中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成原理及存在哪些問(wèn)題

1 、引 言

樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑的一個(gè)重要組成部分。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的功能就是對(duì)大廈內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)施，包括中央空調(diào)、給排水、變配電、照明、電梯、消防、安全防范等進(jìn)行全面的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理。其中，中央空調(diào)的能耗占整個(gè)建筑能耗的50%以上，是樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能的重點(diǎn)。由于中央空調(diào)系統(tǒng)十分龐大，反應(yīng)速度較慢、滯后現(xiàn)象較為嚴(yán)重，現(xiàn)階段中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)幾乎都采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)，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)能效果不理想。傳統(tǒng)控制技術(shù)存在的問(wèn)題主要是難以解決各種不確定性因素對(duì)空調(diào)系統(tǒng)溫濕度影響及控制品質(zhì)不夠理想。而智能控制特別適用于對(duì)那些具有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性、不存在已知算法和變動(dòng)性大的系統(tǒng)的控制?！熬G色建筑”主要強(qiáng)調(diào)的是：環(huán)保、節(jié)能、資源和材料的有效利用，特別是對(duì)空氣的溫度、濕度、通風(fēng)以及潔凈度的要求，因此，空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。空調(diào)控制系統(tǒng)涉及面廣，而要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)比較復(fù)雜，需要有冷、熱源的支持。空調(diào)機(jī)組內(nèi)有大功率的風(fēng)機(jī)，但它的能耗很大。在滿足用戶對(duì)空氣環(huán)境要求的前提下，只有采用先進(jìn)的控制策略對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行控制，才能達(dá)到節(jié)約能源和降低運(yùn)行費(fèi)用的目的。以下將從控制策略角度對(duì)與監(jiān)控系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題作簡(jiǎn)要討論。

2、 空調(diào)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成一般包括以下幾部分：

（1） 新風(fēng)部分

空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中必須采集部分室外的新鮮空氣（即新風(fēng)），這部分新風(fēng)必須滿足室內(nèi)工作人員所需要的最小新鮮空氣量，因此空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)取入量決定于空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)用途和衛(wèi)生要求。新風(fēng)的導(dǎo)入口一般設(shè)在周圍不受污染影響的地方。這些新風(fēng)的導(dǎo)入口和空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管道以及新風(fēng)的濾塵裝置（新風(fēng)空氣過(guò)濾器）、新風(fēng)預(yù)熱器（又稱為空調(diào)系統(tǒng)的一次加熱器）共同組成了空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)。

（2） 空氣的凈化部分

空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)其用途不同，對(duì)空氣的凈化處理方式也不同。因此，在空調(diào)凈化系統(tǒng)中有設(shè)置一級(jí)初效空氣過(guò)濾器的簡(jiǎn)單凈化系統(tǒng)，也有設(shè)置一級(jí)初效空氣過(guò)濾器和一級(jí)中效空氣過(guò)濾器的一般凈化系統(tǒng)，另外還有設(shè)置一級(jí)初效空氣過(guò)濾器，一級(jí)中效空氣過(guò)濾器和一級(jí)高效空氣過(guò)濾器的三級(jí)過(guò)濾裝置的高凈化系統(tǒng)。

（3） 空氣的熱、濕處理部分

對(duì)空氣進(jìn)行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關(guān)的處理過(guò)程組合在一起，稱為空調(diào)系統(tǒng)的熱、濕處理部分。

在對(duì)空氣進(jìn)行熱、濕處理過(guò)程中，采用表面式空氣換熱器（在表面式換熱器內(nèi)通過(guò)熱水或水蒸氣的稱為表面式空氣加熱器，簡(jiǎn)稱為空氣的汽水加熱器）。設(shè)置在系統(tǒng)的新風(fēng)入口，一次回風(fēng)之前的空氣加熱器稱為空氣的一次加熱器;設(shè)置在降溫去濕之后的空氣加熱器，稱為空氣的二次加熱器;設(shè)置在空調(diào)房間送風(fēng)口之前的空氣加熱器，稱為空氣的三次加熱器。三次空氣加熱器主要起調(diào)節(jié)空調(diào)房間內(nèi)溫度的作用，常用的熱媒為熱水或電加熱。在表面式換熱器內(nèi)通過(guò)低溫冷水或制冷劑的稱為水冷式表面冷卻器或直接蒸發(fā)式表面冷卻器，也有采用噴淋冷水或熱水的噴水室，此外也有采用直接噴水蒸汽的處理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)空氣的熱、濕處理過(guò)程。

