（机械电子工程专业论文）电梯群控技术的研究.pdf

塑垩三些奎堂堡：! = 堂垡丝墨 一一 t h er e s e a r c ho f t e c h n i q u e o fe l e v a t o rg r o u pc o n t r o l a b s t r a c t i nm o d e r ni n t e l i i g e n tb u i l d i n g s ，p e o p l ea l w a y se q u i pf b rab u i l d j n gs e v e r a l e l e v a t o r sb e c a u s eo fa l li d n d so fd e m a n do fp a s s e n g e r sa n db i gf l u xo fp a s s e n g e r s t h a tc 粕i m p r o v es en r i c eq 岫i i t ) ra n ds e n ，i c ee 伍c i e n c yo fs y s t e mo fe i e v a t o r s i t m a k e st h eb u i d i n gw o r kw e l l t h et e c h n i q u eo fg r o u pc o n t r o lo fe i e v a t o ri s s u “a b i ef o rr e a l i z a t i o nt h ea b o v e o b j e c t w h a t t h eg r o u pc o n t r o lo fe l e v a t o r st r a f n cs y s t e md e a l sw i t hi sac o m p i e x ， r a n d o m ，m u l t i - o b j e c t ，d e c i s i o n m a l i n gp r o b i e m w i t hm u c hn o n - l i n e a ra n d u n c e r t a i n t y b a s e do ns u m m a r i z i n gs o m ed o m e s t i c a n do v e r s e a sr e s e a r c h a c l l i e v e m e n t so fe i e v a t o rg r o u pc o n h o ls y s t e m ， i nt h i sp a p e r a u t h o r a n a i y s e d t h e p r o p e r t ) ，o fe l e v a t o rt n f n cs y s t e ma n ds e t u pam o d e io fe i e v a t o rg r o u p c o n t r o la l s ot r a f f i cs “u a t i o no fe l e v a t o rg r o u pc o n t m li s a n a l y s e d ，u s i n g t h e n e a r e s td i s t a n c ea n dm i n i m u mw a i t i n g“m ee t c p a r a l i e l c o n n e c t i o n d i s p a t c h i n gc o n t r o ip i n c i p l e ，t h ep a p e rd e s i g n e das i m u i a “o no fe i e v a t o rg r o u p c o n t r o is y s t e m t h ep a p e ri sd e s c r i b e ds i n l p i ya sf 0 u o w i n g ： c h a p t e r l b e g i n sw i t h i n t r o d u c t i o no ft h er e l a t i v e p a p e r sp u b l i s h e d i n d o m e s t i ca n do v e r s e a s t h e nt h ei m p o r t a n c eo f r e s e a r c h i n g i sd e s c b e d a tl a s t t h ep u r p o s ea n dc o n t e n to fr e s e a r c ha r ep u tf b r w a r d i nc h a p t e r2a u t h o ra n a i y s e st h ec h a r a c t e r i s t i co fe l e v a t o rg r o u pc o n t r o l s y s t e m t h e nt h ed i s p a t c h i n gp r i n c i p i eo fg r o u pe l e v a t o 瑚i sd e s c r i b e