1、地鐵BAS空調(diào)調(diào)節(jié)方案一概述地鐵運(yùn)營(yíng)中，空調(diào)系統(tǒng)是個(gè)耗能大戶，其中對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵是主要的耗電設(shè)備，要想降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗，只能從這些設(shè)備的正確運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)。根本上來(lái)說(shuō)，空調(diào)系統(tǒng)的總能耗的多少最終是由室內(nèi)達(dá)到的溫濕度環(huán)境決定的，即空調(diào)系統(tǒng)的能耗維持整個(gè)車(chē)站溫濕度與室外溫濕度的差。如果室內(nèi)環(huán)境高于大多數(shù)人都比較滿意的溫濕度要求，高出需求的這部分空調(diào)系統(tǒng)能耗顯然是毫無(wú)必要的。因此要想降低空調(diào)系統(tǒng)能耗，必須首先從合理的室內(nèi)溫濕度環(huán)境上，進(jìn)行分析研究，最理想的模式就是任何情況下所供給的等于所需求的。變風(fēng)量空調(diào)的基本原理正是通過(guò)改變送入室內(nèi)的風(fēng)量及溫度來(lái)滿足整個(gè)車(chē)站人員對(duì)室內(nèi)不同溫濕度的要求，

2、同時(shí)自動(dòng)地適應(yīng)室外環(huán)境對(duì)車(chē)站建筑物內(nèi)溫濕度的影響，真正達(dá)到所供即所需。顯然，不同人員對(duì)溫濕度的需求是不同的，而且室外環(huán)境也是不停變化的，要想達(dá)到所供即所需，空調(diào)系統(tǒng)就必須是一個(gè)實(shí)時(shí)自適應(yīng)的系統(tǒng)。地鐵空調(diào)系統(tǒng)有別于地面建筑，特別是空調(diào)大系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)對(duì)象是一個(gè)大空間的溫度，具有明顯的大滯后特點(diǎn)，但有一點(diǎn)有利因素是，廣州地鐵五號(hào)線環(huán)控采用屏蔽門(mén)制式，使得被控對(duì)象免除受活塞風(fēng)的干擾，這樣為EMCS系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)提供了便利，調(diào)節(jié)可只考慮出入口處的冷量散失。正常情況下，地鐵公共區(qū)熱負(fù)荷主要來(lái)自乘客，具有一定的規(guī)律性。為闡述上的方便，本節(jié)將集中關(guān)于EMCS系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制，重點(diǎn)圍繞包括水

3、系統(tǒng)末端二通閥的調(diào)節(jié)控制、冷站供回水壓力控制、機(jī)組臺(tái)數(shù)控制等的控制策略及工程實(shí)現(xiàn)方法而展開(kāi)，如下所述。二空調(diào)水系統(tǒng)1冷站節(jié)能及優(yōu)化控制1）能量調(diào)節(jié)及水系統(tǒng)控制為保證冷源及水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，充分利用EMCS系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理與分析功能，恰當(dāng)?shù)貙?duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到提高運(yùn)行品質(zhì)，降低運(yùn)行能耗的作用，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。冷源及水系統(tǒng)的能耗由冷水機(jī)組主機(jī)電耗、冷凍水、冷卻水和各循環(huán)水泵電耗、冷卻塔風(fēng)機(jī)電耗等構(gòu)成。如果冷凍水末端各站都有良好的自動(dòng)控制，冷水機(jī)組供冷量在滿足各站需求的前提下，其節(jié)能就要靠恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，提高其制冷效率（即COP值）和降低冷凍水循環(huán)泵、冷卻水循環(huán)泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的電耗來(lái)獲