（4） 空氣的輸送和分配、控制部分

空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和送、回風(fēng)管道稱為空氣的輸送部分。風(fēng)管中的調(diào)節(jié)風(fēng)閥、蝶閥、防火閥、啟動(dòng)閥及風(fēng)口等稱為空氣的分配、控制部分。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)中空氣阻力的不同，設(shè)置風(fēng)機(jī)的數(shù)量也不同，如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置一臺(tái)風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)既起送風(fēng)作用，又起回風(fēng)作用的稱為單風(fēng)機(jī)系統(tǒng);如果空調(diào)系統(tǒng)中設(shè)置兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)為送風(fēng)機(jī)，另一臺(tái)為回風(fēng)機(jī)，則稱為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。

（5） 空調(diào)系統(tǒng)的冷、熱源

空調(diào)系統(tǒng)中所使用的冷源一般分為天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方式來(lái)獲得的，它包括蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷以及蒸汽噴射式制冷等多種形式?，F(xiàn)代化的大型建筑中通常都采用集中式空調(diào)系統(tǒng)，

這種形式的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

其工作原理是當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)方式把室內(nèi)的熱量帶走，以使室內(nèi)溫度維持于一定值。當(dāng)循環(huán)空氣通過(guò)風(fēng)機(jī)盤管時(shí)，高溫空氣經(jīng)過(guò)冷卻盤管的鋁金屬先進(jìn)行熱交換，盤管的鋁片吸收了空氣中的熱量，使空氣溫度降低，然后再將冷凍后的循環(huán)空氣送入室內(nèi)。冷卻盤管的冷凍水由冷卻機(jī)提供，冷卻機(jī)由壓縮機(jī)、冷凝器和蒸發(fā)器組成。壓縮機(jī)把制冷劑壓縮，經(jīng)壓縮的制冷劑進(jìn)入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸熱，使冷凍水降溫，然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)機(jī)盤管吸收空氣中的熱量，如此周而復(fù)始，循環(huán)不斷，把室內(nèi)熱量帶走。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)低時(shí)，需要以熱水進(jìn)入風(fēng)機(jī)盤管，和上述原理一樣，空氣加熱后送入室內(nèi)?？諝饨?jīng)過(guò)冷卻后，有水分析出，空氣相對(duì)濕度減少，變的干燥，所以需增加濕度，這就要加裝加濕器，進(jìn)行噴水或噴蒸汽，對(duì)空氣進(jìn)行加濕處理，用這樣的濕空氣去補(bǔ)充室內(nèi)水汽量的不足。

3、 中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)

3.1 中央空調(diào)自動(dòng)控制的內(nèi)容與被控參數(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風(fēng)量調(diào)節(jié)設(shè)備以及空調(diào)用冷、熱源等設(shè)備組成。這些設(shè)備的容量是設(shè)計(jì)容量，但在日常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷在大部分時(shí)間里是部分負(fù)荷，不會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)容量。所以，為了舒適和節(jié)能，必須對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，使其實(shí)際輸出量與實(shí)際負(fù)荷相適應(yīng)。目前，對(duì)其容量控制已實(shí)現(xiàn)不同程度的自動(dòng)化，其內(nèi)容也日漸豐富。被控參數(shù)主要有空氣的溫度、濕度、壓力（壓差）以及空氣清新度、氣流方向等，在冷、熱源方面主要是冷、熱水溫度，蒸汽壓力。有時(shí)還需要測(cè)量、控制供回水干管的壓力差，測(cè)量供回水溫度以及回水流量等。在對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行控制的同時(shí)，還要對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行指示、記錄、打印，并監(jiān)測(cè)各機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及事故狀態(tài)、報(bào)警。

中央空調(diào)設(shè)備主要具有以下自控系統(tǒng)：風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)、新風(fēng)機(jī)組控制系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)、冷凍站控制系統(tǒng)、熱交換站控制系統(tǒng)以及有關(guān)給排水控制系統(tǒng)等。

3.2 中央空調(diào)自動(dòng)控制的功能

（1） 創(chuàng)造舒適宜人的生活與工作環(huán)境

·對(duì)室內(nèi)空氣的溫度、相對(duì)濕度、清新度等加以自動(dòng)控制，保持空氣的最佳品質(zhì);

·具有防噪音措施（采用低噪音機(jī)器設(shè)備）;

·可以在建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)中開(kāi)放背景輕音樂(lè)等。

通過(guò)中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠使人們生活、工作在這種環(huán)境中，心情舒暢，從而能大大提高工作效率。而對(duì)工藝性空調(diào)而言，可提供生產(chǎn)工藝所需的空氣的溫度、濕度、潔凈度的條件，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2） 節(jié)約能源

在建筑物的電器設(shè)備中，中央空調(diào)的能耗是最大的，因此需要對(duì)這類電器設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制。中央空調(diào)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)后，能夠大大節(jié)約能源。

（3） 創(chuàng)造了安全可靠的生產(chǎn)條件

自動(dòng)監(jiān)測(cè)與安全系統(tǒng)，使中央空調(diào)系統(tǒng)能夠正常工作，在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)報(bào)警并進(jìn)行事故處理。

