摘要：电梯是现代高层建筑中重要的交通工具，电梯也从最早的单梯到现在的电梯群，发展十分迅速。最早的电梯控制是独立的电梯控制，采用电梯并联结构实现对多个电梯的控制分配，具有较低的智能化。现在，电梯控制系统已发展成了能够应用于不同环境的智能电梯控制系统，进而产生了多种实现电梯群智能控制的算法，能够在降低能量消耗的基础上更有效地对电梯群进行控制和分配命令。本文主要对模糊控制技术下的电梯群控方法进行了系统的研究。
关键词：电梯群控方法；系统分析
一、电梯系统的工作原理
电梯系统是集机电一体化程度很高的复杂系统，工作过程为：电机对其驱动，然后按照内部的刚性轨道运行到达目标楼层。从结构上看电梯控制系统是由逻辑控制系统、运行拖动装置和附属装置的控制系统三部分组成。可以看作是通过某种装置将动力电能输送给电梯的曳引装置，从而控制器拉动电梯运行，完成输送过程。其中，逻辑控制部分完成电梯各种信号的采集和处理；运行拖动系统是执行完成电梯的运动状态；附属装置的控制系统包括应急装置部分和电梯门装置部分。应急装置部分是应对电梯故障时保证安全性能的装置，电梯门装置是保证电梯安全运行的前提下提高运行效率和服务质量的装置。电梯系统是由八个主要组成部分构成，图1是电梯系统示意图。
图1
二、电梯群控系统的构成和特征
单梯控制器、电机驱动器和群控制器是电梯群控的主要组成部分。其中，单梯控制器将会根据自身的服务规则响应内呼和分派的外呼信号；根据单部电梯的运行状态以及控制系统信息，群控器对单个电梯控制器派发指令并传递给电机驱动系统，电机驱动系统控制曳引电动机完成电梯运行响应。多个独立工作的子系统构成了电梯的群控系统。
电梯群控是指采用控制算法对多台电梯进行优化调动，群控算法具有一定的复杂程度，主要由于电梯群系统的多目标性、不确定程度以及互相干扰等因素构成。电梯的群控系统具有多种不确定性。同样也会给关于电梯交通选择、目标电梯楼层等电梯群控问题造成严重问题，这样就不能给出该种交通模式对应的最优的群控系统模型。电梯的群控系统的不确定因素主要有楼层的乘客数量、电梯乘客的目的层、乘客呼叫层和与环境因素有关的建筑物内的交通状况等因素。这些不确定性会使电梯群控操作系统不能得到最优控制。
三、电梯群控系统的智能控制方法
对于电梯群控系统，其性能指标是用来衡量评价系统的性能优劣。选择客观合理的性能指标是非常重要的。电梯群控系统性能的优劣由侯梯平均时间、乘梯平均时间、电梯运行能耗、电梯乘客状态和乘客容忍程度等综合因素影响。对于电梯群控系统的设计优化，应该首先明确控制目标，控制目标由以下几部分组成：
（1）在满足交通流量大的客流高峰期间，应该尽可能缩短电梯运行时间，对乘客的呼叫均衡相应，电梯分配合理；
（2）对于正常的交通模式，电梯的运行时间和乘客的候梯时间应该尽可能缩短；此外也应该降低电梯乘客的长侯梯率，减少乘客的心理烦躁程度，提高系统的服务质量。电梯群控系统具有多目标性、随机性和非线性等特征，单纯的实用传统的群控算法很难实现高性能的电梯群控，将现代智能化控制理论应用于电梯的群控优化系统研究方面。
四、基于模糊逻辑的控制算法
在上世纪50年代，美国控制理论专家L.A.Zadel首次提出了模糊集合的概念，并且将“隶属函数”的概念引入，“隶属函数”可以用来对二者的过渡部分进行差异的。该研究方法首次提供了一种模糊控制规律的数学研究方法，随着这种研究算法逐步深入到后期的控制工程等研究领域，这种智能方法逐步形成和完善，该研究领域受到专家学者的广泛关注。
采用模糊逼近的控制算法，对电梯的群控系统的响应呼叫方式的分配方法中的不同区域对应的权重数值进行确定，并将其应用于评价函数中从而完成群控系统的多目标控制要求。该控制方法的特点是专家的知识经验和“隶属函数”的确定，对电梯群控器进行运行控制。将该理论应用于电梯群控的控制器，能够很好地解决电梯群控的多样性、随机性和非线性等多种问题。对于电梯的群控系统而言，模糊逻辑控制方式也代表应用专家的知识经验对电梯群分配方案模型算法的准确评价。其优点是专家知识经验与“隶属函数”的结合可以较好地满足电梯的群控优化算法要求。缺点是，缺少学习功能，因此会导致以下问题：
（1）实际要应用电梯群控算法的建筑物与专家预想的建筑物存在一定差异时，专家预先设定的控制规则不会产生预想的控制效果，没有发挥最优性能；
（2）专家知识经验会对系统性能产生一定影响；
（3）对“隶属函数”的调整和确定需要一定的仿真实验得到；
（4）当控制规则一旦确定时，修改较难。
模糊控制器系统如图2所示：
图１模糊控制系统框图
五、结束语
事实证明，将电梯控制理论应用到实际建筑物的电梯控制系统，能够在很大程度上提高电梯系统的整体运行效率和人们对电梯的满意程度。电梯的群控理论是对同一建筑物内的多部电梯进行平衡协调处理，使其对呼叫做出最优响应。这种控制方法受到了控制理论研究者的高度重视，作为核心关键技术，也自然而言成为了相当吸引人的的研究课题，因为一套好的电梯群控算法可以在很大程度上改善电梯系统的性能。
参考文献：
[1]王松青.基于模糊控制技术的电梯群控最优调度策略研究[D].重庆：重庆大学，2005.
[2]王瀚韬.电梯群控算法及评测系统的研究与设计[D].杭州：杭州电子科技大学，2013.
[3]罗飞，赵小翠.新型电梯群控系统多目标优化调度策略[J].自动化与仪表，2010，25（9）：28-31.
[4]肖云峰.基于目的层预约的电梯群控系统的研究[D].沈阳：东北大学，2010.
[5]宗群，童玲，牙淑红，等.基于遗传算法模糊神经网络的电梯群控调度[J].天津大学学报（自然科学与工程技术版），2003，36（5）：585-589.
论文作者:张瑞,王红娟
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/22
标签：电梯论文; 群控论文; 系统论文; 算法论文; 装置论文; 控制系统论文; 模糊论文; 《基层建设》2019年第24期论文;