4、得。由于冷站同時(shí)為多個(gè)車(chē)站供冷，冷凍水循環(huán)泵須提供足夠的循環(huán)水量并滿足各站的壓降，可能的節(jié)能途徑是減少各個(gè)站冷凍水調(diào)節(jié)閥的節(jié)流損失，并盡可能使循環(huán)水泵在效率最高點(diǎn)運(yùn)行。這樣，冷源與水系統(tǒng)的節(jié)能控制就主要通過(guò)如下3個(gè)途徑完成：維持各車(chē)站的最低冷量需求，盡可能提高冷水機(jī)組出口水溫以提高冷水機(jī)組的COP；當(dāng)采用二級(jí)泵系統(tǒng)時(shí)，減少冷凍水加壓泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)或降低泵的轉(zhuǎn)速，以減少水泵的電耗；根據(jù)冷負(fù)荷狀態(tài)恰當(dāng)?shù)卮_定冷水機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，以提高冷水機(jī)組COP值；在冷水機(jī)組運(yùn)行所允許的條件下，盡可能降低冷卻水溫度，同時(shí)又不增加冷卻泵和冷卻塔的運(yùn)行電耗。2）冷凍水的調(diào)節(jié)控制目前供冷回路多采用二級(jí)泵系統(tǒng)，二級(jí)加壓泵采用

5、變頻調(diào)速時(shí)，運(yùn)行費(fèi)最省。常規(guī)的運(yùn)行方式是固定冷水機(jī)組的供水溫度設(shè)定值（如7），同時(shí)按照設(shè)計(jì)工況要求的各站壓頭確定末端各站供回水干管壓差的設(shè)定值pset，根據(jù)實(shí)測(cè)出的該點(diǎn)壓差與pset之關(guān)系調(diào)整冷凍水加壓泵的轉(zhuǎn)速，使該處壓差一直維持于pset。這樣做可以滿足各個(gè)站的要求，但并非是最省能的運(yùn)行方式。如果設(shè)計(jì)工況下要求各站的資用壓頭為50kPa，管網(wǎng)壓降為100kPa時(shí)，冷水回壓泵的揚(yáng)程為15m。在部分負(fù)荷時(shí)，如果在7供水溫度下所有各站都只要求50%流量，則管網(wǎng)壓降僅為25 kPa，為了仍維持50 kPa的末端壓差，加壓泵揚(yáng)程應(yīng)為7.5m。這時(shí)若將加壓泵轉(zhuǎn)速降至50%，其揚(yáng)程僅為3.75m，因此只能

6、將泵的轉(zhuǎn)速降至70%左右，并使其工作點(diǎn)左移，偏離水泵的最高效率點(diǎn)。由此加壓泵就不能如變頻器廠商所宣傳的“流量降低至一半，電耗可節(jié)約87.5%”，而只能節(jié)約50%左右（視泵的工作曲線形狀），實(shí)際上此時(shí)各個(gè)站并不需要50 kPa壓差。如果不調(diào)節(jié)閥門(mén)，應(yīng)僅需要12.5 kPa壓差。由此只好關(guān)小閥門(mén)，大部分壓力消耗在各站調(diào)節(jié)閥上。這時(shí)，如果適當(dāng)提高制冷機(jī)供水溫度，增加各站需要的水量，可提高冷水機(jī)組的COP，從而降低冷水機(jī)組電耗；也可以進(jìn)一步降低加壓泵轉(zhuǎn)速，不去維持末端的50 kPa資用壓頭，減少各站調(diào)節(jié)閥的消耗，從而進(jìn)一步減少水泵能耗。實(shí)際上各個(gè)站對(duì)水量和水溫的要求不會(huì)同時(shí)降低，冷凍水系統(tǒng)應(yīng)滿足所有各

7、站的要求，這就要靠EMCS系統(tǒng)觀測(cè)各個(gè)車(chē)站的工作狀況，確定各站對(duì)流量和水溫的最大要求，從而做出適宜的調(diào)整。當(dāng)冷凍水系統(tǒng)的各站是用二通閥自動(dòng)進(jìn)行變水量調(diào)節(jié)時(shí)，其調(diào)節(jié)的本質(zhì)是通過(guò)增大水量來(lái)降低回水溫度，由此使水側(cè)平均溫度下降，傳至空氣側(cè)的冷量增加；或者減少水量以提高回水溫度，從而使水側(cè)平均溫度上升，減少傳至空氣側(cè)的冷量。這樣，當(dāng)各站的冷水閥開(kāi)至最大，各站的供回水溫差仍很大時(shí)，說(shuō)明各站水側(cè)的資用壓頭不夠，導(dǎo)致流量不足，應(yīng)通過(guò)增加冷凍水加壓泵轉(zhuǎn)速來(lái)提高各站的資用壓頭從而提高各站流量；當(dāng)各站冷水閥開(kāi)至最大，而供回水溫差已很小時(shí)，則表明通過(guò)各站的水量已很大，但水溫偏高，應(yīng)進(jìn)一步降低供水溫度。反之亦然，當(dāng)各

