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1、上海交通大学硕士学位论文电梯群控系统中智能控制方法的研究姓名：谢莉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陈坚2003.1.1电梯群控系统中智能控制方法的研究摘 要电梯作为高层建筑中客流的垂直输送设备目前已经得到了广泛的运用好的控制系统不仅能够提高服务质量而且能提高设备的利用率从本世纪 20 年代到 70 年代中期在电梯群控系统中基本上未利用计算机研究内容主要是电梯交通系统的统计特性70年代以后计算机的应用使人们可以利用各种人工智能技术研究电梯交通系统的动态特性进一步提高电梯的垂直运输能力针对电梯交通系统中存在着大量的不确定性不可预测性和非线形等特点本文提出了一种基于模糊神经网络的
2、电梯群控算法综合考虑了电梯运行的多项评价标准介绍了算法的设计思想和结构进而通过仿真系统求解出电梯系统的平均等候时间和长时间等待率给出了算法的验证验证结果表明该算法能够实现有效的派梯本文最后介绍了基于 DeviceNet 的电梯监控系统给出了模型的网络架构通过 A-B 公司的 PLC 在电梯监控系统中的应用实例进一步介绍了应用程序从 PLC 中获取数据的方法和 PLC 从现场设备中获取数据的方法关键词电梯群控系统多目标控制模糊神经网络PLCR E S E A R C H O F E L E V A T O R G R O U PC O N T R O L S Y S T E M B A S E
3、D O N I N T E L L I G E N TC O N T R O L M E T H O D SA B S T R A C TNowadays elevator has been used as an efficient vertical vehicle inmost high-rise buildings. The high-performanced elevator group controlsystem (EGCS) not only can improve the quality of service, but also canincrease the utility of
4、 the equipments. From the twenties to the middleseventies of this century, the computer is hardly ever used in the EGCSand the research is mainly focus on the statistic characteristics of theelevator. From the seventies, with the widely use of computers, theintelligent control techniques start to be
5、 applied in the EGCS to analyzethe elevators dynamic performance in order to increase their conveyanceability.Considering the characteristics of the elevator control system, suchas uncertain, unpredictable and nonlinear, this paper proposes a newelevator group control algorithm based on the fuzzy-ne
6、ural networks, inwhich several evaluation criteria of the elevator function are taken intoaccount. Then the paper describes algorithms design theory and structurein detail. Through solving the average waiting time and long waiting timepercent by simulation, the effectiveness of the algorithm is conf
7、irmed.In the last part, the paper describes an elevator supervise systembased on the DeviceNet and its network system structure. The methods ofhow the client application gets the data from the PLC and how the PLCgets the data from local equipments are described.K E Y W O R D S : elevator, group cont
8、rol system, multi-objective control,fuzzy-neural networks, PLC上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：碌葫日期：码年1 月如日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交
