中央空调监控系统温湿度控制的分析
时间:11-29
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5 控制策略的选取
对于复杂的不确定性系统而言,由于被控对象(过程)的特性难于用精确的数学模型描述。用传统的基于经典控制理论的pid控制和基于状态空间描述的近代控制理论方法来实现对被控对象的高动静态品质的控制是非常困难的,一般都采用黑箱法,即输入输出描述法对控制系统进行分析设计,大量引入人的能量与智慧、经验与技巧。控制器是用基于数学模型和知识系统相结合的广义模型进行设计的,也就是说对不确定性复杂系统的控制一般采用智能控制策略[5]。这类控制系统具有以下基本特点:
(1) 具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的“智慧”;
(2) 是能以知识表示的非数学广义模型和以数学描述表示的混合过程,采用开闭环控制和定性及定量控制相结合的多模态控制方式;
(3) 具有变结构特点,能总体自寻优,具有自适应、自组织、自学习和自协调能力;
(4) 具有补偿和自修复能力、判断决策能力和高度的可靠性。
智能控制策略的突出优点是充分利用人的控制性能,信息获取、传递、处理性能的研究结果和心理、生理测试数据,建立控制者—“人”环节的模型,以便与被控制对象—机器的模型相互配合,设计人机系统,为系统分析设计提供灵活性。例如,当建立被控制对象模型很困难时,可以建立控制者模型,如建立控制专家模型、设计专家控制器等;当建立控制者模型很困难时,可以建立被控制对象模型;而设计被控对象模型有困难时,又可建立“控制者—被控制对象”的联合模型,即控制论系统模型,如“人—人”控制论系统的对策论模型。由于现代传感变换检测技术和计算机硬件相关技术的发展基本上已经妥善地解决了控制系统中的硬件问题,难点在于信息的处理和信息流的控制,因此其控制目标的实现和控制功能的完成往往采用全软件方式。不同的控制策略所构造出的算法其复杂程度、鲁棒性、解耦性能等差别是很大的,在技术实现上软硬件资源成本也不同,人们期待的是成本最低的控制策略,在这方面仿人智能控制[6]策略具有其独特的优势。仿人智能控制是总结、模仿人的控制经验和行为,以产生式规则描述人在控制方面的启发与直觉推理行为,其基本特点是模仿控制专家的控制行为,控制算法是多模态的和多模态控制间的交替使用,并具有较好的解耦性能和很强的鲁棒性。从复杂系统控制工程实践的经验看,选取仿人智能控制策略还是明智之举。除了仿人智能控制策略,还有模糊控制策略、专家系统控制策略等。
6 工程实现与监控信息平台的选择
大型复杂系统控制的工程实现中除了低层的ddc控制外,由于各子系统需要结集协调,有大量的信息需要实时处理和存储。从控制论层次考虑,无论管理信息还是控制信息,控制的本质都是对信息流的控制和信息的处理,因此信息平台的选取是至关重要的,应从系统工程角度妥善处理工程实现问题,既要使建设系统的软硬件成本最低,又要考虑系统运行维护升级换代及扩展与发展的长期效益,对系统进行优化配置,保证系统的长期可靠稳定运行。硬件固然是控制系统实现的基础,但在大型复杂系统控制中强调的应不再是硬件,如传感装置、仪器仪表、传动装置、执行机构等,应改变某些由于技术背景等原因造成的轻视软件重硬件的倾向,避免因信息平台选取不当而形成大量的自动化“孤岛”,给企业的信息化留下隐患,使大量的宝贵信息资源沉淀、流失。目前市场上可供使用的国内外工业控制组态软件不少,但用于大型复杂系统未必都那么合适。事实上,各软件厂商在设计系统时各有侧重,实现技术与设计方案也各有自己的鲜明特点,都是为了解决自动化控制问题提供手段与方案,但解决问题的深度和广度是有较大差别的,这正是设计中有待解决的问题。
7 结束语
由于中央空调系统在楼宇自动化系统节能中占据的特殊地位,显示出了对中央空调系统控制模式进行研究的重要意义。本文针对该系统温、湿控制问题进行了较为详细地分析,并介绍了智能控制策略的突出优点,为同类系统的设计提供了有益的帮助。