8、站水閥關(guān)得很小而供回水溫差仍然很小時(shí)，說(shuō)明資用壓頭太大，各站水量太高，應(yīng)降低回壓泵轉(zhuǎn)速；而當(dāng)水閥關(guān)得很小，供回水溫差過(guò)大時(shí)，表明各站在很小的流量上即已滿足需求，此時(shí)可以適當(dāng)提高供水溫度，使各站流量適當(dāng)加大。這樣，由各站的閥位狀況及供回水溫差狀況即可判斷該各站對(duì)水側(cè)壓頭及供水溫度的需求。由于冷凍水系統(tǒng)需同時(shí)滿足所有各站對(duì)水量及水溫的要求，因此可按表3-3的邏輯去確定對(duì)水溫及水泵的調(diào)節(jié)。兩級(jí)泵系統(tǒng)的控制邏輯如下表B1-08 所述：n 找出閥門(mén)開(kāi)度最大的各站Vmax和該各站的供回水溫差t1，閥門(mén)開(kāi)度最小的各站Vmin和該各站的供回水溫差t2；n 若80%Vmax90%，則水泵及冷水機(jī)組的水溫設(shè)定值都

9、應(yīng)維持現(xiàn)狀；n 若Vmax90%，t1tmax,則流量不足，應(yīng)將水泵轉(zhuǎn)速提高5%；n 若Vmax90%，t1tmin，且t供t供min，則水溫過(guò)高，應(yīng)將冷水機(jī)組出口溫度設(shè)定值降低0.25;n Vmax80%,t2tmax，且t供t供,max，則水溫過(guò)低，應(yīng)將冷水機(jī)組出口溫度升高0.25;n 若Vmax80%,t2tmin，則流量太大，應(yīng)將水泵轉(zhuǎn)速降低5%。 表B1-08其中tmax，tmin分別為希望的供回水最大溫差和最小溫差，當(dāng)設(shè)計(jì)的供回水溫差為5時(shí)，可取tmax=6，tmin=4。允許的溫差太大可降低要求的流量，但相應(yīng)要降低冷水機(jī)組出口溫度設(shè)定值，降低冷水機(jī)組效率，而允許的溫差太小盡管可適

10、當(dāng)提高冷水機(jī)組水溫設(shè)定值，但將使水泵流量增大，電耗增加。上述調(diào)節(jié)方式可以在滿足各站工況要求的前提下最大限度地提高冷水機(jī)組運(yùn)行效率和降低本泵運(yùn)行電耗，從而達(dá)到最大的節(jié)能效果。同時(shí)這種調(diào)節(jié)方式還具有很好的穩(wěn)定性。例如當(dāng)Vmax大于90%，t1tmax時(shí)，按照上述邏輯，應(yīng)加大水泵轉(zhuǎn)速。由此使各個(gè)站流量增大，空氣側(cè)溫度降低，各調(diào)節(jié)閥相應(yīng)地逐漸關(guān)小，至開(kāi)度最大的閥門(mén)閥位降至90%以下，水泵的調(diào)節(jié)停止。而按照維持末端壓差的傳統(tǒng)方法時(shí)當(dāng)各站要求減少流量而關(guān)小閥門(mén)時(shí)，末端壓力升高，由此使水泵轉(zhuǎn)速降低，這將導(dǎo)致各個(gè)站流量又偏小，空氣側(cè)溫度逐漸升高，于是又紛紛開(kāi)大閥門(mén)，使流量加大，引起末端壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)的壓力降低，進(jìn)

