电梯的智能群控算法研究.pdf

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南京理工大学硕士学位论文电梯的智能群控算法研究姓名：

张卫国申请学位级别：

硕士专业：

模式识别与智能系统指导教师：

王平立20040301摘要，624362本文分析了各种电梯群控调度策略，提出了一种在原有电梯系统中引入电梯群控机制，通过采用合适的电梯群控调度策略来调度电梯运行，提高整个电梯系统的效率。

文中首先阐述了如何引入电梯群控机制以及电梯群控系统的设计。

然后运用面向对象技术和UML方法分析了电梯系统组成和控制逻辑，并在此基础上开发了电梯模拟软件。

提出了一种将电梯控制规则集与使乘客等待时间最短的派梯策略相结合的电梯群控算法，此派梯策略是通过运用统计学规律预计电梯的到达时间来计算乘客的可能候梯时问，并以此作为派梯的依据。

最后阐述了电梯群控软件的设计以及开发的电梯群控系统在实际使用中的效果。

关键词：

电梯，群控，电梯群控系统，智能控制ABSTRACTInthispaper,themethodofaddagroupcontrolsystemtotheexistingelevatorsystemhasbeenputforwardafteranalyzedseveralgroupcontrolsystemsAndweimprovetheelevatorsystemSefficiencythroughemployfeatgroupcontrolstrategytothesystemBasedontheanalysisofsingleelevatorScomponentsandtheelevatorScontrollogic，thedesignofelevatorsimulationsoftwarehasbeenintroducedThroughanalyzedtheelevatorgroupcontrolsystem，weputforwardthedesignofgroupcontrolstrategythatcombinetheelevatorcontrolrulessetandminimi。

zingHWThallcalldispatchstrategythedispatchstrategyisbasedontheestimateofthehallcallwaitingtimeAtlast，weintroducethedesignofelevatorgroupcontrolsoftwareandtheeffectofarealelevatorgroupcontrolsystemKEYWORDS：

elevator，groupcontrol，elevatorgroupcontrolsystem，intelligenceconuoI硕士论文电梯智能群控算法研究11课题目的和意义第一章引言随着高层楼宇的增加，电梯越来越多的走进了人们的生活，对人们生活的影响也越来越大。

为了让电梯更好地服务人们，各种电梯新技术不断地发展起来。

电梯的智能群控技术就是近几十年来发展起来的一项技术。

电梯群控指的是将布鹭在一栋楼字里相邻的凡部电梯统一调度，将每个楼层的召唤信号集中由群控主机来控制，群控主机根据电梯运行情况和客流情况将召唤信号分配到合适的电梯，调度电梯运行。

群控改变了各台电梯互不协调、独自运行的局面，可以提高整个电梯系统的运行效率，减少乘客的候梯时间和乘梯时问，提高电梯系统的服务质量。

电梯的智能群控指的是将智能控制技术运用到电梯群控中，并将人工智能技术运用到电梯的调度策略中，使得电梯的群控系统能够适应于不同的电梯配置以及楼字内的不同时刻的交通变化，具有一定的“智能”。

近年来随着电梯群控技术的逐渐成熟，各大电梯公司纷纷推出了具有自己特色的具有群控功能的电梯。

如三菱的AI-2200、奥的斯的XO系列等。

但在我们日常生活中还有很多楼宇中布置的多台电梯是独自运行或只是两台之间联动的。

这样就造成了电梯运行的忙、闲不均，空跑、空停、扎堆运行等现象，严重降低了整个电梯群的运行效率，使得乘客候梯时间过长，不能满足乘客运输的需要。

对于上述情况，如果要通过更换所有电梯来改善这些电梯系统的性能无论从时间上还是经济上都是很难实现的，本文的目的就是研究一种在布置有多部电梯的楼宇的现有电梯系统上增加群控系统，通过合适的电梯群控调度算法束对各台电梯进行统一调度，提高电梯的运行效率，减少乘客的候梯时间和乘梯时问，减少误派梯次数，提高电梯系统的服务质量。

12国际国内研究情况和进展随着电梯控制技术的发展，电梯的群控也在不断的发展。

最初电梯是由继电器控制的，人们就用继电器组成最简单的群控逻辑，称为“方向预控制”。

随着集成电路在电梯控制中的运用，人们又迸一步发展了静态分区控制、动念分区控制等。

但直到笫I贝硕士论文电梯智能群控算法研究20世纪70年代中期，随着微机在电梯系统中的应用和人工智能技术的发展，智能群控技术才得以快速发展起来，陆续发展了基于专家系统、神经网络、模糊逻辑等的智能群控系统。

早期的电梯群控系统使用继电接触器控制，称为“自动方式选择系统”，它通过在上行、下行高峰以及平峰、双向时选择运行命令来工作。

这是群控的最简单形式，称为方向预控制，它适合于两台或三台电梯组成的梯群，每台电梯靠方向预选控制来操作。

这种电梯群控系统需要单一的厅层召唤系统，每个楼层设有一个上行和一个下行按钮。

控制系统有效地把建筑物内的电梯分开，以提供均匀服务并在指定的停梯层停靠一台或多台电梯。

使用继电接触器控制可以实现电梯的无司机运行，但其控制的主要目标是实现系统的顺序运行，运行效率较低，维护也较复杂。

人们还考虑把电梯进行分区，使其服务于不同的区域，减少电梯的停层，缩短电梯的运行周期。

对于简单的两台电梯组成的梯群，可以粗略的分区使两台电梯分别服务于交替的楼层。

对厅层召唤进行分区有静态和动态两种方法。

静态分区时，一定数目的厅层组合在一起构成一个区域；也可将相邻的上行厅层召唤安排到若干向上需求区域，相邻的下行厅层召唤安排到若干独立的向下需求区域，由此定义方向区域。