3.3 中央空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成

圖2為一室溫的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它是由恒溫室、熱水加熱器、傳感器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器機(jī)構(gòu)和（調(diào)節(jié)閥）調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。其中恒溫室和熱水加熱器組成調(diào)節(jié)對(duì)象（簡(jiǎn)稱對(duì)象），所謂調(diào)節(jié)對(duì)象是指被調(diào)參數(shù)按照給定的規(guī)律變化的房間、設(shè)備、器械、容器等。圖2所示的室溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以用圖3所示的方塊圖來(lái)表示。室溫就是室內(nèi)要求的溫度參數(shù)，在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為被調(diào)參數(shù)（或被調(diào)量），用θa表示。在室溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，被調(diào)參數(shù)就是對(duì)象的輸出信號(hào)。被調(diào)參數(shù)規(guī)定的數(shù)值稱為給定值（或設(shè)定值），用θg表示。室外溫度的變化，室內(nèi)熱源的變化，加熱器送風(fēng)溫度的變化，以及熱水溫度的變化等，都會(huì)使室內(nèi)溫度發(fā)生變化，從而室內(nèi)溫度的實(shí)際值與給定值之間產(chǎn)生偏差。這些引起室內(nèi)溫度偏差的外界因素，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中稱為干擾（或稱為擾動(dòng)），用f表示。在該系統(tǒng)中，導(dǎo)致室溫變化的另一個(gè)因素是加熱器內(nèi)熱水流量的變化，這一變化往往是熱水溫度或熱水流量的變化引起的，熱水流量的變化是由于控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)—調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變化所引起的，是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于補(bǔ)償干擾的作用使被調(diào)量保持在給定值上的調(diào)節(jié)參數(shù)，或稱調(diào)節(jié)量q。調(diào)節(jié)量q和干擾f對(duì)對(duì)象的作用方向是相反的。

4、 中央空調(diào)系統(tǒng)控制中存在的問(wèn)題

4.1 被控對(duì)象的特點(diǎn)

空調(diào)系統(tǒng)中的控制對(duì)象多屬熱工對(duì)象，從控制角度分析，具有以下特點(diǎn)：

（1） 多干擾性

例如，通過(guò)窗戶進(jìn)來(lái)的太陽(yáng)輻射熱是時(shí)間的函數(shù)，受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室溫產(chǎn)生影響;通過(guò)門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對(duì)室溫產(chǎn)生影響;為了換氣（或保持室內(nèi)一定正壓）所采用的新風(fēng)，其溫度變化對(duì)室溫有直接影響。此外，電加熱器（空氣加熱器）電源電壓的波動(dòng)以及熱水加熱器熱水壓力、溫度、蒸汽壓力的波動(dòng)等，都將影響室溫。

如此多的干擾，使空調(diào)負(fù)荷在較大范圍內(nèi)變化，而它們進(jìn)入系統(tǒng)的位置、形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建筑的構(gòu)造（建筑熱工性能）、用途的不同而異，更與空調(diào)技術(shù)本身有關(guān)。在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮到盡量減少干擾或采取抗干擾措施。因此，可以說(shuō)空調(diào)工程是建立在建筑熱工、空調(diào)技術(shù)和自控技術(shù)基礎(chǔ)上的一種綜合工程技術(shù)。

（2） 多工況性

空調(diào)技術(shù)中對(duì)空氣的處理過(guò)程具有很強(qiáng)的季節(jié)性。一年中，至少要分為冬季、過(guò)渡季和夏季。近年來(lái)，由于集散型系統(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。

4.2 控制中存在的主要問(wèn)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(kāi)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(guò)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（0.5～1.0）℃，在冬季應(yīng)比要求的室溫低（0.5～1.0）℃。

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(guò)濾器阻塞（壓力差），過(guò)濾器阻塞時(shí)報(bào)警，以了解過(guò)濾器是否需要更換;調(diào)節(jié)冷熱水閥門的開(kāi)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(kāi)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(wú)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(guò)程（或?qū)ο螅┑目刂茖?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(wèn)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(guò)辯識(shí)可以得到的。但復(fù)雜系統(tǒng)中的很多控制問(wèn)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(wèn)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(guò)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(wèn)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(wèn)題，復(fù)雜對(duì)象（過(guò)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(guò)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。

5、 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(guò)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(lái)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。控制器是用基于數(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(shuō)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(guò)程，采用開(kāi)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(wèn)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(jué)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。

6 、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(wú)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(wèn)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(guó)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(wèn)題提供手段與方案，但解決問(wèn)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(wèn)題。

7 、結(jié)束語(yǔ)

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)中央空調(diào)系統(tǒng)控制模式進(jìn)行研究的重要意義。本文針對(duì)該系統(tǒng)溫、濕控制問(wèn)題進(jìn)行了較為詳細(xì)地分析，并介紹了智能控制策略的突出優(yōu)點(diǎn)，為同類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了有益的幫助。

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