11、而又導(dǎo)致水泵轉(zhuǎn)速增加。由于各個(gè)站是根據(jù)工況來(lái)調(diào)節(jié)其閥門(mén)，具有較大熱慣性和時(shí)間延遲，而閥門(mén)及水泵的調(diào)節(jié)作用導(dǎo)致的末端壓力的變化慣性很小，由此很容易造成上述的振蕩過(guò)程發(fā)生，需要小心地設(shè)計(jì)控制算法，整定好調(diào)節(jié)參數(shù)，才能消除此振蕩。與此相比，表B1-11的調(diào)節(jié)方式卻是從其機(jī)理上就具備自穩(wěn)定性質(zhì)的調(diào)節(jié)過(guò)程，建議采用這種方案。上述的調(diào)節(jié)方法的條件是各車(chē)站空調(diào)為兩通閥變流量調(diào)節(jié)，并均有控制器控制。各車(chē)站的現(xiàn)場(chǎng)控制器都需要具有與冷站的控制器通訊功能。通過(guò)通訊得到各個(gè)冷水站的實(shí)際需求，從而實(shí)現(xiàn)這種恰好使各站的要求得到滿足的調(diào)節(jié)。如果廣州地鐵四號(hào)線的工程現(xiàn)狀不具備上述調(diào)節(jié)的條件，我們研究了一套壓差方法調(diào)節(jié)的優(yōu)化方

12、案，并在以往的工程實(shí)際應(yīng)用中，十分成功。此方案具體描述如下圖B1-14所示：圖B1-14上述調(diào)節(jié)方法中的表B1-08的控制邏輯中，不難發(fā)現(xiàn)供回水管的溫差及閥門(mén)的開(kāi)度的變化，其目標(biāo)在房間的冷量需求，其源在冷水機(jī)組的出水口水溫及供回水壓差，即房間冷量的需求影響著閥門(mén)的開(kāi)度，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)到最大程度，將會(huì)影響著供回水管的溫差的增大，當(dāng)溫差變化達(dá)到極限后，還不能滿足房間冷量的需求時(shí)，需調(diào)節(jié)二級(jí)泵增壓，二級(jí)泵轉(zhuǎn)速達(dá)到極限（極限指設(shè)備運(yùn)行最佳效率的區(qū)間范圍，比如轉(zhuǎn)速在80%90%范圍運(yùn)行效率最高）時(shí)，就只能降低冷水機(jī)組出水口的水溫來(lái)滿足要求。下面我們?cè)俜治鲆幌?，?dāng)房間冷量需求一定時(shí)，冷機(jī)出水口水溫t（本參數(shù)設(shè)為

13、定值，此定值設(shè)定點(diǎn)為供冷高效效范圍的中間值，在所有的參數(shù)變化均不能滿足負(fù)荷要求時(shí)，方可降低此參數(shù)）、供回水壓差P、供回水溫差t、空調(diào)二通閥閥位L四個(gè)變量的關(guān)系，見(jiàn)下表B1-09 ：n 1.當(dāng)t、t一定時(shí)，PL；n 2.當(dāng)t、L一定時(shí)，Pt；n 3.當(dāng)t、P一定時(shí)，Lt；n 4.當(dāng)改變t直接影響P，間接影響L和t；表B1-09弄清上述參數(shù)的關(guān)系后，我們很容易得出以下結(jié)論表B1-10的各參數(shù)之間的邏輯關(guān)系（因?yàn)殚g接影響因素滯后，本邏輯關(guān)系可按各個(gè)環(huán)節(jié)組織，忽略間接影響因素）：表B1-10注釋?zhuān)簄 V0：送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 t0：送風(fēng)溫度設(shè)定值 t0：送風(fēng)溫度設(shè)定浮動(dòng)值n L：二通閥位置 P：壓差設(shè)定值 P

14、：壓差設(shè)定浮動(dòng)值n V1：二級(jí)泵轉(zhuǎn)速 t：冷機(jī)出水口水溫設(shè)定值 t：冷機(jī)出水口水溫設(shè)定浮動(dòng)值n 送風(fēng)環(huán)節(jié)邏輯：n A1.當(dāng)V0 90%時(shí)，t0=t0-t0；n A2.當(dāng)80%V0 90%時(shí)，保持正常工況；n A3.當(dāng)V0 90%時(shí)，P=P +P；n B2.當(dāng)80%L90%時(shí)，保持正常工況；n B3.當(dāng)L 90%時(shí)，t1=t1-t1；n C2.當(dāng)80%V1 90%時(shí)，保持正常工況；n C3.當(dāng)V1 Ir時(shí)，屬于盛夏季節(jié)。這時(shí)由于回風(fēng)焓值低于室外空氣焓值，為了節(jié)約能量，充分利用室內(nèi)回風(fēng)，空調(diào)系統(tǒng)采用最小新風(fēng)量降溫除濕工況。采用此工況時(shí)，EMCS系統(tǒng)按比例連鎖調(diào)節(jié)新風(fēng)閥和回風(fēng)閥開(kāi)度，使一部分回風(fēng)排出