d f i n a n y g e n e r a ic o n t r o lm e t h o d so fg r o u pe i e v a t o r sa r ei n t r o d u c e di nd e t a i | c h a p t e r3d e s c r i b e st r a m cp a “e mi d e n t i 母i n go fe l e v a t o rg r o u pc o n t r o i s y s t e ma n dt h es e t u po ft h em a t hm o d u l eo ft h eg r o u pe i e v a t o 璐f u r t h e r m o r e a l g o r j t h mo f g r o u pc o n t m is y s t e ma r ei n t m d u c e di nd e t a i l c h a p t e r4i n t l 0 d u c e sg e n e r b lp r o b i e m so fs y s t e ms i m u l a t i o na n ds e v e r a i s i m u l a “o n so fe l e v a t o rg r o u pc o n t r o lt h ep a p e ra i s oh a db e e no na p p i j c a t i o n r e s e r c ho ft h ea b o v e p r o b l e m s c h a p t e r 5a n a l y s e st h ed e s i g no fh a r d w a r eo ft h es y s t e mo fg r o u pc o n t r o i t h ep a r t so fh n r d w a n s y s t e ma n dt h e i rw o r - i n gp r i n c i p i e sa r ed e s c r i b e d a i s o c i r c u i to fi n t e r f a c eo f t h es y s t e mi sd e s c r i b e d c h a p t e r6t e s u st h ek e y so fs o f t w a r ed e s i g ni n p a p e r s t h ed i a g r a mo f e a c hs o f t a r em o d u i ei si n t r o d n c e da t l e n g t h a ti a s tm e a s u r e sd e a l j n gw “h e l e c t r i cd i s t u r b i n ga r ei n u m i n a t e di np a p e r s c h a p t e r 7s u m su pa n d p r o s p e c t s t h er e s e a 托hs i m p i y 晖e y w o r d ：e l e v a t o rc o n t r o l g m u pc o n t m i e m u l a t i o np a “e m i d e n t i l - y i n gs e t u po f m a t hm o d u i e 第一章绪论 【内容挺婴】本章内容1 ：婴介绍了1 u 梯的发腱jt 乜梯技术的 绶疑状况，并着匝介 g 了电梯群控技术的现状。阐述了本论 文的背景、选题意义以及完成j 【：作。 1 1 电梯的发展 在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的标志。在高层建筑中， 电梯是不可缺少的垂直交通设备。 1 1 1 电梯的发展史 据说电梯起源于公元前2 3 6 年的古希腊，古希腊阿基米德设计的一种人力驱 动卷扬机是电梯的最初雏形。事实上，早在公元前，我们的祖先也使用了这种称 为“辘轳”、“桔槔”等人力升降机。 1 8 世纪术瓦特发明了蒸汽机后，人们尝试用蒸汽机作为电梯的动力源。1 8 j 2 年，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、酉已 有安全装置的载人升降机。这是电梯历史上划时代的事件。1 8 8 9 年，奥的斯公 司推出了第一台电力驱动齿轮直接传动电梯。1 9 0 3 年，奥的斯公司设计出了无 齿轮槽轮式驱动电梯。其设计思想为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了 基础。 法拉第于1 8 8 1 年发明电动机后5 0 年，美国率先采用直流电动机作为电梯升 降的驱动单元，并为今天的电梯发展奠定了基础。直到现在，随着科技的不断发 展，新的动力设备不断出现并替代了旧的动力设备，例如用液压控制闷的液瓜i n 梯等。 在动力问题得到了解决后，人们着手研制电气控制及速度调节等方面的课 题，芹获得成功。电梯曳引传动控制技术也经历了由简单到复杂的发展阶段。