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基于遗传算法的电梯群控系统设计与实现

作　者: 黄亮
导　师: 全书海
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 电梯系统 CAN总线 网络结构 遗传算法 群控调度
分类号: TU857
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 448次
引　用: 4次
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内容摘要


随着高层建筑和智能化建筑的不断出现,作为交通运输工具的电梯也越来越显得重要。从单梯运行到双梯并联运行,再到电梯群控系统运行,人们对电梯系统性能的要求也越来越高。本文以电梯研究为背景,以群控电梯系统为研究对象,开展4台电梯的群控系统的研究,以高性能的嵌入式微处理器为核心,采用多层通讯结构、建立合理的控制策略和智能控制算法,开发了一种新型的电梯群控系统。主要研究内容如下: 结合电梯控制系统的特点,以先进、实用为目的,提出了一套新型、多层次的电梯群控系统通讯架构。该系统采用三层网络结构,最底层设备层采用CAN现场控制总线网络结构,分布式控制方式,单梯各个设备节点通过总线互相通信,配合单梯控制运行;中间控制层采用专用CAN总线网络将各个单梯系统联系在一起,达到多梯协调工作,实现群控功能;网际层以以太网为主干网,实现现场总线与以太网的数据交换,实现电梯的远程监控。 完成电梯群控系统的硬件设计。群控系统采用分布式控制,各节点以嵌入式微控制器为核心,实现电梯群控系统的硬件系统。完成各节点硬件平台、接口模块、收发模块的的开发设计,并使该硬件平台具有较强的抗干扰能力。 开展电梯群控系统中的算法研究。在电梯的群控调度算法上引入了遗传算法,利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化,实现电梯调度规则的进化,以适应环境的变化。 完成电梯群控系统的软件设计。运用C语言和汇编语言编程的方式,完成整个控制软件的设计。采用模块化设计思想,模块之间相对独立,便于程序的编写和调试。对系统功能模块中的各个任务采用基于优先级抢占式调度与轮转调度相结合的调度策略进行调度,达到合理控制电梯的目的。

全文目录


中文摘要  2-3
ABSTRACT  3-5
目录  5-7
第1章 绪论  7-12
  1．1 引言  7-8
  1．2 国内外研究现状  8-9
  1．3 本课题研究目的及意义  9-10
  1．4 课题来源  10
  1．5 本论文研究的主要内容  10-12
第2章 电梯群控系统的总体结构设计  12-18
  2．1 电梯群控系统网络结构设计  12-14
  2．2 群控系统的组成部分及功能  14-17
    2．2．1 群梯运算控制器  14
    2．2．2 单梯主控制器  14-15
    2．2．3 轿厢控制器  15
    2．2．4 呼梯控制器  15-16
    2．3．5 液晶显示控制器  16-17
  2．3 本章小结  17-18
第3章 系统的硬件设计  18-33
  3．1 群梯运算器硬件的实现  18-21
    3．1．1 电源模块与核心运算模块  18-19
    3．1．2 Internet网络扩展模块  19-20
    3．1．3 CAN总线模块  20-21
  3．2 单梯主控制器硬件的实现  21-28
    3．2．1 电源模块  21-23
    3．2．2 中央处理模块  23-24
    3．2．3 掉电保存模块  24-25
    3．2．4 串行通信模块  25-27
    3．2．5 I/O模块与继电器驱动模块  27-28
  3．3 轿厢控制器硬件的实现  28-30
  3．4 呼梯控制器硬件的实现  30
  3．5 液晶显示器控制器硬件的实现  30-32
  3．6 本章小结  32-33
第4章 基于遗传算法的群控多目标优化调度策略  33-55
  4．1 基本遗传算法描述  33-37
    4．1．1 基本遗传算法描述  33
    4．1．2 基本遗传算法流程  33-34
    4．1．3 遗传算法的组成  34-36
    4．1．4 遗传算法的特点  36-37
  4．2 电梯群控系统多目标优化函数构造  37-43
    4．2．1 候梯时间代价函数  38-40
    4．2．2 乘梯时间代价函数  40-42
    4．2．3 轿箱乘客代价函数  42
    4．2．4 系统能耗代价函数  42-43
  4．3 电梯群控系统遗传算法操作  43-54
    4．3．1 编码  45-46
    4．3．2 生成初始染色体群体  46
    4．3．3 适应度函数设计  46-47
    4．3．4 选择操作  47-48
    4．3．5 交叉操作  48-51
    4．3．6 变异操作  51-52
    4．3．7 算法终止准则  52
    4．3．8 试验结果  52-54
  4．4 本章小结  54-55
第5章 群控系统软件设计  55-62
  5．1 系统任务分配  55-56
  5．2 系统任务调度  56-58
  5．3 系统软件总体结构设计  58-60
  5．4 系统开发环境及其实现语言  60-61
  5．5 本章小结  61-62
第6章 全文工作总结与展望  62-65
  6．1 全文总结  62-63
  6．2 工作展望  63-65
参考文献  65-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 机电设备 > 电梯工程
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