15、車(chē)站外，另一部分回風(fēng)按最小新風(fēng)比與新風(fēng)混合，再經(jīng)表冷器冷卻后送風(fēng)，表冷器的空氣處理過(guò)程是降溫減濕。室外空氣狀態(tài)變化隨著室外空氣焓值的增高，可調(diào)節(jié)表冷器的電動(dòng)二通閥，使通過(guò)表冷器的冷凍水流量逐漸增加以保證處理到所需要的露點(diǎn)溫度。室內(nèi)熱濕負(fù)荷變化當(dāng)室內(nèi)熱負(fù)荷變化時(shí)，可使用變風(fēng)量調(diào)節(jié)方法，充分利用允許的最大送風(fēng)溫差，調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)量，控制室內(nèi)溫度。使用變風(fēng)量調(diào)節(jié)方法時(shí)，送風(fēng)量不能被調(diào)得過(guò)小，以免引起室內(nèi)氣流組織惡化和正壓降低，影響空調(diào)效果。同時(shí)應(yīng)保證系統(tǒng)的最小新風(fēng)量。當(dāng)送風(fēng)機(jī)改變送風(fēng)量時(shí)，根據(jù)室內(nèi)壓力監(jiān)測(cè)值調(diào)節(jié)回排風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，維持一定的室內(nèi)正壓。風(fēng)機(jī)風(fēng)量減少時(shí)，風(fēng)機(jī)的功率隨之降低，極大地降低設(shè)備

16、的運(yùn)行能耗，達(dá)到節(jié)能目的，節(jié)約運(yùn)行成本。當(dāng)室內(nèi)濕負(fù)荷變化時(shí)，可調(diào)節(jié)表冷器的電動(dòng)二通閥開(kāi)度，通過(guò)改變表冷器的冷凍水流量，從而改變露點(diǎn)控制室內(nèi)濕度。實(shí)用控制策略在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中對(duì)空調(diào)系統(tǒng)可采取較實(shí)用的控制原則和控制策略：變風(fēng)量控制室內(nèi)溫度、變露點(diǎn)控制室內(nèi)濕度；當(dāng)空調(diào)回風(fēng)溫度Tr27.5時(shí)，調(diào)節(jié)表冷器的電動(dòng)二通閥開(kāi)度，保證露點(diǎn)溫度；當(dāng)空調(diào)回風(fēng)溫度Tr Ir由全新風(fēng)降溫除濕工況轉(zhuǎn)換至最小新風(fēng)量降溫除濕工況通風(fēng)Iw Ir，TwTo由全新風(fēng)降溫除濕工況轉(zhuǎn)換至通風(fēng)工況非空調(diào)季節(jié)通風(fēng)全新風(fēng)工況Iw Ir，TwTo由通風(fēng)工況轉(zhuǎn)換至全新風(fēng)降溫除濕工況（5）焓值計(jì)算空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)工況轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是室內(nèi)、外空氣焓值的計(jì)算和比

17、較判斷。系統(tǒng)檢測(cè)的是空氣的干球溫度和相對(duì)濕度信號(hào)?？諝獾撵手凳怯煽諝鉁貪穸葲Q定的，而溫濕度每時(shí)每刻都在變化，因此焓值也隨之變化。但是由于車(chē)站公共區(qū)空間較大，因此空氣狀態(tài)變化緩慢，屬于大滯后環(huán)節(jié)。為了防止工況在一天內(nèi)頻繁轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)計(jì)算0.51小時(shí)內(nèi)（時(shí)間可設(shè)定）焓值的平均值，定期進(jìn)行模式的控制和工況的轉(zhuǎn)換控制。焓值計(jì)算方法如下所示：T=273.15+tln(Pq,b)=C8/T+C9+C10T+C11T2+C12T3+C13ln(T) C8 = -5800.2206C9 = 1.3914993C10 = -0.04860239C11 = 0.4176476810-4C12 = -0.144520

