thiết kế hệ thống điều khiển thang máy, chương 1 potx

chng 1|: Tối u ho á ch ơng trình điều khiển thang máy 1.1.1 Vấn đề tối u hoá trong điều khiển thang máy : Nh đã biết, trong các thang máy các nút ấn gọi thang đợc bố tr í ở c á c tầng, tuỳ theo thiết kế m ạ ch mà mỗi tầng sẽ có 1 hoặc 2 nút gọi thang. ở ph ơng án này, tất cả các tầng ( trừ tầng th ợng ch ỉ có nút gọi xuống và tầng 1 chỉ có nút gọi lên ) đều bố tr í 2 nút ấn gọi thang, một nút gọi lên v à một nút gọi xuống. Trong buồng thang cũng có một bàn phím gồm các nút ấn đến tầng, đóng mở cửa nhanh, dừng khẩn c ấ p, báo chuông khi cần thiết. Các tín hiệu đó tác động v à o hệ điều khiển thang máy không theo một quy luật nào cả. Do đó vấn đề đặt ra là : thang máy phải có một luật điều khiển sao cho vừa thoả m ã n đợc các yêu cầu công nghệ, vừa đá p ứng đợc sự tối u về quãng đ ờng mà buồng thang phải dịch chuyển, thời gian phục vụ cũng nh năng l ợng tiêu tốn, đồng thời mọi hành khách cảm thấy thoải mái khi sử dụng thang máy. Nh v ậ y, một vấn đề đặt ra là làm thế nào để có thể phục vụ đợc tất cả hành khách một cách tối u nhất, có thể nhớ đợc nhiều tín hiệu gọi Cabin và xử lý các tín hiệu nhớ này theo một luật tối u. Trong tr ờng hợp này ta sử dụng lý thuyết hàng đợi. 1.1.2 Lý thuyết hàng đợi : a. Khái niệm chung về hệ thống hàng đợi Hệ thống hàng đợi (Queueing System) là hệ thống có các bé phËn phôc vô (Services) vµ c¸c kh¸ch hµng ®i ®Õn hÖ thèng (Arriving Customers) ®Ó ®−îc phôc vô. NÕu khi kh¸ch hµng ®Õn mµ c¸c bé phËn phôc vô ®Òu bËn th× c ¸ c kh¸ch hµng phải sắp hàng để đợi đợc phục vụ. Chính vì vậy mà hệ thống này có tên là hệ thống hàng đợi. Lý thuyết toán học để khảo sát các hệ thống hàng đợi đợc gọi là lý thuyết phục vụ đám đông (các khách hàng đợc coi là một đám đông đ ợc phục vụ). b. Các đặc tr ng cho hàng đợi * Chiều dài hàng đợi L à số khách hàng có trong hàng đợi (hạn chế hoặc không hạn chế ). * Thời gian đợi L à khoảng thời gian từ khi khách hàng đến hệ thống cho đến khi bắt đầu đợc phục vụ. Thời gian đợi có thể hạn chế hoặc không hạn chế. * Luật sắp hàng Là ph ơng thức chọn khách hàng trong hàng đợi. Thông th ờng có các lu ật sắp hàng nh sau : 1. Đến tr ớc phục vụ tr ớc 2. Đến tr ớc phục vụ sau 3. Ngẫu nhiên 4. Ưu tiên c. Các thành phần chính của hệ thống hàng đợi Hệ thống hàng đợi có ba bộ phận chính là : * Dòng khách hàng Là các phần tử, yêu cầu, sự kiện đi đến hệ thống để đợc phục vụ - đ ợc gọi chung là khách hàng. Đặc tr ng cho dòng khách hàng l à c ờng độ dòng khách hàng /đơn vị thời gian. Dßng kh¸ch hµng lµ mét dßng sù kiÖn ngÉu nhiªn, do ®ã kho¶ng c ¸ ch thêi gian gi÷a c¸c kh¸ch hµng còng lµ mét ®¹i l − îng ngÉu nhiªn. * Kênh phục vụ Là các cơ cấu để phục vụ khách hàng, thực hiện các yêu cầu của khách hàng. Thời gian phục vụ (Service time) và khoảng thời gian giữa c á c lần phục vụ là những đại l ợng ngẫu nhiên. Tuỳ theo hệ thống có một hay nhiều điểm phục vụ mà ng ời ta gọi là hệ thống có một hoặc nhiều kênh phục vụ. Đặc tr ng ch o kênh phục vụ là dòng phục vụ với c ờng độ là à/đơn vị thời gian. C ờng độ phục vụ là số khách hàng đợc phục vụ xong trên một đơn vị