專利名稱：利用模糊邏輯使電梯速度適應交通情況的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及利用模糊邏輯根據(jù)對交通歷史的分析決定變速電梯的指令速度。
人們已經(jīng)知道變速電梯，期刊″Eelevator World″1994年一月號92及94頁所介紹的便是一例。但是看來，它的控制至今還只限于為每臺設備設定一個單一的預定的速度，而不是對一臺給定的設備在電梯正常使用時改變速度。
在過去幾十年，對節(jié)能的興趣導致人們開發(fā)出在建筑物內(nèi)運載乘客時節(jié)約能量的各種各樣的方法。例如，人們研究過在電梯不載人時關(guān)閉電梯(使之停止)以節(jié)約能量的可能性。但是，這樣的研究表明，來了乘客之后重新開動電梯所消耗的電能一般都超過電梯短時間關(guān)閉所節(jié)約的能量。研究的結(jié)論是，無論任何情況，關(guān)閉電梯節(jié)約的是一個負值(比讓電梯連續(xù)運行消耗的能量還多)，即使有節(jié)約，其平均值也小得不能抵償給乘客帶來的不便和給建筑物主帶來的開支。
本發(fā)明的目的包括改變在交通量小時電梯的操作，使之能節(jié)約能量。
本發(fā)明的依據(jù)是，無乘客時關(guān)閉電梯，來了乘客再重新啟動電梯并不能節(jié)約能量，因為從完全停止再加速所消耗的能量只有在兩批乘客之間要停很長時間(例如幾十分鐘)才能補償。本發(fā)明的另一個依據(jù)是，交通的歷史可以用來決定改變后的電梯操作的性質(zhì)，和/或在節(jié)能方面成功的或然率。
按照本發(fā)明，利用模糊邏輯分析電梯的交通歷史，以決定在交通量輕時平均起來能節(jié)約能量的目標速度。根據(jù)本發(fā)明的一種形式，電梯目標速度是根據(jù)電梯目前及最近的交通歷史選擇的。根據(jù)本發(fā)明這一方面的另一點，電梯的目標速度是根據(jù)表示與最后一個乘客登上電梯相關(guān)的時間間隔以及最近乘客組的人數(shù)的或然率的模糊集合來選擇的。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，電梯承載乘客的速度目標值是根據(jù)在最近短暫或循環(huán)的時間里最后一個乘客登上電梯的時間和電梯一次承載的最大乘客組人數(shù)確定的。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，空電梯的目標速度是根據(jù)電梯上次空載以來，時間的長短及電梯所承載最多一次的乘客人數(shù)而選擇的。
在這里所舉實施例中，根據(jù)與在最近一段短暫的或循環(huán)的操作時間里電梯一次承載最多的乘客組人數(shù)相關(guān)的模糊集以及與最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間的時間周期相關(guān)的模糊集確定的隸屬函數(shù)，再根據(jù)這些隸屬函數(shù)的″交″運算(T-NORM)確定幾個代表相同或不同速度的目標速度建議，然后由這些目標速度建議值的重心選擇目標速度。在一個實施例中，時間周期是最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間，組時間間隔是踏(登電)梯周期決定的最近周期，但它也可以是時間。在另一個實施例中，最后一次電梯空載之后電梯一次乘載最多的乘客組的人數(shù)與最后一個乘客離開空電梯之后所經(jīng)過的時間一起使用。依據(jù)本發(fā)明，時間模糊集和乘客組人數(shù)模糊集的″交″運算值與推薦的目標速度相關(guān)，后者根據(jù)需要，可以在三個或四個速度到十個或更多的速度之間變化。將″交″運算的建議值平均(組合模糊邏輯結(jié)果的重心法)，就可以得出介乎最小速度(可以為零或非零)和最大速度(一般是額定速度的100％)之間變化范圍很寬的目標指令速度。在本發(fā)明的第二個實施例中，控制對空載電梯的反應方式，合理地降低其速度，最終目標速度可以是完全停止(零速度)，或者是爬行速度，后者低得能節(jié)約足夠的能量，但又高得足以避免速度過低時的顛簸，從而可以以低的代價恢復全速，而不像電梯從完全停止狀態(tài)加速時克服靜摩擦那么困難。
本發(fā)明僅僅利用此后將要敘述的特定學說的已有的設備和方法，就可以以多種多樣的形式加以實現(xiàn)。
下面配合附圖詳細敘述所舉的實施例時，還將更清楚地顯示本發(fā)明的其他目標、特點和優(yōu)點。
附圖的簡要介紹

圖1-6顯示代表最后一個乘客登上電梯之后所經(jīng)過的時間的模糊集。
圖7-11顯示代表電梯一次所載乘客人數(shù)的模糊集。
圖12是說明第一實施例中目標速度與圖1—6的模糊集與圖7—11的模糊集的″交″運算關(guān)系的圖表。
圖13和14是完成本發(fā)明第一實施例的一個程序的邏輯流程圖。
圖15是說明第二實施例中目標速度與圖1—6的模糊集與圖7—11的模糊集的″交″運算關(guān)系的圖表。
圖16是完成本發(fā)明第二實施例的一個程序的邏輯流程圖。
