【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 型系統(tǒng)在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，為多工況的空調(diào)應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件。由于空調(diào)運(yùn)行制度的多樣化，使運(yùn)行管理和自動(dòng)控制設(shè)備趨于復(fù)雜。因此，要求操作人員必須嚴(yán)格按照包括節(jié)能技術(shù)措施在內(nèi)的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行操作和維護(hù)，不得隨意改變運(yùn)行程序和拆改系統(tǒng)中的設(shè)備。(3)溫、濕度相關(guān)性描述空氣狀態(tài)的兩個(gè)主要參數(shù)為溫度和濕度，它們并不是完全獨(dú)立的兩個(gè)變量。當(dāng)相對(duì)濕度發(fā)生變化時(shí)會(huì)引起加濕(或減濕)動(dòng)作，其結(jié)果將引起室溫波動(dòng)。而室溫變化時(shí)，使室內(nèi)空氣中水蒸氣的飽和壓力變化，在絕對(duì)含濕量不變的情況下，就直接改變了相對(duì)濕度(溫度增高相對(duì)濕度減少，溫度降低相對(duì)濕度增加)。這種相對(duì)關(guān)聯(lián)著的參數(shù)稱為相關(guān)參數(shù)。顯然，在對(duì)溫、濕度都有要求的空調(diào)系統(tǒng)中，組成自控系統(tǒng)時(shí)應(yīng)充分注意這一特性。 控制中存在的主要問題目前中央空調(diào)系統(tǒng)主要采用的控制方式是pid控制，即采用測(cè)溫元件(溫感器)+pid溫度調(diào)節(jié)器+電動(dòng)二通調(diào)節(jié)閥的pid調(diào)節(jié)方式。夏季調(diào)節(jié)表冷器冷水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，冬季調(diào)節(jié)加熱器熱水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由調(diào)節(jié)閥的開度大小實(shí)現(xiàn)冷(熱)水量的調(diào)節(jié)，達(dá)到溫度控制的目的。為方便管理，簡(jiǎn)化控制過程，把溫度傳感器設(shè)于空調(diào)機(jī)組的總回風(fēng)管道中，由于回風(fēng)溫度與室溫有所差別，其回風(fēng)控制的溫度設(shè)定值，在夏季應(yīng)比要求的室溫高(～)℃，在冬季應(yīng)比要求的室溫低(～)℃。pid調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，將其運(yùn)算結(jié)果用于控制輸出?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站監(jiān)測(cè)空調(diào)機(jī)組的工作狀態(tài)對(duì)象有：過濾器阻塞(壓力差)，過濾器阻塞時(shí)報(bào)警，以了解過濾器是否需要更換。調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開度，以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的。送風(fēng)機(jī)與回風(fēng)機(jī)啟/停。調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)與排風(fēng)閥的開度，改變新風(fēng)、回風(fēng)比例，在保證衛(wèi)生度要求下降低能耗，以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。檢測(cè)回風(fēng)機(jī)和送風(fēng)機(jī)兩側(cè)的壓差，以便得知風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)。檢測(cè)新風(fēng)、回風(fēng)與送風(fēng)的溫度、濕度，由于回風(fēng)能近似反映被調(diào)對(duì)象的平均狀態(tài)，故以回風(fēng)溫濕度為控制參數(shù)。根據(jù)設(shè)定的空調(diào)機(jī)組工作參數(shù)與上述監(jiān)測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)控制站控制送、回風(fēng)機(jī)的啟/停，新風(fēng)與回風(fēng)的比例調(diào)節(jié)，盤管冷、熱水的流量，以保證空調(diào)區(qū)域內(nèi)空氣的溫度與濕度既能在設(shè)定范圍內(nèi)滿足舒適性要求，同時(shí)也能使空調(diào)機(jī)組以較低的能量消耗方式運(yùn)行。pid調(diào)節(jié)能滿足對(duì)環(huán)境要求不高的一般場(chǎng)所，但是pid調(diào)節(jié)同樣存在一些不足，如控制容易產(chǎn)生超調(diào)，對(duì)于工況及環(huán)境變化的適應(yīng)性差，控制慣性較大，節(jié)能效果也不理想，所以對(duì)于環(huán)境要求較高或者對(duì)環(huán)境有特殊要求的場(chǎng)所，pid調(diào)節(jié)就無法滿足要求了。