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电梯群控最佳调度策略研究

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２００７中国控制与决策学术年会论文集

ＰｒｏｃｅｅｄｍｇｓＤ，２００７

ＣｈｉｎｅｓｅＣｏｎｔｒｏｔａｎｄＤｅｃｉｓｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ

８４９

电梯群控最佳调度策略研究

李彦平１．冯兴梅．陈亮２

ＩＩ．沈阳大学信息工程学院，沈阳１１００４４；：

．沈阳工业大学信息工程学院，沈阳１１００２３）

摘

要：

研究电梯群控系统的运行机理．提出基于有限自动机的数学描述．对电梯的状态进行分析，提出了单台电梯

的优化调度算法．在此基础上．给出了电梯群控系统的数学模型描述．依据顺向截梯原则和最近最小原则，给出了电梯群控系统的调度策略．通过实耐采集电梯状态．每隔毒周期对监控调度算法进行计算刷新，从而实现了对电梯群

．

控系统的实时监控与调度．达到优化电梯群控系统的目的关键词：

电梯群控；有限自动机；监控与调度．顺向截梯：

最近最小原则

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

Ｏｉｌ

ｏｐｔｉｍａｌｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒ

ｅｌｅｖａｔｏｒｇｒｏｕｐｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ

Ｌ１Ｙａｎ－ｐｉｎ９１，ＦＥＮＧＸｉｎｇ—ｍｅｉ‘．ＣＨＥＮＬｉａｎｇ‘’（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｒｒ［ｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＳｈｅｎｙａｎｇＵｍｖｅｒｓｌｔｙ．Ｓｈｅｎｙａｎｇ

ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｈｅｎｙａｎｇ

１１００４４．Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１００２３。

Ｃｈｉｎａ．Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：

ＦＥＮＧＸｉｎｇ－ｍｅｉ，

Ｅ－ｍａｉｌ：

ｆｅｎｇｘｉｎｇｍｅｉ５２１３＠１６３．ｃｏｒｎ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ｔｈｅｒｕｎｍｎｇａｄｖａｎｃｅｄｂａｓｅｄ

ｏｎ

ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｌｅｖａｔｏｒｇｒｏｕｐｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｉｓ

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ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒ０１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

Ｅｌｅｖａｔｏｒｇｒｏｕｐｓｙｓｔｅｍｃｏｎｔｒｏｌｅｌｅｖａｔｏｒ；ＮｅａｒｅｓｔａｎｄＦｉｎｉｔｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ

ａｇｄｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ；Ｓｔｒａｉｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｓｔｏｐｐｉｒａｇ

ｍｉｎｉｍａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ

１引

言

控系统的优化算法【１’２１．

随着高层建筑的出现和智能化技术的发展．人们对电梯服务质量提出了越来越高的要求．单台电梯往往不能满足建筑内的交通要求。

于是电梯群控系统便应运而生．电梯群控系统是指在一座大楼内安装一组电梯，这组电梯受控于一个中央控制器．该控制器可以采集到门厅呼叫、每台电梯的梯内呼叫、载重量和位置等信息，通过对电梯运行合理分配和优化调度．确定最佳呼叫响应以应答梯内和门厅呼叫，达到提高电梯整体服务质量、减少能耗的目的．要提高多台电梯的运行效率，除了提高电梯运行的速度和增加电梯的数量外，关键在于制定出实时监控调度电梯群

基金项目：

国家自然基金科学项目（６０２７４０２７）．

２单台电梯的数学模型及算法

２．１变量描述将电梯的状态分解为呼叫状态和运行状态，呼叫状态分为门厅呼叫状态和梯内呼Ⅱｑ状态，运行状态包括电梯载重量、高度、楼层、运行速度、运行模式和运行方向．对于一个电梯系统，既有连续状态，又有离散状态．为一典型的混杂动态系统［３］．２．１．１乘客呼ⅡＬｌ