本發(fā)明把一個模糊集合的每一個元素與另一個模糊集合的每一個元素相乘，利用模糊集合運算對時間模糊集合與乘客人數(shù)模糊集合加以組合。為了確定，例如，上一個乘客組人數(shù)為少而最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)的時間為中等的或然率，需要計算這兩個模糊集合的″交″運算。這一點可以用任何一種已知的方法，例如乘法、取小法或其他方法實現(xiàn)。但在本例中選用取小法，因為只要以實際的″最近一個乘客組的人數(shù)″和″最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)時間″為參數(shù)查閱代表這兩個模糊集合的圖表，得出這兩個元素的隸屬函數(shù)，再取他們之中的最小值即可。
在本情況下，利用取小法來計算″交″運算。在此情況下，只要將″最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)時間″模糊集的每一個非零元素與″最近一個乘客組的人數(shù)″模糊集的每一個元素加以比較，再選取其隸屬函數(shù)最小者即可。這一點后面在敘述圖13和圖14之后舉例時還將給予更完全的說明。
因為模糊集之間的重疊，在本例提出的圖1—12中，從圖1-6一個或兩個模糊集的每一個元素與圖7-11一個或兩個模糊集的每一個元素取″交″運算，計算目標速度時，就可能得出一、二、三或四個目標速度。為了求解這樣的結(jié)果，精確化采用重心法(而不用最大隸屬函數(shù)法)。例如，從計算″交″運算得出的結(jié)果包括″置電梯速度為M(中速)″的信賴度(degree of belief)為0.3，而″置電梯速度為S(低速)″的信賴度為0.1，則用以下方法，求這兩個建議速度的歸一化加權(quán)和，即可算出單一的目標速度速度＝(0.3M＋0.1S)/(0.3＋0.1)式中，M＝額定速度的50％，S＝額定速度的30％。
結(jié)果是(15％＋3％)/0.4＝45.75％這樣，速度就計算出來了 式中SPD(D，E)＝″時間″模糊集D和″人數(shù)″模糊集E組合得出的建議速度；M(D)是由模糊集D得出的隸屬函數(shù)值；M(E)是由模糊集E得出的隸屬函數(shù)值；*表示″交″運算(取小)。
本發(fā)明利用電梯的交通歷史來改變電梯的速度，以便在交通輕時節(jié)約能量。本發(fā)明的主要方案是，利用模糊集合表示電梯上交通的歷史，方法是將某個時間周期內(nèi)乘客人數(shù)與最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間或者最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間(在一個實施例)，或者電梯首次變空(最后一個乘客離開電梯，在第二個實施例)加以組合。所舉模糊集示于圖1—11。在圖1—6中，顯示指示最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)時間的模糊集。這些模糊集都用數(shù)字表示，D＝1至D＝6，以便將其與以后結(jié)合圖13，14及17加以說明的處理方法聯(lián)系起來。圖7-11的模糊集合表示乘客組的人數(shù)，定義為在某段固定的、前一個周期的或短暫的間隔時間(約5分鐘)里電梯一次乘載最多的乘客人數(shù)(第一實施例中)，或者在電梯不空的最近的整段操作時間里電梯一次乘載最多的乘客人數(shù)(第二實施例中)。在圖1—6的模糊集合中，元素是最后一個乘客登上電梯之后所經(jīng)的時間，以分鐘為單位，而其隸屬函數(shù)值是無量級的，介乎0與1之間。例如，在圖4中，3分鐘的元素得出約0.6的隸屬函數(shù)值。類似地，在圖7—11的模糊集合中，元素是乘客人數(shù)，其隸屬函數(shù)值是無量級的，介乎0與1之間。例如，在圖8中，8個乘客的元素得出約0.8的隸屬函數(shù)值。
在這里舉出的實施例中，算出圖1—6的模糊集合的每個元素的隸屬函數(shù)值與圖7—11的模糊集合的每個元素的隸屬函數(shù)值的″交″運算結(jié)果，相應地求出與每個″交″運算結(jié)果值對應的速度，將得出的各個速度加以組合，便得出與交通歷史相對應的速度命令。
在圖12中，根據(jù)交通歷史計算電梯目標速度的規(guī)則，涉及根據(jù)最近一個操作的周期的或短暫的時間段里最近電梯一次承載最多的人數(shù)和最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間，算出一個或多個建議的目標速度的步驟。一個規(guī)則的例子是，若最近的乘客組人數(shù)少，而最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間為中等，則將電梯速度設為慢(S)。正如后面將要詳細敘述的，使用彼此重疊的模糊集合(四個乘客在圖3的模糊集合及在圖4的模糊集合均有隸屬函數(shù)值，并將他們都考慮進去)的一個優(yōu)點是，可以得出一個介乎小與中等之間的結(jié)果?；旧?，這可以利用圖5—11的每一個模糊集合，用各種不同的方法，從兩個模糊集合的″交″運算求出。在本實施例中，″0″不代表″off″(關(guān)閉)或零速，而是″0″代表慢速或爬行速度。
