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基于LabView的電梯群控系統(tǒng)設(shè)計

時間:2017-03-13 16:30:53來源:趙振虎

導(dǎo)語:?電梯作為現(xiàn)代高層建筑必不可少的垂直交通運輸工具,與人類的生活密切相關(guān),因而對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)特性和動態(tài)特性提出了更高的要求。

1、引言

電梯作為現(xiàn)代高層建筑必不可少的垂直交通運輸工具,與人類的生活密切相關(guān),因而對電梯的調(diào)速精度、調(diào)速范圍等靜態(tài)特性和動態(tài)特性提出了更高的要求。在規(guī)模較大的高層建筑物內(nèi)通常安裝兩臺或兩臺以上的電梯,如果電梯各自獨立運行,就很難提高運行效率,必然造成很大的能源浪費,也給電梯的集中管理帶來很大的困難。

2、電梯群控系統(tǒng)

電梯群控系統(tǒng)(EGCS)是指將安裝在建筑物內(nèi)的3臺或3臺以上的一組電梯作為一個有機整體,使用一個自動控制系統(tǒng)調(diào)度每一臺電梯的運行,目的是提高垂直交通系統(tǒng)的運行效率,以較短的候梯時間和運行時間為乘客提供服務(wù),以提高對乘客的服務(wù)質(zhì)量,并減少能耗[1]。

電梯群控系統(tǒng)是一個相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng),需要對幾百個信號進行收發(fā),處理。目前,電梯群控有多種實現(xiàn)方式,但其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大同小異。圖1.1為電梯群控系統(tǒng)的一種基本結(jié)構(gòu)框圖。電梯群控系統(tǒng)模塊接收轎外呼梯信號,根據(jù)派梯策略算法的處理結(jié)果將呼梯信號分配給各個單梯控制模塊,單梯系統(tǒng)模塊根據(jù)各電梯狀態(tài)、分配的轎外呼梯信號、轎內(nèi)呼梯信號等對電梯進行運行控制。電梯群控模塊是電梯群控系統(tǒng)的核心,負責(zé)采集轎外呼叫信號并協(xié)同控制各電梯運行[2]。

圖2.1一種電梯群控系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)框圖

3、基于LabView的電梯群控系統(tǒng)仿真

3.1LabView軟件

LabView是實驗室虛擬儀器工程平臺的簡稱,是美國NI公司的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品,也是目前應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境。LabView的特點在于:它使用圖形化編程語言在流程圖中創(chuàng)建源程序,運行方便,編程簡單易懂。

LabView是帶有可以產(chǎn)生最佳編碼的編譯器的圖形化開發(fā)環(huán)境,運行速度等同于編好的C或C++程序。LabView具有模塊化特性,有利于程序的可重用性。LabView將軟件的界面設(shè)計與功能設(shè)計獨立開來,修改人機界面無需對整個程序進行調(diào)整,LabView是利用數(shù)據(jù)流框圖接受指令,使程序簡單明了,充分發(fā)揮了G語言的優(yōu)點,這就大大簡短了虛擬儀器的開發(fā)周期、消除了虛擬儀器編程的復(fù)雜過程。

3.2模糊調(diào)度

調(diào)度是電梯群控系統(tǒng)的重要組成部分。電梯系統(tǒng)各控制目標(biāo)的實現(xiàn),主要靠調(diào)度對各呼梯信號的合理配置。電梯群控系統(tǒng)是一個多目標(biāo)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),控制指標(biāo)多,各目標(biāo)之間既相互關(guān)系,又相互沖突。如:使電梯系統(tǒng)能耗低,則平均候梯時間和長候梯率增大;轎廂的擁擠度小,會使平均候梯時間長;平均候梯時間小,則長候梯率大。

3.3動態(tài)分區(qū)算法

確保每部電梯服務(wù)區(qū)域不重疊,防止電梯聚群現(xiàn)象出現(xiàn),可以將m層的建筑物包括n部電梯(每部電梯1個轎廂)組成的梯群劃分n個區(qū)域。設(shè)建筑物第k層需求量為Uk,總需求量為U。每個轎廂都服務(wù)于1層(主端站),分區(qū)主要是為上、下行高峰模式設(shè)計的,而不是為隨機層間模式設(shè)計。當(dāng)不在上,下行高峰模式時,則分區(qū)自動取消,各臺電梯的轎廂為整個建筑物服務(wù)。以下是具體分區(qū)安排:

轎廂1的服務(wù)范圍:1層...m1層;

轎廂2的服務(wù)范圍:1層,(m1+1)...m2層;

轎廂3的服務(wù)范圍:1層,(m2+1)...m3層;

......

