电梯群控系统模糊控制技术的研究与设计论文.docx

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电梯群控系统模糊控制技术的研究与设计论文

毕业设计说明书

题目：

电梯群控系统模糊控制技术的研究与设计

姓名：

王正斌

学号：

0923105012

指导教师：

师玉宝

专业年级：

自动化2009级

所在学院和系：

化工学院化工机械系

完成日期：

2013年6月6日

答辩日期：

2013年6月13日

电梯群控系统模糊控制技术的研究与设计

摘要

文章简要介绍了电梯以及电梯的种类，电梯群控系统的发展状况和基本原理；重点介绍了模糊控制技术，包括模糊控制技术的发展概况以及模糊控制技术的基本原理和模糊控制器的设计，分析了将模糊控制技术应用到EGCS中的可行性和必要性。

构建了电梯调度目标的综合评价函数，将减少平均候梯时间（AWT）、减小平均乘梯时间（ART）、减小长时间候梯率（LWP）和减小运行能耗（RPC）四个重要目标的加权平均值作为评价函数，并根据加权系数，实现电梯群的优化控制；最后提出了仿真总体设计并应用matlab仿真软件对群控系统的运行情况进行仿真,仿真实验给出了本文所提出的电梯群控系统的性能,验证了方案的可行性和有效性。

结果证明，基于模糊控制技术的电梯群控系统的平均候梯时间、平均乘梯时间以及系统能耗比传统的集选控制系统相比都有了明显的降低，充分说明了基于模糊控制技术的群控算法的有效性和可行性。

关键词：

电梯群控,基本原理，模糊控制,评价函数,系统仿真

ElevatorGroupControlSystemFuzzyControlTechnologyResearchandDesign

Abstract

Paperbrieflydescribesthetypeofliftandelevator,theelevatorgroupcontrolsystemdevelopment;focusesonthefuzzycontroltechnology,includingoverviewofthedevelopmentoffuzzycontroltechnologyandfuzzycontroltechnologyworks;analysisofthefuzzycontroltechniqueappliedtotheEGCSfeasibilityandnecessity.Constructedelevatordispatchingthegoalofcomprehensiveevaluationfunction,theaveragewaitingtimewillbeless,lesstheaverageridingtime,lessenergyconsumptionthreeimportantgoalsasaweightedaverageoftheevaluationfunction,andaccordingtotheweightingcoefficient,toachieveoptimalcontrolofelevatorgroup;Finallymatlabsimulationsoftwareapplicationgroupcontroloperationofthesystemsimulation,thesimulationexperimentshowsthattheproposedperformanceofelevatorgroupcontrolsystemtoverifythefeasibilityandeffectiveness.Theresultsshowthatbasedonfuzzycontroltechnologyelevatorgroupcontrolsystem,theaveragewaitingtime,theaverageridingtimeandenergyconsumptionthantraditionalassemblyelectionsystemshaveasignificantlyreducedcomparedtofullyexplainthefuzzycontroltechnologygroupcontrolalgorithmiseffectiveandfeasible.

Keywords:

elevatorgroupcontrol,elevatortrafficflow,fuzzycontrol,theevaluationfunction,systemsimulation

摘要I

AbstractIII

目录V

1绪论1

1.1概述1

1.2课题研究的目的和意义1

2电梯及其群控技术3

2.1电梯及其种类3

2.2电梯控制技术的发展概况3

2.3电梯群控系统的基本原理4

2.3.1电梯群控系统基本机构4

2.3.2电梯群控系统功能5

2.3.3电梯群控系统的动态特性分析6

3模糊控制9

3.1模糊控制发展状况9

3.2模糊控制基本原理10

3.3模糊控制器的设计10

3.4模糊控制技术的可行性和必要性分析10

3.4.1传统群控电梯的派梯系统10

3.4.2模糊派梯系统11

3.5小结11

4基于模糊控制技术的电梯调度方法13

4.1模糊电梯群控系统运行说明13

4.2模糊派梯调度模块设计13

4.2.1评价函数的确定13

4.2.2权系数的设置原则14

4.2.3模糊控制器设计14

5电梯群控系统运行仿真23

5.1群控仿真系统总体设计23

5.2群控系统仿真程序设计23

5.2.1群控仿真主控制程序设计24

5.2.2乘客到达处理程序设计24

5.2.3呼梯信号处理程序设计24

5.2.4模糊派梯程序设计24

5.2.5电梯运行控制程序设计25

5.2.6电梯停站处理程序27

6运行仿真及结果35

6.1仿真环境设置35

6.2仿真结果35

6.3仿真数据分析:

37

7结论39

参考文献41

致43

1绪论

1.1概述

乘客电梯的第一次使用出现于18世纪下半业，当时的奥的斯电梯公司在纽约安装了一台直接连接式升降机，这是一台以直流电动机为动力的升降机，乘客电梯这个新生事物也就随之诞生了。