１，乱：

Ｐ｛一｛０，１｝２为乘客施加在门厅按钮上的

信号．其中“（夕）＝（１，ｏ）表示仅按下上行按钮，“（户）＝（０，１）表示仅按下下行按钮，Ｈ（夕）＝（ｏ，Ｏ）表示没有乘客按下上行或下行按钮，ｔ‘（夕）＝（１，１）

作者简介：

李彦平（１９５７一ｊ．男．辽宁锦州人．教授．从事复杂工业过程建模、工业过程综合自动化等研究．

８５０

２００７中国控制与决策学术年会论文集

ｑ＝ｑｌ，ｄ≠０，ｚ＝夕；（２）

．

表示既按下上行按钮又按下下行按钮．

２）掣：

Ｐｌ一｛０，１）为乘客施加在梯内面板按钮

ｔ（ｑ１）≥Ｔ，叫≤硼。

。

，

ｇ—９２，ｓ—ｓ。

。

；

上的信号．ｚ，（夕）＝０表示未按下Ｐ层的按钮，臼（户）＝１表示按下Ｐ层的按钮．

２．１．２

（３）

（４）

ｇ＝ｑ３，ｌＰ。

ｈ一工ｌ≤△；

口＝ｑ‘，ｚ—Ｐ。

，ｓ＝０．

呼叫状态

（５）

１）门厅呼叫状态０：

Ｐｌ一（０，１）２．其中Ｐ＝ｆ１，２，…，，２｝为楼层集合ｔｏ（ｐ）＝（１，ｏ）表示楼层Ｐ的门厅仅有上行呼叫，Ｄ（夕）一（Ｏ，１）表示楼层夕的门厅仅有下行呼叫，Ｄ（夕）一（１，１）表示楼层夕的门厅既有上行呼叫也有下行呼叫，Ｄ（夕）＝（０，０）表示楼层Ｐ的门厅元人呼叫．２）梯内呼叫状态ｉ：

