1、陳亞用 電梯群控系統(tǒng)的群控算法設(shè)計-開題報告河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（學(xué)生填表）院系：電子信息工程學(xué)院 2012年03月8日課題名稱電梯群控系統(tǒng)的群控算法設(shè)計學(xué)生姓名陳亞勇專業(yè)班級自動化081課題類型論文指導(dǎo)教師張雷職 稱副教授課題來源1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義隨著人民生活水平的提高和城市建筑的飛速發(fā)展，作為垂直方向主要交通工具的電梯得到了越來越廣泛的應(yīng)用，一座樓宇往往同時配置多臺電梯以提高交通服務(wù)質(zhì)量。然而，如果建筑物中的每臺電梯都采用傳統(tǒng)的獨立控制方式，不僅不能滿足現(xiàn)代樓宇的多種要求，還會帶來諸如環(huán)境污染、能源消耗、運營效率低下、乘客舒適感降低等一系列問題，采用電梯群控系

2、統(tǒng)可以很好的解決這些問題。所謂電梯群控系統(tǒng)是指將建筑物中的多部電梯根據(jù)大樓的功能及樓層人口分布狀況組成梯群，由微機控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理電梯群的召喚和指令信號，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)和建筑物中的實際交通狀況產(chǎn)生最優(yōu)派梯決策的控制系統(tǒng)。電梯群控系統(tǒng)能夠有效地改善運輸效果，提高服務(wù)質(zhì)量和降低系統(tǒng)的能耗，因而自其問世以來，一直受到國內(nèi)外電梯業(yè)的高度重視。由于電梯群控系統(tǒng)控制目標(biāo)的多樣性，同時也由于電梯本身所固有的隨機性和非線性，僅通過傳統(tǒng)的控制方法很難提高電梯的性能傳統(tǒng)電梯控制技術(shù)運行效率低，容易出現(xiàn)電梯扎堆現(xiàn)象，導(dǎo)致顧客長時間乘梯和長時間候梯，而且電梯的啟動次數(shù)過多，造成能源浪費。目前，國內(nèi)外廣泛采用的

3、控制策略主要包括專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等人工智能技術(shù)。每一種控制策略各有優(yōu)點，但受制于成本等因素，又各有其局限性。本設(shè)計采用基于模糊控制的多目標(biāo)電梯群控算法，可以在一定程度上解決這些問題?；诙嗄繕?biāo)的模糊控制技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用顯示了高度的優(yōu)越性。電梯系統(tǒng)中含有許多模糊、不完整的信息，這些模糊信息通過模糊集來描述。計算機不能接受含糊的回答，但卻能用模糊邏輯來推理，它能模仿人腦的推理能力，簡化許多復(fù)雜問題。模糊控制方法優(yōu)點優(yōu)點明顯：它完全是在操作人員控制經(jīng)驗基礎(chǔ)上實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，無需建立數(shù)學(xué)模型，是解決不確定性系統(tǒng)的一種有效途徑；模糊控制具有較強的魯棒性，被控對象參數(shù)的變化對模糊控

4、制的影響不明顯，可用于非線性時變時滯系統(tǒng)的控制；它由離線計算得到控制查詢表，提高了控制系統(tǒng)的實時性；控制的機理符合人們對過程控制作用的直觀描述和思維邏輯；帶有模糊邏輯的電梯群控系統(tǒng)平均候梯時間減少了，大大優(yōu)于常規(guī)電梯群控系統(tǒng)。2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或研究）的概況綜述電梯群控系統(tǒng)能夠有效地改善運輸效果，提高服務(wù)質(zhì)量和降低系統(tǒng)的能耗，因而自其問世以來，一直受到國內(nèi)外電梯業(yè)的高度重視，而對于電梯群控系統(tǒng)的核心群控算法的研究更是一個引人注目的課題。目前電梯主要采用了專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、以及遺傳算法等控制技術(shù)。每一種控制技術(shù)各有優(yōu)點，但受制于成本的因素，又各有其局限性。(1)專家系統(tǒng)是一個或多個專家知識