动态分区时，区域的数目和每个区域的位置和范围，取决于各个轿厢运行的瞬间状态、位簧和方向。

动态区域是在电梯运行期间定义的，按事先定义好的规则产生新的分区，并且是不断连续变化的。

分区控制缩短了电梯的单台运行周期，运行效率有所提高。

动态分区的算法比较复杂，因此主要以静态分区方法为主。

随着集成电路的发展和应用，70年代以后，厅层呼叫分配系统开始发展起来。

当一个新的厅层呼叫产生时，选择一部合适的电梯来响应呼叫，该呼叫就分配给电梯了。

这就把群控系统和单台电梯控制器简单的联系在一起，提高了整个系统的可靠性和服务质量。

这种系统使用了集成电路，可以进行一些更加复杂的逻辑运算，但对候梯时间预测的计算却无法精确进行。

“电梯群控系统是一个非常复杂的系统，控制时需要考虑的参数多而且复杂。

电梯群控系统所接受的厅层呼叫信号，是乘客在候梯大厅的外招控制面板上给出的，何时会产生呼梯信号以及乘客的目的楼层并不确定，是一个随机事件。

此外，整个系统中存在着许多非线性因素，比如轿厢停靠时人们上、下电梯的时间就是一个非线性因素。

而作为乘客的人，又是一个离散的数字量。

系统的不确定性、随机性、非线性等因素，使得无法完全确定地建立起准确数学模型。

由于电梯群控系统本身所具有的随机不确定性，电梯群控系统是一个复杂的多目标控制系统，因此用传统的控制方法很难达到高质量的性能指标。

而智能控制具有拟人或仿人的智能，在处理复杂性、不确定方面具有较强的能力，它的核心是控制策略，通过采用灵活机动的决策方式可以使得控制系统朝着期望的目标逼近。

而微机的应用使得复杂的运算和控制方法得以实现。

第2呱硕士论文电梯智能群控算法研究1基于专家系统的电梯群控有些特殊的工程问题不能完全用数学作精确描述，而要靠经验的、尚未形成科学体系的知识。

专家系统就是研究这类知识的表述、使用和获取的方法。

专家系统在群控系统中应用较早，三菱的A12100系列，富士通的FLEX系列，_1立的CIP52000系列，都使用了专家系统。

在电梯控制中，电梯群控系统的特性不能完全用数学进行精确描述，控制经验就显得十分重要，因此专家知识对电梯群控系统的性能具有很大作用。

专家系统就是研究这类知识的表述、使用和获取的方法。

它是一种知识信息的加工处理系统，其工作过程是一个求解和探索的过程。

专家系统是由知识库、数据库、推理机、解释部分及知识获取部分组成，首先通过知识获取部分获取电梯界专家的知识及经验，经过“知识表达”表达专家的思维与知识，形成一定的控制规则存入到知识库中。

数据库就是存放专家系统当前工作已知的一些情况、用户提供的事实以及由推理得到的中间结果。

例如：

电梯呼梯信号分布情况，各部电梯位置信号、乘客人数，预测乘客的等待时间及预测电梯的运行时间等。

推理机目的是用于协调整个专家系统的工作，它根据目前的输入数据或信息，利用知识库中的知识，按一定的推理策略去控制派梯。

解释部分主要是解释系统本身的推理结构，回答用户的问题。

由于专家系统应用了人工智能的技术，把一个或多个专家的知识和经验积累起来，并进行推理和判断，解决了许多用传统控制方法难以解决的问题，达到了较为优化的控制目标。

电梯群控系统中的专家系统包括群控管理、通信接口、用户程序设计以及各台控制装置、监视系统等，实现厅层呼q分配、预报的群控功能。

首先，根据过去的交通数据预设交通流，以侯梯时间最小的最优运行作为大规模组合问题；其次，使用模拟退火法求解此大规模组合问题；最后，将求出的最优运行与原来系统的运行进行仿真比较，并将成为最优运行的分配方法归纳为一般性的规则。

现在，专家系统也使用模糊控制的原理和方法，称为模糊专家系统。

只有把专家的知识和经验更好的应用于实际的电梯系统，才有可能处理好复杂群控系统中的调度问题。

但对于复杂多变的电梯系统，专家的知识和经验存在局限性，知识表达存在不全面性，使得控制规则并不完善，因此单纯用这些方法并不能很好地适应不同大楼的模型以及大楼内交通类型不断变化的要求。

目荫，专家系统和其他控制技术融合在一起，使电梯群控技术有了进一步的提高。

2基于模糊逻辑的电梯群控电梯交通系统中存在着大量的不确定性，当系统的复杂程度很高而系统的状态又不易精确预测时，确定控制系统的精确模型就很困难，因此许多系统都应_日；|了基于模第3n硕士论文电梯智能群控算法研究糊理论的近似方法。

如1988年富士通公司推出的带有模糊控制的人工智能电梯群控系统FLEX一8800系列，为了得到电梯最优配置，根据电梯交通状态和运行情况，