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),人們對電梯服務(wù)質(zhì)量提出了越來越高的要求,單臺電梯往往不能滿足建筑內(nèi)的交通需求,需要合理安裝多臺電梯。安裝在一起的多臺電梯要求單臺電梯的控制系統(tǒng)相互聯(lián)動,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,無法改善在某段時間內(nèi)必然出現(xiàn)的長時間候梯現(xiàn)象。為解決這些問題,多臺電梯的優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng),即電梯群控系統(tǒng)應(yīng)運而生。電梯群控系統(tǒng)(ElevatorGroup ControlSystem,簡稱EGCS是指在一座大樓內(nèi)安裝多臺電梯,并將這些電梯與一個計算機連接起來。該計算機可以采集到每個電梯的各種信號,經(jīng)過調(diào)度算法的計算向每個電梯發(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,對每個電梯的運行狀態(tài)進行調(diào)配,目的是為了達到梯群的最佳服務(wù)及合理的運行管理。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)的分析與研究姜國勇臧小惠大連市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所,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)將此召喚信號輸入到電梯群控系統(tǒng)中。電梯群控系統(tǒng)選擇與此時的交通模式相對應(yīng)的群控算法,根據(jù)客流、召喚信號情

3、況及各臺電梯的狀態(tài),選出一臺最合適的電梯。所選電梯運動至該樓層時,發(fā)出聲音、圖像或數(shù)字等通知顯示信息。停車開門后,乘客進入轎廂,登記目的樓層。電梯控制器將此目的樓層信號傳輸給電梯群控系統(tǒng)。電梯啟動上行,到達目的樓層后開門,乘客走出轎廂。在這個過程中,電梯控制器接收電梯群控系統(tǒng)的指令,控制單臺電梯的運行,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)對電梯控制器發(fā)出控制指令,同時進行信息處理。學(xué)習(xí)模塊對系統(tǒng)進行學(xué)習(xí),并對系統(tǒng)進行實時調(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目標,即最小候梯時間。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)實意義。調(diào)度算法的實質(zhì)是在一個變化的環(huán)境下的在線調(diào)度、資源配置及隨機最優(yōu)控制的優(yōu)化組合問題。調(diào)度算法的實質(zhì)是對電梯群控系統(tǒng)時間序列性能指標的優(yōu)化。但優(yōu)化上述任何一個指標都非常困難。主要原因有系統(tǒng)狀態(tài)空間非常龐大、系統(tǒng)動態(tài)特性伴隨著許多不確定性和再指派策略的實施問題。傳統(tǒng)電梯的控制算法致使電梯的運行效率低,容易出現(xiàn)電梯扎堆現(xiàn)象,導(dǎo)致顧客長時間乘梯和長時間候梯,而且電梯的起停次數(shù)過多,造成能量浪費。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)也必將越來越多地體現(xiàn)出智能控制的特點,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間和降低電梯的能耗,提高每臺電梯的利用率,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90年代,它是根據(jù)某一特定領(lǐng)域中專家的知識和經(jīng)驗,按照一定的格式建成“I F 條件T H E N 結(jié)論”條件語句形式的知識庫。專家系統(tǒng)由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋部分以及知識獲取部分構(gòu)成。主要研究用于處理復(fù)雜系統(tǒng)工程技術(shù)問題的知識表示、使用和獲取的方法,依靠經(jīng)驗的、尚未形成科學(xué)體系的領(lǐng)域?qū)＜抑R對系統(tǒng)進行控制。建立該系統(tǒng)的主要目的,是支持

6、和幫助某一特定問題領(lǐng)域的非專家去解決復(fù)雜問題。將專家系統(tǒng)用于電梯群控的主要控制目標是:減小系統(tǒng)響應(yīng)時間、系統(tǒng)服務(wù)時間和候梯時間。由于專家經(jīng)驗及知識的局限性,和知識表達的不全面性,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是:減小候梯時間和乘梯時間,減小轎廂內(nèi)擁擠度,減少長候梯率,防止扎堆。其缺點是模糊邏輯沒有學(xué)習(xí)能力,隸屬函數(shù)加權(quán)系數(shù)不會根據(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,運行時無法修正規(guī)則,系統(tǒng)性能受專家知識影響很大。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、一個神經(jīng)元模型(簡稱MP 模型,把神經(jīng)元作為雙態(tài)開關(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)人類和動物大腦的工作方式建模的,是一種動態(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)值計算之間,包括輸入層、縮短候梯和搭乘時間,更可以減少電梯的運行次數(shù),從而減少能耗。隱含層、輸出層,其結(jié)構(gòu)是根據(jù)所要實現(xiàn)的功能來劃分網(wǎng)絡(luò)層數(shù)和神經(jīng)元的個數(shù)。將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于電梯群控系統(tǒng)的主要控制目標是:減小候梯時間。其缺點是神經(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)實施的前提是將某些類型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲存起來,以實時采集到的交通數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),所以會出現(xiàn)重復(fù)學(xué)習(xí)的過程。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)缺點及其互補性。開始采用了“相互結(jié)合、取長補短”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)可以實現(xiàn)一種解釋和推理的模型結(jié)構(gòu),用它來清晰的描述知識和獲取知識。這種群控系統(tǒng)還具有學(xué)習(xí)能力,以彌補