5、和經(jīng)驗積累起來進(jìn)行推理和判斷的系統(tǒng)，是由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機、解釋部分及知識獲取部分組成，形成一定的控制規(guī)則存入知識庫中，它可以解決許多不能完全用數(shù)學(xué)作精確描述而要靠經(jīng)驗解決的問題。根據(jù)當(dāng)前輸入的數(shù)據(jù)或信息，利用知識庫的知識，按一定的推理策略控制派梯。但對于復(fù)雜多變的電梯系統(tǒng)，專家系統(tǒng)有它的不足之處：它主要適用于一些相對比較簡單的、樓層比較低的建筑物；專家設(shè)想的條件要與實際建筑物基本相同，才能獲得預(yù)期的效果；對于復(fù)雜多變的電梯系統(tǒng)，專家的知識和經(jīng)驗存在局限性等；控制規(guī)則數(shù)受限制，規(guī)則數(shù)多則顯得復(fù)雜，難以控制；少則控制性能下降。(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是依據(jù)人類和動物大腦的工作方式建模的，具有并行處理、

6、分布儲存、自學(xué)習(xí)、自組織功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的主要優(yōu)勢在于它可以通過調(diào)整網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)來得到近似最優(yōu)的輸入輸出映射，適應(yīng)于難以建模的非線性動態(tài)系統(tǒng)，它能識別交通流，當(dāng)交通流發(fā)生變化時，電梯交用配置能隨之變動。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還具有自學(xué)能力，能改進(jìn)控制算法對制定的規(guī)則加以修改，利用非線性和學(xué)習(xí)方法建立適合的模型進(jìn)行推理，對電梯交通進(jìn)行預(yù)測，能靈活應(yīng)付建筑物中變化的交通流，校正誤差。但它也有自己的缺點，單純的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就會使其結(jié)構(gòu)相當(dāng)龐大，網(wǎng)絡(luò)的離線學(xué)習(xí)或者在線學(xué)習(xí)的時間都會較長，而且也使控制器收斂性能下降，更主要的是結(jié)構(gòu)的合理性也難以驗證。(3）基于遺傳算法的控制算法抽象于生物的進(jìn)化過程，是通過全面模擬自然選擇

7、和遺傳機制，而提出的一種自適應(yīng)概率性的搜索和優(yōu)化算法。它采用多點的方式并行搜索解空間，能獲得最優(yōu)全局解而不會陷入局部極小，對優(yōu)化問題的限制很少，不需要確切的系統(tǒng)知識，只要給出一個能評價解的目標(biāo)函數(shù)，可實現(xiàn)在多目標(biāo)要求下動態(tài)優(yōu)化派梯方案。在有多個呼梯的情況下可搜索到最優(yōu)派梯方案，實現(xiàn)多目標(biāo)最優(yōu)調(diào)度；搜索中依靠適應(yīng)度函數(shù)值的大小來區(qū)分每個個體的優(yōu)劣，遺傳算法優(yōu)于傳統(tǒng)的最小候梯時間算法。遺傳算法的缺點有：遺傳算法本身所具有的隨機性和概率性，使它的搜索進(jìn)程效率不高；其優(yōu)良的搜索結(jié)果是以盡可能長的搜索時間為代價的。參考文獻(xiàn)1曹鋒,李連民.淺談智能建筑中的電梯群控技術(shù).山西建筑,2007,33(21)：4

8、8-50.2王遵彤,孫棟,喬非,吳啟迪.分布式電梯群控系統(tǒng)多目標(biāo)調(diào)度算法.控制理論與應(yīng)用,2010,27(5):602-608.3唐穎,王國萍.基于CANBUS的電梯群控系統(tǒng)的算法與實現(xiàn),2008,35(5):563565.4張筠莉,楊禎山.一類電梯群控系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度策略.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2008.27(2):255-257.5朱德文,付國江.電梯群控技術(shù)M.北京：中國電力出版社.20066孫麗娜.電梯群控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.中國科技信息.2010,23:148-149.7朱德文.電梯交通系統(tǒng)的智能控制與應(yīng)用M.長春:吉林大學(xué)出版社.20028董驪.基于模糊控制的群控電梯調(diào)度算法研究.長春