随着高层建筑和智能大厦日益增多，人们对时间的观念变得越来越强，对效率的要求也越来越高，电梯作为高层建筑部一种非常重要，甚至是唯一的交通工具，其应用规模日益扩大，复杂化，人们对电梯系统的性能和服务质量也提出了越来越高的要求。

单台电梯往往不能满足建筑物的交通需求，为了缩短乘客的候梯时间，减少能量损耗，需要合理安装多台电梯，电梯群控系统EGCS（ElevatorGroupControlSystem）正是应这样一种需求而产生和发展的。

所谓电梯群控系统（EGCS），是指将建筑物中的多部电梯根据大楼的功能及楼层人口分布状况组成梯群（ElevatorGroup），由微机控制系统统一管理电梯群的召唤和指令信号，根据系统设定的优化目标和建筑物中的实际交通状况，产生最优派梯决策的控制系统。

由于电梯群控系统具有不确定性、多目标性、扰动性、非线性以及信息的不完备性等特点，无法建立其控制对象的精确数学模型，这也正是无法将传统控制技术很好地应用在电梯群控中的根本原因。

近年来，智能控制技术发展十分迅速，它在处理复杂性、不确定性问题时具有较强的实用性，因而将智能控制技术应用到电梯群控算法中，实现电梯群的最优调度。

1.2课题研究的目的和意义

与国外电梯群控技术迅猛的发展态势相比，我国电梯群控技术无论在理论研究还是技术应用上，都存在着较大差距。

随着经济的迅速发展，智能小区越来越多，并向高层化和大型化方向发展，对群控电梯的服务性能提出了更高的要求。

因此，对电梯群控系统控制方法的研究，将对减少候梯时间、改善服务质量、适应现代社会的工作需要有着十分重要的意义。

另一方面，电梯采用群控方式，通过合理地调配电梯减少能耗，能够达到节能的目的，这是符合现代潮流的。

设计的目的就是了解和熟悉电梯群控系统，通过设计来锻炼和提高自身能力。

同时通过研究合适的电梯群控调度算法来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间，减少系统的能耗，提高电梯系统的服务质量。

2电梯及其群控技术

2.1电梯及其种类

电梯的定义为：

用电力拖动的轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15°的两列刚性导轨之间运送乘客或货物的固定设备。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物垂直交通运输工具的总称。

根据电梯的用途，目前电梯的基本可分为：

（1）乘客电梯：

为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿装饰；

（2）载货电梯：

主要为运送货物而设计，通常有人伴随电梯；

（3）医用电梯：

为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点；

（4）杂物电梯：

供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯；

（5）观光电梯：

轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯；

（6）车辆电梯：

用作装运车辆的电梯；

（7）船舶电梯：

船舶上使用的电梯；

（8）建筑施工电梯：

建筑施工与维修用的电梯；

（9）其它类型的电梯：

除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯。

2.2电梯控制技术的发展概况

电梯群控系统从20世纪40年代发展至今大体上经历了4个发展阶段。

在硬件上,最初时使用继电器，后来使用集成电路，从1975年开始在群控系统中应用计算机，进入现代电梯群控阶段。

1988年至今，主要研究方向是把人工智能技术应用到群控系统中。

发展情况如表1-1所示。

表1-1电梯群控技术发展

发展阶段

硬件

控制技术和研究重点

1971年以前时期

继电器

区间指派

1971一1975

集成电路

控制候梯时间

1975一1988

计算机控制

通过控制综合评价函数,重点研究系统的动态性能

1988一至今

计算机及网络

神经网络、模糊控制、专家系统等智能算法

1971年前是电梯群控技术的最初阶段,采用的是继电器顺序控制。

这种系统需要单一的厅层召唤系统，每个厅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。

第二阶段电梯群控系统在硬件上采用了集成电路，使系统结构简化，大大提高了系统的可靠性，并能进行必须的、较为复杂的逻辑运算。

这一时期电梯群控系统采用的调度方式是针对每一个具体的呼梯信号指派电梯，当一个呼梯信号注册后，系统根据交通情况和各轿厢的状态，选择合适的电梯为这个层站呼叫提供服务，这就把群控系统和单台电梯控制器简单地联系在一起，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。

从1975年计算机开始应用于电梯群控系统,就此进入现代电梯群控系统阶段。

这一阶段着重研究电梯群控系统的动态特性，控制方式主要是最小候梯时间控制和综合评价函数控制。

在第三阶段的呼梯分配系统中增加了综合评价系统，采用了包括候梯时间、长候梯率及预测误差率在的多因素作为评价指标，改变了系统对于时变的交通量适应性差的缺点。