9、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在一年解密后适用本授权书。本学位论文属于 不保密口。( 请在以上方框内打“”)学位论文作者签名：彳耵硝指导教师签名：蹲移日期：磅1 月由日日期砷；年f 月卅日上海交通大学硕士学位论文- 1 -第一章 绪 论1.1研究课题的意义电梯作为高层建筑中客流的垂直输送设备目前已经得到了广泛的运用好的控制系统不仅能够提高服务质量而且能提高设备的利用率提高电梯运行的速度和增加电梯的数量虽然可以在一定程度上提高电梯运行效率但电梯
10、运行的关键还在于群控和客流调度能力上电梯群控系统从早期的简单并联系统到召唤-分配系统再到目前的模糊控制专家系统的应用取得了长足的进步电梯服务质量的评价指标也由最初单一的候梯时间发展到基于心理待机时间的综合成本评价调度在国外瑞士的迅日本的三菱美国的奥的斯都已开发出相应的应用人工智能的梯群控制系统使电梯的运行效率有了质的提高但在国内关于电梯人工智能控制的研究刚刚起步大多国内报刊杂志和文摘上看到的是国内学者翻译国外的综述性文章而我们自己在这方面的探索还很少1.2电梯控制系统的历史和现状开始应用计算机梯群监控系统自动模式选择系统采用集成电路最小等待时间全面评价系统应用人工智能年份19711975198
11、21988分配系统区域分配系统召唤分配系统控制系统分区控制等待时间预测控制专家系统自学习功能预告系统预告轿厢到达即时预告轿厢到达图 1 - 1 梯群监控系统的发展历史自电梯问世以来从单梯到双梯并联运行再到电梯群控系统已经逐渐上海交通大学硕士学位论文- 1 -第一章 绪 论1.1研究课题的意义电梯作为高层建筑中客流的垂直输送设备目前已经得到了广泛的运用好的控制系统不仅能够提高服务质量而且能提高设备的利用率提高电梯运行的速度和增加电梯的数量虽然可以在一定程度上提高电梯运行效率但电梯运行的关键还在于群控和客流调度能力上电梯群控系统从早期的简单并联系统到召唤-分配系统再到目前的模糊控制专家系统的应用取
12、得了长足的进步电梯服务质量的评价指标也由最初单一的候梯时间发展到基于心理待机时间的综合成本评价调度在国外瑞士的迅日本的三菱美国的奥的斯都已开发出相应的应用人工智能的梯群控制系统使电梯的运行效率有了质的提高但在国内关于电梯人工智能控制的研究刚刚起步大多国内报刊杂志和文摘上看到的是国内学者翻译国外的综述性文章而我们自己在这方面的探索还很少1.2电梯控制系统的历史和现状开始应用计算机梯群监控系统自动模式选择系统采用集成电路最小等待时间全面评价系统应用人工智能年份1971197519821988分配系统区域分配系统召唤分配系统控制系统分区控制等待时间预测控制专家系统自学习功能预告系统预告轿厢到达即时预
13、告轿厢到达图 1 - 1 梯群监控系统的发展历史自电梯问世以来从单梯到双梯并联运行再到电梯群控系统已经逐渐上海交通大学硕士学位论文- 2 -形成电梯交通配置理论从本世纪 20 年代到 70 年代中期在电梯群控系统中基本上未利用计算机研究内容主要是电梯交通系统的统计特性70年代以后计算机的应用使人们可以利用各种人工智能技术研究电梯交通系统的动态特性进一步提高电梯的垂直运输能力电梯交通系统的统计特性是指用统计学的方法来描述电梯交通的性能规律电梯交通系统的动态特性是指用模糊逻辑专家系统和神经网络等人工智能技术来描述其模糊性非线性和不确定性等特性从而完成电梯交通整体最优配置1 . 2 . 1 继电器顺
14、序控制系统最早的电梯群控系统使用继电器顺序控制称为自动模式选择系统它通过在上行下行高峰以及非高峰双向交通期选择运行命令来工作这是群控的最简单形式 ,称为方向预选控制 ,它适用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器顺序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随着高层建筑的发展继电器顺序控制系统的缺点如运行效率较低触点寿命短故障率高维护也较复杂等越来越明显逐渐被 PLC控制系统所取代1.
15、2.2 集成电路控制系统召唤-分配系统随着集成电路的发展和应用1970 年以后厅层召唤分配系统开始发展起来当一个新的厅层呼梯信号产生时选择一部合适的电梯来响应召唤该呼梯信号就分配给电梯了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召唤-分配系统为层站召唤选择服务梯的过程如下1) 输入交通状况当某层的召唤按钮被按下后梯群控制系统登记该层站召唤信号同时从各轿厢控制器获得各台轿厢的即时运行状态上海交通大学硕士学位论文- 3 -2) 预测运算按照输入的交通状况计算下列各项的预测值如各轿厢从当前位置行驶到召唤目的层的时间每一层站进出轿厢的乘客数3) 确定服务梯根据预
16、测运算的结果选择一台最适合的轿厢并把预测分配信号输出给该轿厢的轿厢控制器如何确定服务梯是召唤-分配系统的关键假设电梯数为N确定服务梯的过程可以看作是从 N个选项中确定一个解的过程当某个厅内召唤发生时首先根据最优化指标也就是预测运算的结果计算将该召唤分配给各梯相应的评价函数 J(i)然后选择函数值最小的电梯作为服务梯这里的评价函数指标是指电梯从当前位置行驶到召唤目的层的时间 ,包括电梯不停靠直接全速驶向目的层的时间电梯需要停靠时的加减速时间停靠时的开关门时间和人员进出电梯的时间评价函数指标的计算如下)(,),2(),1 (min)(NJJJeJ= 1-1),()(ikikikfpwfiJ= 1-2式中e 被分配的轿厢J(i) 轿厢 i的评价指标i=12Nikw 轿厢 i被分配去应答层站 k时的预测候梯时间ikp 轿厢 i被分配去应答层站 k时的预测错误率ikf 轿厢 i被分配去应答层站 k时的因满载而未在该层停靠的概