對(duì)于像中央空調(diào)系統(tǒng)這樣的大型復(fù)雜過程(或?qū)ο?的控制實(shí)現(xiàn)，一般是按某種準(zhǔn)則在低層把其分解為若干子系統(tǒng)實(shí)施控制，在上層協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)之間的性能指標(biāo)，使得集成后的整個(gè)系統(tǒng)處于某種意義下的優(yōu)化狀態(tài)。在控制中存在問題主要表現(xiàn)在：(1)不確定性傳統(tǒng)控制是基于數(shù)學(xué)模型的控制，即認(rèn)為控制、對(duì)象和干擾的模型是已知的或者通過辯識(shí)可以得到的。但復(fù)雜系統(tǒng)中的很多控制問題具有不確定性，甚至?xí)l(fā)生突變。對(duì)于“未知”、不確定、或者知之甚少的控制問題，用傳統(tǒng)方法難以建模，因而難以實(shí)現(xiàn)有效的控制。(2)高度非線性傳統(tǒng)控制理論中，對(duì)于具有高度非線性的控制對(duì)象，雖然也有一些非線性方法可以利用，但總體上看，非線性理論遠(yuǎn)不如線性理論成熟，因方法過分復(fù)雜在工程上難以廣泛應(yīng)用，而在復(fù)雜的系統(tǒng)中有大量的非線性問題存在。(3)半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化傳統(tǒng)控制理論主要采用微分方程、狀態(tài)方程以及各種數(shù)學(xué)變換作為研究工具，其本質(zhì)是一種數(shù)值計(jì)算方法，屬定量控制范疇，要求控制問題結(jié)構(gòu)化程度高，易于用定量數(shù)學(xué)方法進(jìn)行描述或建模。而復(fù)雜系統(tǒng)中最關(guān)注的和需要支持的，有時(shí)恰恰是半結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化問題。(4)系統(tǒng)復(fù)雜性按系統(tǒng)工程觀點(diǎn)，廣義的對(duì)象應(yīng)包括通常意義下的操作對(duì)象和所處的環(huán)境。而復(fù)雜系統(tǒng)中各子系統(tǒng)之間關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，各要素間高度耦合，互相制約，外部環(huán)境又極其復(fù)雜，有時(shí)甚至變化莫測(cè)。傳統(tǒng)控制缺乏有效的解決方法。(5)可靠性常規(guī)的基于數(shù)學(xué)模型的控制方法傾向于是一個(gè)相互依賴的整體，盡管基于這種方法的系統(tǒng)經(jīng)常存在魯棒性與靈敏度之間的矛盾，但簡(jiǎn)單系統(tǒng)的控制可靠性問題并不突出。而對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)，如果采用上述方法，則可能由于條件的改變使得整個(gè)控制系統(tǒng)崩潰。歸納上述問題，復(fù)雜對(duì)象(過程)表現(xiàn)出如下的特性： 系統(tǒng)參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性和分散性。系統(tǒng)時(shí)滯的未知性和時(shí)變性。系統(tǒng)嚴(yán)重的非線性。系統(tǒng)各變量間的關(guān)聯(lián)性。環(huán)境干擾的未知性、多樣性和隨機(jī)性。面對(duì)上述空調(diào)系統(tǒng)的特性，因其屬于不確定性復(fù)雜對(duì)象(或過程)的控制范疇，傳統(tǒng)的控制方法難以對(duì)這類對(duì)象進(jìn)行有效的控制，必須探索更有效的控制策略。控制策略的選取對(duì)于復(fù)雜的不確定性系統(tǒng)而言，由于被控對(duì)象(過程)的特性難于用精確的數(shù)學(xué)模型描述。用傳統(tǒng)的基于經(jīng)典控制理論的pid控制和基于狀態(tài)空間描述的近代控制理論方法來實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的高動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)的控制是非常困難的，一般都采用黑箱法，即輸入輸出描述法對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，大量引入人的能量與智慧、經(jīng)驗(yàn)與技巧?？刂破魇怯没跀?shù)學(xué)模型和知識(shí)系統(tǒng)相結(jié)合的廣義模型進(jìn)行設(shè)計(jì)的，也就是說對(duì)不確定性復(fù)雜系統(tǒng)的控制一般采用智能控制策略[5]。這類控制系統(tǒng)具有以下基本特點(diǎn)：(1)具有足夠的關(guān)于人的控制策略、被控對(duì)象及環(huán)境的有關(guān)知識(shí)以及運(yùn)用這些知識(shí)的“智慧”。(2)是能以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)描述表示的混合過程，采用開閉環(huán)控制和定性及定量控制相結(jié)合的多模態(tài)控制方式。(3)具有變結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能總體自尋優(yōu)，具有自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)和自協(xié)調(diào)能力。