thời gian. * Hàng đợi (Queue) Là số khách hàng chờ đến l ợt đợc phục vụ. Tuỳ theo số khách hàng đến nhiều hay ít (c ờng độ lớn hay bé), khả năng phục vụ (số kênh phục vụ, thời gian phục vụ) mà số khách hàng phải đợi trong hàng đợi nhiều hay ít. Vì vậy, độ dài hàng đợi cũng là một đại l ợng ngẫu nhiên. * Luật sắp hàng Trong hệ thống hàng đợi có một kênh phục vụ th ờng có luật sắp hàng điều chỉnh sau đây: - FIFO (First - In First - Out) : Khách hàng đến tr ớc phục vụ tr ớc . Luật FIFO th ờng đợc dùng ở những nơi nh : + Sắp hàng tr ớc quầy tính tiền của siêu thị + Sắp hàng v à o cơ sở dịch vụ , ph ơn g tiện v ậ n tả i . + Các thiết bị sắp hàng trên băng tải chờ đến l ợt đợc lắp ráp .v.v. - LIFO (Last - In First - Out) : Khách hàng đến sau đợc phục vụ tr ớc luật LIFO th ờng đợc dùng ở những nới nh ; + Ra khỏi buồng thanh máy : ng ời nào vào sau cùng sẽ đợc ra tr ớc tiên . + Đọc giữ liệu trên băng từ : dữ liệu ghi sau sẽ đợc đọc tr ớc . + Hàng hoá đợc xếp v à o thùng chứa : hàng xếp sau cùng (phía trên của hàng chứa sẽ đựơc lấy ra tr ớc v.v - Ngẫu nhiên : các khách hành đều có chế độ u tiên nh nhau v à đ ợc phục vụ một cách ngẫu nhiên . Luật này th ờng đựợc lấy ở các tr ờng hợp sau nh : + Phụ nữ trẻ em v à ng ời tàn tật đợc u tiên phục tr ớc. + Luật FIFO cũng là tr ờng hợp đặc biệt với đầu u tiên là đến tr ớc . + Thời gian phục vụ ngắn đợc phục vụ tr ớc (shortest job first). Ví dụ trên nút giao thông xe nhỏ gọn nhanh đợc u tiên đi trứơc so với xe to cồng kềnh di chuyển chậm v.v *Chiều dài hàng đợi Chiều dài hàng đợi là số khách hàng đứng đợi để đựoc phục vụ. Nếu số vị trí để đứng đợi không hạn chế thì chiều dài hàng đợi có thể dài bất kỳ . N g ợc lại nếu số vị trí đứng đợi là hạn chế thì thì chiều dài hàng đứng đợi không v ợt quá số đã cho tr ớc . Trong tr ờng hợp này nếu khách hàng đến đúng vào lúc chiều dài hàng đợi đã đầy thì phải rời bỏ hệ thống và hệ thống sẽ bị mất khách hàng . Chiều dài hàng đợi l à một đại l ợng ngẫu nhiên phụ thuộc v à o c ờng độ dòng khách hàng và dòng phục vụ. * Thời gian s ắ p hàng Thời gian sắp hàng là quãng thời gian khách hàng đứng đợi trong hàng đợi chờ để chờ đến l ợt phục vụ. Có loại khách hàng có thể đợi bao lâu cũng đựơc, ngựơc lại có loại khách hàng chỉ có thể đợi trong một thời gian nhất định, hết thời gian đó khách hàng sẽ rời bỏ hệ thống mặc dầu vẫn còn chỗ để đứng đợi. Trong tr ờng hợp này hệ thống sẽ mất khách hàng. Để giảm khả năng mất khách hàng hệ thống phải tăng c ờng độ dòng phục vụ hoặc tăng số kênh phục vụ. . chng 1| : Tối u ho á ch ơng trình điều khiển thang máy 1. 1 .1 Vấn đề tối u hoá trong điều khiển thang máy : Nh đã biết, trong các thang máy các nút ấn gọi thang đợc bố tr í ở c á c. tối u. Trong tr ờng hợp này ta sử dụng lý thuyết hàng đợi. 1. 1.2 Lý thuyết hàng đợi : a. Khái niệm chung về hệ thống hàng đợi Hệ thống hàng đợi (Queueing System) là hệ thống có các bé phËn phôc vô (Services) vµ. gọi xuống. Trong buồng thang cũng có một bàn phím gồm các nút ấn đến tầng, đóng mở cửa nhanh, dừng khẩn c ấ p, báo chuông khi cần thiết. Các tín hiệu đó tác động v à o hệ điều khiển thang máy không theo