電梯群控系統(tǒng)調(diào)度策略研究論文

1、中北大學(xué)2012屆畢業(yè)論文第 PAGE 53 頁 共 NUMPAGES 53 頁1 緒論1.1 課題研究背景電梯作為高層智能大廈的主要垂直交通工具，電梯系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率的提高對(duì)建筑物的有效利用和性能發(fā)揮將產(chǎn)生極為重要的影響。為提高服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)效率，電梯的控制技術(shù)由單臺(tái)電梯的獨(dú)立控制發(fā)展到多臺(tái)電梯的協(xié)調(diào)控制，進(jìn)行合理的調(diào)度和管理，即電梯群控。所謂電梯群控系統(tǒng)EGCS(Elevator Group Control System)是指：綜合考慮大樓的交通模式、各時(shí)刻的交通流量、各樓層的乘客轎外呼梯信號(hào)等各種因素，對(duì)一棟樓宇里布置在一起的多臺(tái)電梯進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，每個(gè)樓層的召喚信號(hào)集中由群控主機(jī)

2、來控制，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的優(yōu)化目標(biāo)和建筑物中的實(shí)際交通狀況，產(chǎn)生最優(yōu)派梯決策的控制系統(tǒng)1。電梯群控系統(tǒng)能夠有效地改善客流調(diào)度及運(yùn)輸效果，一直受到人們的高度重視。而我國在電梯群控方面的起步比較晚，現(xiàn)階段對(duì)于電梯群控的關(guān)鍵技術(shù)尚未能完全掌握，擁有自主版權(quán)的群控方法和技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用還比較少，且與國外相比還有較大的差距。因此，很有必要在電梯群控方面展開研究。1.2 電梯梯群控系系統(tǒng)的概概述1.2.1 電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的起源源歷史上第第一臺(tái)真真正的電電梯出現(xiàn)現(xiàn)在18889年年12月月，由美美國Ottis電電梯公司司研制，它是由由電力驅(qū)驅(qū)動(dòng)，齒齒輪直接接傳動(dòng)的的。此時(shí)時(shí)的電梯梯必須由由司機(jī)操操作運(yùn)行行，既

3、浪浪費(fèi)人力力又浪費(fèi)費(fèi)資源且且得不到到較好的的經(jīng)濟(jì)效效益。為為了改善善這一問問題，人人們逐漸漸發(fā)展出出了以下下幾種電電梯控制制方法2：1、 簡簡易自動(dòng)動(dòng)控制方方式這種方式式是一種種最簡單單的自動(dòng)動(dòng)控制方方式。每每層的呼呼叫按鈕鈕只有一一個(gè)，上上行與下下行通用。轎廂由由層站呼呼叫按鈕鈕和轎廂廂內(nèi)的選選層按鈕鈕來啟動(dòng)動(dòng)運(yùn)行，最后停?？吭陔婋娞輧?nèi)選選層或電電梯外呼呼梯的那那一層。在執(zhí)行行某個(gè)呼呼梯指令令時(shí)轎廂廂不再應(yīng)應(yīng)答其它它呼梯信信號(hào)。 2、 集選控控制方式式這是一種種比簡易易自動(dòng)控控制更高高級(jí)的控控制方式式，在此此方式中中，中間間層站設(shè)設(shè)有上、下兩個(gè)個(gè)方向的的呼梯按按鈕以供供選擇，電梯能能夠同時(shí)時(shí)

4、記住轎轎內(nèi)選層層和層站站呼梯信信號(hào)。轎轎廂應(yīng)答答啟動(dòng)運(yùn)運(yùn)行，在在順向運(yùn)運(yùn)動(dòng)中，依次應(yīng)應(yīng)答順向向的呼梯梯，在呼呼梯層站站?？俊Ｈ绻\(yùn)運(yùn)行前方方不再有有呼梯，轎廂就就自動(dòng)反反向運(yùn)行行，依次次回答反反向呼梯梯，最后后回到基基站。3、 電電梯群控控方式電梯群控控方式就就是將多多臺(tái)電梯梯組成一一組，采采用分布布式控制制系統(tǒng)，根據(jù)大大樓交通通的情況況，對(duì)各各臺(tái)電梯梯進(jìn)行協(xié)協(xié)調(diào)控制制，采用用最優(yōu)的的輸送方方式。這這種控制制方式能能夠提高高建筑物物內(nèi)多部部電梯同同時(shí)服務(wù)務(wù)時(shí)的運(yùn)運(yùn)行效率率、縮短短電梯的的響應(yīng)時(shí)時(shí)間，并并通過合合理派梯梯策略來來達(dá)到節(jié)節(jié)能的目目的。隨著計(jì)算算機(jī)、通通訊技術(shù)術(shù)的廣泛泛應(yīng)用，智能大大

5、廈得到到了迅猛猛的發(fā)展展，而作作為垂直直交通工工具的電電梯不僅僅僅是人人們代步步的工具具，同時(shí)時(shí)也是人人類物質(zhì)質(zhì)文明的的標(biāo)志， 電梯梯技術(shù)的的發(fā)展水水平體現(xiàn)現(xiàn)了社會(huì)會(huì)科學(xué)進(jìn)進(jìn)步的程程度，因因此有效效地改善善電梯的的客流調(diào)調(diào)度及運(yùn)運(yùn)輸效果果一直是是國際電電梯業(yè)所所重視的的課題之之一。電梯群組組的合理理控制不不但要對(duì)對(duì)電梯當(dāng)當(dāng)前運(yùn)行行狀況做做出分析析評(píng)價(jià)，還要對(duì)對(duì)電梯將將來運(yùn)行行需求做做出推理理預(yù)測，更要對(duì)對(duì)電梯如如何調(diào)度度、如何何控制做做出決策策。但由由于電梯梯每日每每時(shí)的使使用狀態(tài)態(tài)都是變變化的，其使用用流量無無法用確確切的數(shù)數(shù)學(xué)模型型描述，傳統(tǒng)電電梯群控控方法沒沒有考慮慮多部電電梯轎內(nèi)內(nèi)和全

6、部部廳層召召喚之問問的相互互作用關(guān)關(guān)系，不不能得到到最優(yōu)解解，不能能滿足電電梯群組組高性能能的控制制要求，為了更更好地適適應(yīng)電梯梯使用的的發(fā)展需需求，需需要對(duì)電電梯性能能做出科科學(xué)、合合理的評(píng)評(píng)價(jià)，需需要研究究電梯新新的控制制方式。本文針針對(duì)電梯梯群控系系統(tǒng)中控控制策略略的優(yōu)化化方法、評(píng)價(jià)指指標(biāo)等進(jìn)進(jìn)行研究究，將智智能優(yōu)化化算法應(yīng)應(yīng)用到電電梯群控控系統(tǒng)中中，從而而達(dá)到有有效地協(xié)協(xié)調(diào)多臺(tái)臺(tái)電梯的的運(yùn)行，提高電電梯群組組的運(yùn)輸輸效率和和服務(wù)質(zhì)質(zhì)量。1.2.2 電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展電梯群控控系統(tǒng)自自二十世世紀(jì)四十十年代起起，從最最初使用用繼電器器，到集集成電路路的應(yīng)用用，乃至至今日人人工智能能的

7、應(yīng)用用，電梯梯群控系系統(tǒng)大致致經(jīng)歷了了三個(gè)階階段33： 第一階段段：繼電電接觸控控制方式式419411-19971 年，電電梯群控控系統(tǒng)利利用繼電電器來實(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的順序序運(yùn)行,稱之為為自動(dòng)方方式選擇擇控制系系統(tǒng)。這這種方式式的控制制系統(tǒng)能能根據(jù)不不同的交交通模式式選擇與與之相對(duì)對(duì)應(yīng)的運(yùn)運(yùn)行方式式。交通通模式由由上行高高峰模式式、下行行高峰模模式及非非高峰期期模式等等組成，采用時(shí)時(shí)間間隔隔的控制制方式。該群控控系統(tǒng)的的廳層召召喚系統(tǒng)統(tǒng)比較單單一，在在每個(gè)廳廳層內(nèi)分分別設(shè)置置一上行行按鈕和和下行按按鈕。為為了有效效地控制制每部電電梯，給給乘客提提供合理理的服務(wù)務(wù)，控制制系統(tǒng)把把建筑物物內(nèi)的電電梯

8、分開開，并要要求在指指定的停?？繉又林辽僖Ｍ？恳徊坎侩娞?。該控制制方式能能實(shí)現(xiàn)電電梯的無無司機(jī)控控制，從從而節(jié)省省了人力力才力，但整個(gè)個(gè)系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行效率率不高，并且維維護(hù)起來來也相對(duì)對(duì)比較復(fù)復(fù)雜。 電梯群群控制的的最簡單單形式是是方向預(yù)預(yù)選控制制，每部部電梯都都靠方向向預(yù)選控控制的方方式來操操作，工工作時(shí)，主要是是靠在上上行高峰峰、下行行高峰及及平衡層層間交通通選擇運(yùn)運(yùn)行命令令來運(yùn)行行的，兩兩部或三三部電梯梯組成的的梯群比比較適合合用這種種控制方方式。繼繼后，又又出現(xiàn)了了將幾部部電梯組組成的簡簡單梯群群進(jìn)行分分區(qū)控制制的控制制方法，使它們們分別服服務(wù)于交交替的樓樓層。分分區(qū)控制制法雖然然縮短了