由于電梯的機械動力學，不可能在一瞬間達到目標速度。例如，從靜止到額定速度需10秒(約行程的一半)；從半速到全速需6秒；從額定速度的90％到全速需2秒；這取決于具體的電梯裝置，在任何情況下(不論是何原因，只要需要)均可用經(jīng)驗方法獲得。但是，這只是有關(guān)在乘客方便和節(jié)能之間達到希望的平衡的參數(shù)設置的細節(jié)問題，對本發(fā)明并不重要。類似地，低于實際速度的目標速度也需要時間才能達到。
本發(fā)明的第一個實施例，把速度設置為一個與電梯交通歷史有關(guān)的值，后者用最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間以及最近一段時間(例如，5分鐘)內(nèi)任何一次乘客最多的人數(shù)來衡量。在后面所舉的實施例中，為了簡單起見，假定速度計算只在電梯的一步(step)每發(fā)生一次變化時才進行一次。電梯的步(step)在這里稱作″踏梯″(treads)。就是說，每當新的″踏梯″(步)發(fā)生時計算一次，這可能增加一位新乘客，也可能不是。同樣為了簡單起見，假定本發(fā)明的電梯是按每踏梯一次增加一位乘客而設計的，但是，本實施例將表明是可以擴展并包括按每踏梯一次增加一個以上乘客而設計的系統(tǒng)。為了便于解釋一個工作的實施例，電梯的升程為15英尺，而兩次踏梯之間的升程為9英寸。因此每一次一位乘客使用時，共有20次踏梯。因為數(shù)據(jù)只有在每次新的踏梯出現(xiàn)時才發(fā)生變化，在一次新的踏梯發(fā)生時可能進來一位乘客，也可能不，在這個最簡單實施例中，所有的計算都可以在踏梯的基礎上完成。但在其他實施例中，可以采用乘客入口中斷，或以其他方法作為基礎完成新的計算，而在此過程中僅依據(jù)時間更新計算值。但正如后面的敘述將要表明的，這對于本發(fā)明的使用并不重要。
在這個實施例中，假定速度計算程序是以(乘客)登上電梯過程結(jié)束時踏梯的出現(xiàn)為依據(jù)的，借助于電梯上的一個簡單的傳感機構(gòu)以信號通知計算機另一個踏梯已經(jīng)出現(xiàn)，對于電梯作為一個整體而言達到一個特定的位置。傳感器的信號引起一個踏梯中斷，通過踏梯中斷入口點9進入圖13的程序，程序的第一步使T計數(shù)器加一，后者用來分開識別可能帶來新乘客的不同的踏梯。當然，每個實際的踏梯每次出現(xiàn)時都對應某個不同的T值(除非電梯碰巧是可用踏梯數(shù)的偶數(shù)倍，而這是非常不可能發(fā)生的)。當T計數(shù)器達到20，再加一就從最高值變?yōu)樽畹椭?，T計數(shù)器是以20為模數(shù)。然后，程序步11將踏梯T的乘客人數(shù)初始化為零。測試步12確定登(電)梯傳感器的光束(未示出)是否被擋住。若是如此，則意味著一位乘客踏上電梯(于新的踏梯T)，于是程序步13將踏梯T的乘客計數(shù)置為1?？梢允褂弥亓炕蚱渌麄鞲衅鳌Ｔ诒景l(fā)明的針對一個踏梯對應一個以上乘客而設計的電梯的實施例中，可將測試步12去掉，而在程序步13將踏梯T的乘客計數(shù)設置為任何一種已知的人數(shù)計數(shù)器得出的乘客人數(shù)(0，1，2……)。程序步14把值LAST BORDED(用來跟蹤最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間)設置為等于當前時間TIM。如果踏梯T出現(xiàn)時無乘客進入電梯，則跳過13和14程序步。
程序步19將乘客總數(shù)計數(shù)PSNGRS置為零，而程序步20令U計數(shù)器等于零；用途如后面將要敘述的，U計數(shù)器對最近經(jīng)過的所有踏梯進行計數(shù)。然后，程序步21使乘客計數(shù)增加一個等于最近在踏梯T中測出的乘客人數(shù)的數(shù)目。最初，這是一次新的踏梯，其計數(shù)在程序步13剛剛被設置。然后在兩程序步21，22中將計數(shù)器T和U加一，測試步23確定是否各次踏梯的乘客數(shù)都已全部加進去了。若非如此，則重復程序步21和22。當U計數(shù)器達到20，則T計數(shù)器加一，取20(在此情況下)的模，回到程序步11所設的計數(shù)值。
當最近的20次踏梯全都將其乘客計數(shù)加進乘客計數(shù)中，測試步23的肯定的結(jié)果使程序轉(zhuǎn)入程序步28，將最近電梯上乘客組的乘客數(shù)，G設置成等于程序步21中求得乘客數(shù)。例如，在這個實施例中，可能有一套15個組，在將近5分鐘的時間間隔中，每分鐘大約3組，由此可以確定在最近5分鐘左右的周期中，任何一組乘客的最多人數(shù)。5分鐘過去后，將最老一組棄置掉，并把新的一組G加到這套乘客組中。程序步29還將一個稱為最大組的因數(shù)設置成等于程序步21求出的乘客人數(shù)，這個因數(shù)最后含有具有最多人數(shù)的組的乘客人數(shù)。然后，將局部地處理所有的組G用H計數(shù)器置成1。測試步31確定組G中的乘客人數(shù)是否大于最大組中的乘客人數(shù)。最初它們是相等的，測試步31得出否定的結(jié)果，使程序進到雙步32，使G計數(shù)器和H計數(shù)器加一，而測試步33確定H計數(shù)器是否達到15(以此說明所有組都查詢了一遍)。最初沒有，于是測試步33得出否定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)回測試步31，查看下一組是否大于前次確定的最大組。若是如此，測試步31得出肯定的結(jié)果，使程序進到程序步36，將最大組人數(shù)重新設置成組G的人數(shù)。當全部組都比較過，從而在程序步36最后一次完成時最大一組被設置成最大組時，G計數(shù)器加一而其計數(shù)達到比程序步28之前的計數(shù)值大1，從而指向這套組中最老的一個，于是當下次通過圖13時，下一個踏梯出現(xiàn)之后變?yōu)檫@套組中最新的一個。H計數(shù)器加一達到15，于是測試步33得出肯定的結(jié)果，使程序經(jīng)轉(zhuǎn)移點37進到圖14。