对于复杂的不确定性系统而言,由于被控对象(过程)的特性难于用精确的数学模型描述。用传统的基于经典控制理论的pid控制和基于状态空间描述的近代控制理论方法来实现对被控对象的高动静态品质的控制是非常困难的,一般都采用黑箱法,即输入输出描述法对控制系统进行分析设计,大量引入人的能量与智慧、经验与技巧。控制器是用基于数学模型和知识系统相结合的广义模型进行设计的,也就是说对不确定性复杂系统的控制一般采用智能控制策略[5]。这类控制系统具有以下基本特点:
(1) 具有足够的关于人的控制策略、被控对象及环境的有关知识以及运用这些知识的“智慧”;
(2) 是能以知识表示的非数学广义模型和以数学描述表示的混合过程,采用开闭环控制和定性及定量控制相结合的多模态控制方式;
(3) 具有变结构特点,能总体自寻优,具有自适应、自组织、自学习和自协调能力;
(4) 具有补偿和自修复能力、判断决策能力和高度的可靠性。
智能控制策略的突出优点是充分利用人的控制性能,信息获取、传递、处理性能的研究结果和心理、生理测试数据,建立控制者—“人”环节的模型,以便与被控制对象—机器的模型相互配合,设计人机系统,为系统分析设计提供灵活性。例如,当建立被控制对象模型很困难时,可以建立控制者模型,如建立控制专家模型、设计专家控制器等;当建立控制者模型很困难时,可以建立被控制对象模型;而设计被控对象模型有困难时,又可建立“控制者—被控制对象”的联合模型,即控制论系统模型,如“人—人”控制论系统的对策论模型。由于现代传感变换检测技术和计算机硬件相关技术的发展基本上已经妥善地解决了控制系统中的硬件问题,难点在于信息的处理和信息流的控制,因此其控制目标的实现和控制功能的完成往往采用全软件方式。不同的控制策略所构造出的算法其复杂程度、鲁棒性、解耦性能等差别是很大的,在技术实现上软硬件资源成本也不同,人们期待的是成本最低的控制策略,在这方面仿人智能控制[6]策略具有其独特的优势。仿人智能控制是总结、模仿人的控制经验和行为,以产生式规则描述人在控制方面的启发与直觉推理行为,其基本特点是模仿控制专家的控制行为,控制算法是多模态的和多模态控制间的交替使用,并具有较好的解耦性能和很强的鲁棒性。从复杂系统控制工程实践的经验看,选取仿人智能控制策略还是明智之举。除了仿人智能控制策略,还有模糊控制策略、专家系统控制策略等。
6 工程实现与监控信息平台的选择
大型复杂系统控制的工程实现中除了低层的ddc控制外,由于各子系统需要结集协调,有大量的信息需要实时处理和存储。从控制论层次考虑,无论管理信息还是控制信息,控制的本质都是对信息流的控制和信息的处理,因此信息平台的选取是至关重要的,应从系统工程角度妥善处理工程实现问题,既要使建设系统的软硬件成本最低,又要考虑系统运行维护升级换代及扩展与发展的长期效益,对系统进行优化配置,保证系统的长期可靠稳定运行。硬件固然是控制系统实现的基础,但在大型复杂系统控制中强调的应不再是硬件,如传感装置、仪器仪表、传动装置、执行机构等,应改变某些由于技术背景等原因造成的轻视软件重硬件的倾向,避免因信息平台选取不当而形成大量的自动化“孤岛”,给企业的信息化留下隐患,使大量的宝贵信息资源沉淀、流失。目前市场上可供使用的国内外工业控制组态软件不少,但用于大型复杂系统未必都那么合适。事实上,各软件厂商在设计系统时各有侧重,实现技术与设计方案也各有自己的鲜明特点,都是为了解决自动化控制问题提供手段与方案,但解决问题的深度和广度是有较大差别的,这正是设计中有待解决的问题。
7 结束语
由于中央空调系统在楼宇自动化系统节能中占据的特殊地位,显示出了对中央空调系统控制模式进行研究的重要意义。本文针对该系统温、湿控制问题进行了较为详细地分析,并介绍了智能控制策略的突出优点,为同类系统的设计提供了有益的帮助。
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