9、了單部電電梯的運(yùn)運(yùn)行周期期，與方方向預(yù)選選控制相相比運(yùn)行行效率也也得到了了一定的的提高。但由于于這種控控制方式式里的動(dòng)動(dòng)態(tài)分區(qū)區(qū)算法比比較復(fù)雜雜，因此此主要以以靜態(tài)分分區(qū)法為為主。 第二階段段：集選選控制方方式19711-19975 年，集集成電路路應(yīng)用到到了電梯梯群控系系統(tǒng)的硬硬件結(jié)構(gòu)構(gòu)當(dāng)中，這樣不不但簡化化了結(jié)構(gòu)構(gòu)，系統(tǒng)統(tǒng)的可靠靠性也提提高了，也能處處理比較較復(fù)雜的的邏輯運(yùn)運(yùn)算。與與簡易自自動(dòng)方式式相比，這種控控制方式式比較高高級(jí)，在在中間層層站內(nèi)設(shè)設(shè)有可供供選擇的的上、下下兩個(gè)方方向的呼呼梯按鈕鈕，并能能同時(shí)記記憶多個(gè)個(gè)轎廂內(nèi)內(nèi)的呼梯梯信號(hào)。所派轎轎廂在順順向運(yùn)行行過程中中，依次次響應(yīng)順

10、順向的呼呼梯信號(hào)號(hào)，并在在相應(yīng)的的呼梯層層站?？靠?。若順順向運(yùn)行行的前方方不再有有呼梯信信號(hào)，轎轎廂就自自動(dòng)反向向運(yùn)行，并按順順序依次次響應(yīng)反反向的呼呼梯信號(hào)號(hào)，直至至返回基基站。該該系統(tǒng)的的不足之之處在于于對(duì)預(yù)測測復(fù)雜的的候梯時(shí)時(shí)間所必必需的計(jì)計(jì)算數(shù)值值還不夠夠完善。 第三階段段：計(jì)算算機(jī)人工工智能控控制方式式19755 年至至今，計(jì)計(jì)算機(jī)開開始應(yīng)用用到電梯梯群控系系統(tǒng)，稱稱之為現(xiàn)現(xiàn)代電梯梯群控階階段。電電梯群控控系統(tǒng)中中采用計(jì)計(jì)算機(jī)人人工智能能技術(shù)控控制之后后，電梯梯群控系系統(tǒng)的特特性開始始用人工工智能技技術(shù)來描描述，使使電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的整體體服務(wù)性性能得到到了一定定的提高高，電梯梯交通

11、整整體配置置也就基基本完成成了 。此時(shí)的的控制算算法參數(shù)數(shù)在計(jì)算算機(jī)控制制下能直直接在線線修改，并能將將新程序序?qū)崟r(shí)輸輸入到計(jì)計(jì)算機(jī)當(dāng)當(dāng)中，不不需要重重新布線線，就能能實(shí)時(shí)控控制算法法參數(shù)的的完全改改變。在在安裝好好的系統(tǒng)統(tǒng)上采用用有效的的仿真程程序就能能實(shí)現(xiàn)離離線計(jì)算算，并能能合理選選擇控制制算法參參數(shù)。另另外，一一種新的的控制算算法也可可以被仿仿真技術(shù)術(shù)離線評(píng)評(píng)價(jià)了，從而提提高了改改變控制制算法的的方便性性。數(shù)據(jù)據(jù)記錄功功能是計(jì)計(jì)算機(jī)控控制的另另一個(gè)優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，交交通狀況況和目的的地?cái)?shù)據(jù)據(jù)能被計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)實(shí)時(shí)記錄錄下來，并實(shí)時(shí)時(shí)分析，以提高高電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的整體體使用性性能，還還可以把把被檢測

12、測部位的的故障數(shù)數(shù)據(jù)記錄錄并保存存下來。除此之之外，計(jì)計(jì)算機(jī)控控制方式式還能遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離查查詢這些些故障數(shù)數(shù)據(jù)，從從而實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測任任何故障障的發(fā)生生，并依依據(jù)這些些數(shù)據(jù)隨隨時(shí)改進(jìn)進(jìn)電梯群群的控制制算法參參數(shù)，實(shí)實(shí)時(shí)滿足足乘客需需求。 19755 年至至 19982 年是現(xiàn)現(xiàn)代電梯梯群控系系統(tǒng)的第第一代，這一時(shí)時(shí)期的電電梯群控控系統(tǒng)，雖然在在預(yù)報(bào)到到達(dá)樓層層的準(zhǔn)確確度上有有了一定定的提高高，但乘乘客的長長候梯時(shí)時(shí)間發(fā)生生率比較較高，在在控制方方式上采采用候梯梯時(shí)間預(yù)預(yù)測控制制的控制制方式。19822 年至至 19988 年是現(xiàn)現(xiàn)代電梯梯群控系系統(tǒng)的第第二代，與第一一代群控控系統(tǒng)相相比，電電梯群控控的

13、性能能及效率率都取得得了比較較大的發(fā)發(fā)展。一一是把交交通需求求的學(xué)習(xí)習(xí)功能加加入到了了電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)中，這這樣不但但使電梯梯群運(yùn)行行狀態(tài)預(yù)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)準(zhǔn)確度提提高了，而且乘乘客的長長候梯率率的發(fā)生生也減少少了。準(zhǔn)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)報(bào)度的提提高，使使電梯響響應(yīng)呼梯梯信號(hào)派派梯后，能實(shí)時(shí)時(shí)顯示所所派電梯梯這一功功能。二二是把綜綜合評(píng)價(jià)價(jià)系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用到了了派梯方方案中，當(dāng)有呼呼梯信號(hào)號(hào)發(fā)生后后，根據(jù)據(jù)群控系系統(tǒng)中的的交通情情況和梯梯群狀態(tài)態(tài)，綜合合評(píng)價(jià)每每個(gè)轎廂廂的多個(gè)個(gè)性能指指標(biāo)，擇擇優(yōu)選出出最合適適的轎廂廂去響應(yīng)應(yīng)呼梯信信號(hào)。從從而大大大減少了了乘客平平均候梯梯時(shí)間、平均乘乘梯時(shí)間間及整個(gè)個(gè)系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行能耗耗等

14、。 隨著社會(huì)會(huì)的發(fā)展展和人們們對(duì)電梯梯越來越越高的需需求，119888 年至至今，電電梯群控控系統(tǒng)中中開始采采用人工工智能技技術(shù)，稱稱之為現(xiàn)現(xiàn)代電梯梯群控系系統(tǒng)的第第三代。二十世世紀(jì)新興興的人工工智能技技術(shù)，與與傳統(tǒng)的的控制方方法相比比，它對(duì)對(duì)解決復(fù)復(fù)雜控制制系統(tǒng)的的問題有有著無法法比擬的的優(yōu)點(diǎn)5，并在各各個(gè)領(lǐng)域域都取得得了顯著著的成就就。同時(shí)時(shí)，電梯梯群控系系統(tǒng)的智智能化程程度在這這一代中中也得到到了進(jìn)一一步提高高，控制制系統(tǒng)也也更趨于于完善，但還有有待進(jìn)一一步的發(fā)發(fā)展 。1.3 本文文的研究究目的及及意義電梯群控控系統(tǒng)采采用優(yōu)化化的控制制策略來來協(xié)調(diào)多多臺(tái)電梯梯的運(yùn)行行，以提提高電梯梯的運(yùn)

15、輸輸效率和和服務(wù)質(zhì)質(zhì)量。由由于電梯梯群控系系統(tǒng)本身身具有多多目標(biāo)性性、不確確定性、非線性性、擾動(dòng)動(dòng)性和信信息的不不完備性性等特點(diǎn)點(diǎn)，導(dǎo)致致電梯控控制系統(tǒng)統(tǒng)變得十十分龐大大，調(diào)度度算法日日趨復(fù)雜雜，僅僅僅通過傳傳統(tǒng)的控控制方法法很難提提高電梯梯群控系系統(tǒng)的性性能。近年來，大量先先進(jìn)的控控制技術(shù)術(shù)應(yīng)用于于電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)，使電電梯群控控系統(tǒng)的的控制特特性得到到很大的的改善，但仍有有不少問問題需要要進(jìn)一步步研究。國內(nèi)使使用的先先進(jìn)的電電梯群控控系統(tǒng)大大都是從從國外引引進(jìn)的，具有獨(dú)獨(dú)立知識(shí)識(shí)產(chǎn)權(quán)的的產(chǎn)品尚尚不多見見，而且且大多數(shù)數(shù)集中在在群控理理論和算算法的研研究上，實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中的的還比較較少，與與國