ＰＩ一（０，１）．ｉ（夕）＝０表示梯内无楼层Ｐ的呼叫，ｉ（夕）＝１表示梯内有楼层Ｐ

的呼叫．

２．１．３

其中，Ｔ为电梯开门后系统设定的服务时间；ｔ：

Ｑ卜

Ｒ＋为状态ｑ持续的时间；硼∈Ｗ一［ｏ，＂ｔ／Ｊｍｉ。

］为电梯当前的载重量，硼。

。

为电梯所能承受的最大重量；

ｓ一为电梯加速过程的最大速度；Ｐ。

为电梯最佳调

度策略，称为最佳呼叫响应（拟停楼层）；Ｊｌ为相邻楼层的高度；△为电梯当前位置离最佳响应楼层Ｐ。

的最大高度差．

２．２．２

状态的迁移规律

运行状态

位置变量可由传感器直接测得，电梯的速度有其固定的变化规律，所以对于ｚ，Ｐ，ｓ的模型有（负，如，＆在此省略）

。

１）电梯运行方向ｄ∈Ｄ＝（一１，０，１）．ｄ＝一１表示电梯下行，ｄ＝０表示电梯停止，ｄ一１表示电梯上行．

文：

ｑ’＝文（ｚ，Ｐ，ｓ，ｑ，０，ｉ，ｅ），

２）电梯运行位置ｚ∈Ｘ一［ｏ，Ｌ］，Ｐ∈Ｐ＝｛１，

２，…，，ｚ｝．其中Ｌ为楼的高度；ｚ表示电梯所在高度，是连续状态；户表示电梯所在楼层，是离散状态．

即ｆｇｌ

ｑ‘ｑ１９２ｑ３

ｅ４

｝

，

３）电梯的运行速度５∈Ｓ＝ｆｏ，＂Ｕｍａ。

］．其中‰。

为电梯允许的最大速度；ｓ表示电梯的速度，为连续

变量．

９２

ｅｌ

口一．｛

（６）

ｅ２

ｌｑ３

Ｉ

Ｌ吼

ｅ３

４）电梯的运行模式ｇ∈Ｑ一｛ｇ。

，ｑ２，９３，ｑ‘）．ｑ为离散变量，ｑ。

，ｑｚ，ｑ。

，ｑ４分别表示电梯静止、加速运行、匀速运行和减速运行．

２．２

晚：

电梯的门厅呼叫状态．

单台电梯的数学模型电梯系统可由如下１７元组表示：

ｍｏｄｅｌ一｛Ｘ，Ｐ，Ｓ，Ｑ，Ｄ，Ｏ，ｊ，Ｅ，Ｗ，

ｄ，ｚ，Ｐ，ｓ，ｇ，０，ｉ，叫）．（１）

仁

，眈

‘夕卜气０１０（万）④“石），ｅｌｓｅ；【（ｐ）④“ｔ（乡），

∈Ｐ．

一

ｆ０，Ｐ—Ｐ，ｄ＝１；

（７）

—ｏ，

∈Ｐ

＝

０，Ｐ—Ｐ，ｄ＝一１

５

其中艿：

Ｘ×Ｐ×Ｓ×Ｑ×Ｄ×０×Ｊ×Ｅ卜Ｘ×Ｐ×

Ｓ×Ｑ×Ｏ×Ｊ为状态转移函数，艿＝（况，如，…，岛｝，

Ｏ＝（Ｄｌ

０２（石）ｏｚ‘２（石），ｅｌｓｅ；，●Ｊ、●【一ｐ

．

（８）

０：

Ｐ卜｛０，ｌ｝２｝表示楼层的门厅呼ⅡＬｆ状态

＆：

电梯的梯内呼叫状态由电梯运行方向、电梯所在楼层及有无新的梯内呼叫共同决定．

集，ｊ一（ｉＩｉ：

Ｐ卜（０，１｝）表示电梯的梯内呼叫状态集，Ｅ＝（ｅ。

，ｅｚ，ｅ。

，ｅ。

｝为电梯运行的事件集，ｅ，，ｅｚ，ｅ。

，ｅ．分别表示电梯关门／启动、加速结束、开始减速和停车／开门，（Ｑ，Ｅ，文，口）为有限自动机模

型．

２．２．１

＿ｆ以沪髂嘉ｋｋ；∽

ｌ户∈Ｐ．

２．３

事件ｅ使能条件

单台电梯的优化算法电梯的调度就是在一个变化环境下的在线调

在状态工，Ｐ，ｄ，ｓ，ｑ，Ｏ，ｉ下，若事件ｅ∈Ｅ具有发生权，则称ｅ使能．ｅ。

，ｅ２，ｅ。

，ｅ。

的使能条件分别为

度．调度策略面临的问题是基于当前的状态和历史数据，找到一个最优控制策略来确定最佳呼叫响应啪．

∑ｉ（万）＋∑ｏ。

（万）＋∑Ｄ：

（万）＞０，

李彦平等：

电梯群控最佳调度策略研究８５１

一ｌ：

ｌ＇ｄ＝一１，∑ｉ（ｊ）＋∑ｏ：

（石）＞ｏ；

ｋ，；（’．狰１

２７ｄ＝０：

∑ｉ（石）＋。

∑０２（石）＞０，

ｍ…ｉｎｌ

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．ｒａｉｎ一夕，．一毋婴一Ｐ｝一少２“；）一１．》，．１‘；＇一１．珏’，≯≠ｔ

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ｒ∑ｉ（；）＋∑ｏ－（；）＝０．

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∑ｉ（石）＋∑０２（；）＞０，

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户＞ｎ／Ｚ；

３７ｄ＝一１．

（ｉｏ）

矿∑ｉ（；）＋∑Ｄ，（７）＞０，

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∑ｉ（；）＋∑ｏｚ（；）＝０，

Ｋ１１，；＜，．殍１

∑ｉ（ｊ）＋∑晚（万）＞０，

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【∑ｉ（石）＋∑ｏｔ（石）＞０．

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３

电梯群控系统的数学模型及控制策略