多部电梯群控系统控制算法优化毕业(设计)论文Word文档格式.docx

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ElevatorsGroupControlSystemControlAalgorithmOptimization

ABSTRACT

Withtheemergenceoftheintelligentbuilding,theelevatorgroupcontroltechnologygotrapiddevelopment.Theelevatorsystempursuitsbetterridingcomfortonthebasisofsaftyandconvenience,developingtowardshighefficiencyandenergysaving.Promotingtheelevolutionofgroupcontrolalgorithm,theelevatortrafficflowschedulingschemeisoptimized.Becauseofitscharacteristicsofmultivariable,nonlinearandrandomness,elevatorsystemsisdifficulttobecontrolledinatraditionalway.Inthisarticle,multi-objectiveprogrammingmethodwasadoptedtorealizetheoptimizationofelevatorsgroupsystemcontrolalgorithmandtheoptimizationofelevatortrafficsystemschedulingscheme.Firstly,thecurrentmainstreamcontrolalgorithmarecompared,analyzingtheelevatorgroupcontrolsystemoftrafficflowpatterns.Thenamathematicalmodelofelevatorgroupcontrolsystemisestablished,analysingpatternfunctioninthepeakpeakupward,downward,underrandomtrafficandidletraffic,allocatingperformanceindexweightandthecorrespondingschedulingrulesaredrawed.Finally,asystemmodelissimulatedinMATLABtoverifysystemschedulingscheme,provingthatmulti-objectiveprogrammingalgorithmsforelevatorsgroupsystemschedulingschemeisimproved.

KEYWORDS:

Elevatorgroupcontrol,Algorithmoptimization,Trafficpatterns,Sscheduling,Simulation