16、外的的先進(jìn)技技術(shù)相比比還有很很大的差差距66。從從控制技技術(shù)研究究的角度度看，國國外已有有的先進(jìn)進(jìn)控制技技術(shù)，很很多都掌掌握在各各個(gè)大的的電梯公公司手中中，其核核心技術(shù)術(shù)是不公公開的，而國內(nèi)內(nèi)在這些些方面的的研究還還有相當(dāng)當(dāng)大的差差距。同同時(shí)，現(xiàn)現(xiàn)有的電電梯控制制技術(shù)仍仍存在缺缺點(diǎn)和不不足，如如何把更更先進(jìn)的的技術(shù)應(yīng)應(yīng)用于電電梯群控控之中，以進(jìn)一一步提高高現(xiàn)有電電梯系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)行行效率，滿足乘乘客的需需求，仍仍需要進(jìn)進(jìn)一步探探索和研研究。因因此深入入研究電電梯群控控技術(shù)，對(duì)提高高國內(nèi)的的整體電電梯控制制技術(shù)水水平具有有重要的的實(shí)際應(yīng)應(yīng)用價(jià)值值。2 電電梯群控控系統(tǒng)的的基礎(chǔ)理理論2.1 電梯梯群控

17、系系統(tǒng)的功功能電梯群控控系統(tǒng)是是在大樓樓中存在在多臺(tái)電電梯時(shí)對(duì)對(duì)電梯群群進(jìn)行優(yōu)優(yōu)化調(diào)度度的控制制系統(tǒng)。該系統(tǒng)統(tǒng)可以采采集電梯梯的實(shí)時(shí)時(shí)狀態(tài)信信息，并并對(duì)電梯梯群進(jìn)行行統(tǒng)一調(diào)調(diào)度，保保證其合合理的運(yùn)運(yùn)行，以以達(dá)到提提高電梯梯系統(tǒng)的的整體服服務(wù)質(zhì)量量、減少少能量損損耗的目目的。電梯群控控系統(tǒng)的的主要功功能如下下：l、 數(shù)數(shù)據(jù)采集集功能電梯群控控系統(tǒng)實(shí)實(shí)時(shí)檢測測電梯系系統(tǒng)中每每一臺(tái)電電梯的運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，如每每臺(tái)電梯梯的當(dāng)前前位置、運(yùn)行方方向、載載重、速速度、轎轎內(nèi)呼叫叫信號(hào)等等，并將將這些信信息傳到到相應(yīng)的的上層控控制軟件件，由上上層軟件件對(duì)這些些信號(hào)進(jìn)進(jìn)行相應(yīng)應(yīng)的處理理。2、 數(shù)數(shù)據(jù)通信信功能電梯

18、群控控系統(tǒng)要要實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)電梯群群的合理理分配和和優(yōu)化調(diào)調(diào)度，就就要在上上層控制制軟件和和底層電電梯的控控制器之之間建立立通道，進(jìn)行信信息數(shù)據(jù)據(jù)和控制制命令的的傳輸，實(shí)現(xiàn)雙雙向通信信。3、 控控制功能能電梯群控控系統(tǒng)中中，各電電梯對(duì)轎轎外呼叫叫信號(hào)的的響應(yīng)是是由系統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)一分分配的。轎外呼呼叫信號(hào)號(hào)不是直直接分配配給乘客客所呼叫叫的電梯梯，而是是先傳送送到電梯梯群控控控制模塊塊。經(jīng)電電梯群控控控制模模塊根據(jù)據(jù)電梯的的狀態(tài)和和當(dāng)前位位置，采采用一定定的派梯梯策略，算出由由哪臺(tái)電電梯響應(yīng)應(yīng)此呼梯梯信號(hào)，再將此此信號(hào)分分配給電電梯控制制模塊。因此，電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)有控制制功能，可對(duì)電電梯控制制器進(jìn)行行控制

19、，決定響響應(yīng)該信信號(hào)的電電梯。4、 預(yù)預(yù)估計(jì)算算功能預(yù)估計(jì)算算功能是是電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的核心心部分。電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)要對(duì)大大樓內(nèi)的的電梯交交通系統(tǒng)統(tǒng)的交通通狀態(tài)進(jìn)進(jìn)行分析析，如：客流量量、客流流分布、電梯狀狀態(tài)、電電梯分布布等，通通過分析析可以對(duì)對(duì)乘客呼呼梯信號(hào)號(hào)、電梯梯下一時(shí)時(shí)刻的響響應(yīng)情況況進(jìn)行預(yù)預(yù)測，然然后根據(jù)據(jù)一定的的派梯策策略進(jìn)行行調(diào)度，使電梯梯得到最最優(yōu)控制制。5、 監(jiān)監(jiān)測顯示示功能電梯群控控系統(tǒng)可可以對(duì)每每臺(tái)梯的的當(dāng)前位位置、運(yùn)運(yùn)行方向向、載重重、速度度、梯內(nèi)內(nèi)呼叫信信號(hào)、響響應(yīng)情況況等信號(hào)號(hào)以及每每個(gè)乘客客轎外呼呼叫信號(hào)號(hào)的派梯梯結(jié)果進(jìn)進(jìn)行實(shí)時(shí)時(shí)監(jiān)測，且在界界面上顯顯示。6、

20、自自學(xué)習(xí)功功能電梯群控控的問題題僅僅依依靠數(shù)學(xué)學(xué)模型的的描述來來實(shí)現(xiàn)是是不夠的的，還需需要采用用學(xué)習(xí)、使用和和獲取經(jīng)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)識(shí)的方法法，即系系統(tǒng)的自自學(xué)習(xí)。雖然電梯梯群控系系統(tǒng)存在在大量的的不確定定性，但但在較長長一段時(shí)時(shí)間內(nèi)仍仍然有較較大的規(guī)規(guī)律性。任何一一座大樓樓都有一一定的工工作周期期，在不不同周期期的同一一時(shí)間會(huì)會(huì)存在相相似的系系統(tǒng)狀態(tài)態(tài)和系統(tǒng)統(tǒng)輸入，所以通通過統(tǒng)計(jì)計(jì)各時(shí)間間段的電電梯運(yùn)行行的各參參數(shù)，就就可以實(shí)實(shí)現(xiàn)群控控系統(tǒng)的的自學(xué)習(xí)習(xí)圈。例例如統(tǒng)計(jì)計(jì)一天內(nèi)內(nèi)各時(shí)間間段內(nèi)的的客流量量，可以以通過分分析各樓樓層何時(shí)時(shí)處于高高峰請(qǐng)求求期，將將電梯優(yōu)優(yōu)先調(diào)度度到該樓樓層，以以減少侯侯梯時(shí)間

21、間、縮短短長候梯梯率。一一般來說說，電梯梯運(yùn)行的的交通模模式可以以分為上上行高峰峰交通模模式、下下行高峰峰交通模模式、隨隨機(jī)層間間交通模模式和空空閑交通通模式。電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的調(diào)度度可以根根據(jù)不同同交通模模式進(jìn)行行適當(dāng)?shù)牡恼{(diào)整，例如在在上行高高峰模式式下，基基站發(fā)出出的呼梯梯信號(hào)多多，應(yīng)使使電梯盡盡快地到到達(dá)基層層；而在在空閑交交通模式式下，則則可以適適當(dāng)?shù)臏p減少運(yùn)行行電梯的的臺(tái)數(shù)，節(jié)省能能量。2.2 電梯梯群控系系統(tǒng)的特特點(diǎn)電梯群控控系統(tǒng)實(shí)實(shí)際上是是對(duì)多臺(tái)臺(tái)電梯的的調(diào)度問問題，其其復(fù)雜性性是由電電梯群控控系統(tǒng)的的特性所所決定的的，具體體表現(xiàn)在在電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)所固有有的多目目標(biāo)性、不確定定

22、性、非非線性和和信息的的不完備備性77等幾幾個(gè)方面面。1、 多多目標(biāo)性性電梯群控控系統(tǒng)是是用來管管理多臺(tái)臺(tái)電梯并并對(duì)建筑筑物內(nèi)所所有乘客客提供服服務(wù)的系系統(tǒng)，它它所包含含的事件件在時(shí)間間和空間間上都是是離散的的，其控控制目標(biāo)標(biāo)體現(xiàn)在在服務(wù)質(zhì)質(zhì)量、服服務(wù)數(shù)量量和節(jié)能能三方面面。因此此，群控控的控制制目標(biāo)為為多目標(biāo)標(biāo)，主要要表現(xiàn)在在以下凡凡方面：(1)平平均候梯梯時(shí)間短短候梯時(shí)間間指當(dāng)乘乘客按下下層站呼呼叫按鈕鈕，直到到所派電電梯到達(dá)達(dá)此層乘乘客進(jìn)入入轎廂所所經(jīng)過的的時(shí)間。平均候候梯時(shí)間間是指所所有候梯梯時(shí)間的的平均值值。平均均候梯時(shí)時(shí)間是評(píng)評(píng)價(jià)電梯梯群控系系統(tǒng)重要要的性能能指標(biāo)。(2)長長候梯率