9、工程學(xué)院學(xué)報.J. 2009, 10(2):96-999Jackson JR.Simulation research on job shop productionJ.Naval Res Log Quart,2001,4(3):287-29510姚玉剛,柏逢明.模糊控制在電梯群控系統(tǒng)中的應(yīng)用.長春理工大學(xué)學(xué)報, 2008, 31(1): 107-110. 11李東,王偉,卲誠.電梯群控智能系統(tǒng)與智能控制技術(shù).控制與決策,2001, 16(5): 513-517.12梁春燕,謝劍英.智能大廈中的電梯群控系統(tǒng)研究.測控技術(shù),2000,19(3):16-19. 13王維新,常本康.群控電梯系統(tǒng)的算法設(shè)

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11、0.16章衛(wèi)國,楊向忠.模糊控制理論與應(yīng)用.西北工業(yè)大學(xué)出版社.2000.17張苗苗,張學(xué)軍,謝劍英.基于模糊推理的電梯群控系統(tǒng)的研究與仿真實現(xiàn)J.測控技術(shù),2000,19(3):56-59. 18李中華,毛宗源.一種新的基于模糊控制的電梯群控策略J.控制與決策,2004，19(8):857-866.19Sakai Y, Kurosawa K.Development of elevator supervisory group control system with artificial intelligenceJ.Hitachi Review，1984, 33(1) :25-30. 20張苗苗

12、,張學(xué)軍等.基于模糊推理的電梯群控系統(tǒng)的研究與仿真實現(xiàn)J.測控技術(shù)應(yīng)用,2000,19(3):56-593.課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容電梯群控系統(tǒng)就是對同一建筑內(nèi)多臺電梯進(jìn)行管理，通過綜合考慮建筑內(nèi)所有的電梯需求，對多臺電梯進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。對每一個乘客呼梯信號，群控主機都會通過采用群控算法，根據(jù)當(dāng)時電梯群的運行狀態(tài)以及大樓內(nèi)的客流交通情況調(diào)度最合適的電梯去響應(yīng)。應(yīng)用電梯群控系統(tǒng)可以提高整個電梯群的運行效率，從而為乘客提高更好的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率。本文通過對電梯群控系統(tǒng)評價目標(biāo)的分析，推導(dǎo)出群控電梯的模糊控制規(guī)則，設(shè)計了一種基于模糊控制的電梯群控算法。該算法綜合考慮電梯的運行特性，通過比較各臺電梯響應(yīng)層站召喚信號的適合度，尋求優(yōu)化的控制策略，以盡可能的減少乘客的侯梯時間，達(dá)到電梯的合理調(diào)度。3. 設(shè)計（或研究）方法本設(shè)計采用基于模糊控制的群控算法，以此來合理分配電梯。這種策略能夠很好的解決電梯系統(tǒng)本身所固有的隨機性和非線性，提高電梯服務(wù)水平。主要設(shè)計內(nèi)容包括以下幾個方面：(1) 對電梯群控系統(tǒng)的多目標(biāo)性、不確定性等進(jìn)行分析，指出電梯群控調(diào)度中需要重點考慮的幾個指標(biāo)。(2) 綜合考慮乘客的平均等候時間、長時間候梯率以及能源消耗等三個指標(biāo)，并根據(jù)實際要求給予不同的權(quán)重，建立最優(yōu)評價函數(shù)。(3) 根據(jù)采集的輸入?yún)?shù)值進(jìn)行模糊推理，計算各指標(biāo)的模糊值，得出每部電梯的綜合函數(shù)值