Implementação e simulação de algoritmos de escalonamento para sistemas de elevadores usando arquiteturas reconfiguráveis

Abstract

Este trabalho propõe um sistema de elevadores que permite o transporte vertical de passageiros de uma forma eficiente. A abordagem é baseada na implementação de algoritmos de escalonamento usando arquiteturas reconfiguráveis. Um método baseado em lógica nebulosa foi proposto no intuito de identificar padrões de tráfego no edifício e despachar os elevadores, adotando diferentes estratégias de atendimento de chamadas. Os sistemas de elevadores modernos para transporte vertical de passageiros são freqüentemente implementados por controladores microprocessados, no intuito de executar as tarefas de controle e ação. O estudo de estratégias para controle de elevadores tenta otimizar o desempenho do sistema, incrementando o fluxo de transporte e o conforto dos usuários. Ao mesmo tempo, o consumo de potência do sistema deve ser diminuído. A arquitetura proposta para o Sistema de Controle Local (LCS) considera o uso de cinco algoritmos de escalonamento, os quais foram implementados em placas de desenvolvimento FPGA (Field Programmable Gate Array) do tipo Spartan3 numa abordagem integrada, reduzindo o consumo de área e otimizando o desempenho do circuito. O Sistema de Controle de Grupo de Elevadores (EGCS), baseado em lógica nebulosa (FEGCS) foi desenvolvido em linguagem Java. Este sistema permite validar o desempenho dos algoritmos para diferentes situações de tráfego. Os resultados de simulação mostram que o tempo de espera é reduzido sempre que o consumo de potência é incrementado. O tempo de espera médio dos passageiros é aproximadamente de 36 segundos em um padrão de tráfego de descida. O número de cálculos no controlador de grupo é reduzido, dado que o EGCS não esta diretamente envolvido em calcular o próximo andar a ser visitado. A implementação em hardware dos algoritmos de escalonamento permite melhorar o desempenho do cálculo do próximo andar a ser visitado por cada elevador. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This work proposes an elevator system that allows the vertical transport of passengers in a efficient way. This approach is based on the implementation of dispatching algorithms using Reconfigurable Architectures. A fuzzy logic method was proposed in order to identify traffic patterns in the building and schedule the elevators, which was carried out by implementing several strategies for attending the hall-calls. Modern elevator systems for vertical transport of the passengers are frequently implemented by several microprocessed controllers in order to achieve the control and several action tasks. The study of elevator control strategies tries to improve the performance of the system, incrementing the transport flow and the comfort of the users. At the same time, the power consumption of the overall system must be reduced. The proposed Local Control System (LCS) architecture considers the use of five dispatching algorithms for elevator systems, which were implemented on Spartan 3 FPGA (Field Programmable Gate Array) based boards in a integrated approach, reducing the area consumption of the overall circuit and improving its performance. The Elevator Group Control System (EGCS) based on fuzzy logic (FEGCS) was developed on Java language. This system allows to validate the algorithms performance for different traffic situations. Simulation results show that the waiting time is reduced whenever the power consumption is incremented. The average waiting time of the passengers is about 36 seconds in a down traffic pattern. The number of calculations in the group controller is reduced given that the EGCS is not directly involved in calculating the next floors to be visited. The hardware implementation of the dispatching algorithms allows to improve the performance calculation of the next floor to be visited by each elevator.