23、率低長候梯時(shí)時(shí)間指候候梯時(shí)間間超過11分鐘的的候梯時(shí)時(shí)間。長長候梯率率是指長長候梯時(shí)時(shí)間發(fā)生生的百分分率。統(tǒng)統(tǒng)計(jì)表明明，乘客客的心理理煩躁程程度是與與候梯時(shí)時(shí)間的平平方成正正比的，當(dāng)候梯梯時(shí)間超超過600秒即所所謂長候候梯時(shí)，其心理理煩躁程程度急劇劇上升，所以應(yīng)應(yīng)盡量減減少長候候梯的發(fā)發(fā)生。(3)系系統(tǒng)能耗耗低單臺(tái)電梯梯的能耗耗與所選選電梯的的驅(qū)動(dòng)方方式、機(jī)機(jī)械性能能等有關(guān)關(guān)。如最最初的電電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組能耗耗比較大大，效率率較低；而現(xiàn)在在的w(Vaariaablee Vooltaage anddVarriabble Freequeencyy)驅(qū)動(dòng)動(dòng)電梯的的能耗和和效率都都比較高高。電梯梯能耗

24、的的消耗特特征是：電梯全全速運(yùn)行行時(shí)所消消耗的電電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于減減速和加加速時(shí)的的電能消消耗。電電梯?？靠康拇螖?shù)數(shù)越多，所消耗耗的電能能就越大大。對(duì)電電梯群控控系統(tǒng)而而言，電電梯型號(hào)號(hào)一經(jīng)確確定，單單臺(tái)電梯梯一次起起停的電電能消耗耗就已經(jīng)經(jīng)確定。所以電電梯群控控系統(tǒng)節(jié)節(jié)能主要要依靠群群控系統(tǒng)統(tǒng)合理地地安排與與調(diào)度梯梯群對(duì)呼呼梯信號(hào)號(hào)的響應(yīng)應(yīng)，盡量量減少起起停次數(shù)數(shù)，同時(shí)時(shí)起停次次數(shù)的減減少也會(huì)會(huì)延長梯梯群的整整體壽命命。(4)平平均乘梯梯時(shí)間短短乘客的乘乘梯時(shí)間間指從乘乘客進(jìn)入入電梯到到乘客到到達(dá)目的的層乘客客離開的的這段時(shí)時(shí)間。乘乘客乘梯梯時(shí)間的的增長往往往會(huì)使使乘客感感覺不舒舒服、煩煩躁。

25、如如去建筑筑物頂層層的乘客客在乘梯梯時(shí)間長長于900秒時(shí)，會(huì)對(duì)停?？孔兊玫脴O不耐耐煩，所所以乘客客的乘梯梯時(shí)間應(yīng)應(yīng)保持在在一個(gè)特特定的期期限之內(nèi)內(nèi)。(5)客客流的輸輸送能力力高電梯的輸輸送能力力是電梯梯的重要要指標(biāo)之之一。輸輸送能力力的不足足往往會(huì)會(huì)造成乘乘客的擁擁擠，平平均候梯梯時(shí)間長長等不良良性能。特別是是在上行行高峰期期，客流流密度極極大，需需要電梯梯系統(tǒng)迅迅速將乘乘客送往往各目的的層。為為提高電電梯系統(tǒng)統(tǒng)的輸送送能力，很多系系統(tǒng)往往往會(huì)在上上行高峰峰期將電電梯群分分為兩組組，一組組專門往往返于基基站與高高層之間間，一組組服務(wù)于于低層區(qū)區(qū)間，經(jīng)經(jīng)過對(duì)乘乘客的正正確性引引導(dǎo)，可可使輸送送能

26、力提提高200。(6)乘乘坐電梯梯的舒適適度高舒適度主主要指轎轎廂內(nèi)擁擁擠度以以及乘坐坐環(huán)境。(7)預(yù)預(yù)測轎廂廂到達(dá)時(shí)時(shí)間準(zhǔn)確確率高很多電梯梯系統(tǒng)配配有電梯梯到達(dá)時(shí)時(shí)間顯示示系統(tǒng)，如果預(yù)預(yù)測時(shí)間間不準(zhǔn)確確，則會(huì)會(huì)造成乘乘客的不不安和煩煩躁，也也會(huì)降低低系統(tǒng)的的整體性性能。以上七點(diǎn)點(diǎn)是系統(tǒng)統(tǒng)的主要要性能評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)，可知知電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)是一個(gè)個(gè)多目標(biāo)標(biāo)控制系系統(tǒng)，而而且各個(gè)個(gè)目標(biāo)之之間是相相互矛盾盾的。如如擁擠度度要求小小，會(huì)使使平均候候梯時(shí)間間增長。平均候候梯時(shí)間間短則會(huì)會(huì)使長時(shí)時(shí)候梯發(fā)發(fā)生率高高。所以以各個(gè)指指標(biāo)之間間的相互互平衡成成為電梯梯群控系系統(tǒng)的控控制難點(diǎn)點(diǎn)。2、 不不確定性性電梯

27、交通通系統(tǒng)存存在著大大量的不不確定性性：(1)呼呼梯信號(hào)號(hào)的產(chǎn)生生層不確確定。(2)各各層站的的乘客數(shù)數(shù)不確定定。(3)呼呼梯者的的目的層層不確定定。(4)建建筑物內(nèi)內(nèi)存在的的與環(huán)境境因素有有關(guān)的變變化的交交通路況況是不確確定的；例如建建筑的結(jié)結(jié)構(gòu)規(guī)模模和使用用情況等等。這些不確確定性的的存在給給群控系系統(tǒng)確定定交通模模式，預(yù)預(yù)測轎廂廂到達(dá)目目的層時(shí)時(shí)間等造造成極大大的障礙礙，使系系統(tǒng)不能能對(duì)某一一特定情情況給出出最優(yōu)控控制。3、 非非線性電梯交通通系統(tǒng)存存在著非非線性：(1)對(duì)對(duì)同一組組廳層呼呼叫，在在不同的的時(shí)間標(biāo)標(biāo)度下，轎廂的的分配是是不同的的，轎廂廂分配的的變化是是不連續(xù)續(xù)的。(2)所

28、所能分配配的轎廂廂數(shù)目有有限，受受系統(tǒng)所所有轎廂廂數(shù)目限限制。(3)轎轎廂容量量是有限限的，當(dāng)當(dāng)轎廂容容量達(dá)到到飽和點(diǎn)點(diǎn)時(shí)，轎轎廂會(huì)不不停而過過。(4)轎轎廂會(huì)在在運(yùn)行中中頻繁改改變方向向。4、 擾擾動(dòng)性電梯群控控系統(tǒng)還還不可避避免地具具有不確確定的隨隨機(jī)干擾擾，如：(1)乘乘客可能能登記了了錯(cuò)誤的的廳呼造造成不必必要的停停站。(2)乘乘客可能能登記了了錯(cuò)誤的的目的層層造成不不必要的的停站。(3)乘乘客可能能錯(cuò)誤地地造成轎轎廂門不不能正常常開啟關(guān)關(guān)閉，而而干擾系系統(tǒng)的正正常運(yùn)行行等。5、電梯梯群控系系統(tǒng)中信信息的不不完備性性電梯群控控系統(tǒng)中中存在著著大量的的不準(zhǔn)確確信息：(1)電電梯轎廂廂中的

29、乘乘客人數(shù)數(shù)不能準(zhǔn)準(zhǔn)確獲得得；雖然轎廂廂的底部部裝有稱稱重裝置置，但由由于人的的個(gè)體體體重差異異較大，所以不不能獲得得轎廂內(nèi)內(nèi)乘客數(shù)數(shù)的準(zhǔn)確確數(shù)據(jù)。這會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致對(duì)轎轎廂內(nèi)擁擁擠度和和對(duì)候梯梯時(shí)間的的預(yù)測不不準(zhǔn)確，增加系系統(tǒng)控制制的難點(diǎn)點(diǎn)。(2)乘乘客進(jìn)入入轎廂的的時(shí)間因因個(gè)體的的不同而而不同，同樣不不能獲得得準(zhǔn)確數(shù)數(shù)據(jù)。(3)乘乘客進(jìn)入入轎廂前前，其目目的層是是不可知知的。使使對(duì)乘客客乘梯時(shí)時(shí)間的預(yù)預(yù)測和對(duì)對(duì)其它乘乘客候梯梯時(shí)間和和乘梯時(shí)時(shí)間的影影響的預(yù)預(yù)測誤差差較大。以上所提提到的電電梯群控控系統(tǒng)的的多目標(biāo)標(biāo)性、非非線性、不確定定性、擾擾動(dòng)性和和信息的的不準(zhǔn)確確性說明明電梯群群控是一一個(gè)非常常