作為一個例子，假定在一個踏梯中斷中，最后一位乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間為3分鐘，最后一組的人數(shù)為8個乘客。按傳統(tǒng)的模糊邏輯運算，時間的每一個元素都作為參數(shù)，從圖1—6的全部模糊集合中計算出相應的隸屬函數(shù)值(隸屬度)，從而得出″時間″模糊集合，后者具有與圖1—6模糊集合相關(guān)的程度等于的元素及由此得出的隸屬函數(shù)值，在前例中數(shù)值如下
FO(time)＝{0.0|CO，0.0|NZ，0.0|S，0.6|M，0.5|L，0.0|VL}其中CO＝目前占用；NZ＝幾乎為零；S＝短；M＝中等；L＝長；VL＝甚長。
類似地，從圖7—11求出″人數(shù)″模糊集合，在前例中其值如下FO(size)＝{0.0|OP，0.8|S，0.3|M，0.6|L，0.0|VL}其中OP＝一個乘客；S＝少；M＝中等；L＝多；VL＝甚多。
然后，如圖12所示，利用″交″算子求出與每個可能的輸出相關(guān)的隸屬函數(shù)，來計算目標速度。采用取小/取大法時，正如后面將要敘述的，″交″算子就是每一對元素的隸屬函數(shù)M中的最小值MI N，MI N[M(D)，M(E)]。正如圖12一例所示，每一對元素(D，E)都與建議的目標速度相關(guān)。如果只有一個″交″運算結(jié)果不為零，則目標速度就是與此相關(guān)的速度例如，SPD(4，2)＝0.5Vmax。但是，正如以后將要更完全地說明的，在圖1—11的例子中，大部分元素都產(chǎn)生一個以上的非零″交″運算結(jié)果，所以，每個″交″運算結(jié)果都用來(由圖12)計算建議速度的加權(quán)平均值。
在圖14中，第一步42將D計數(shù)器置為1，程序步43將E計數(shù)器置為1。這些計數(shù)器用來幫助跟蹤由各個模糊集合得出的信息在隨后的處理中以及在后面將要舉出可能的實際數(shù)字的實例中的使用情況，這些模糊集合在圖1—6中用數(shù)字D1到D6編號，在圖7—11中用數(shù)字E1到E5編號。然后，子程序44使用變量″LAST BORDED″來計算最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)的時間被設想為圖1—6中任何一種情況目前占用、幾乎為零、短、中等、長及甚長的或然率。做到這一點的方法是，在模糊集合D(先是圖1的″目前占用″模糊集合)中查找與圖13程序步14設定的最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間相等的元素的隸屬函數(shù)值。然后，在程序步46中D計數(shù)器加一，在下一個模糊集合，幾乎為零中查找最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間的元素的隸屬函數(shù)值。在程序步46中，D計數(shù)器再次加一，測試步47確定圖1—6的″最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間″模糊集合是否都查過一遍。若是如此，則D計數(shù)器加一，達到6，而測試步47得出肯定的結(jié)果，使程序進入子程序49，計算最后的最大乘客組人數(shù)(圖13程序步36)被設想為圖7—11的模糊集合的任何一種情況一個乘客、少、中等、多及甚多的或然率。與最大乘客組人數(shù)相等的元素的隸屬函數(shù)值是在模糊集合E中查找的(先是E＝1，即圖7的″甚多″模糊集合)。然后，在程序步50中，E計數(shù)器加一，測試步51確定是否″最后一個乘客組人數(shù)″模糊集合的隸屬函數(shù)值全都查找過了。最初沒有，于是測試步51得出否定的結(jié)果，使程序返回子程序49，查找最大乘客組人數(shù)(最后一次程序步36中確定的)模糊集合對下一個模糊集合(在此情況下，E＝2，圖8的″多″模糊集合)的隸屬函數(shù)值。當″最大乘客組人數(shù)″的隸屬函數(shù)值在5個″最后乘客組人數(shù)″模糊集合中都查找過了，測試步51便得出肯定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)入程序步52，將希望的速度，SPD的值置為零；程序步53將除數(shù)，DVSR置為零；程序步5 4將E計數(shù)器加一，于是它指向圖11″最后一個乘客組人數(shù)″模糊集合中數(shù)字最大的一個。
