電梯群控系統(tǒng)調(diào)度

4、算法的研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。調(diào)度算法的實(shí)質(zhì)是在一個(gè)變化的環(huán)境下的在線調(diào)度、資源配置及隨機(jī)最優(yōu)控制的優(yōu)化組合問(wèn)題。調(diào)度算法的實(shí)質(zhì)是對(duì)電梯群控系統(tǒng)時(shí)間序列性能指標(biāo)的優(yōu)化。但優(yōu)化上述任何一個(gè)指標(biāo)都非常困難。主要原因有系統(tǒng)狀態(tài)空間非常龐大、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性伴隨著許多不確定性和再指派策略的實(shí)施問(wèn)題。傳統(tǒng)電梯的控制算法致使電梯的運(yùn)行效率低,容易出現(xiàn)電梯扎堆現(xiàn)象,導(dǎo)致顧客長(zhǎng)時(shí)間乘梯和長(zhǎng)時(shí)間候梯,而且電梯的起停次數(shù)過(guò)多,造成能量浪費(fèi)。隨著智能建筑的出現(xiàn)與發(fā)展,作為其子系統(tǒng)的現(xiàn)代化電梯群控系統(tǒng)也必將越來(lái)越多地體現(xiàn)出智能控制的特點(diǎn),把智能控制算法引入電梯群控系統(tǒng)能夠較好地解決群控系統(tǒng)目的多樣性和系統(tǒng)本身固有的隨機(jī)性

5、和非線性。4電梯智能群控系統(tǒng)目前,在電梯群控系統(tǒng)中,為了減少乘客的候梯時(shí)間和降低電梯的能耗,提高每臺(tái)電梯的利用率,已經(jīng)引入了基于專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制方法。 4.1基于專家系統(tǒng)的電梯群控專家系統(tǒng)在電梯群控中的應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代,它是根據(jù)某一特定領(lǐng)域中專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),按照一定的格式建成“I F 條件T H E N 結(jié)論”條件語(yǔ)句形式的知識(shí)庫(kù)。專家系統(tǒng)由知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、推理機(jī)、解釋部分以及知識(shí)獲取部分構(gòu)成。主要研究用于處理復(fù)雜系統(tǒng)工程技術(shù)問(wèn)題的知識(shí)表示、使用和獲取的方法,依靠經(jīng)驗(yàn)的、尚未形成科學(xué)體系的領(lǐng)域?qū)＜抑R(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。建立該系統(tǒng)的主要目的,是支持

6、和幫助某一特定問(wèn)題領(lǐng)域的非專家去解決復(fù)雜問(wèn)題。將專家系統(tǒng)用于電梯群控的主要控制目標(biāo)是:減小系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、系統(tǒng)服務(wù)時(shí)間和候梯時(shí)間。由于專家經(jīng)驗(yàn)及知識(shí)的局限性,和知識(shí)表達(dá)的不全面性,使得控制規(guī)則并不完善,因此此種方法不能很好地適應(yīng)不同大樓的模型要求。將模糊控制用于電梯群控的主要控制目標(biāo)是:減小候梯時(shí)間和乘梯時(shí)間,減小轎廂內(nèi)擁擠度,減少長(zhǎng)候梯率,防止扎堆。其缺點(diǎn)是模糊邏輯沒(méi)有學(xué)習(xí)能力,隸屬函數(shù)加權(quán)系數(shù)不會(huì)根據(jù)不同交通模式而改變,完全依賴于專家制定的大量控制規(guī)則,運(yùn)行時(shí)無(wú)法修正規(guī)則,系統(tǒng)性能受專家知識(shí)影響很大。4.3基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電梯群控1943年,心理學(xué)家McCulloch 和數(shù)學(xué)家巧招首次提煉出了

7、一個(gè)神經(jīng)元模型(簡(jiǎn)稱MP 模型,把神經(jīng)元作為雙態(tài)開(kāi)關(guān),并應(yīng)用布爾邏輯的數(shù)學(xué)工具研究客觀事件的形式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模擬。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是依據(jù)人類和動(dòng)物大腦的工作方式建模的,是一種動(dòng)態(tài)非線性系統(tǒng),其分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),介于推理和數(shù)值計(jì)算之間,包括輸入層、縮短候梯和搭乘時(shí)間,更可以減少電梯的運(yùn)行次數(shù),從而減少能耗。隱含層、輸出層,其結(jié)構(gòu)是根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)劃分網(wǎng)絡(luò)層數(shù)和神經(jīng)元的個(gè)數(shù)。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電梯群控系統(tǒng)的主要控制目標(biāo)是:減小候梯時(shí)間。其缺點(diǎn)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種黑箱式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)難以確定。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)施的前提是將某些類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存起來(lái),以實(shí)時(shí)采集到的交通數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),所以會(huì)出現(xiàn)重復(fù)學(xué)習(xí)的過(guò)程。4.4基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電梯群控2隨著智能控制的發(fā)展,人們更多的注意到各種智能控制的優(yōu)缺點(diǎn)及其互補(bǔ)性。開(kāi)始采用了“相互結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短”的“集成化”策略,提出了“模糊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(F N N ”的專家控制,模糊化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)一種解釋和推理的模型結(jié)構(gòu),用它來(lái)清晰的描述知識(shí)和獲取知識(shí)。這種群控系統(tǒng)還具有學(xué)習(xí)能力,以彌補(bǔ)