【《地铁站设备节能控制系统分析》3700字】

地铁站设备节能控制系统分析目录TOC\o"1-3"\h\u15875地铁站设备节能控制系统分析 147761.1控制系统分类 1225871.1.1自动控制技术 1189901.1.2控制系统的分类 1176021.1.3简单PID控制系统 3231501.1.4智能控制 4258941.1.5控制系统的基本要求 435731.2风水联动节能控制系统逻辑组成 5297111.3风水联动节能控制系统设备清单 51.1控制系统分类1.1.1自动控制技术所谓自动控制，就是不需要有任何一个直接参加控制的个体，自控设备用于控制受控对象的行为，或保持受控对象系列有关参数于期望值运行。在自动控制方面经常使用一些名词:（1）自动控制装置可根据被控对象的当时状态或所测数值而自行发的对受控对象进行调节，以使受控对象能处于预设状态下的设备，又称作控制器。中央空调节能控制系统中应用最广泛的是可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）。并且PLC的功能也在不断完善。它在逻辑控制、运动控制中、过程控制等等方面都起到了非常大的影响。（2）被控对象主要是指控制系统的装置，运行过程或周边环境。（3）被控变量是指要求受控对象能按照某种规律发生变化的物理量又称被控参数、被控制量等。（4）控制变量是指那些可以由操作者或者控制机构进行调整的变量又称操作变量。1.1.2控制系统的分类自动控制系统的分类方式是多种多样的，其分类方式大致有以下几种:（1）按控制系统的结构分，有开环控制与闭环控制两种。开环控制是控制装置对被控对象只产生顺向作用的控制方式，并且不受反馈控制。普通开环控制系统，例如自动测量等、自动操作，自动报警的功能。开环控制系统的基本原理如图3.6所示：图1.1开环控制系统原理图开环控制系统包括被控对象，控制器，执行器，保护等、报警与连锁及其他构件等构成。开环控制系统比较简单，反应速度很快，但抗干扰性能差。闭环控制（反馈控制）就是用被控变量直接测量值来调整控制变量，保持被控变量保持给定值。闭环控制系统具有使被控对象输出返回的功能，作用在控制器输出上，构成闭环的一种或几种。闭环控制系统示意图如图1.2所示：控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统的原理图如下图1.2：图1.2闭环控制系统原理图闭环控制系统包括被控对象，控制器等、实施机构（如调节机构）、温度，压力等过程参数检测和变送装置、流量和其他传感器及变送器；其他组件，如保护，报警，连锁。闭环控制系统中被控变量受到扰动的干扰，扰动影响可从偏差中获得，其效果可由控制系统自动校正，且抗干扰能力强。本文所研究的是地铁车站自动控制系统，指用闭环控制系统。（2）根据控制系统的特点，有线性控制系统与非线性控制系统之分。线性控制系统等它是一个线性元件组成的系统。所谓线性元件，就是输入与输出之间关系呈线性。线性系统以符合叠加原理及其次原理为最大特征。所谓叠加原理，指的就是在一个系统中存在着多种输入的情况下，系统的输出相当于各输入分别作用时系统输出总和。第二原理指的是当投入增加或者减少几倍的时候，系统输出相应地增加或减少数倍。如果控制系统至少包含有一非线性元件，系统是一个非线性系统。非线性微分方程具有系数和方程变量相关的性质。在现实中，理想线性系统并没有。特定条件下，若变量靠近工作点作小幅度改变，或者系统内某些次要因素作用可忽略不计，因此，线性系统在许多非线性系统中都可用作简化模型。对于非线性系统，至今尚缺乏一种统一的数学处理方法。地铁车站中央空调控制系统在实际运行工况中是非线性的。（3）根据输入变量的不同，可分为定制控制系统与随动控制系统。在控制系统输入变量（控制变量）是常量情况下，叫做定制控制系统，也叫恒指控制系统。这样一个控制系统，其任务是要克服系统中存在的各种干扰，使得输出变量符合给定的数值。有的时候，控制系统输入变量不能预先设定，但它是一个时间随机函数。例如，中央空调系统负荷控制等。这种控制系统的任务是确保输出变量在一定精度下迅速地追随输入变量。（4）根据被控变量数目不同，可分为单变量控制系统与多变量控制系统。单变量控制系统也称为输入、输出控制单元（SISO），就是仅有1个输入变量,1个输出变量控制系统。随着生产与科技的进步，被控对象日趋复杂，对控制的要求也在不断提高，因而出现了多变量控制系统，即多输入、多路输出控制系统（MIMO），在这种控制系统下，变量间是耦合的，控制困难，控制系统结构复杂。