30、復(fù)雜的的控制系系統(tǒng)。2.3 電梯梯群控系系統(tǒng)的性性能評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)在一個(gè)控控制系統(tǒng)統(tǒng)中，性性能評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)通通常用來來衡量系系統(tǒng)采用用的控制制器的優(yōu)優(yōu)劣。因因此，選選擇一個(gè)個(gè)較客觀觀合理的的系統(tǒng)性性能指標(biāo)標(biāo)用以估估計(jì)控制制器所產(chǎn)產(chǎn)生的效效果就顯顯得尤為為重要。用來衡衡量電梯梯群控系系統(tǒng)服務(wù)務(wù)性能的的評(píng)價(jià)指指標(biāo)由時(shí)時(shí)間評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)、能耗評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)、乘客客狀態(tài)評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)和乘客客的容忍忍度評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)等等四部分分組成8。2.3.1 時(shí)間評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)在對(duì)電梯梯群控系系統(tǒng)的研研究中，時(shí)間評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)被更多多地考慮慮進(jìn)來。系統(tǒng)的的服務(wù)時(shí)時(shí)間越短短，其消消耗越少少，系統(tǒng)統(tǒng)效率就就越高。時(shí)間評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)有以下下幾種

31、：平均候梯梯時(shí)間AAWT（2.11）試中，TTw(i)為第ii個(gè)乘客客的實(shí)際際候梯時(shí)時(shí)間，NNp為電梯梯系統(tǒng)總總乘客數(shù)數(shù)。平均乘梯梯時(shí)間AART（2.22） 試中，Tr(i)為第ii個(gè)乘客客的實(shí)際際乘梯時(shí)時(shí)間。平均到達(dá)達(dá)時(shí)間AAAT(2.33)最長候梯梯時(shí)間MMWT(2.44)總運(yùn)行時(shí)時(shí)間TRRT(2.55)其中，TTRT系系統(tǒng)停止止運(yùn)行的的時(shí)刻，SSTT為系統(tǒng)統(tǒng)開始運(yùn)運(yùn)行的時(shí)時(shí)刻。平均運(yùn)行行周期AARTTT(2.66) 式中，Ne為群控控系統(tǒng)的的電梯數(shù)數(shù)目，RRi為第ii臺(tái)電梯梯的總環(huán)環(huán)行次數(shù)數(shù)，RTTTijj為第ii臺(tái)電梯梯運(yùn)行第第j圈所所用時(shí)間間,Naarp為為電梯運(yùn)運(yùn)行一圈圈的平均均載

32、客數(shù)數(shù)，L55為5分分鐘內(nèi)載載客率。2.3.2 能耗評(píng)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)電梯群控控系統(tǒng)的的能耗越越少，其其服務(wù)成成本就越越低。電電梯的運(yùn)運(yùn)行距離離與能耗耗有著密密切的聯(lián)聯(lián)系，但但在很多多情況下下能耗評(píng)評(píng)價(jià)函數(shù)數(shù)并未被被列入考考慮中。在不同同的交通通模式下下，對(duì)系系統(tǒng)的要要求也不不同。能能耗評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)可可由以下下兩個(gè)量量決定：總運(yùn)行距距離Dii(2.77)式中，DD(i)為第ii臺(tái)電梯梯的總運(yùn)運(yùn)行距離離，Nee為群控控系統(tǒng)的的電梯數(shù)數(shù)目?？偰芎腁AE(2.88)式中，EE(i)為第ii臺(tái)電梯梯的總能能耗。2.3.3 乘客狀狀態(tài)評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo) 單位時(shí)時(shí)間內(nèi)電電梯系統(tǒng)統(tǒng)運(yùn)送的的乘客數(shù)數(shù)量越多多說明系系統(tǒng)的載載客

33、能力力越強(qiáng)。乘客狀狀態(tài)評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)由由乘客數(shù)數(shù)量、乘乘客的分分布以及及運(yùn)送時(shí)時(shí)間決定定。系統(tǒng)統(tǒng)的載客客率和運(yùn)運(yùn)送效率率由以下下各量來來描述：5分鐘內(nèi)內(nèi)載客率率L5(2.99)試中，總總運(yùn)行時(shí)時(shí)間TTTR的單單位為秒秒（s） 22、基于于距離的的運(yùn)載率率（2.110）式中，d為單位位樓層下下5分鐘鐘內(nèi)的載載客率，Dt為總運(yùn)運(yùn)行距離離，Dff為樓層層高度?；谀芎暮牡倪\(yùn)載載率（2.111）式中，e為單位位能耗下下5分鐘鐘內(nèi)的載載客率。2.3.4 乘客的的容忍度度 電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)存在很很多不確確定因素素，因此此電梯系系統(tǒng)與其其他交通通工具相相比，在在行程安安排上有有很大差差別。當(dāng)當(dāng)一臺(tái)電電梯被指指派

34、去響響應(yīng)一個(gè)個(gè)廳層召召喚時(shí)，該乘客客到達(dá)目目的層站站的時(shí)間間可以由由當(dāng)前的的交通狀狀況預(yù)測測出來，但在接接下來的的時(shí)間里里可能有有其他乘乘客加入入到交通通流中，那么原原來的派派梯結(jié)果果經(jīng)常會(huì)會(huì)導(dǎo)致原原乘客的的到達(dá)時(shí)時(shí)間被拖拖延。對(duì)對(duì)乘客來來說，確確切的服服務(wù)時(shí)間間可以理理解為從從到達(dá)電電梯系統(tǒng)統(tǒng)起直到到離開電電梯止。因此，服務(wù)時(shí)時(shí)間的不不確定性性是存在在于系統(tǒng)統(tǒng)中的，并且其其出現(xiàn)概概率非常常高。對(duì)對(duì)電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)來說，響應(yīng)時(shí)時(shí)間延遲遲的減少少說明該該派梯策策略能有有效地避避免不確確定因素素，這有有利于提提高效率率降低能能耗。與與乘客容容忍度有有關(guān)的指指標(biāo)定義義如下： 平均候候梯延遲遲時(shí)間aw

35、（2.112）式中，TTw0為第第i個(gè)乘乘客最短短候梯時(shí)時(shí)間的預(yù)預(yù)測值,Np為電梯梯系統(tǒng)的的總乘客客數(shù)，TTw(i)為第ii個(gè)乘客客的實(shí)際際候梯時(shí)時(shí)間。 平均乘乘梯延遲遲時(shí)間aj（2.113）式中，TTj0(ii)為第第i個(gè)乘乘客最短短乘梯時(shí)時(shí)間的預(yù)預(yù)測值。 平均到到達(dá)延遲遲時(shí)間aa (22.144） 2.4 電梯梯群控系系統(tǒng)的特特征值 在電梯梯群控系系統(tǒng)的控控制中，需要綜綜合考慮慮影響派派梯的多多種因素素。電梯梯系統(tǒng)的的輸入信信號(hào)和狀狀態(tài)信號(hào)號(hào)很多，可以將將這些信信號(hào)進(jìn)行行分析并并計(jì)算處處理，提提取出能能反映電電梯群控控系統(tǒng)特特征的一一些量作作為特征征值，用用于對(duì)梯梯群進(jìn)行行調(diào)度。特征值值的

36、提取取要盡可可能完整整地包括括系統(tǒng)的的各種信信息，以以使派梯梯結(jié)果趨趨于合理理并能提提高系統(tǒng)統(tǒng)效率。下面介介紹幾種種電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的主要要特征值值9。1、 距距離特征征值距離特征征值包括括響應(yīng)距距離和乘乘梯距離離。（1）響響應(yīng)距離離：從電電梯的當(dāng)當(dāng)前位置置到廳層層召喚所所在層將將要經(jīng)過過的樓層層數(shù)；（2）乘乘梯距離離：從候候梯乘客客進(jìn)入電電梯起到到電梯到到達(dá)對(duì)應(yīng)應(yīng)目的層層將要經(jīng)經(jīng)過的樓樓層數(shù)。 距離特特征值與與系統(tǒng)派派梯后的的服務(wù)時(shí)時(shí)間和能能耗有很很大關(guān)系系，因此此一直以以來人們們將距離離特征值值作為派派梯時(shí)的的主要考考慮因素素。但與與時(shí)間特特征值和和能耗特特征值相相比，距距離特征征值對(duì)派派

37、梯結(jié)果果的可靠靠程度和和準(zhǔn)確程程度都偏偏低。 2、 時(shí)間特特征值時(shí)間特征征值包括括：（1）乘乘客候梯梯時(shí)間的的估計(jì)值值；（2）乘乘客乘梯梯時(shí)間的的估計(jì)值值；（3）有有新呼梯梯信號(hào)產(chǎn)產(chǎn)生時(shí)，電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)平均候候梯時(shí)間間的估計(jì)計(jì)值；（4）有有新呼梯梯信號(hào)產(chǎn)產(chǎn)生時(shí)，電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)平均乘乘梯時(shí)間間的估計(jì)計(jì)值。派梯時(shí)考考慮特征征值（11）和（2）有有利于提提高對(duì)某某個(gè)乘客客的服務(wù)務(wù)質(zhì)量，而不考考慮整個(gè)個(gè)系統(tǒng)的的平均性性能。特特征值（3）和和（4）僅考慮慮系統(tǒng)的的整體性性能，如如果平均均候梯時(shí)時(shí)間和平平均乘梯梯時(shí)間的的估計(jì)值值較小，則派梯梯后系統(tǒng)統(tǒng)的實(shí)際際運(yùn)行時(shí)時(shí)間值也也較小。3、 能耗特特征值能耗