18、9310-7C13 = 6.5459673 = Pq/Pq,bd = 622 Pq/(B- Pq)i = 1.01t+0.001d(2501+1.84t)符號(hào)說(shuō)明：t：空氣干球溫度，單位；T：絕對(duì)溫標(biāo)，單位K；Pq,b：該溫度下飽和水蒸氣分壓力，單位Pa；Pq：該溫度下空氣水蒸氣分壓力，單位Pa；B：實(shí)際的大氣壓力，單位Pa；：空氣相對(duì)濕度；d：空氣含濕量，單位g/kg干空氣；i：空氣焓，單位kJ/kg干空氣。2車(chē)站大系統(tǒng)變風(fēng)量控制變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）本世紀(jì)60年代誕生在美國(guó)，現(xiàn)已經(jīng)成為美國(guó)空調(diào)系統(tǒng)的主流，并在其他國(guó)家也得到應(yīng)用。VAV技術(shù)的基本原理很簡(jiǎn)單，就是通過(guò)改變送入室內(nèi)風(fēng)量來(lái)滿足室內(nèi)變

19、化的負(fù)荷。由于空調(diào)系統(tǒng)大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，所以，風(fēng)量的減少帶來(lái)了風(fēng)機(jī)能耗的降低。VAV系統(tǒng)追求以較少的能耗來(lái)滿足室內(nèi)空氣環(huán)境的要求。（1）送風(fēng)量調(diào)節(jié)圖B1-2/14為一典型的VAV系統(tǒng)：圖B1-2/14一般樓宇的VAV系統(tǒng)主要的特點(diǎn)就是每個(gè)房間的送風(fēng)入口處裝一個(gè)VAV末端裝置，該末端裝置實(shí)際上是一個(gè)風(fēng)閥或變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)。調(diào)整風(fēng)閥的閥位或風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以增大/減少送入房間的風(fēng)量，從而實(shí)現(xiàn)增加或減少對(duì)房間冷量的供應(yīng)。當(dāng)一套全空氣空調(diào)系統(tǒng)所帶房間的負(fù)荷變化情況彼此不同，或各房間要求的設(shè)定值彼此不同時(shí)，VAV是一種解決問(wèn)題的有效方式。每個(gè)VAV末端裝置需要一套PID回路調(diào)節(jié)。最簡(jiǎn)單的控制方式是根據(jù)房

20、間溫度實(shí)測(cè)值與設(shè)定值之差，直接調(diào)整末端裝置中的風(fēng)閥。這樣做，當(dāng)某個(gè)房間溫度達(dá)到要求值時(shí)，由于其它房間風(fēng)量的變化或總的送風(fēng)機(jī)風(fēng)量有所變化導(dǎo)致連接末端裝置風(fēng)道處的空氣壓力有變化，從而使這個(gè)房間的風(fēng)量變化。由于房間熱慣性較大，在此瞬間房間溫度并不變化。待房間溫度發(fā)生足夠大的變化后，再對(duì)風(fēng)閥進(jìn)行調(diào)整，又會(huì)反過(guò)來(lái)影響其它房間的風(fēng)量，并引起溫度變化，這樣各房間風(fēng)閥不斷調(diào)節(jié)，風(fēng)量和溫度不斷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。一種改進(jìn)的方法是采用“壓力無(wú)關(guān)”的末端裝置。此種末端上裝有風(fēng)量測(cè)量裝置，房間溫度的變化不再直接改變風(fēng)閥開(kāi)度，而是去修正風(fēng)量設(shè)定值。風(fēng)閥則根據(jù)實(shí)測(cè)的風(fēng)量與風(fēng)量設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整。這樣，當(dāng)某房間風(fēng)量由于風(fēng)道內(nèi)

21、壓力變化而變化時(shí)，PID回路調(diào)節(jié)會(huì)直接調(diào)整風(fēng)閥，以維持原來(lái)的風(fēng)量，房間溫度不會(huì)由此引起波動(dòng)。圖B1-2/15為廣州地鐵五號(hào)線車(chē)站大系統(tǒng)的VAV系統(tǒng)示意圖。圖 B1-2/15可以看出廣州地鐵站大系統(tǒng)的VAV系統(tǒng)和以往的VAV系統(tǒng)相比，具有一定的特殊性，這個(gè)特殊性為我們的系統(tǒng)帶來(lái)了極大的簡(jiǎn)化。其調(diào)節(jié)的房間是站廳和站臺(tái)，由于站廳和站臺(tái)相通，因此采用一個(gè)PID回路調(diào)節(jié)，可認(rèn)為調(diào)節(jié)的房間只有一個(gè)。這樣，就不會(huì)出現(xiàn)上面多房間調(diào)節(jié)所說(shuō)的因?yàn)閴毫Φ淖兓鴮?dǎo)致的不穩(wěn)定，所以我們沒(méi)有必要去考慮風(fēng)量的測(cè)量，我們可以直接認(rèn)為風(fēng)量只和風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)（其論證方法參見(jiàn)關(guān)于圖 B1-2/19A的論證），具體風(fēng)量公式參見(jiàn)回排風(fēng)