轎廂j的服務(wù)范圍:1層,(mj-1+1)...mj層;

......

轎廂n的服務(wù)范圍:1層,(mn-1+1)...mn層;

其中:1<m1<m2<...<mj<...mn≤m。動態(tài)分區(qū)的關(guān)鍵就是計算出n個mj(j=1,2,...n)的最優(yōu)解。將第j個轎廂的往返時間記為RTTj,其計算公式如下:

RTTj=2HjtV+(Sj+1)ts+2Pjtp;j=1,2,···n

3.4電梯群控算法流程圖

基于動態(tài)分區(qū)的模糊群控調(diào)度算法流程圖如圖3.1所示。

圖3.1動態(tài)模糊優(yōu)化調(diào)度算法流程圖

當(dāng)出現(xiàn)層站呼梯指令登記時,調(diào)度算法首先確定當(dāng)前系統(tǒng)屬于哪種交通模式,選取對應(yīng)交通模式下權(quán)重系數(shù)W1、W2、W3的值,計算響應(yīng)呼梯指令的各模糊變量值,再根據(jù)模糊決策原則計算各評價函數(shù)值,結(jié)合當(dāng)前模式的權(quán)重系數(shù)計算出各電梯總的評價函數(shù)值,最后,通過比較選取總評價函數(shù)值最大的那一臺電梯來響應(yīng)呼梯指令,從而實現(xiàn)動態(tài)模糊優(yōu)化調(diào)度[3]。

3.5仿真實驗

此仿真平臺的優(yōu)點就在于除共享廳層召喚之外,其它各個模塊是獨立的,其電梯群控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4.7所示。因此如果需要可以從3臺電梯擴展到更多臺,只需要初始化新增加電梯的運行參數(shù);由于調(diào)度算法是獨立的子VI,所以不影響虛擬仿真平臺的擴展[4]。

圖3.2電梯群控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3.6實驗系統(tǒng)界面

仿真環(huán)境均為LabView8.6。實驗仿真系統(tǒng)界面如圖3.3所示。

圖3.3實驗仿真界面

3.7實驗結(jié)果與分析

首先,用LabView“隨機數(shù)”函數(shù)產(chǎn)生60個隨機數(shù),前20個用來表示外呼,第31個到第40個為A梯的內(nèi)選,第41個到第50個為B梯的內(nèi)選,第51個到第60個為C梯的內(nèi)選,模擬建筑物各層的指令登記信號;用3個參數(shù)來評價兩種調(diào)度算法,它們分別是平均候梯時間、平均乘梯時間、響應(yīng)完所有外呼與內(nèi)選信號所用的總時間以及轎廂的停站次數(shù)。實驗以隨機層間交通模式為例,驗證改進算法的優(yōu)越性。結(jié)果如下:

圖3.4實驗結(jié)果柱形圖

通過以上實驗結(jié)構(gòu)表明,在群控調(diào)度時,運用模糊決策與分區(qū)調(diào)度的方法,可以有效地減少平均候梯時間、平均乘梯時間以及總的停站次數(shù),提高了電梯運行的效率[5]。

4、結(jié)語

本文主要講述了電梯群控系統(tǒng)的簡介和基本原理,并運用LabView軟件對電梯群控系統(tǒng)進行仿真測試實驗。實驗結(jié)果表明,動態(tài)分區(qū)與模糊調(diào)度相結(jié)合的群控調(diào)度優(yōu)化算法可以有效地改善高層建筑電梯的性能。

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