VI

目 录

前 言 1

第1章多部电梯系统概述 2

1.1电梯群控的发展背景 2

1.1.1电梯发展史 2

1.1.2多部电梯控制技术历史由来及后期发展 2

1.2当今主流EGCS算法理论比较 4

1.3今后EGCS算法的发展趋势 5

1.3.1智能化 5

1.3.2网络化 5

1.3.3人性化 6

1.3.4节能化 6

1.4论文研究意义及章节安排 6

第2章当前EGCS技术 8

2.1当前主流EGCS技术的多样性概述 8

2.2EGCS算法综述 8

2.3EGCS算法分类及特点 9

2.3.1模糊控制方法及特点 9

2.3.2神经网络技术 10

2.3.3遗传算法控制技术 12

2.3.4专家系统控制技术 14

2.3.5Petri 网控制技术 14

2.4群控技术特点总结 16

第3章EGCS特性分析 17

3.1EGCS结构 17

3.1.1单台电梯控制系统结构 17

3.1.2EGCS基本结构 17

3.2EGCS的特性分析 18

3.2.1控制变量的多目标性 18

3.2.2输入参数的不确定性 21

3.2.3EGCS系统的非线性 21

3.2.4EGCS系统的扰动性 21

3.2.5指令信息初期不完整特点 22

3.3系统的性能评价 22

3.4楼宇内交通流分析 23

3.4.1随机呼梯交通模式 24

3.4.2上楼呼梯高峰交通模式 24

3.4.3下楼呼梯高峰交通模式 25

3.4.4轿厢待命交通模式 26

第4章多目标算法及在EGCS中应用 27

4.1多目标优化问题概述 27

4.1.1多目标规划的数学模型 27

4.1.2算法中变量的相互关系 28

4.2多约束条件问题常用方法 29

4.2.1约束法 29

4.2.2分层序列法 29

4.2.3功效系数法 30

4.2.4理想点法 30

4.2.5平均加权法 30

4.2.6极小-极大法 31

4.3EGCS初步模型建立 31

4.3.1综合评价指标的建立 31

4.3.2EGCS模型的初步理论参数设定 32

4.4多目标算法在EGCS中的数学模型 33

4.4.1初步模型的改良 33

4.4.2AWT评价函数 35

4.4.3ART评价函数 35

4.4.4CRD评价函数 36

4.4.5ERC评价函数 36

第5章EGCS调度算法的实现 38

5.1多目标的调度规则 38

5.1.1电梯基本运行规则 38

5.1.2EGCS的调度规则 38

5.2各种交通流模式下智能调度的算法实现 42

5.2.1轿厢待命交通模式的算法实现 42

5.2.2乘客集中上楼模式的算法实现 43

5.2.3乘客集中下楼模式的算法实现 47

5.2.4随机交通模式的算法实现 49

5.3EGCS的仿真结果分析 52

5.3.1数学模型的基本性能验证 52

5.3.2多目标对EGCS调度结果的分析 53

结 论 57

谢辞 58

参考文献 59

附 录 60

多部电梯调度算法系统流程图 60

外文资料翻译 64

前 言

上世纪的科技革命促使摩天大楼几乎遍及全世界，计算机的工业化也使楼宇向智能化迈进。

电梯的发展从计电器控制到高复杂的集成电路控制，楼宇中的交通实现了半自动到全自动的发展。

电梯能更有效的发挥高层建筑优越性能，提高单位土地面积利用率，减缓高密度人口居住压力。

相比低层建筑，高层大楼容纳更多人员，传统单一电梯很难满足交通需求。

现代楼宇中一般多部电梯同时运转，为乘客提供更高效的服务。

如果看待楼宇中多部电梯仅为单部电梯的简单的数量积累，那么势必造成乘客时间和交通资源的浪费。

很可能某部电梯客流拥堵造成乘梯时间过长，而其它电梯却处于空闲状态；

而乘客为快速到达目的楼层但又缺乏判断电梯实际运行情况同时按下多部电梯，造成呼叫信息误输入反而降低电梯服务质量。

因此，采用电梯群组控制，整体考虑各部电梯实际运行情况和呼叫信息，分配合理调度方案。

电梯的快速发展也促进电梯群控理论不断更新换代以满足人们更高的要求，使人们将电梯群控算法向多学科交叉领域、高复杂计算领域以及新兴科技领域迈进。

例如，在传统经验基础上借助计算机复杂运算的专家系统控制方法；

依靠生物科学演化原理和近代生命科学发展而来的遗传算法；

根据人类脑科学和大数据处理技术发展的神经网络等。

很多算法刚刚探索，还有很多方法有待人们继续寻求。

其外，多部电梯群组控制的目的性较强，而生活中有多种电梯，如摩天大厦中穿越云层的观光电梯；

大型无人工厂的全自动货运电梯；

医院专用的医用电梯；

商业住宅楼中最常见的住宅电梯和特定环境专用电梯等。

不同控制要求有不同控制方式。

而实质上，无论哪种电梯群控方式，都是为了节约乘客宝贵时间、减少不必要能源消耗为目，提高电梯系统服务质量。

本文以研究典型建筑物交通模式为基础，建立数学模型。

在实际中，对于一些特定电梯只是本文研究的特例，加大某些参数对系统的影响就得到相应特定电梯的控制方案。

电梯群控算法都是提出一种更优良的调度方案，合理分配各影响参数对系统影响的权重。

本文研究的意义也就是在不改变硬件条件下，改变调度方案，提高电梯服务质量。

71

第1章多部电梯系统概述

1.1电梯群控的发展背景

1.1.1电梯发展史

[1]

自18世纪90年代Otis公司成功安装一台直接连接式升降机，电梯便从此诞生了。

从问世以来，电梯已经几乎遍及全球的每座城市的绝大多数楼宇。

在数百年的发展改进中，电梯经历了从驱动方式到控制方法的无数次变革。

在电梯问世初期因控制方便，在动力驱动方面电梯一般采用直流电机驱动控制；

随着电机驱动理论的发展，交流电梯取代了直流电机；

在调速驱动方面初期电梯受到控制器和直流电机的限制基本采用齿轮调速驱动控制；

随着电力电子和交流电的发展使交流调压调速（ACVV）取代了机械调速系统，变压和变流调速相继而生，在此基础上发展到现如今已经普遍采用的变压变频调速（VVVF）调速系统，使电梯调速系统更灵活增加可调性；

在电梯控制方面，电梯发展初期控制理论还不成熟，电梯控制只是使用简单的向预选控制，基本没有过多逻辑运算；

而现代电梯控制算法更多的将复杂控制融入器中，其调度指令计算的复杂程度已远超乎前人的想象。

到电梯群组控制等阶段 。

通过不断改进，在缩短电梯候乘时间、降低点体能耗等方面分别在不断改进，实现电梯运行优化[2]。

随电力电子发展的电机调速控制技术、随计算机普及发展的微控制技术带给电梯一次又一次改革。

随着电梯硬件向复杂逻辑电路迈进，电梯的控制算法也推陈出新，全新的控制算法往往配合一个或多个更高复杂程度的电梯硬件电路组合。

在此期间，电梯作为人类出行的必备伙伴也更人性化，向更高效、更安全、更节能、低噪音、低误差发展。

1.1.2多部电梯控制技术历史由来及后期发展

经过上百年的创新，电梯从18世纪一开始的手动控制到19世纪半自动控制，工作人员从原来专业司机人员值守到一般服务员的开关门工作。

到19世纪5