22、控制的方法一。（2）回風(fēng)機(jī)的控制地鐵車(chē)站大系統(tǒng) VAV還應(yīng)保證車(chē)站里不會(huì)出現(xiàn)太大的負(fù)壓或正壓，因此，回風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也需要調(diào)節(jié)使回風(fēng)量與變化的送風(fēng)量相匹配?；仫L(fēng)量調(diào)節(jié)方法有二：方法一，在送風(fēng)道和回風(fēng)道分別安裝一個(gè)壓力變送器，具體算法如下表B1-2/10：參數(shù)： （注意，KQ的設(shè)定值必須大于1）表B1-2/10：參數(shù)名稱(chēng)參數(shù)代號(hào)已知/未知/待求常量/變量備注送風(fēng)量SF_Q未知變量排風(fēng)量PF_Q未知變量送排風(fēng)量比KQ已知常量人為設(shè)定（比如：10:9）送風(fēng)口壓力SF_P1未知變量壓力變送器測(cè)出排風(fēng)口壓力PF_P1未知變量壓力變送器測(cè)出送排風(fēng)口壓力比KP1已知變量KP1= SF_P1/ PF_P1送風(fēng)機(jī)(

23、 空調(diào)機(jī)組)功率SF_P2已知常量排風(fēng)機(jī)功率PF_P2已知常量送排風(fēng)機(jī)功率比KP2已知常量送風(fēng)機(jī)( 空調(diào)機(jī)組)轉(zhuǎn)速SF_V已知變量PID調(diào)節(jié)的結(jié)果排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速PF_V待求變量送排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速比KV待求變量2）送排風(fēng)量與各參數(shù)關(guān)系(K為常量)送風(fēng)量與各參數(shù)關(guān)系：SF_Q=KSF_P1SF_P2SF_V排風(fēng)量與各參數(shù)關(guān)系：PF_Q=KPF_P1PF_P2PF_V3）計(jì)算送排風(fēng)量比：KQ= SF_Q/ PF_Q送排風(fēng)口壓力比：KP1=SF_P1/ PF_P1送排風(fēng)機(jī)功率比：KP2=SF_P2/ PF_P2送排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速比：KV= SF_V/ PF_VKQ= KP1KP2KV由上式可得：KV=KQ/(KP1K

24、P2)= SF_V/ PF_V因此：PF_V=(KP1KP2/ KQ)SF_V （公式2-1）回路調(diào)節(jié)如圖 B1-2/16示：圖 B1-2/16方法二：在室內(nèi)安裝一個(gè)壓力變送器，具體算法是通過(guò)回路調(diào)節(jié)，保證室內(nèi)稍有正壓。回路調(diào)節(jié)如圖 B1-2/17示：圖 B1-2/17建議廣州地鐵五號(hào)線設(shè)風(fēng)量或風(fēng)壓檢測(cè)裝置，應(yīng)用上述的方法之一。如果廣州地鐵不設(shè)風(fēng)量或壓力檢測(cè)裝置。此時(shí)，不能直接按照室內(nèi)壓力對(duì)回風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，由于送風(fēng)機(jī)在維持送風(fēng)道中的靜壓，其工作點(diǎn)如圖 B1-2/18（定出口壓力時(shí)風(fēng)機(jī)工況的變化）那樣隨轉(zhuǎn)速變化而變化，送風(fēng)量并非與轉(zhuǎn)速成正比。而回風(fēng)道中如果沒(méi)有可隨時(shí)調(diào)整的風(fēng)閥，回風(fēng)量基本上與回風(fēng)