(4)具有補(bǔ)償和自修復(fù)能力、判斷決策能力和高度的可靠性。智能控制策略的突出優(yōu)點(diǎn)是充分利用人的控制性能，信息獲取、傳遞、處理性能的研究結(jié)果和心理、生理測(cè)試數(shù)據(jù)，建立控制者—“人”環(huán)節(jié)的模型，以便與被控制對(duì)象—機(jī)器的模型相互配合，設(shè)計(jì)人機(jī)系統(tǒng)，為系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)提供靈活性。例如，當(dāng)建立被控制對(duì)象模型很困難時(shí)，可以建立控制者模型，如建立控制專家模型、設(shè)計(jì)專家控制器等。當(dāng)建立控制者模型很困難時(shí)，可以建立被控制對(duì)象模型。而設(shè)計(jì)被控對(duì)象模型有困難時(shí)，又可建立“控制者—被控制對(duì)象”的聯(lián)合模型，即控制論系統(tǒng)模型，如“人—人”控制論系統(tǒng)的對(duì)策論模型。由于現(xiàn)代傳感變換檢測(cè)技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件相關(guān)技術(shù)的發(fā)展基本上已經(jīng)妥善地解決了控制系統(tǒng)中的硬件問題，難點(diǎn)在于信息的處理和信息流的控制，因此其控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和控制功能的完成往往采用全軟件方式。不同的控制策略所構(gòu)造出的算法其復(fù)雜程度、魯棒性、解耦性能等差別是很大的，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上軟硬件資源成本也不同，人們期待的是成本最低的控制策略，在這方面仿人智能控制[6]策略具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。仿人智能控制是總結(jié)、模仿人的控制經(jīng)驗(yàn)和行為，以產(chǎn)生式規(guī)則描述人在控制方面的啟發(fā)與直覺推理行為，其基本特點(diǎn)是模仿控制專家的控制行為，控制算法是多模態(tài)的和多模態(tài)控制間的交替使用，并具有較好的解耦性能和很強(qiáng)的魯棒性。從復(fù)雜系統(tǒng)控制工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)看，選取仿人智能控制策略還是明智之舉。除了仿人智能控制策略，還有模糊控制策略、專家系統(tǒng)控制策略等。工程實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控信息平臺(tái)的選擇大型復(fù)雜系統(tǒng)控制的工程實(shí)現(xiàn)中除了低層的ddc控制外，由于各子系統(tǒng)需要結(jié)集協(xié)調(diào)，有大量的信息需要實(shí)時(shí)處理和存儲(chǔ)。從控制論層次考慮，無論管理信息還是控制信息，控制的本質(zhì)都是對(duì)信息流的控制和信息的處理，因此信息平臺(tái)的選取是至關(guān)重要的，應(yīng)從系統(tǒng)工程角度妥善處理工程實(shí)現(xiàn)問題，既要使建設(shè)系統(tǒng)的軟硬件成本最低，又要考慮系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)升級(jí)換代及擴(kuò)展與發(fā)展的長(zhǎng)期效益，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化配置，保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定運(yùn)行。硬件固然是控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，但在大型復(fù)雜系統(tǒng)控制中強(qiáng)調(diào)的應(yīng)不再是硬件，如傳感裝置、儀器儀表、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，應(yīng)改變某些由于技術(shù)背景等原因造成的輕視軟件重硬件的傾向，避免因信息平臺(tái)選取不當(dāng)而形成大量的自動(dòng)化“孤島”，給企業(yè)的信息化留下隱患，使大量的寶貴信息資源沉淀、流失。目前市場(chǎng)上可供使用的國內(nèi)外工業(yè)控制組態(tài)軟件不少，但用于大型復(fù)雜系統(tǒng)未必都那么合適。事實(shí)上，各軟件廠商在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)各有側(cè)重，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與設(shè)計(jì)方案也各有自己的鮮明特點(diǎn)，都是為了解決自動(dòng)化控制問題提供手段與方案，但解決問題的深度和廣度是有較大差別的，這正是設(shè)計(jì)中有待解決的問題。結(jié)束語 由于中央空調(diào)系統(tǒng)在樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能中占據(jù)的特殊地位，顯示出了對(duì)