从 1 9 i ! j = 纪术电梯问世j r 始，对于调速性能要求较高的电梯，都是采用直流电机作 为驰动动力。d 流电机控制系统具有凋速范围宽、可连续平衡地调速以及控制疗 第一章绪论 【内容挺婴】本章内容1 ：婴介绍了1 u 梯的发腱jt 乜梯技术的 绶疑状况，并着匝介 g 了电梯群控技术的现状。阐述了本论 文的背景、选题意义以及完成j 【：作。 1 1 电梯的发展 在现代社会和经济活动中，电梯已是城市物质文明的标志。在高层建筑中， 电梯是不可缺少的垂直交通设备。 1 1 1 电梯的发展史 据说电梯起源于公元前2 3 6 年的古希腊，古希腊阿基米德设计的一种人力驱 动卷扬机是电梯的最初雏形。事实上，早在公元前，我们的祖先也使用了这种称 为“辘轳”、“桔槔”等人力升降机。 1 8 世纪术瓦特发明了蒸汽机后，人们尝试用蒸汽机作为电梯的动力源。1 8 j 2 年，美国人伊莱沙格雷夫斯奥的斯发明了世界上第一部以蒸汽机为动力、酉已 有安全装置的载人升降机。这是电梯历史上划时代的事件。1 8 8 9 年，奥的斯公 司推出了第一台电力驱动齿轮直接传动电梯。1 9 0 3 年，奥的斯公司设计出了无 齿轮槽轮式驱动电梯。其设计思想为长行程并具有高度安全性的现代电梯奠定了 基础。 法拉第于1 8 8 1 年发明电动机后5 0 年，美国率先采用直流电动机作为电梯升 降的驱动单元，并为今天的电梯发展奠定了基础。直到现在，随着科技的不断发 展，新的动力设备不断出现并替代了旧的动力设备，例如用液压控制闷的液瓜i n 梯等。 在动力问题得到了解决后，人们着手研制电气控制及速度调节等方面的课 题，芹获得成功。电梯曳引传动控制技术也经历了由简单到复杂的发展阶段。从 1 9 i ! j = 纪术电梯问世j r 始，对于调速性能要求较高的电梯，都是采用直流电机作 为驰动动力。d 流电机控制系统具有凋速范围宽、可连续平衡地调速以及控制疗 塑生! 些! ：型! ! ：! 竖堕! f 业、疋活、队址准f | l | 等优l i 。然m ，fl _ | l i j 的“流fl l 机杯滞j 系统f l ：f l 址“流发l u 机一f u 动机绀凋速系统，j i 能 e 、弧? 、体干j 干| i 噪j i 邢较人。 j 交流t u 迷控制删交流舣述控圳f u 拂的结构简，化价擀较低、他川维护， 他，所以从咀梯i 争今，交流t ￥l 迷控制和交流舣速控制m 一泛地心川j ：州述 性能要求1 i 断地场合。交流舣速电梯是靠改变定r 绕纰接线以改变l u 动机檄刈 数d 的方法进行调速。变极调速时转速是成倍地变化，i 矧此凋速地、f 滑性比较斧， 但它在每个转速等级运转时，都具有较硬的机械特性，稳定性好，但乘坐舒适感 差，普遍应用于货梯。 随着电子技术及半导体器件的发展，出现了交流凋压调速( a c v v ) 控制。 交流凋压调速是通过控制电动机定子绕组电压来改变转差率s 的方法实现调 速。交流调压调速系统采用调节器调节晶闸管交流调压电路中晶闸管的触发相 位，即调节电动机的端电压，达到改变转速的目的。交流调压调速控制电梯在电 梯启动、稳速及制动的全过程中实现了闭环控制，将速度给定曲线以模拟量或数 字量的形式送入电梯传动系统，使电机转速跟踪给定曲线变化。其制动减速町采 用能耗制动、反接制动等方式，乘坐舒适感、平层精度都优于变极凋速舣速电梯， 其缺点是电动机转子的发热量大，能量消耗大。 1 9 7 6 年，微处理器被应用于电梯控制。应用微机取代继电器逻辑控制实现闭 环控制，进一步提高电梯的性能和可靠性，并减少现场调试的要求，是电梯控制 技术的方向。 1 9 8 4 年，由于固态功率器件的不断发展及微机技术的应用，出现了交流变频 调速( v a r i a b l ev o l t a g ev a r i a b l ef r e q u e n c y ，简称v v v f ) 电梯控制系统。交流变 频调速是通过调节电机定子绕组供电电压的幅值及频率来调速的。它通过电i 、 电流、速度的信号反馈，山计算机对交流电动机进行精确调节控制，是电梯的运 行效率大犬提高，运行性能更加完善。v v v f 电梯以其独特的先进技术和性能， 实现了节能、快速、舒适、平层准确、低噪音、安全等日标。山于其具有优越的 调迷性能、矬著的节能效果，已取代交流调压调速电梯成为电梯控制方式的卜流。 在电梯控制系统方面，目f i i 国外发达国家的电梯i i 在推广3 2 位微机控制系 统。并【二经丌始淘汰1 6 位以下的微机控制系统。利用微机对f 包梯的控制吖i 仪能 使系统的动态品质提高，也将大大提高电梯的运 l ：效率。它们都采用闭环反馈单 微处理机或多微处理机协调控制系统。在电梯的传动系统方面，采用交流变压变 浙江丁业人学坝i 。学位论文 频( v v v f ) 调速技术，使电梯从超低速运行到高速无级调速高精度运行，具有 能耗小、对电网污染小、乘坐舒适感良好等优点。在交流电机变频调速控制系统 中通常采用矢量控制技术，因为矢量控制方式能够使电动机在各种速度运行时具 有较好的机械特性，特别在电梯的低速控制上性能尤为突出。在电梯的反馈技术 方面，采用先进的绝对值编码器技术，它能够从电梯轿箱上反馈轿箱绝对位置信 号，即使在断电时也能够保持轿箱位置数据，对曳引电机进行以距离为原则的控 制，以实现直接平层技术，达到优越的电梯运行效果。 