（5）根据被控制参数的不同，划分为温度控制系统、压力控制系统等、流量控制系统等、液位或者物位控制系统、物性控制系统等等。（6）根据控制策略与算法的不同，可以分为简单控制系统，智能控制系统等。1.1.3简单PID控制系统简单的控制系统，有时亦称单输入的、单输出系统在项目中应用最为广泛、最常见的控制系统。PID控制具有投资少的特点，是一种经典的控制策略。PID对系统稳定性有很大帮助，使得控制品质整体提升。在对控制器控制动作规律进行选择，要按照系统控制要求、被控对象的特点，负荷的变化、主要扰动和其他特定情况，又要兼顾系统的经济性和其他方面。在控制通道的时间常数或者容积延迟较大时，当负荷变化同样较大，单纯的控制系统已经无法满足控制的要求，要使用复杂的控制系统。控制系统仅有1个被控变量，是当前应用最为广泛的形式。但也存在着局限性，对多变量，变量之间又有联系的物体、对具有较大时滞和时间常数的物体、对干扰较多，次数较多的物体，使用简单控制系统会使控制品质达不到控制要求。简单的控制系统可以对线性过程进行有效的控制，但是在实际应用中，多数工艺为非线性。对某些非线性程度较低的工艺，可近似地作为一个线性过程来处理。对某些具有较强非线性的工艺，单纯的控制已经无法达到要求。为了解决这一问题，应在一个简单控制系统中加入辅助回路或者其他步骤，使得简单控制系统复杂化了一些，统称复杂控制系统。常用的复杂控制系统主要是串级控制系统、比例控制系统等、分程控制系统等、选用控制系统、前馈控制系统等。1.1.4智能控制实际项目中，在地铁中央空调系统中，被控对象或者过程常数往往是非线性和多因素的、时变性和各种各样的不确定性等等，精确的数学模型是比较难以建立的。通过人工智能，自动控制、运筹学的三大学科的有机综合，构成了智能控制系统。一种控制方式，也称控制系统，若能对被控对象（过程）与环境的高度复杂性与不确定性进行有效客服，并能实现预期目的，则把这样的控制系统称为智能控制系统。智能控制应该叫做智能信息反馈控制，它的基本要素：智能信息，智能反馈和智能决策。1.1.5控制系统的基本要求不同控制系统通常具有不同控制需求，常见需求可归纳为稳定性，准确性及快速性等。（1）在任何闭环控制系统中，稳定性、稳定都是第一位的。说明控制系统受外界干扰时是否能保持平衡、过渡过程完成后是否能到达预定状态等特征。工作在平衡状态下的体系，当外部环境条件（例如，负荷，温度，湿度，压力）发生变化时，系统的平衡会被打破，但是，在进行了一次调整暂态过程之后，能够回复到平衡状态，也可以构建一个新平衡状态，那么，系统就会保持稳定。（2）准确性、精度是系统控制精度的高低，常以系统稳态误差表示。系统稳态误差是指系统输出稳态值和期望值之差。在提高系统控制精度的同时，很可能导致系统的失稳；在增强系统稳定性的同时，存在控制精度下降的风险。（3）快速性是指系统在输入阶跃信号的情况，输出量与时间关系的曲线叫做瞬态响应。实际控制系统瞬态响应研究，大多是阻尼振荡过程。控制系统响应时间一般由调节时间与上升时间共同表征，调节时间是指系统到达稳定时所用的时间，系统的惯性越大，调整时间会更长，系统响应越慢。（4）稳健性，控制系统若灵敏度不高，抗干扰性好，谓为稳健。灵敏度就是系统参数变化对系统响应所产生的作用。闭环系统比开环系统灵敏度更低，稳健性更好。当外界扰动时，控制系统应尽量使被控参数变化不大，为了排除或减少干扰可能带来的不利影响。（5）安全性方面，生产时，保障人身及设备安全，是首要的，也是根本要求。控制系统一般采用越限报警的方式、故障报警及连锁保护，确保工艺安全。在线故障预测和诊断等、容错控制等能进一步增强控制过程安全性。1.2风水联动节能控制系统逻辑组成风水联动节能控制系统全部控制柜以强电为主，弱电为辅，计量为辅，电力监测为辅、节能与控制一体化总体设计；独立控制器配置在柜体内，同时，遵循“集中管理，分布控制”的设计理念，减少了对系统进行控制的风险。风水联动节能控制系统主要包括以下几个环节：集中管理的平台、水系统的节能控制子系统、大系统中的节能控制子系统。配电图见图1.3：图1.3风水联动节能控制系统配电图所述节能控制系统的水系统节能控制子系统的集中控制柜包括冷却塔风机控制箱、现场信号采集装置等、冷却水泵的控制、冷冻水泵控制柜构成；所述大系统节能控制子系统包括集中控制柜、组合式空调机组的控制柜、回排风机控制柜构成。1.3风水联动节能控制系统设备清单本论文研究的地铁车站风水联动节能控制系统的设