竇巖 郭蘭中 李云波 季宇飛

摘 要：電梯的安全性關(guān)系著人的生命安全，不能讓其帶著故障運(yùn)行；電梯是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，從電梯運(yùn)行采集數(shù)據(jù)往往存在非線性，尋找一個(gè)能解決問(wèn)題又能有效處理非線性系統(tǒng)的故障診斷和預(yù)測(cè)方法是電梯診斷方法的關(guān)鍵技術(shù)。利用支持向量機(jī)技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)預(yù)判的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)卻具有泛化能力較高、靈活性較高、超強(qiáng)的信息處理能力、高維度數(shù)據(jù)處理能力，并簡(jiǎn)化復(fù)雜低維度。

關(guān)鍵詞：電梯 診斷方法 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（a）-0-02

電梯是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)呈現(xiàn)明顯的非線性、時(shí)變性和不確定性，因此系統(tǒng)的故障存在模糊性、傳播性、放射性和相關(guān)性等特征，難以精確建模，給基于模型的故障診斷方法帶來(lái)挑戰(zhàn)。另一方面，電梯運(yùn)行過(guò)程中以及維修時(shí)產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含了電梯的運(yùn)行機(jī)理和狀態(tài)的信息。如何將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，為電梯設(shè)備性能監(jiān)控、視情維護(hù)維修等提供決策依據(jù)，對(duì)于提高電梯的安全性、可靠性具有重要的意義。利用電梯數(shù)據(jù)對(duì)電梯故障進(jìn)行診斷的本質(zhì)就是對(duì)電梯性能參數(shù)進(jìn)行分類和預(yù)測(cè)，而支持向量機(jī)在分類和數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)表現(xiàn)出良好的表現(xiàn)。

支持向量機(jī)控制是非線性控制的一個(gè)分支，與傳統(tǒng)的控制區(qū)別為支持向量機(jī)并非系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)學(xué)習(xí)完成控制器設(shè)計(jì)，支持向量機(jī)為基于控制系統(tǒng)的輸入-輸出映射?？刂破髟O(shè)計(jì)并不是針對(duì)模型進(jìn)行的，控制器是一種結(jié)構(gòu)比較特殊的非線性控制器。

1 基于支持向量機(jī)的建模

受電梯運(yùn)行環(huán)境、傳感器測(cè)量噪聲等影響，運(yùn)行數(shù)據(jù)中往往包含隨機(jī)噪聲，使得運(yùn)行數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性。在建模時(shí)需要考慮到隨機(jī)噪聲的影響，如圖1所示。

2 基于支持向量機(jī)的電梯電流模型預(yù)測(cè)控制

模型預(yù)測(cè)控制采用各類不同電流預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，使用在線滾動(dòng)優(yōu)化指標(biāo)和電梯電流反饋?zhàn)孕Ｕ呗?，努力有效地克服被控制?duì)象的時(shí)變、時(shí)滯、不確定等因素影響，可以根據(jù)參考軌跡輸入，達(dá)到預(yù)期想要的達(dá)到的控制目標(biāo)，使得目標(biāo)電梯控制系統(tǒng)具有很好地穩(wěn)定性和魯棒性。

當(dāng)下時(shí)刻，利用已經(jīng)發(fā)生和即將發(fā)生的電梯電流電壓的輸入/輸出信息，根據(jù)電梯電流預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)將要發(fā)生的電流電壓的輸出狀態(tài)，在電梯電流反饋校正后再與參考輸入輸出電流電壓做比較，對(duì)滾動(dòng)時(shí)域下的目標(biāo)電流數(shù)學(xué)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，可以得到當(dāng)下時(shí)刻控制作用，完成整個(gè)電梯控制循環(huán)。利用支持向量機(jī)建立電梯控制系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型，即可構(gòu)成基于支持向量機(jī)的MPC電梯控制系統(tǒng)。

3 基于支持向量機(jī)的電梯電流模型算法控制

模型算法控制采用易于測(cè)取的脈沖響應(yīng)特性來(lái)建立系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型，其特點(diǎn)具有簡(jiǎn)單算法、小計(jì)算量、強(qiáng)魯棒性等。MAC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由電梯控制系統(tǒng)參考輸入電梯電流參考軌跡、滾動(dòng)優(yōu)化、預(yù)測(cè)電梯電流模型和預(yù)測(cè)電梯輸出反饋校正4個(gè)部分組成。

利用支持向量機(jī)技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)預(yù)判的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)卻具有泛化能力較高，靈活性較高，超強(qiáng)地信息處理能力，高維度數(shù)據(jù)處理能力，并簡(jiǎn)化復(fù)雜低維度。支持向量機(jī)的運(yùn)算復(fù)雜程度與維數(shù)沒(méi)有直接關(guān)系，為以防止出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)難；支持向量機(jī)技術(shù)在進(jìn)行控制系統(tǒng)的優(yōu)化時(shí)，實(shí)現(xiàn)獲得唯一的極小值，此技術(shù)具有良好的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)速度。

在電梯控制系統(tǒng)中，可以通過(guò)余度技術(shù)提高控制系統(tǒng)的可靠性，但由于控制系統(tǒng)的余度配置對(duì)于電梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)和門(mén)機(jī)故障造成的危害不起到容錯(cuò)作用。電梯曳引機(jī)的工作環(huán)境比較復(fù)雜、比較惡劣，經(jīng)常會(huì)遇到電磁干擾，電梯運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)夾雜著很多的各類噪聲，故電梯所使用傳感器采樣信號(hào)中會(huì)有噪聲存在。采樣信號(hào)夾雜大量噪聲會(huì)使數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度增強(qiáng)，嚴(yán)重影響狀態(tài)模式識(shí)別的準(zhǔn)確性，需要自修復(fù)電梯控制系統(tǒng)解決這一問(wèn)題。

4 基于支持向量機(jī)的電梯自修復(fù)控制系統(tǒng)研究

關(guān)鍵技術(shù)主要有：電梯故障檢測(cè)與隔離、對(duì)電梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)及時(shí)提供故障信息、將電梯故障部位進(jìn)行有效隔離、切斷電梯故障部分對(duì)整個(gè)電梯控制系統(tǒng)的影響；自主維護(hù)診斷系統(tǒng)，利用信息對(duì)電梯故障進(jìn)行準(zhǔn)確定位和記錄，減輕檢修人員的負(fù)擔(dān)，提供運(yùn)行效率。

由于電梯運(yùn)行所處的工作環(huán)境比較差，結(jié)構(gòu)較精密，電梯的任何故障都肯能導(dǎo)致電梯控制系統(tǒng)所需要的信號(hào)錯(cuò)誤，對(duì)于運(yùn)行性能有所影響，電梯運(yùn)行的可靠性是電梯控制系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

5 結(jié)語(yǔ)

電梯電流在各類干擾作用下對(duì)于電梯故障預(yù)測(cè)與控制有重要意義，其大小將影響電梯的運(yùn)行效率和人身安全；首先需要建立電流與某一類干擾的數(shù)學(xué)模型，然后系統(tǒng)說(shuō)明了支持向量機(jī)電梯電流模型算法的原理，最后采用支持向量機(jī)進(jìn)行電梯故障的預(yù)測(cè)仿真。

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