1 1 2 电梯发展趋势 随着电梯技术的研究与不断发展，随着社会发展不断提出各种各样的需要， 出现了很多不同形式、不同风格、不同类别的电梯，如客梯、货梯、病床梯、人 行道梯、自动扶梯、无机房电梯等。绿色电梯也日益成为人们关注的热点，绿色 电梯的研究重点主要在电梯的制造、配置以及安装和使用过程中的节能和减少环 境污染等方面。同时电梯的智能化程度不断提高，成为智能大厦的重要组成部分。 譬如，电梯与智能化大厦的所有自动化系统联网，使电梯成为安全舒适、高效优 质的服务工具。 1 2 电梯群控技术起源及其发展 随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑的迅速发展，极大的促进了电梯技术的 进步，同时电梯系统服务质量和服务效率的高低对建筑的有效利用和性能发挥也 产生极为重要的影响。为提高电梯服务质量和服务效率，电梯的控制技术由单台 电梯的独立控制发展到多台电梯的协调控制电梯的群控。 群控技术的发展极大的提高了电梯的服务质量和服务效率，为建筑节约了 可用空间。二十世纪八十年代中期，产生了新的建筑类型智能建筑，智能建 筑是建筑技术与信息技术渗透结合的产物。作为智能建筑楼宇自动化子系统的重 要组成部分，电梯系统也要求向智能化方向发展，人工智能技术丌始应用于电梯 控制中，在群控管理和人机接口上不断改进和提高，使电梯交通和其它设旖融为 一体，从而发挥楼字的整体功能，最大程度的满足人们的需要。 6 浙江丁业人学坝i 。学位论文 频( v v v f ) 调速技术，使电梯从超低速运行到高速无级调速高精度运行，具有 能耗小、对电网污染小、乘坐舒适感良好等优点。在交流电机变频调速控制系统 中通常采用矢量控制技术，因为矢量控制方式能够使电动机在各种速度运行时具 有较好的机械特性，特别在电梯的低速控制上性能尤为突出。在电梯的反馈技术 方面，采用先进的绝对值编码器技术，它能够从电梯轿箱上反馈轿箱绝对位置信 号，即使在断电时也能够保持轿箱位置数据，对曳引电机进行以距离为原则的控 制，以实现直接平层技术，达到优越的电梯运行效果。 1 1 2 电梯发展趋势 随着电梯技术的研究与不断发展，随着社会发展不断提出各种各样的需要， 出现了很多不同形式、不同风格、不同类别的电梯，如客梯、货梯、病床梯、人 行道梯、自动扶梯、无机房电梯等。绿色电梯也日益成为人们关注的热点，绿色 电梯的研究重点主要在电梯的制造、配置以及安装和使用过程中的节能和减少环 境污染等方面。同时电梯的智能化程度不断提高，成为智能大厦的重要组成部分。 譬如，电梯与智能化大厦的所有自动化系统联网，使电梯成为安全舒适、高效优 质的服务工具。 1 2 电梯群控技术起源及其发展 随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑的迅速发展，极大的促进了电梯技术的 进步，同时电梯系统服务质量和服务效率的高低对建筑的有效利用和性能发挥也 产生极为重要的影响。为提高电梯服务质量和服务效率，电梯的控制技术由单台 电梯的独立控制发展到多台电梯的协调控制电梯的群控。 群控技术的发展极大的提高了电梯的服务质量和服务效率，为建筑节约了 可用空间。二十世纪八十年代中期，产生了新的建筑类型智能建筑，智能建 筑是建筑技术与信息技术渗透结合的产物。作为智能建筑楼宇自动化子系统的重 要组成部分，电梯系统也要求向智能化方向发展，人工智能技术丌始应用于电梯 控制中，在群控管理和人机接口上不断改进和提高，使电梯交通和其它设旖融为 一体，从而发挥楼字的整体功能，最大程度的满足人们的需要。 6 浙江丁业人学坝i 。学位论文 频( v v v f ) 调速技术，使电梯从超低速运行到高速无级调速高精度运行，具有 能耗小、对电网污染小、乘坐舒适感良好等优点。在交流电机变频调速控制系统 中通常采用矢量控制技术，因为矢量控制方式能够使电动机在各种速度运行时具 有较好的机械特性，特别在电梯的低速控制上性能尤为突出。在电梯的反馈技术 方面，采用先进的绝对值编码器技术，它能够从电梯轿箱上反馈轿箱绝对位置信 号，即使在断电时也能够保持轿箱位置数据，对曳引电机进行以距离为原则的控 制，以实现直接平层技术，达到优越的电梯运行效果。 1 1 2 电梯发展趋势 随着电梯技术的研究与不断发展，随着社会发展不断提出各种各样的需要， 出现了很多不同形式、不同风格、不同类别的电梯，如客梯、货梯、病床梯、人 行道梯、自动扶梯、无机房电梯等。绿色电梯也日益成为人们关注的热点，绿色 电梯的研究重点主要在电梯的制造、配置以及安装和使用过程中的节能和减少环 境污染等方面。同时电梯的智能化程度不断提高，成为智能大厦的重要组成部分。 譬如，电梯与智能化大厦的所有自动化系统联网，使电梯成为安全舒适、高效优 质的服务工具。 1 2 电梯群控技术起源及其发展 随着建筑业的蓬勃发展，高层建筑的迅速发展，极大的促进了电梯技术的 进步，同时电梯系统服务质量和服务效率的高低对建筑的有效利用和性能发挥也 产生极为重要的影响。为提高电梯服务质量和服务效率，电梯的控制技术由单台 电梯的独立控制发展到多台电梯的协调控制电梯的群控。 群控技术的发展极大的提高了电梯的服务质量和服务效率，为建筑节约了 可用空间。