38、特征征值包括括響應(yīng)能能耗和額額外能耗耗。（1）響響應(yīng)能耗耗：電梯梯從接到到派梯任任務(wù)起到到響應(yīng)該該呼梯的的過程中中需要消消耗的能能源：（2）額額外能耗耗：電梯梯在執(zhí)行行某一派派梯任務(wù)務(wù)過程中中，要響響應(yīng)新加加入的廳廳層召喚喚需要額額外消耗耗的能源源。如果派梯梯時(shí)能使使額外能能耗減小小，那么么總能耗耗就會(huì)降降低。能能耗特征征值要比比距離特特征值對(duì)對(duì)派梯結(jié)結(jié)果的準(zhǔn)準(zhǔn)確程度度高。 停站站次數(shù)特特征值停站次數(shù)數(shù)特征值值包括響響應(yīng)過程程停站次次數(shù)和額額外停站站次數(shù)。響應(yīng)過程程停站次次數(shù)：電電梯在響響應(yīng)某廳廳層召喚喚過程中中需要停停站的次次數(shù)；額外停站站次數(shù)：電梯在在執(zhí)行某某一派梯梯任務(wù)過過程中，要響應(yīng)應(yīng)

39、新加入入的廳層層召喚所所需要的的額外停停站次數(shù)數(shù)。停站次數(shù)數(shù)在很大大程度上上影響到到時(shí)間特特征值和和能耗特特征值，但停站站次數(shù)少少并不能能說明電電梯的運(yùn)運(yùn)行時(shí)間間也相應(yīng)應(yīng)減少，還需要要考慮到到電梯的的當(dāng)前位位置和交交通狀況況的分布布。在電電梯群控控系統(tǒng)的的服務(wù)過過程中，停站次次數(shù)直接接影響到到乘客的的心理，如果停停站次數(shù)數(shù)很多，乘客會(huì)會(huì)變得不不耐煩并并有不舒舒適感。由于能能耗特征征值和時(shí)時(shí)間特征征值不易易提取，停站次次數(shù)特征征值通常常被用來來近似地地衡量電電梯系統(tǒng)統(tǒng)的服務(wù)務(wù)時(shí)間和和能耗。梯內(nèi)空閑閑量特征征值在多數(shù)電電梯群控控系統(tǒng)中中，電梯梯內(nèi)的空空閑量沒沒有被作作為派梯梯時(shí)的考考慮因素素，會(huì)經(jīng)

40、常會(huì)出出現(xiàn)指派派滿載電電梯響應(yīng)應(yīng)呼梯的的情況，這在很很大程度度上增加加了乘客客的候梯梯時(shí)間，同時(shí)也也降低了了系統(tǒng)效效率。如如果將電電梯空閑閑量特征征值考慮慮進(jìn)來，上述問問題可以以避免，而且可可以提高高電梯的的載客能能力從而而降低能能耗。派派梯時(shí)，選擇空空閑量大大的電梯梯還是空空閑量小小的電梯梯要根據(jù)據(jù)當(dāng)前交交通狀況況分布而而定，要要首先考考慮系統(tǒng)統(tǒng)的整體體性能，其次是是單梯效效率。由由此可知知、空閑閑量特征征值是必必不可少少的。綜綜上所述述，電梯梯群控系系統(tǒng)的派派梯策略略要將各各種因素素融合起起來，既既要從整整體上提提高系統(tǒng)統(tǒng)性能，又要滿滿足單個(gè)個(gè)乘梯要要求，提提高乘客客的滿意意度。2.5 本

41、章章小結(jié)本章分析析了電梯梯群控系系統(tǒng)的特特征、得得出了該該系統(tǒng)所所具有的的多目標(biāo)標(biāo)性、非非線性、不確定定性、擾擾動(dòng)性和和信息的的不完備備性，研研究了電電梯群控控系統(tǒng)的的各種交交通模式式以及主主要的性性能評(píng)價(jià)價(jià)指標(biāo)，說明電電梯群控控系統(tǒng)是是一個(gè)非非常復(fù)雜雜的控制制系統(tǒng)，為進(jìn)一一步的研研究打下下基礎(chǔ)。3 粒粒子群優(yōu)優(yōu)化算法法19955 年，Kennneddy 和和 Ebberhhartt100 等等人，在在研究人人工生命命結(jié)果的的影響下下，提出出了粒子子群優(yōu)化化算法（Parrticcle Swaarm Opttimiizattionn，PSSO）。該算法法是在對(duì)對(duì)鳥群和和魚群捕捕食這一一行為模模擬

42、的基基礎(chǔ)上，得到的的一種簡簡化了的的社會(huì)模模型。由由于 PPSO 算法概概念簡單單，容易易實(shí)現(xiàn)，在被提提出的短短短幾年年時(shí)間內(nèi)內(nèi)，得到到了人們們的很大大關(guān)注，同時(shí)也也獲得了了很大的的發(fā)展，并在它它的基礎(chǔ)礎(chǔ)上又出出現(xiàn)了很很多被改改進(jìn)的粒粒子群優(yōu)優(yōu)化算法法，在多多個(gè)學(xué)科科和工程程領(lǐng)域都都得到了了應(yīng)用。但由于于該算法法是在對(duì)對(duì)社會(huì)模模型模擬擬的基礎(chǔ)礎(chǔ)上建立立的，所所以，在在該算法法提出的的初期并并不是以以數(shù)學(xué)理理論為基基礎(chǔ)的，但隨著著人們的的進(jìn)一步步深入研研究，PPSO 算法法的嚴(yán)格格數(shù)學(xué)基基礎(chǔ)就逐逐步建立立起來了了。本章章是在先先介紹基基本粒子子群算法法的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，又又介紹了了如何將將 PSSO

43、算算法應(yīng)用用到多目目標(biāo)優(yōu)化化的領(lǐng)域域。3.1 基本本粒子群群算法概概述PSO 算法是是一種基基于群體體的新興興演化算算法。設(shè)設(shè)想有這這樣一個(gè)個(gè)場景一一群鳥在在隨機(jī)搜搜索食物物不知道道食物放放在何處處，在整整個(gè)搜索索區(qū)域中中只有一一塊食物物。所有有的鳥都都不知食食物在何何處，但但它們知知道自己己當(dāng)前的的位置距距離食物物還有多多遠(yuǎn)。那那么找到到食物的的最優(yōu)策策略是什什么呢？最簡單單有效的的方法就就是在目目前離食食物最近近的鳥的的周圍區(qū)區(qū)域搜尋尋。 粒子群優(yōu)優(yōu)化算法法是在鳥鳥群覓食食模型中中得到啟啟示，并并成功用用于解決決優(yōu)化問問題的。在該算算法中，搜索空空間中的的每一只只鳥被看看作是優(yōu)優(yōu)化問題題中

44、的每每一個(gè)解解，稱之之為“粒子”（paartiiclee）或“主體”（aggentt），該該粒子能能通過超超維搜索索空間“流動(dòng)”。每個(gè)個(gè)粒子都都有自己己的位置置和速度度，還有有一適應(yīng)應(yīng)值被優(yōu)優(yōu)化函數(shù)數(shù)所決定定，能知知道到目目前為止止發(fā)現(xiàn)的的最好位位置（ppbesst）和和現(xiàn)在的的位置 Xi，可看看作單個(gè)個(gè)粒子的的經(jīng)驗(yàn)。每個(gè)粒粒子在搜搜索空間間中的位位置變化化是以個(gè)個(gè)體的社社會(huì)心理理意向?yàn)闉榛A(chǔ)的的，即每每一粒子子個(gè)體都都想成功功地超過過其他個(gè)個(gè)體。每每個(gè)粒子子的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)或知識(shí)識(shí)影響都都會(huì)影響響其相鄰鄰粒子的的變化。另外，到目前前為止整整個(gè)群體體中所有有粒子發(fā)發(fā)現(xiàn)的最最好位置置（gbbestt）也

