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电梯系统的数学模型问题
【摘要】本问题是电梯系统问题,可转化为动态规划问题。我们首先建立了一
个电梯运行时间的简单模型,将实际问题转化为了一个数学问题。
在电梯环形时间模型中,我们把电梯的运动抽象地看成电梯做圆周运动,
并给出了时间间隔(指电梯相继同方向通过同一个站的间隔的时间)的定义,
由于电梯实际停的站数 和电梯实际运行经过的楼层数 是随机变量,故在本
模型中,我们主要的问题是求解这两个变量的平均值 。
我们用电梯把所有人运送到各自所需楼层所需的运送时间的长短作为衡量
电梯运送能力的指标。本文中只考虑早晨上课高峰时间的情况,对实际问题建
立了两种模型,第一个模型是只有一组电梯服务的情况,即两部电梯同时服务
整栋楼。求解过程较为简单。第二个模型是将电梯分组,电梯分组有这些参数:
所分的组数;每一组服务哪些楼;每一组的电梯数。这个模型运用“极大—极
小”准则求解,当楼层非常高时,运用动态规划求解,得到一个递推算法:
, 表示服务范围为 楼的第
组电梯的运送时间, 为由前面的 组电梯服务 的极大—极小运送
时间。由于本题中只给出了两部电梯,故这两种模型不会有太大区别。但当楼
层很高,电梯数较多时,分组服务的效率会更高。本文对一个实际例子进行了
计算验证 ,所得结果与实际情况比较吻合
这个模型可以为电梯制造厂提供一个有用的实用模型,并可以为高层建筑
的建设起到一定作用。
【关键词】:电梯系统 环形时间 电梯分组
一、 问题重述
我校科技楼北楼有两台电梯。等电梯的人给出要上下的信号,电梯只有在
空闲或同方向行进时才接受这个指令。然而,电梯经常出现十分拥挤的状况,
特别在上下课的时候,要等很长的时间,所以埋怨声很多。你能否为电梯设计
一个调度方案,减少大家的等待时间,减少师生的不满。
二、 基本假设
1. 两部电梯的运送时间相等,即两台电梯的服务量相等
2. 高峰期时,所有人均在一楼等待。
3. 每部电梯在电梯开关时间内能达到电梯的最大容量,电梯在各层电梯开关
时间内下电梯人员能完成出电梯。
4. 当电梯下降时,电梯直接从原目标层回到最底层,中途不上人。
5. 当无人使用电梯时,电梯应在底层待命。
6. 电梯只能运送目标层在工作区间内的人员,而不能运送其他人员,即使它
已经处在待命状态。
三、 符号说明
——乘电梯总人数
——规定服务的楼层数
——电梯实际停的站数
——开关电梯所需时间
——两层楼之间的高度
——电梯能容纳的乘客数
——电梯服务楼中的最低楼
——每个乘客上电梯所需时间
——每个乘客下电梯所需时间
——电梯实际运行经过的楼层数
——电梯实际停的站数的平均值
——电梯实际实际运行经过的楼层数
—— 一部电梯服务时的时间间隔
—— 两部电梯服务时的时间间隔
——两部电梯服务时,总的运送时间
——为任何一个乘客在第 楼下
——时间间隔(指电梯相继同方向通过同一个站的间隔的时间)
——在开始和结束都处于静止状态下,电梯运行距离 所需时间
其中, 和 是随机变量
四、 模型的建立与求解
4.1 电梯运行时间的简单模型
4.1.1 问题分析
设电梯运行速度为 ,运行楼层高度为 ,则电梯从底楼到达顶楼的时
间 为: 。但电梯不可能一开始就运行速度就达到 ,并且全速向顶
部驶去,到达顶部前应减速行驶。为此,必须考虑加速度 。
4.1.1 模型建立
在加速时期,电梯速度是时间 的函数,线性增加达到全速 ,如图所示:
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资源评论
- wills20092013-01-05感觉这个题目自己理不清,先看看数学模型,就好懂多了,谢谢。
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