二十世纪八十年代中期，产生了新的建筑类型智能建筑，智能建 筑是建筑技术与信息技术渗透结合的产物。作为智能建筑楼宇自动化子系统的重 要组成部分，电梯系统也要求向智能化方向发展，人工智能技术丌始应用于电梯 控制中，在群控管理和人机接口上不断改进和提高，使电梯交通和其它设旖融为 一体，从而发挥楼字的整体功能，最大程度的满足人们的需要。 6 塑垩二兰兰查鲎! 堕! ：兰竺丝苎 我国的电梯配置与电梯系统特征的研究与国外相比还处于较落后的状态。直 到1 9 8 6 年，我国爿开始对电梯的配置理论和电梯的系统特性进行研究，主要是 针对电梯系统的统计特性进行研究。1 9 9 0 年丌始对电梯系统的动念特性进行研 究。近年来，我国的电梯群控技术主要仍处于引进国外先进产品上。电梯业作为 建筑业的重要产业不断发展，对于电梯技术我们必须展丌深入研究，为我国电梯 业的发展提供动力，不断产出具有自主知识产权的电梯控制技术。 1 2 1 电梯系统的控制 电梯的控制从性质上可以分为两个方面，一是其传动系统的控制，二是电梯 逻辑控制。 l 、传动系统的控制 它是以速度给定曲线为依据，利用模拟或数字控制装置，针对曳引电机的不 同调速方式构成闭环或丌环的速度控制系统，从而实现电梯运动状态的控制。 2 、电梯的逻辑控制 电梯作为一种多层站、长距离的垂直交通工具，只对传动系统进行控制还不 能满足实际运行的需要，它必须能实时的接受来自厅站、轿厢、井道、机房等不 周位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合处理，并将其 处理结果反应到传动控制系统中控制电梯运行。例如，电梯同时接受到不同层站 的召唤信号，其中有上行也有下行，那么应本着尽量减少电梯起动次数，缩短乘 客侯梯时阳j 的原则，使电梯先响应部分召唤，而把另一部分暂时记忆下来，待电 梯响应完前一批召唤后，再响应所记忆的另一部分召唤信号。这是电梯控制的另 一方面，称为电梯逻辑控制，也称电梯逻辑操纵系统。 3 、电梯逻辑控制的基本功能 轿内指令功能：出司机或乘客在轿箱内控制电梯的运行方向和到达层站。 厅外呼梯功能：由乘客或使用人员在厅外呼唤电梯的往该层执行运送任务。 减速平层功能：电梯达到目的层站前的某一位置时，能自动的使电梯丌始减 速，当到达目的层站平面时，能自动使电梯停止。 选层、定向功能：当电梯接受到若干个轿内、厅外指令时，能根据电梯目前 的状态选择最合理的运行方式及停靠层站。 指示功能：能在各层厅站及轿厢中指示电梯当前所处位置，能在某按钮信号 被响应时消去其记忆。 - 7 塑垩二兰兰查鲎! 堕! ：兰竺丝苎 我国的电梯配置与电梯系统特征的研究与国外相比还处于较落后的状态。直 到1 9 8 6 年，我国爿开始对电梯的配置理论和电梯的系统特性进行研究，主要是 针对电梯系统的统计特性进行研究。1 9 9 0 年丌始对电梯系统的动念特性进行研 究。近年来，我国的电梯群控技术主要仍处于引进国外先进产品上。电梯业作为 建筑业的重要产业不断发展，对于电梯技术我们必须展丌深入研究，为我国电梯 业的发展提供动力，不断产出具有自主知识产权的电梯控制技术。 1 2 1 电梯系统的控制 电梯的控制从性质上可以分为两个方面，一是其传动系统的控制，二是电梯 逻辑控制。 l 、传动系统的控制 它是以速度给定曲线为依据，利用模拟或数字控制装置，针对曳引电机的不 同调速方式构成闭环或丌环的速度控制系统，从而实现电梯运动状态的控制。 2 、电梯的逻辑控制 电梯作为一种多层站、长距离的垂直交通工具，只对传动系统进行控制还不 能满足实际运行的需要，它必须能实时的接受来自厅站、轿厢、井道、机房等不 周位置、不同性质的外部信号，将它们按一定的逻辑关系进行综合处理，并将其 处理结果反应到传动控制系统中控制电梯运行。例如，电梯同时接受到不同层站 的召唤信号，其中有上行也有下行，那么应本着尽量减少电梯起动次数，缩短乘 客侯梯时阳j 的原则，使电梯先响应部分召唤，而把另一部分暂时记忆下来，待电 梯响应完前一批召唤后，再响应所记忆的另一部分召唤信号。这是电梯控制的另 一方面，称为电梯逻辑控制，也称电梯逻辑操纵系统。 3 、电梯逻辑控制的基本功能 轿内指令功能：出司机或乘客在轿箱内控制电梯的运行方向和到达层站。 厅外呼梯功能：由乘客或使用人员在厅外呼唤电梯的往该层执行运送任务。 减速平层功能：电梯达到目的层站前的某一位置时，能自动的使电梯丌始减 速，当到达目的层站平面时，能自动使电梯停止。 选层、定向功能：当电梯接受到若干个轿内、厅外指令时，能根据电梯目前 的状态选择最合理的运行方式及停靠层站。 指示功能：能在各层厅站及轿厢中指示电梯当前所处位置，能在某按钮信号 被响应时消去其记忆。 - 7 浙江t ：业人学坝卜学位论义 保护功能：当电梯出现异常，如出现超速、断绳、越限、运行中丌门、过载 等现象时，控制电梯停车或禁用。 检修功能：有检修丌关、检修主令元件，便于检修人员在机房、轿顶或轿内 独立控制电梯以检修方式运行。 1 2 2 电梯的控制方式 自1 8 8 9 年1 2 月美国o t i s 电梯公司研制出第一台真币的电梯( 以前的为升降 机，以非电力为动力) 以柬，经过一百多年的发展，电梯的控制方式有以下几种： 1 、司机控制方式 这种方式由司机控制电梯的启动、运行和停止。 2 、简易自动控制方式 这种方式是一种最简单的自动方式，用于客梯、货梯、和病床梯。