立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)想

摘 要：為了提高車庫的容量，城市的立體車庫是未來發(fā)展的趨勢。要想提高立體車庫的運行效率和降低系統(tǒng)的運行能耗，需要有較好的立體車庫控制系統(tǒng)，文章提出了一種立體式智能車庫的控制設(shè)計構(gòu)想，包括車庫控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)框圖，控制策略和控制方法設(shè)想等。

關(guān)鍵詞：立體車庫；智能控制；控制方法

1 概述

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們的生活水平越來越高，私家車數(shù)量激增?，F(xiàn)在出行停車在很多城市都是一個非常大的難題，如何在有限的土地上解決居民的停車是一個亟待解決的問題。要想在一定的地面面積上存放更多的車輛，立體車庫是必要的選擇。如果是單臺升降機的立體車庫，存車和取車用的時間會較長，這樣會使得立體車庫使用效率較低，有文章指出，如果存取車的等待時間超過1分鐘，就屬于長時間等待，達不到人們期望值，影響車庫的使用和推廣。為了縮短信號響應(yīng)的等待時間和運行時間，減少對存取車造成的不方便，如果在一個立體車庫中安排幾臺升降機，能夠提高工作效率，實現(xiàn)方便存取，這樣的立體車庫才具有實用性。但是含有多臺升降機的立體車庫就會是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，要想順利的工作，需要有比較好的控制方法，即需要設(shè)計一個優(yōu)化的控制系統(tǒng)，也就是立體車庫智能群控系統(tǒng)。下面就討論一下這個系統(tǒng)的構(gòu)想和控制策略。

2 控制策略

立體車庫尤其是多臺升降機的立體車庫是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，如何協(xié)調(diào)最優(yōu)的工作是控制系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)。對于用戶來說，存取車時間最短就是最優(yōu)的系統(tǒng)，但對于業(yè)主來說可能還要考慮能量損耗等問題，立體車庫的運行依靠的機械驅(qū)動，能耗巨較大，節(jié)能也是立體車庫總體控制系統(tǒng)的目標之一。如何兼顧二者或者多個優(yōu)化目標之間的關(guān)系，是立體車庫控制策略的主要內(nèi)容。

這里認為，當出現(xiàn)兩個或多個優(yōu)化目標的時候，應(yīng)該根據(jù)具體工作場景不同，分清主次，確定好優(yōu)化目標的優(yōu)先級順序。如：在存取車高峰，以存取車時間最短為首要目的，進行達在短時間內(nèi)完成多個信號的優(yōu)化調(diào)度控制策略。在不是上下班高峰期的時間內(nèi)，時間的優(yōu)化已經(jīng)不是首要任務(wù)，這時要考慮的主要問題是如何減少能耗，控制系統(tǒng)的調(diào)度以最少的能耗完成最多的信號響應(yīng)。

3 控制算法

3.1 控制數(shù)據(jù)流程

目前在我國立體車庫的控制研究還只局限于硬件結(jié)構(gòu)和軟件編程，而要實現(xiàn)立體車庫控制多個最優(yōu)目標的控制要求，需要采用有效的控制算法，來實現(xiàn)輸入信號的群控調(diào)度。立體車庫要用升降機來作為垂直運輸工具，在大型的立體車庫中，可能需要配置兩臺以上的升降機才能提高工作效率，如何協(xié)調(diào)多臺升降機之間的任務(wù)，使它們高效優(yōu)質(zhì)的工作并且不發(fā)生碰撞等需要研究控制算法。即當呼叫按鈕被按下時，控制器分析呼叫信號，了解各個升降機當時的工作狀態(tài)，選擇最佳的升降機去完成呼叫任務(wù)，達到快速應(yīng)答和降低能耗的目的。含有多臺升降機的立體車庫控制的數(shù)據(jù)流程結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，以三臺升降機為例。