如前所述，計算模糊集合的每一個組合的″交″運算的取小/取大法，就是在″最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間″模糊集合的每一個元素的隸屬函數(shù)值與″最后一個乘客組人數(shù)″模糊集合中的每一個元素的隸屬函數(shù)值之間取最小值。從程序步46和54留下來的D值(這時為7)與E值(這時為5)開始，逐個減一，遍歷模糊集合D的全部對模糊集合E的每一個，即可將本例方程式(1)用的所有數(shù)值以及除數(shù)計算出來，除數(shù)用來將數(shù)值歸一化，使之表示為額定速度百分數(shù)。
具體地說，程序步55將D計數(shù)器減一，使之指向″最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間″模糊集合中數(shù)字最大的一個，圖6。然后，測試步57確定由模糊集合D計算的隸屬函數(shù)值是否大于由模糊集合E計算的隸屬函數(shù)值(最初D＝6，E＝5)。這也就是比較″甚長″與″一個乘客″(見圖12)的隸屬函數(shù)值，從而確定這兩個集合的″交″集。若D的隸屬函數(shù)值大于E的隸屬函數(shù)值，則測試步57將得出肯定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)入程序步58，將模糊集合D＝6與E＝5的最小隸屬度設置為E＝5時的隸屬函數(shù)值。另一方面，若D的隸屬函數(shù)值小于E的隸屬函數(shù)值，則測試步57將得出否定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)入程序步59，將模糊集合D＝6與E＝5的最小隸屬度設置為D＝6時的隸屬函數(shù)值。然后，程序步60將速度值加上兩模糊集合D＝6與E＝5之間的隸屬函數(shù)最小值乘以與該兩集合所對應的速度，從而使速度值加大，在此例中，如圖12所示，速度是關(guān)斷或零。在程序步61，在除數(shù)加上這兩個集合D＝6及E＝5的隸屬函數(shù)中的最小值。測試步63測試E是否已經(jīng)減一至零。最初，未減到零，測試步63得出否定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)入測試步64，確定D計數(shù)器是否已經(jīng)減到零。第一次通過時，D只減回到6，于是測試步64得出否定的結(jié)果，使程序回到程序步55，在這里D計數(shù)器減一，從而能計算″長″(D＝5)模糊集合與″一個乘客″模糊集合(E＝5)的″交″集。然后測試步57確定模糊集合D＝5及模糊集合E＝5之間的最小值。這樣，就可以求出模糊集合E＝5與D＝6至D＝1的全部模糊集合的組合的″交″集。最后，D計數(shù)器減到零，于是測試步64將得出肯定的結(jié)果，使程序轉(zhuǎn)向程序步65，D計數(shù)器恢復7的值；程序步66將E計數(shù)器減一?，F(xiàn)在可以同樣方法計算模糊集合E＝4與D＝6至D＝1的各個模糊集合的組合的″交″集。當模糊集合的所有的組合都處理完畢，E計數(shù)器將減至零，測試步63得出肯定的結(jié)果，使程序進至程序步67，把在程序步及測試52—66的全部處理算出的全部速度值都加起來，再除以在這些程序步中求出的除數(shù)的總和，從而實現(xiàn)方程式(1)，計算出速度。接著，子程序68將速度送至電梯馬達驅(qū)動器，起到速度指令的作用，從而控制電梯的實際速度。程序的另一部分通過返回點6 9返回。
在前面的例子中，程序步和測試44—47提供D＝4(0.6)及D＝5(0.5)的模糊集合的非零隸屬函數(shù)值，而不提供其余模糊集合(D＝1，D＝2，D＝3及D＝6)的隸屬函數(shù)值。類似地，程序步和測試52—54由模糊集合E＝2(0.8)及E＝3(0.3)產(chǎn)生非零隸屬函數(shù)值，由模糊集合E＝1，E＝4及E＝5產(chǎn)生零值隸屬函數(shù)值。如果模糊集合設計成類似類型相鄰模糊集合重疊較多時，在許多情況下，會產(chǎn)生較多的非零結(jié)果。但是，由于選擇最小值的方法，然后彼此相加和歸一化(在程序步和測試52—67)，計算速度指令時涉及多少″交″集項(模糊集合對之間多少個最小值)并不重要。在這種情況下，速度指令的計算方法如下MIN[D＝4，E＝2]＝MI N
＝0.6MIN[D＝4，E＝3]＝MI N
＝0.3MIN[D＝5，E＝2]＝MI N
＝0.5MIN[D＝5，E＝3]＝MI N
＝0.3由圖12SPD[D＝4，E＝2]＝M＝0.5VmaxSPD[D＝4，E＝3]＝S＝0.3VmaxSPD[D＝5，E＝2]＝S＝0.3VmaxSPD[D＝5，E＝3]＝S＝0.3Vmax如程序步及測試步57—67，加以組合(0.6×0.5Vmax)+(0.3×0.3Vmax)+(0.5×0.3Vmax)+(0.3×0.3Vmax)0.6+0.3+0.5+0.3]]>=0.63Vmax1.7=0.37Vmax]]>于是，可以看出，可以得出一個與圖12所示的4個值中任何一個都不相同的指令速度值。事實上，由于所用的方法，特別是程序步和測試步52—67，可以使用10個或更多的基本速度，而不是圖12所示的4個，處理不必改變。這是本發(fā)明的優(yōu)點程序上稍作修改，就可以有很大的靈活性。