层站呼叫 按钮只有一个，上行与下行通用。轿厢由层站呼叫按钮和轿厢内的选层按钮来启 动运行，最后停靠在内选或呼梯的那一层。在执行某个呼梯指令运行中的轿厢不 应答其它呼梯信号。 3 、集选控制方式 这是一种比简易自动控制更高级的控制方式。在此方式中，中间层站设有上、 下两个方向的呼梯按钮以供选择，电梯能够同时电住数个轿内选层和层站呼梯信 号。轿厢应答启动运行，在顺向运动中，依次应答顺向的呼梯，在呼梯层站停靠。 如果运行胁方不再有呼梯，轿厢就自动反向运行，依次回答反向呼梯，最后回到 基站。 4 、电梯群控方式 电梯群控方式就是将多台电梯组成一组，共用一组信号装置，根据大楼交通 的情况，对各台电梯进行协调控制，采用最优的输送方式。电梯采用群控方式是 为了提高一个建筑物内多部电梯同时服务时的运行效率、缩短电梯对召唤的响应 时间，并通过合理调配电梯来达到节能的目的。 1 2 3 群控电梯的起源 1 、电梯群控的起源f 7 3 i 电梯由司机操作很不经济。为解决此问题，最初在住宅楼和旅馆罩采用了 “简易”的自动控制方式。可是这种方式不能同时记忆多个呼梯信号，使用起来 很不方便。以后出现了集选控制，它能记忆下所有的呼梯信号，并在轿厢前进的 r 浙江t ：业人学坝卜学位论义 保护功能：当电梯出现异常，如出现超速、断绳、越限、运行中丌门、过载 等现象时，控制电梯停车或禁用。 检修功能：有检修丌关、检修主令元件，便于检修人员在机房、轿顶或轿内 独立控制电梯以检修方式运行。 1 2 2 电梯的控制方式 自1 8 8 9 年1 2 月美国o t i s 电梯公司研制出第一台真币的电梯( 以前的为升降 机，以非电力为动力) 以柬，经过一百多年的发展，电梯的控制方式有以下几种： 1 、司机控制方式 这种方式由司机控制电梯的启动、运行和停止。 2 、简易自动控制方式 这种方式是一种最简单的自动方式，用于客梯、货梯、和病床梯。层站呼叫 按钮只有一个，上行与下行通用。轿厢由层站呼叫按钮和轿厢内的选层按钮来启 动运行，最后停靠在内选或呼梯的那一层。在执行某个呼梯指令运行中的轿厢不 应答其它呼梯信号。 3 、集选控制方式 这是一种比简易自动控制更高级的控制方式。在此方式中，中间层站设有上、 下两个方向的呼梯按钮以供选择，电梯能够同时电住数个轿内选层和层站呼梯信 号。轿厢应答启动运行，在顺向运动中，依次应答顺向的呼梯，在呼梯层站停靠。 如果运行胁方不再有呼梯，轿厢就自动反向运行，依次回答反向呼梯，最后回到 基站。 4 、电梯群控方式 电梯群控方式就是将多台电梯组成一组，共用一组信号装置，根据大楼交通 的情况，对各台电梯进行协调控制，采用最优的输送方式。电梯采用群控方式是 为了提高一个建筑物内多部电梯同时服务时的运行效率、缩短电梯对召唤的响应 时间，并通过合理调配电梯来达到节能的目的。 1 2 3 群控电梯的起源 1 、电梯群控的起源f 7 3 i 电梯由司机操作很不经济。为解决此问题，最初在住宅楼和旅馆罩采用了 “简易”的自动控制方式。可是这种方式不能同时记忆多个呼梯信号，使用起来 很不方便。以后出现了集选控制，它能记忆下所有的呼梯信号，并在轿厢前进的 r 浙江t ：业人学坝卜学位论义 保护功能：当电梯出现异常，如出现超速、断绳、越限、运行中丌门、过载 等现象时，控制电梯停车或禁用。 检修功能：有检修丌关、检修主令元件，便于检修人员在机房、轿顶或轿内 独立控制电梯以检修方式运行。 1 2 2 电梯的控制方式 自1 8 8 9 年1 2 月美国o t i s 电梯公司研制出第一台真币的电梯( 以前的为升降 机，以非电力为动力) 以柬，经过一百多年的发展，电梯的控制方式有以下几种： 1 、司机控制方式 这种方式由司机控制电梯的启动、运行和停止。 2 、简易自动控制方式 这种方式是一种最简单的自动方式，用于客梯、货梯、和病床梯。层站呼叫 按钮只有一个，上行与下行通用。轿厢由层站呼叫按钮和轿厢内的选层按钮来启 动运行，最后停靠在内选或呼梯的那一层。在执行某个呼梯指令运行中的轿厢不 应答其它呼梯信号。 3 、集选控制方式 这是一种比简易自动控制更高级的控制方式。在此方式中，中间层站设有上、 下两个方向的呼梯按钮以供选择，电梯能够同时电住数个轿内选层和层站呼梯信 号。轿厢应答启动运行，在顺向运动中，依次应答顺向的呼梯，在呼梯层站停靠。 如果运行胁方不再有呼梯，轿厢就自动反向运行，依次回答反向呼梯，最后回到 基站。 4 、电梯群控方式 电梯群控方式就是将多台电梯组成一组，共用一组信号装置，根据大楼交通 的情况，对各台电梯进行协调控制，采用最优的输送方式。电梯采用群控方式是 为了提高一个建筑物内多部电梯同时服务时的运行效率、缩短电梯对召唤的响应 时间，并通过合理调配电梯来达到节能的目的。 1 2 3 群控电梯的起源 1 、电梯群控的起源f 7 3 i 电梯由司机操作很不经济。为解决此问题，最初在住宅楼和旅馆罩采用了 “简易”的自动控制方式。可是这种方式不能同时记忆多个呼梯信号，使用起来 很不方便。以后出现了集选控制，它能记忆下所有的呼梯信号，并在轿厢前进的 r 浙江t 业人学坝i 学位论史 方向上根据呼梯顺序停靠。但是在建筑物内单台电梯常常不能应付全部客流，因 此需要并排设置几台电梯，这样便产生了电梯之j 、自j 相互关联的问题。 