所有的控制算法在控制中心的主機上進行完成，通過和下位機與作為垂直運輸工具的升降機進行聯(lián)系，下位機與升降機之間通過檢測端口獲取升降機的位置狀態(tài)和用戶的呼叫信號，通過控制端口來執(zhí)行主機的控制指令，實現(xiàn)車輛安全高效的存取等控制。

3.2 控制方法

立體車庫的群控目前是處于剛剛起步階段，但對于像電梯這類設(shè)備的群控技術(shù)相對來說已經(jīng)比較成熟了，認為立體車庫的群控算法可以借鑒這些其它系統(tǒng)的群控方法。主要有以下幾種：

3.2.1 模糊邏輯的方法

模糊控制是一種模糊的、逼近的控制方式，而實際運行中的電梯恰恰也存在大量的不確定性，模糊群控在電梯群控制已有應(yīng)用，立體車庫的運行與電梯有很大的相似性，也存在大量的不確定性，也很難確定精確模型，利用模糊邏輯算法得到綜合評價函數(shù)，可以較好的反應(yīng)立體車庫的運行狀態(tài)從而進行合理的控制。當然，模糊控制也有一定的局限性，如：要想改變運算的規(guī)則，就必須對程序語句進行改動，不夠靈活等。

3.2.2 模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法

立體車庫群控系統(tǒng)由于在運行過程中有大量的不確定性，因而想建立群控立體車庫的模型是比較困難，具體要關(guān)系到多個輸入信號，多臺升降機的實時運行狀態(tài)，以及要存取的各個車位的狀態(tài)等，而模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了這個能力，能夠做到實時跟蹤，對各控制變量進行一定的優(yōu)化，這樣可以做到根據(jù)具體的交通情況不同，求解出最短存取車等待時間方案。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)有一定的局限性，若：初始條件對收斂結(jié)果影響較大等。

3.2.3 專家系統(tǒng)的控制方法

專家系統(tǒng)有人機交互、推理控制、專家知識庫、綜合數(shù)據(jù)庫、解釋器和知識獲取中心等幾個內(nèi)容組成。該算法通過采集行業(yè)專家的思維模式以及相關(guān)的專業(yè)技能，來確定自己的思維和控制的習(xí)慣，在一定約束規(guī)則條件下，把信息存儲在專家知識庫中。該方法在一些群控系統(tǒng)中有較早的應(yīng)用。但專家系統(tǒng)也有一定的局限性，如：要求使用的系統(tǒng)模型簡單，且假設(shè)的條件要和實際系統(tǒng)相似等。

3.2.4 遺傳算法的控制方法

該方法是根據(jù)生物進化過程研究出來的一種算法，利用對自然選擇以及遺傳的特征進行模擬，得出的一種概率性的搜索優(yōu)化算法。該方法對條件的限制較少，容易實現(xiàn)系統(tǒng)的實時性和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。缺點是：搜索解的速度較低、時間較長，要想獲得較好的結(jié)果，須有足夠的遺傳代數(shù)。

3.2.5 蟻群算法

蟻群算法是以螞蟻覓食的行為為基礎(chǔ)的智能算法。螞蟻在覓食過程中，都會找到一條從蟻巢到食物源的最短路徑。這種思想與群控的立體車庫在存取車時要尋找一條最短最優(yōu)的路線一樣，因而一群算法在多升降機和多通道這樣的復(fù)雜的立體車庫的控制中應(yīng)該是一種較合適的方法，可以進一步進行探討。

4 結(jié)束語

立體車庫是車庫的發(fā)展趨勢和必然結(jié)果，根據(jù)車庫的特點，文章從減少存取車的等待時間和降低損耗的角度出發(fā)，對立體的控制策略和方法進行了初步構(gòu)想，并希望通過以后的學(xué)習(xí)和積累，能夠逐漸清晰立體車庫的具體控制，今后能在具體控制算法上有所收獲。

參考文獻

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