在本發(fā)明的第二個實施例中，使用了完全不同的控制概念。這個實施例的控制概念，如圖15所示，即使電梯上只有一個乘客，也令電梯以全速(Vmax)為指令速度，而不是讓速度與交通情況匹配，當電梯上沒有乘客時，可用零速(本實施例的一個實現(xiàn)方法)或爬行速度(本實施例的另一個實現(xiàn)方法)作為指令速度。但是，采用可變速度(基本上按圖13和14中第一個實施例中敘述的進行選擇)，以緩和電梯由于缺乘客而停掉后不得不重新起動造成的影響并減輕由此帶來的代價，而電梯停止時，要停足夠長的時間以克服重新起動的代價。在這個控制方法中，只要電梯有任何乘客，就以全速作為目標速度；當電梯上無乘客時，在任何一個速度控制周期(例如，第一個實施例的每個踏梯周期，20毫秒)內(nèi)，目標速度都是按交通歷史確定的。這樣，如果前此最近交通繁忙，則空載電梯的目標速度可以是中速，而如果最近交通不繁忙，則目標速度可以是完全停止(或爬行速度)。
與前一個實施例相比，這個實施例在處理上的差別，除了可以使用的幾個特別的數(shù)字之外，還包括第一、如圖15第一列所示，只要電梯上有任何乘客，電梯的目標速度總是全速；第二、在最近一段時間最后一個乘客組的人數(shù)，是在前一個連續(xù)的非空梯運轉(zhuǎn)周期中，任何一次電梯上乘客最多的人數(shù)來測定的；第三、用作圖7—11的模糊集合的參數(shù)的，不是與最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間″最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間″的基本元素，而是″已登上電梯的乘客中最后一個離開電梯之后經(jīng)過的時間″基本元素(雖然圖7—11并未針對第二實施例重新命名)。于是最大乘客人數(shù)的測定從任何一個乘客登上電梯起一直繼續(xù)到電梯完全走空為止，而處理(而不是對每一組進行計數(shù))僅在電梯空載時進行。
現(xiàn)參照圖16，完成本發(fā)明第二實施例的程序從入口點77進入。圖13中的新乘客程序步和測試步10—13以同樣的方式完成。差別在于，圖16的實施例中不用″記錄最后一位乘客登上電梯后的時間″，而正如后面將要敘述的，采用與電梯運動有關(guān)的時間這位乘客離開的時間。然后，測定目前電梯上的該乘客組的人數(shù)的程序步和測試步19—30像以前在圖13中說明的同樣的方式完成。但是，圖13中測定最近5分鐘(等)的周期內(nèi)最大乘客組人數(shù)用的圖13的程序步和測試步31-36在圖16的實施例中已不使用。代之的是，正如后面將要更完全地說明的，在程序步78查詢梯空標志，以確定在下一個周期中，踏梯中斷是否確定了整個電梯是空的。如果上一次運行圖16的程序時整個電梯是空的，程序步79將梯空標志復位，并在程序步80把最大乘客組置成等于程序步21(圖13)中的人數(shù)計數(shù)值，從而將最大乘客組定為當前電梯上的人數(shù)(而不論其多少)。但是，如果再前一次運行圖16的程序時電梯不空，則測試步81確定是否當前電梯上的乘客數(shù)大于以前確定的最大乘客數(shù)。若是如此，則在程序步80將最大乘客組置成等于目前的乘客人數(shù)。但若非如此，則跳過程序步80。
這兩個實施例的主要差別是，測試步83確定電梯是否空。若非如此，測試步83得出否定的結(jié)果，使程序前進到程序步84，在這里將目標速度置成Vmax，圖14的處理都取消了。然后，在子程序68將速度指令送到馬達控制器，而其他處理則通過返回點69返回。正如剛才敘述的，在電梯上有乘客時，唯一的功能是跟蹤電梯上的乘客人數(shù)，(必要時)更新最大乘客組。
如果電梯上沒有乘客，則測試步83得出肯定的結(jié)果，使程序進到程序步85，設置前述的梯空標志，于是，正如剛才敘述的，下一次通過圖16的程序時，重新將最大乘客組人數(shù)初始化。接著，測試步86將因數(shù)″Last Exited″(最后一個離開)置成當前的時間。這個因數(shù)用來代替作為圖1—6的參數(shù)的″最后一個乘客登上電梯后經(jīng)過的時間″。接著，程序步42和43以與圖14的實施例相同的方式完成，對用來查閱模糊集合的隸屬函數(shù)的計數(shù)器初始化。子程序44a將當前時間減去程序步86設置的″Last Exited″(最后一個離開)的時間，算出最后一個乘客離開空電梯之后經(jīng)過的時間，并利用這個時間在圖1″目前占用″模糊集合中計算隸屬函數(shù)值。這與圖14子程序44一樣，只是使用最后一個乘客離開后的時間，而不用最后一個乘客登上電梯后的時間。然后，程序步46和47使圖2—6的每一個模糊集合都被賦予圖16子程序44a算出的隸屬函數(shù)值，但用的是最后一個乘客離開后的時間。接著，程序步52—67以與前述圖14的相同方式完成。換句話說，當電梯空時，完成(基本上就是圖14的)模糊處理，根據(jù)交通歷史確定電梯的指令速度，從而以能反映該速度將為零(或爬行速度)的或然率的方式，使其趨向或等于停止(或爬行速度)。
借助圖16來說明的本發(fā)明的第二個實施例，使用了第一個實施例的4個基本速度，包括圖15所示的零速或停止。但是，那個實施例的第二個實現(xiàn)方法可以使用爬行速度，它被定義為這樣的速度，在此速度下電梯能有效地運行(不發(fā)生不應有的顛簸、牽制及其他耗能的作用)，以利用這樣一個事實，即電梯從靜止狀態(tài)啟動要克服靜摩擦，要消耗大量能量。因此，這里的″最低速度″一詞包括零速和非常低的爬行速度，后者可以代替零速，依本發(fā)明的第二實施例的實現(xiàn)方法而定。在圖13，14及16的各個實施例中，選定的乘客人數(shù)是在有關(guān)的一段時間里乘客的最大人數(shù)。但是，另一種選定的數(shù)字，例如加權(quán)平均及其他數(shù)字也可以使用。