当在建筑物内设置多台并列的独自操作的电梯时，由于人们往往会同时按下 几台电梯的层站呼梯按钮，使得几台电梯的轿厢去应答同一呼梯信号，降低电梯 工作效率。而且在频繁的需求下会造成轿厢聚集现象。因此，安装在一起的多台 电梯要求单台电梯的控制系统相互联动，且有自动监控系统。于是出现了用集选 控制方式控制的并列两台电梯的联动控制方式。但是，在大型的办公室楼罩，上 班时的上行乘客，午饭时的上、下行乘客，下班时的下行乘客非常多，轿厢需要 频繁的往返运行。单靠增加电梯的负载、速度、台数并不能解决问题。而且此方 式也不能适应客流量的剧烈变化，无法改善在某段时间内必然出现的长候梯现 象。 因此，关键在于这群电梯的协调调度，要根据轿厢内的人数，上、下方向的 停站次数，层站及轿厢内的呼梯信号以及轿厢所在位置等因素来分析实时客流的 变化情况，自动选择最适合于客流的情况的输送方式。为解决这个问题，二十世 纪四十年代，美国两大电梯制造公司o t i s 电梯公司和西屋电梯公司研究出一 种新的电梯的控制方式，即电梯群控方式。它能根据客流情况的变化，高效率的 对电梯各层进行充分的服务。采用此方式的电梯一经推出就使其需求量迅速增 加。在为办公室提供的电梯中，群控电梯从1 9 5 0 年占1 2 增至1 9 5 3 年占8 0 。 实践证明，在大型高层建筑中采用电梯群控技术将使电梯交通系统的服务质量大 为改善，一般能使输送能力提高1 5 至2 5 。由于实现了自动调度和各层均等 服务，使得候梯时间大大缩短，一般可减少3 0 至4 0 1 6 s i 。 2 、电梯群控技术的发展 电梯群控系统从二十世纪四十年代至今已经发展了几代。最初时使用继电 器，接着集成电路的应用使系统更完善，直到今r 发展成为应用计算机的现代化 电梯群控阶段。其发展情况如表1 1 。 1 9 7 1 年盼，电梯群控系统的最初阶段使用的是继电器顺序控制，也称自动 模式选择系统。 电梯群控系统的第二个阶段是1 9 7 1 年至1 9 7 5 年，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 尊。 浙江t 业人学坝i 学位沦史 表卜l 电梯控制技术的发展 应用计茸机控制 簖j 卫酿e 群 综合评价 控 系统 最短待梯 系 时阆控制 统 集成电路 自动模 式选择 系统 年份1 9 7 1l9 7 5l9 8 21 9 8 8 分派系统园鄙：百e 系统呼梯分配系统 控制间隔控制专家系统 系统等待时间预测控制带有学习功能的顶测 指示系统轿厢到站指示立即指示将到站的轿厢 从1 9 7 5 年计算机丌始应用于电梯群控系统，就此进入现代电梯群控系统阶 段。在此之时的两个阶段，主要应用数理统计的方法来研究电梯群控特性，这称 之为统计特性。 计算机应用后丌始研究系统的动念特性，即指用模糊逻辑专家系统和人工神 经网络等人工智能技术来描述电梯群控的特性，包括非线性、不确定性、和扰动 性，从而提高电梯群控系统的整体服务性能，完成电梯交通整体最优配置。计算 机应用于电梯系统中，完全发挥了计算机所具有的进行复杂数值计算、逻辑推理 和数据记录的能力。 0 浙江工业大学硕士学位论文 1 3 论文选题的意义及课题任务 近年来，电梯控制技术得到了快速发展，大量先进的控制技术应用于电梯群 控系统，使电梯群控系统的控制特性得到很大的改善，但仍有不少问题需要进一 步研究，具体表现在以下几个方面： 1 、国内使用的先进的电梯群控系统基本上都是国外电梯公司制造的，或由 国外电梯公司提供其控制系统部分，而国内自主版权的控制方法和技术在实际中 的应用还比较少，且与国外的先进技术相比还有较大的差距。 2 、从控制技术研究的角度看，国外已有的先进控制技术，很多都掌握在各 个大电梯公司手中，其核心技术是不公开的，而国内在这些方面的研究还有相当 大的差距。尽快学习和掌握这些先进的控制技术，对国内电梯工业以及其它行业 的发展会有极大的促进作用。 3 、现有的电梯控制技术仍存在缺点和不足。如何把更先进的技术应用于电 梯群控之中，以进一步提高现有电梯系统的运行效率，满足乘客的需求，仍需要 迸一步探索和研究。 4 、基于上述三方面的原因，国内电梯业及大专院校的许多专家学者为此展 开了广泛深入的研究，但是他们的研究工作主要集中于电梯群控系统的的理论研 究，也积累了不少的理论成果，而群控系统的应用研究方面工作还需要得到进一 步的深入。 针对上述现状，本论文希望对电梯群控系统作较为深入的研究，尤其在群控 技术的应用研究方面作一定的探索。具体课题任务有以下几个方面： l 、电梯群控系统的硬件研究与设计； 2 、电梯群控系统数学模型的研究与建立； 3 、电梯群控系统客流分析与群控系统交通模式识别的研究； 4 、电梯群控系统控制算法的研究等； 5 、通过对电梯群控系统全面深入的研究后，对电梯群控系统进行仿真和应 用研究工作。 论文希望通过对上述问题的研究后，对电梯群控有一个全面深刻的理解， 为今后在电梯群控方面的工作的展开打下扎实的基础。 浙江工业大学硕士学位论文 第二章电梯群控系统的调度原则和控制方法 【内容提要】电梯群控系统实际上是对多台电梯的复杂的调度 问题，因此，首先要分析电梯交通系统的特性，针对这些特 性确定调度原则，从而采取及时有效的控制方法对其进行控 制。 