多部电梯群控系统控制算法优化毕业设计Word文档下载推荐.docx

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再建立电梯群控系统数学模型，分别在上行高峰、下行高峰、随机客流和空闲交通模式下进行函数分析，分配性能指标权重，得出相应调度规则。

最后将系统模型用MATLAB系统仿真，验证系统调度方案，证明多目标规划算法对多部电梯群组系统调度方案有所提高。

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关键词：

电梯群控，算法优化，交通模式，调度，仿真

ElevatorsGroupControlSystemControlAalgorithmOptimization聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

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.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

KEYWORDS:

Elevatorgroupcontrol,Algorithmoptimization,Trafficpatterns,Sscheduling,Simulation酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

目　录

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。

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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。

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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

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[1]。

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。

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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50年代，继电器理论成熟，促使电力机械式继电器在电梯轿厢中广泛应用，这种全自动控制电梯的问世才替代了服务员们的值守。

到上世纪70年代给予微处理器的广泛应用各个领域，电梯控制系统与其他智能设备一样，控制器由微处理器取代了继电器，从而实现真正闭环控制，对高层建筑交通系统提供了良好的解决方案，简易自动控制方式诞生。

在电梯控制理论发展的初期阶段，上世纪中旬是电梯控制大多采用预选分区控，即简单的逻辑分派指令；

继电器的时序控制，通过数字逻辑电路，固定指令对应相应呼叫指令。

初期控制算法可以适当解决高峰人群出行交通问题，但效果有限。

到1971年随着集成电路（IC）的广泛应用，复杂逻辑运算得以实现，统计学在电梯控制方式中发挥主导作用，推动多部电梯控制算法向集选控制的前进，促使现代建筑迈出了智能楼宇的脚步，电梯向智能控制发展，达到了一个新的高度。

之后随着计算机广泛应用于控制领域，电梯控制重心转向动态过程控制，最小等待时间控制方式有效缩短候梯时间，函数一般采用统筹思想综合评价系统中各个影响参数，控制在呼叫-分配原重要影响参数模型中增加了综合评价系统。

新的系统模型考虑了乘客等候电梯的时间，增加了系统预算出现误差的概率以及乘客长时间等候轿厢的几率等一系列问题。

从根本上解决了电梯交通这类典型时变较大的系统自适应性能较差的问题。

自日本三菱电气公司研发的AI-2100以来，标志着基于计算机与人工智能技术在电梯群组控制方面的综合应用[3]。

建筑行业的蓬勃发展，使单位密度上产生更多的电梯和需要服务的乘客，更促使电梯理论与技术不断创新提高服务质量。

现如今，电梯可以有效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。

但仅依靠提高速度，增加电梯数量缓解人口出行压力并不现实，必须将电梯由一台升降控制变为多台协调控制——电梯的群控（EGCS，ElevatorGroupControlSystem）。

总而言之，研究优化多部电梯调度算法的目的是为了实现多部电梯相互间的协调能力、提高乘客运送能力。

在设计系统时，要对轿厢最大载客量，楼层高度，轿厢所在位置，呼叫所在位置，停站位置等综合考虑。

多部电梯控制技术从20世纪50年代兴起，到目前已几乎遍布所有大型高层建筑中。

经实践统计数据证明，电梯群控技术可以有效提高去租电梯运力，减小人员等待时间。

一般能使人员运送能力增加15~20个百分点，将等候时间减少30%~40%[4]。

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1.2当今主流EGCS算法理论比较

随着计算机在控制理论中的广泛应用，控制理论从经典控制论到现代控制理论的发展，极大丰富了电梯群控理论。

计算机技术和电子通信技术飞速发展使复杂电梯控制成为可能，多部电梯控制技术从诞生已有30余年，MCU的广泛应用促进复杂电梯的产生，使现代电梯具备人工智。

今后人们对电梯服务质量的要求越来越高，整体系统控制性能也趋于多元化，多部电梯群组控制向优化调度策略协调多部电梯发展。

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EGCS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。

EGCS也向交叉学科发展，遗传算法、模糊控制[5]和基于交通网络的模式识别等新兴理论为群控理论注入了新的活力。

他们各有优点，适用于不同环境下电梯控制[6]。

下面