在這里實現(xiàn)方法的不同細節(jié)，對于本發(fā)明的實踐并不重要。例如，圖1—6及圖7—11的每一種模糊集合可以多一些或少一些。模糊集合的隸屬函數(shù)值的細節(jié)可以改變。圖12及圖15的圖表可以改變。如前所述，所用的基本速度數(shù)可以是4以外的數(shù)。這里的編程細節(jié)是用來說明功能的，本發(fā)明不一定就必須這樣實現(xiàn)(形式和關(guān)系都可以彼此不同)。
當然，模糊集合的性質(zhì)要根據(jù)所考慮的電梯的交通情況而定。例如，在交通量很低的建筑物中，圖6模糊集合″甚長″可以從3分鐘開始，而不是所示的4分鐘。類似地，在所舉的交通量很低的建筑物中，圖7中的模糊集合″最后一個乘客組人數(shù)甚多″可以從4名乘客開始，而不是9名乘客。反之，對交通非常繁忙的情況亦是如此。這樣，在一個實施例中，對于給定的交通情況，電梯可以被允許比較經(jīng)常一些或比較不經(jīng)常一些地降低速度，如果認為這樣利用本發(fā)明最合適的話，在本發(fā)明的另一個實施例中，通過對模糊集合的裁剪，可以使電梯的目標速度在電梯空載時，趨向于減速快一些或減速慢一些。
模糊集合的隸屬函數(shù)值可以用眾所周知的方法由模糊集合的算術(shù)表達式計算出來(而不是查表求出)最后一個乘客登上電梯之后經(jīng)過的時間目前占用＝{[1.0，0]，[1.0，0.3]，
}幾乎為零＝{
，
，[1.0，0.3]，
}短＝{
，
，[1.0，1.2]，
}
中等＝{
，
，[1.0，2.5]，
}長＝{
，
，[1.0，4]，
}甚長＝{
，
，[1.0，6]}最后一個乘客組的人數(shù)甚多＝{
，
，[1.0，12]}多＝{
，
，[1.0，9]，
}中等＝{
，
，[1.0，6]，
}少＝{
，[1.0，3]，
}一個乘客＝{
，[1.0，1]，
}這樣，雖然本發(fā)明是用所舉的實施例來說明和敘述的，但對于熟識本行的人員都應該明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在其中或?qū)ζ渥魃鲜龅幕蚱渌煌母淖?、省略和添加?br> 權(quán)利要求
1.一種按照與電梯最近的交通歷史有關(guān)的控制概念控制變速電梯速度的方法，該電梯具有馬達控制器以及用來提供表示登上電梯的乘客人數(shù)的信號用的乘客傳感器，該方法包括當乘客登上該電梯時檢測乘客的存在并提供表明乘客存在的乘客信號；根據(jù)該乘客信號，提供一個代表最后一個乘客登上該電梯后所經(jīng)的時間，在該控制概念中說明該電梯交通繁忙程度的時間信號；根據(jù)該乘客信號，提供一個代表選定的乘客數(shù)，在該控制概念中說明該電梯交通繁忙程度的乘客組信號；提供一組第一模糊集，該第一模糊集中的每一個都與該經(jīng)過的時間周期代表該控制概念中一個經(jīng)過的時間段的程度有關(guān)，每個模糊集都包括多個預定的第一信號集，該第一信號集之中的每一個都與一個給定的經(jīng)過的時間周期有關(guān)，該第一信號集之中的每一個都有多個與多個項目對應的信號，每個項目都包括一個基本元素和一個相應的隸屬函數(shù)值，基本元素等于給定的經(jīng)過的時間周期，而隸屬函數(shù)說明有關(guān)的經(jīng)過的時間周期代表該控制概念中的規(guī)定的經(jīng)過時間，即相應模糊集所代表的程度的程度；提供一組第二模糊集，該第二模糊集中的每一個都與該選定的乘客人數(shù)構(gòu)成該控制概念中一個給定交通情況的程度有關(guān)，每個模糊集都包括多個預定的第二信號集，該第二信號集之中的每一個都與一個乘客人數(shù)有關(guān)，該第二信號集之中的每一個都有與多個第二項目對應的信號，每個第二項目都包括一個基本元素和一個相應的隸屬函數(shù)值，基本元素等于一個乘客人數(shù)，而隸屬函數(shù)則說明該乘客人數(shù)構(gòu)成該控制概念中的規(guī)定的乘客人數(shù)，即相應模糊集所代表的程度的程度。根據(jù)該時間信號，由該第一模糊集提供多個表示時間模糊集的信號，時間模糊集的每一個項目都有一個基本元素和一個隸屬函數(shù)值，基本元素表示該經(jīng)過的時間被確定為與該第一模糊集之中一個相對應的該控制概念中的經(jīng)過時間的程度，而隸屬函數(shù)值則等于與該第一模糊集有關(guān)的隸屬函數(shù)值；根據(jù)該乘客組信號，由該第二模糊集提供多個表示人數(shù)模糊集的信號，人數(shù)模糊集的每一個項目都有一個基本元素和一個隸屬函數(shù)值，基本元素表示該選定的乘客人數(shù)代表與該第二模糊集之中一個相對應的該控制概念中的乘客人數(shù)的程度，而隸屬函數(shù)值則等于有關(guān)的第二模糊集隸屬函數(shù)值；根據(jù)該時間模糊集及該人數(shù)模糊集，向該馬達控制器提供一個目標速度指令。
2.權(quán)利要求1提出的方法包括提供一組預先確定的速度信號，其中的每一個信號代表在該控制概念中與每一個所述第一模糊集與每一個所述第二模糊集的組合有關(guān)的一個電梯速度，并根據(jù)該隸屬函數(shù)值(相應地)與該速度信號的乘積的總和，提供該目標速度指令。