2 1 电梯群控系统的特性 电梯群控实际上是对多台电梯的调度问题，其复杂性是由电梯群控系统的系 统特性所决定的，具体表现在电梯群控系统所固有的多目标性、不确定性、非线 性和信息的不完备性几个方面l 删。 2 1 1 电梯群控系统的多目标性 1 、平均候梯时间要求短 候梯时间：从乘客按下层站呼梯按钮到所派电梯到达此层乘客进入轿厢所经 过的时间。在群控电梯中，传统的概念集中于解决“减少候梯时间”这一指标。 平均候梯时间：所有候梯时间的平均值。它是评价电梯群控系统性能的重要指标。 2 、长候梯率要求低 长候梯时间：乘客候梯时间超过1 分钟的候梯时间。 长候梯率：长候梯事件发生的酉分率。长候梯率可表示为p = 生，h ，为发生 n ? 长候梯的指令数； 。表示所有的厅召唤呼梯指令；p 为长候梯率。 统计表明，乘客的心理烦躁程度与候梯时间存在如下关系： p s y = 七+ r 2 ，其中 朋y ：乘客的心理烦躁程度； 七：比例系数： 7 ：乘客候梯时间 即乘客的心理烦躁程度与候梯时间的平方成正比。当候梯时间超过6 0 秒，即 1 2 浙江工业大学硕士学位论文 第二章电梯群控系统的调度原则和控制方法 【内容提要】电梯群控系统实际上是对多台电梯的复杂的调度 问题，因此，首先要分析电梯交通系统的特性，针对这些特 性确定调度原则，从而采取及时有效的控制方法对其进行控 制。 2 1 电梯群控系统的特性 电梯群控实际上是对多台电梯的调度问题，其复杂性是由电梯群控系统的系 统特性所决定的，具体表现在电梯群控系统所固有的多目标性、不确定性、非线 性和信息的不完备性几个方面l 删。 2 1 1 电梯群控系统的多目标性 1 、平均候梯时间要求短 候梯时间：从乘客按下层站呼梯按钮到所派电梯到达此层乘客进入轿厢所经 过的时间。在群控电梯中，传统的概念集中于解决“减少候梯时间”这一指标。 平均候梯时间：所有候梯时间的平均值。它是评价电梯群控系统性能的重要指标。 2 、长候梯率要求低 长候梯时间：乘客候梯时间超过1 分钟的候梯时间。 长候梯率：长候梯事件发生的酉分率。长候梯率可表示为p = 生，h ，为发生 n ? 长候梯的指令数； 。表示所有的厅召唤呼梯指令；p 为长候梯率。 统计表明，乘客的心理烦躁程度与候梯时间存在如下关系： p s y = 七+ r 2 ，其中 朋y ：乘客的心理烦躁程度； 七：比例系数： 7 ：乘客候梯时间 即乘客的心理烦躁程度与候梯时间的平方成正比。当候梯时间超过6 0 秒，即 1 2 浙江工业大学硕士学位论文 出现所谓的长候梯时，其心理烦躁程度急剧上升，如图2 一i 所示。所以应尽量 减少长候梯的发生。 饕。 。 r 0田 候梯时晒 图2 一l 候梯时间和乘客心理关系 3 、平均乘梯时间要求短 乘客的乘梯时间：从乘客进入电梯到乘客到达目的层离开电梯的这段时间。 乘客乘梯时间的增长往往也会使乘客的心理烦躁度增加。若去顶层的乘客的乘梯 时间( t ) 若t 9 0s ，就会对乘梯变得极不耐烦，所以乘客的乘梯时间应保持在 一定的时间限制之内。 4 、系统能耗要求低 单台电梯的能耗与所选的电梯的驱动方式、机械性能有关。最初的电动机一 发电机组能耗比较大，效率比较低。而现在的v v v f 驱动电梯的能耗和效率都 比较高。电梯全速运行时的能耗远远低于加、减速时的能耗。因此，电梯停靠的 次数越多，能耗越大。对电梯群控系统而言，电梯型号一经确定，单台电梯一次 起停的电能消耗就已经确定。所以电梯群控系统节能主要依靠群控系统合理的 “安排与调度”电梯群对呼梯信号的响应，尽量减少起停次数，从而延长电梯群 的整体寿命和节约能源。 5 、客流的输送能力要求高 电梯作为大厦中的垂直的交通工具，其输送能力是电梯的重要标志之一。输 送能力不足将会造成乘客的拥挤、平均候梯时间长等不良后果。尤其是在客流密 度极大的高峰期，需要电梯系统迅速将乘客送往各目的层站。群控电梯是有效提 高客流输送能力的手段之一。 6 、轿内拥挤度要求低 塑望三些叁兰! 堕! ：兰竺丝兰 轿厢内拥挤度的增大给乘客带来的不便也是不言而喻的，合适的轿内搠挤 度会使提高乘客乘坐的舒适感。 以上几点是系统的主要性能评价指标由上可知电梯群控系统是一个多目标 控制系统。问题是控制系统各个目标之间相互矛盾。如要求轿内的拥挤度较小， 则会使平均候梯时阃增长。所以，各个指标之阳的相互平衡协调成为电梯群控系 统控制的难点。 2 1 2 电梯群控系统的不确定性 电梯交通系统存在着大量的不确定性，具体表现在以下几个方面： 1 、层站的乘客数是不确定的：某个层站有呼梯信号，但具体有多少乘客等 待电梯响应该呼梯指令是不确定的，所以层站乘客数是一个随机变量。 2 、呼梯者的目的层站是事先不能确定的，乘客目标层的信号是“大滞后” 系统的信号源，乘客在各层候梯厅内，计算机无法即时判读乘客的目标层，要等 到乘客进入轿厢后爿出现该信号。这时，相去甚远目标层的乘客混杂在同一电梯 轿厢中，爿开始给出各种目标层的信号。这样，就不能给计算机提供一个优化派 梯调度的f i 提条件，极大地影响派梯调度有效性，使乘客乘梯和电梯设备效率都 会明显降低吐 其实候梯人数( 删d ) 和目标层人数( d o ) 均是时俺j 和空间的函数。可以表 示为：删d = 厂o ，r ) ；m 帕= ，o ，r )其中，表示时间：r 表示空问，因此设 计的区间客流运算动念平衡点在执行命令下