45、能能被每個(gè)個(gè)粒子所所知道（gbeest 是在 pbeest 中的最最優(yōu)值），可看看作是單單個(gè)粒子子的同伴伴經(jīng)驗(yàn)。每個(gè)粒粒子的當(dāng)當(dāng)前位置置由下列列信息所所決定: 1當(dāng)當(dāng)前位置置； 2當(dāng)當(dāng)前速度度； 3當(dāng)當(dāng)前位置置與自己己最好位位置之間間的距離離； 4當(dāng)當(dāng)前位置置與群體體最好位位置之間間的距離離。 作為群優(yōu)優(yōu)化的粒粒子群算算法的粒粒子群可可認(rèn)為是是粒子在在 D 維空間間內(nèi)，依依照一定定的規(guī)律律傳遞信信息，同同時(shí)，依依據(jù)信息息的變化化改變自自身狀態(tài)態(tài)，具備備自組織織行為。 各粒粒子的個(gè)個(gè)體極值值構(gòu)成的的矩陣：P=（p1,p2,pn），是是粒子群群信息的的主要來來源。從從 P 中可以以獲得群群體最優(yōu)優(yōu)

46、位置全全局極值值 P 和各個(gè)個(gè)粒子自自身經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)最優(yōu)位位置個(gè)體體極值 P 的的信息。粒子群群就是由由群體最最優(yōu)位置置快速收收斂形成成的，并并能在全全局極值值的鄰域域中進(jìn)行行搜索；個(gè)體自自身經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)最優(yōu)位位置能保保證粒子子不要過過快收斂斂到群最最優(yōu)，從從而避免免陷入局局部極小小點(diǎn)，這這樣能使使粒在一一次迭代代中的搜搜索區(qū)域域在個(gè)體體極值和和全局極極值之間間。 群群體間粒粒子的合合作，使使得粒子子群算法法具有高高效的搜搜索性能能。每個(gè)個(gè)粒子不不僅能向向群體提提供信息息還能協(xié)協(xié)助其它它粒子進(jìn)進(jìn)行搜索索，所以以粒子在在進(jìn)化過過程中，能保證證搜索和和收斂的的平衡。3.2 基本本PSOO算法原原理粒子群優(yōu)優(yōu)化

47、算法法PSOO主要是是通過每每個(gè)粒子子當(dāng)前的的狀和在在飛行過過程中所所經(jīng)歷過過的最好好位置，以及整整個(gè)群體體所經(jīng)歷歷過的最最好位置置來計(jì)算算粒子下下一步運(yùn)運(yùn)動(dòng)的方方向和速速度111和和位置的的更新公公式如下下：（3.11）（3.22）式（3.1）、(3.2)中中：d=1,22,D,D代表表第d維維搜索空空間；i=1,2,m,m是該該群體中中粒子總總數(shù)；Vid為為迭代粒粒子i飛飛行速度度矢量的的第d維維分量；Pid為為粒子ii個(gè)體最最好位置置pleest的的第d維維分量；Pgd為為群體最最好位置置gbeest的的第d維維分量；C1、CC2為權(quán)重重因子；r1、rr2為隨機(jī)機(jī)數(shù)，產(chǎn)產(chǎn)生00,1的隨機(jī)

48、機(jī)數(shù)；W為慣性性權(quán)重函函數(shù)。通過（33.1）式可以以看出，粒子 i 速速度的更更新主要要由三部部分組成成： 1、 粒粒子 ii 前一一時(shí)刻的的速度；2、 粒粒子 ii 當(dāng)前前位置與與自己最最好位置置間的距距離； 3、 粒粒子 ii 當(dāng)前前位置與與群體最最好位置置間的距距離。（3.22）式為為粒子 i 更更新位置置的坐標(biāo)標(biāo)。粒子子 i 下一步步的運(yùn)動(dòng)動(dòng)位置由由式（33.1）,（33.2）共同決決定。 搜索時(shí)時(shí)，粒子子的位置置被最大大位置和和最小位位置限制制，如果果某粒子子在某維維的位置置超出該該維的最最大位置置或最小小位置，則該粒粒子的位位置被限限制為該該維的最最大位置置或最小小位置。同樣，粒子

49、的的速度也也被最大大速度和和最小速速度所限限制，如如果當(dāng)前前對(duì)粒子子的加速速度導(dǎo)致致它在某某維的速速度超過過該維的的最大速速度或最最小速度度，則該該粒子該該維的速速度被限限制為該該維的最最大速度度或最小小速度。 公式（33.1）的第 1 部部分由粒粒子先前前速度的的慣性引引起；第第 2 部分表表示粒子子本身的的思考，即粒子子本身的的信息對(duì)對(duì)自己下下一步行行為的影影響；第第 3 部分表表示粒子子間的信信息共享享和相互互合作，即群體體信息對(duì)對(duì)粒子下下一步行行為的影影響。3.3 基本本PS00算法流流程粒子群優(yōu)優(yōu)化算法法具有編編程簡單單，易實(shí)實(shí)現(xiàn)的特特點(diǎn)，粒粒子群優(yōu)優(yōu)化算法法的流程程122如下下所示

50、。 開始 隨機(jī)初初始化粒粒子位置置和粒子子速度 計(jì)算算每個(gè)粒粒子的適適應(yīng)度 根據(jù)據(jù)粒子適適應(yīng)度更更新粒子子的速度度與位置置 根根據(jù)公式式（3.1）和和（3.2）更更新粒子子群的速速度與位位置 NNO 是否否達(dá)到最最大迭代代次數(shù) 或或滿足最最小錯(cuò)誤誤標(biāo)準(zhǔn)？ YYES 結(jié)束 圖圖3.11粒子群群優(yōu)化算算法流程程圖 下面給給出其實(shí)實(shí)現(xiàn)的具具體步驟驟： 1、 初始化化群體參參數(shù)； 2、 以目標(biāo)標(biāo)函數(shù)來來評(píng)價(jià)各各粒子的的初始適適應(yīng)值； 3、 根據(jù)式式（3.1）、（3.2）來來更新粒粒子的位位置和速速度； 4、 再根據(jù)據(jù)目標(biāo)函函數(shù)重新新評(píng)價(jià)各各粒子的的適應(yīng)值值； 5、 比較每每個(gè)粒的的當(dāng)前適適應(yīng)值和和個(gè)體

51、歷歷史最好好適應(yīng)值值，把最最優(yōu)的的的位置做做為其個(gè)個(gè)體歷史史最好位位置； 6、 比較群群體中全全部粒子子的當(dāng)前前適應(yīng)值值和全局局歷史最最好適應(yīng)應(yīng)值，把把最優(yōu)的的的位置置做為群群體全局局歷史最最好位置置；若迭代終終止條件件滿足，則程序序終止，輸出搜搜索結(jié)果果。否則則，返回回步驟 2繼續(xù)續(xù)搜索,進(jìn)行新新一輪迭迭代。 3.4 基本本PSOO算法參參數(shù)分析析基本 PPSO 的參數(shù)數(shù)主要有有慣性權(quán)權(quán)值、加加速系數(shù)數(shù)、粒子子個(gè)數(shù)和和迭代次次數(shù)113。 1、 慣性權(quán)權(quán)值 ww 對(duì) PSSO 能能否收斂斂起重要要作用，它使粒粒子保持持運(yùn)動(dòng)慣慣性，使使其有擴(kuò)擴(kuò)展搜索索空間的的趨勢，有能力力探索新新的區(qū)域域。w

52、值大些些有利于于全局搜搜索，收收斂速度度快，但但不利于于局部搜搜索，不不易得到到精確解解；w 值小些些有利于于局部搜搜索和得得到更為為精確的的解，但但收斂速速度慢且且有時(shí)會(huì)會(huì)陷入局局部極值值而得不不到全局局最優(yōu)解解144。合適適的 ww 值在在搜索精精度和搜搜索速度度、全局局搜索和和局部搜搜索方面面起協(xié)調(diào)調(diào)作用。 2、 加加速系數(shù)數(shù) c11,c2加速系數(shù)數(shù)c1和 cc2對(duì) PPSO 能否收收斂也起起重要作作用，若若加速系系數(shù)合適適，則有有利于算算法較快快收斂并并脫離局局部極值值。 式式（3.2）中中，若 c1=c2=0，粒子將將依靠慣慣性一直直以當(dāng)前前的速度度飛行，直到達(dá)達(dá)到邊界界為止；此時(shí)粒

53、粒子僅僅僅依靠慣慣性飛行行，沒法法從自己己的飛行行經(jīng)驗(yàn)和和同伴的的飛行經(jīng)經(jīng)驗(yàn)中吸吸取有用用的信息息，算法法沒有啟啟發(fā)性，并且搜搜索區(qū)域域有限，這種情情況下要要想找到到最優(yōu)解解比較困困難，此此時(shí)的優(yōu)優(yōu)化性能能也很差差。 當(dāng) c11=0 時(shí)粒子子沒有認(rèn)認(rèn)知能力力，不能能從自己己的飛行行經(jīng)驗(yàn)吸吸取有效效信息，只有社社會(huì)部分分，所以以 c22 又稱稱為社會(huì)會(huì)參數(shù)；此時(shí)收收斂速度度比基本本 PSSO 快快，但由由于不能能有效利利用自身身飛行信信息，對(duì)對(duì)復(fù)雜問問題優(yōu)化化時(shí)則比比基本 PSOO 容易易陷入局局部極值值，優(yōu)化化性能也也變差。 若 c22=0，則粒子子之間沒沒有社會(huì)會(huì)信息共共享，不不能從同同伴的