3.權(quán)利要求1提出的方法包括如下步驟根據(jù)該乘客信號，依次地提供表示電梯上任何一次的總乘客人數(shù)的總乘客人數(shù)信號；并根據(jù)該總乘客信號，提供該乘客組信號。
4.權(quán)利要求1提出的方法，其中該時間信號代表最后一個乘客登上該電梯后所經(jīng)的時間，而該乘客組的信號則代表在最近一段時間里該電梯上任何一小選定的乘客人數(shù)。
5.權(quán)利要求4提出的方法，其中該選定的乘客人數(shù)是在該段時間間隔里任何一次該電梯上的最大乘客人數(shù)。
6.權(quán)利要求4提出的方法，其中該時間間隔被定義為預定數(shù)目的乘客登上電梯時的踏梯次數(shù)。
7.權(quán)利要求1提出的方法，其中該速度信號代表額定速度與完全停止的速度(包括兩者在內(nèi))之間的電梯速度。
8.權(quán)利要求1提出的方法，其中該速度信號代表額定速度與爬行低速(包括兩者在內(nèi))之間的電梯速度。
9.權(quán)利要求1提出的方法，其中該時間信號代表最后一個乘客離開該電梯后所經(jīng)的時間；而該乘客組的信號則代表在上次該電梯空載之后電梯上任何一次選定的乘客人數(shù)。
10.權(quán)利要求9提出的方法，其中該選定的乘客人數(shù)是在上次該電梯空載之后該電梯上任何一次的最大乘客人數(shù)。
11.權(quán)利要求1提出的方法，其中該選定的乘客人數(shù)是在預定的時間間隔里該電梯上任何一次的最大乘客人數(shù)。
12.一種按照與電梯最近的交通歷史有關(guān)的控制概念控制變速電梯速度的方法，該電梯具有馬達控制器以及用來提供表示登上電梯的乘客人數(shù)的信號用的乘客傳感器，該方法包括當乘客登上該電梯時檢測乘客的存在并提供表明乘客存在的乘客信號；根據(jù)該乘客信號，提供一個代表最后一個乘客登上該電梯后所經(jīng)的時間，在該控制概念中說明該電梯交通繁忙程度的時間信號；并根據(jù)由該時間信號及該乘客信號表示的交通繁忙程度，向馬達控制器提供一個速度指令信號，從而使電梯運行于與電梯交通繁忙程度有關(guān)的速度下。
13.權(quán)利要求12提出的方法，包括如下步驟根據(jù)該乘客信號，依次地提供表示電梯上任何一次的總乘客人數(shù)的總乘客人數(shù)信號；提供時間模糊集和乘客模糊集，分別表示該經(jīng)過的時間周期及該電梯上任何一次的該乘客人數(shù)在該控制概念中表示的交通繁忙程度的程度；并利用由該時間信號及總乘客數(shù)信號算出的該時間模糊集和該乘客模糊集的組合的隸屬函數(shù)值的模糊算術(shù)運算，提供該速度指令。
14.一種按照與電梯最近的交通歷史有關(guān)的控制概念控制變速電梯速度的方法，該電梯具有馬達控制器以及用來提供表示登上電梯的乘客人數(shù)的信號用的乘客傳感器，該方法包括當乘客登上該電梯時檢測乘客的存在并提供表明乘客存在的乘客信號；根據(jù)該乘客信號，提供一個代表最后一個乘客登上該電梯后所經(jīng)的時間，在該控制概念中說明該電梯交通繁忙程度的時間信號；根據(jù)該乘客信號，依次提供一個乘客總?cè)藬?shù)信號，表示該電梯上任何一次的乘客總?cè)藬?shù)；根據(jù)說明電梯非空載的該乘客總?cè)藬?shù)信號，向該馬達控制器提供一個速度指令信號，使其運行于低于最高運行速度的而為該時間信號及該乘客總?cè)藬?shù)信號的函數(shù)的速度下。
15.權(quán)利要求14提出的方法，包括如下步驟根據(jù)該乘客信號，依次地提供表示電梯上任何一次的乘客總?cè)藬?shù)的乘客總?cè)藬?shù)信號；提供時間模糊集和乘客模糊集，分別表示該經(jīng)過的時間周期及該電梯上任何一次的該乘客人數(shù)在該速度控制概念中表示的交通繁忙程度的程度；并利用由該時間信號及該乘客總?cè)藬?shù)信號算出的該時間模糊集和該乘客模糊集的組合的隸屬函數(shù)值的模糊算術(shù)運算，提供該速度指令。
16.權(quán)利要求14提出的方法，其中該速度指令信號可以使馬達控制器當該電梯沒有乘客足夠長的一段時間后將該電梯停止。
17.權(quán)利要求14提出的方法，其中該速度指令信號可以使馬達控制器當該電梯沒有乘客足夠長的一段時間后令該電梯運行于爬行低速下。
全文摘要
在一個實施例中，表示最后一個乘客登上電梯后所經(jīng)時間可被設想為零及非常長時間，以及介乎兩者之間的某個數(shù)的程度的模糊集合，與表示最近短暫的或循環(huán)的時間周期內(nèi)電梯上任何一次的乘客最大人數(shù)可被設想為零個乘客及非常多乘客，以及介乎兩者之間的某個數(shù)的程度的模糊集合加以組合。利用“交”運算(一對模糊集合的組合的函數(shù))來選擇建議的目標速度；對于一個以上的建議目標速度，采用加權(quán)平均法將結(jié)果精確化，求出最后的目標速度。
文檔編號B66B31/00GK1126170SQ95109558
公開日1996年7月10日 申請日期1995年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年9月20日
發(fā)明者J-P·范羅伊, J·比塔, 小·D·J·西拉格, B·A·包威爾 申請人:奧蒂斯電梯公司