54、飛飛行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)中吸取取有效信信息，此此時(shí)只有有認(rèn)知部部分，故故 c11又叫認(rèn)認(rèn)知參數(shù)數(shù)；此時(shí)時(shí)個(gè)體間間沒有互互享的信信息，這這樣粒子子群體的的運(yùn)行相相當(dāng)與單單個(gè)粒子子的運(yùn)行行，要想想得到全全局最優(yōu)優(yōu)解，機(jī)機(jī)率非常常小。 一般情情況下，當(dāng) cc1=c2=0.2 時(shí)時(shí)能取得得比較好好的效果果，也有有人認(rèn)為為 c1 大些些而社會(huì)參數(shù) c2 小些些，但 c1+c24 時(shí)時(shí)能得到到更好的的結(jié)果。 3、 粒子數(shù)數(shù)目 粒子數(shù)數(shù)目對(duì)算算法的優(yōu)優(yōu)化性能能有影響響。一般般來說，粒子數(shù)數(shù)目越多多，搜索索到全局局最優(yōu)解解的可能能性也越越大，優(yōu)優(yōu)化性能能相對(duì)也也越好，但是消消耗的計(jì)計(jì)算量也也越大，計(jì)算性性能相對(duì)對(duì)下降；群

55、體規(guī)規(guī)模越小小，搜索索到全局局最優(yōu)解解的可能能性就越越小，但但消耗的的計(jì)算量量也越小小。當(dāng)然然，對(duì)于于一般問問題，使使用過多多的粒子子數(shù)目沒沒有必要要，但是是粒子數(shù)數(shù)目也不不能過少少，否則則體現(xiàn)不不出群智智能算法法的優(yōu)越越性。一一般地，粒子數(shù)數(shù)目為 102000 較為為合適。 4、 最大允允許迭代代次數(shù)當(dāng)慣性權(quán)權(quán)值115為為固定值值和最大大允許迭迭代次數(shù)數(shù)不相關(guān)關(guān)聯(lián)時(shí)，最大允允許迭代代次數(shù)大大些，找找到全局局最優(yōu)解解的可能能性也大大些，最最大允許許迭代次次數(shù)小了了，找到到全局最最優(yōu)解的的可能性性也小。只是對(duì)對(duì)于基本本 PSSO 來來說，一一旦陷入入了局部部極值，如果不不采用有有效措施施，迭代代

56、次數(shù)再再增多優(yōu)優(yōu)化效果果也得不不到明顯顯改善，反而浪浪費(fèi)計(jì)算算資源，實(shí)際意意義不大大。一般般來說，如果優(yōu)優(yōu)化時(shí)還還有其他他條件來來結(jié)束搜搜索，可可以考慮慮將最大大允許迭迭代次數(shù)數(shù)設(shè)置得得大些。當(dāng)慣性性權(quán)值和和最大允允許迭代代次數(shù)相相關(guān)聯(lián)時(shí)時(shí)，即慣慣性權(quán)值值隨著迭迭代的進(jìn)進(jìn)行逐漸漸衰減，此時(shí)并并不是最最大允許許迭代次次數(shù)越大大越好，這時(shí)候候過大的的最大允允許迭代代次數(shù)反反而會(huì)使使得算法法有很長長一段時(shí)時(shí)期以較較大的慣慣性權(quán)值值來搜索索，如果果不對(duì)粒粒子速度度進(jìn)行限限制，粒粒子很可可能會(huì)飛飛行到無無窮遠(yuǎn)處處，從而而得不到到全局最最好解。所以，當(dāng)慣性性權(quán)值和和最大允允許迭代代次數(shù)相相關(guān)聯(lián)時(shí)時(shí)，應(yīng)結(jié)結(jié)

57、合實(shí)際際情況合合理選擇擇最大允允許迭代代次數(shù)。4 基基于粒子子群算法法的電梯梯群控系系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)提高對(duì)乘乘客的服服務(wù)質(zhì)量量和降低低系統(tǒng)運(yùn)運(yùn)行的總總損耗是是電梯群群控系統(tǒng)統(tǒng)的主要要目的。本文基基于群控控系統(tǒng)對(duì)對(duì)乘客平平均侯梯梯時(shí)間、乘客平平均乘梯梯時(shí)間以以及電梯梯能耗等等提出的的不同要要求，采采用粒子子群優(yōu)化化算法對(duì)對(duì)多目標(biāo)標(biāo)問題進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化化，建立立了電梯梯群控的的系統(tǒng)的的多目標(biāo)標(biāo)優(yōu)化模模型，并并在此基基礎(chǔ)上設(shè)設(shè)計(jì)了滿滿足多目目標(biāo)要求求的電梯梯群控系系統(tǒng)調(diào)度度算法16及其應(yīng)應(yīng)用程序序。4.1 多目目標(biāo)電梯梯群控系系統(tǒng)的數(shù)數(shù)學(xué)模型型電梯群控控系統(tǒng)的的主要目目標(biāo)是縮縮短乘客客平均候候梯時(shí)間間AWTT和

58、平均均乘梯時(shí)時(shí)間ARRT，降降低電梯梯運(yùn)行能能耗RPPC。AWT為為一定時(shí)時(shí)間內(nèi)全全部候梯梯時(shí)間的的平均值值，是評(píng)評(píng)價(jià)電梯梯群控系系統(tǒng)性能能惡劣的的重要指指標(biāo)之一一，計(jì)算算公式如如下： Tw為候候梯時(shí)間間。當(dāng)新的呼呼梯信號(hào)號(hào)發(fā)生時(shí)時(shí)，根據(jù)據(jù)呼叫發(fā)發(fā)生的樓樓層Fcc及方向向Dc與電梯梯當(dāng)前所所在樓層F0和和方向DD0，可計(jì)計(jì)算電梯梯到達(dá)新新的呼梯梯信號(hào)所所需的時(shí)時(shí)間，即即候梯時(shí)時(shí)間17。設(shè)電電梯運(yùn)行行一層的的時(shí)間為為K1，停靠一一層的時(shí)時(shí)間為KK2，電梯梯需響應(yīng)應(yīng)的?？靠咳蝿?wù)為為m，電電梯同向向到達(dá)的的最遠(yuǎn)樓樓層為FFmaxx，電梯梯反向到到達(dá)的最最遠(yuǎn)樓層層為Fmmin。(1) 當(dāng)Dcc與D0相

59、同，且Fcc在F0前方時(shí)時(shí)，電梯梯可同向向到達(dá)呼呼梯信號(hào)號(hào)(2) 當(dāng)Dcc與D0相同，且Fcc在F0后方時(shí)時(shí)，電梯梯反向運(yùn)運(yùn)行再同同向到達(dá)達(dá)呼梯信信號(hào)：(3) 當(dāng)Dcc與D0相反時(shí)時(shí)，電梯梯反向運(yùn)運(yùn)行后到到達(dá)呼梯梯信號(hào)：當(dāng)Dc與與D0相同，且Fcc=F0時(shí)，TTw（i)=0。 ARRT為一一段時(shí)間間內(nèi)全部部乘客乘乘梯時(shí)間間的平均均值，一一般情況況下，很很難準(zhǔn)確確預(yù)測乘乘客的乘乘梯時(shí)間間。電梯梯的起停停時(shí)間、次數(shù)以以及轎內(nèi)內(nèi)乘客的的人數(shù)是是影響乘乘客乘梯梯時(shí)間的的主要因因素，如如轎廂內(nèi)內(nèi)乘客越越多，電電梯起停停次數(shù)就就越多，這樣，乘客的的平均乘乘梯時(shí)間間就越長長。平均均乘梯時(shí)時(shí)間是描描述電梯梯群

60、控系系統(tǒng)的重重要指標(biāo)標(biāo)188。計(jì)計(jì)算公式式如下： 由于新新的呼梯梯信號(hào)發(fā)發(fā)生時(shí)，只能知知道乘客客的乘梯梯方向，不知道道乘客的的目的層層。文中中假設(shè)乘乘客的目目的層為為最遠(yuǎn)層層，則乘乘梯時(shí)間間計(jì)算式式為：AE為電電梯群控控系統(tǒng)中中的總運(yùn)運(yùn)行能耗耗。電梯梯的能耗耗主要由由加、減減速過程程中及停停靠次數(shù)數(shù)所決定定的119，所以，要想降降低系統(tǒng)統(tǒng)能耗，必須想想辦法減減少電梯梯的起停停次數(shù)和和加、減減速距離離。通常常，電梯梯一次加加、減速速的距離離高于的的樓層的的高度，所以，在其它它條件允允許的情情況下，應(yīng)當(dāng)盡盡量由同同一電梯梯服務(wù)于于來自或或去向同同一樓層層或相鄰鄰樓層的的廳層或或轎箱召召喚。與與此同