25、機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。因此不能簡(jiǎn)單地讓回風(fēng)機(jī)與送風(fēng)機(jī)同步地改變轉(zhuǎn)速。實(shí)際工程中可行的方法是同時(shí)測(cè)量總送風(fēng)量和總回風(fēng)量，調(diào)整回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速使總回風(fēng)量總是略低于總送風(fēng)量，即可維持各房間稍有正壓。圖 B1-2/18在這種工程環(huán)境下，我們可以忽略風(fēng)壓，采用“隨動(dòng)”的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)（即排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速按比例隨送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速動(dòng)作），為什么可以忽略風(fēng)壓？請(qǐng)參見(jiàn)圖 B1-2/19A的實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖 B1-2/19A、圖 B1-2/19B、圖 B1-2/19C是以往工程中空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果），然后再作具體分析。圖 B1-2/19A （風(fēng)量和轉(zhuǎn)速關(guān)系實(shí)驗(yàn)結(jié)果）圖 B1-2/19B（風(fēng)機(jī)定風(fēng)量控制時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)曲線）圖 B1-2/19C（風(fēng)機(jī)定

26、風(fēng)量控制時(shí)壓力曲線）圖 B1-2/19A中，模擬通過(guò)置末端風(fēng)閥為全開(kāi)位，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，得到一系列系統(tǒng)總風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系， 從圖中也可以清楚地看出兩者之間的正比關(guān)系。廣州地鐵大系統(tǒng)的末端沒(méi)有這些風(fēng)閥限制，因此可以認(rèn)為和上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果類(lèi)似。綜上所述，我們得到了一個(gè)很重要的結(jié)論：那就是風(fēng)道的阻力特性變化不大的情況下，可以認(rèn)為風(fēng)量與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。再看圖 B1-2/19B和圖 B1-2/19C，這是模擬恒定風(fēng)量時(shí)的轉(zhuǎn)速和壓力曲線，恰好證明了我們的結(jié)論的準(zhǔn)確性。具體算法如下：控制回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速同時(shí)按比例變化。這時(shí)，風(fēng)道內(nèi)靜壓不是恒定而是隨風(fēng)量變化，但風(fēng)道的阻力特性變化不大，送風(fēng)機(jī)的工作點(diǎn)變

27、化不大，因此送風(fēng)機(jī)風(fēng)量近似與轉(zhuǎn)速成正比，于是回風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速即可與送風(fēng)機(jī)同步。由于總風(fēng)量近似正比于送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由此可估計(jì)出不同轉(zhuǎn)速下所需要的最小新風(fēng)比，以保證系統(tǒng)有足夠的新風(fēng)量，用這個(gè)最小新風(fēng)量即可作為新排風(fēng)機(jī)此時(shí)刻轉(zhuǎn)速的下限。具體公式算法見(jiàn)公式2-1，即PF_V=(KP1KP2/ KQ)SF_V，如果忽略壓力的影響，那么KP1=1,所以PF_V=(KP2/ KQ)SF_V。令a= KP2/ KQ，那么PF_V=aSF_V，即排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按比例隨動(dòng)。上述控制效果當(dāng)然不如帶有風(fēng)量或風(fēng)壓測(cè)量裝置的系統(tǒng)，但如果送回風(fēng)道設(shè)計(jì)恰當(dāng)，變頻風(fēng)機(jī)選擇合適，一樣可以獲得較好的運(yùn)行品質(zhì)。（圖 B1-2/2

28、0是某風(fēng)機(jī)在不同控制方式下性能曲線圖，僅供參考）圖 B1-2/20具體送風(fēng)機(jī)調(diào)速回路如圖 B1-2/21示：圖 B1-2/21 四設(shè)計(jì)及調(diào)試空調(diào)系統(tǒng)的注意事項(xiàng)1 壓差平衡閥應(yīng)該作為重點(diǎn)調(diào)節(jié)，它關(guān)系到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效果，因此壓差變送器的準(zhǔn)確性必須保證；（壓差過(guò)大，會(huì)浪費(fèi)冷量；壓差過(guò)小，不能保證遠(yuǎn)方末端的壓頭供應(yīng)，導(dǎo)致無(wú)法調(diào)節(jié)空氣品質(zhì)）；2 盡量避免多變量串級(jí)調(diào)節(jié)，可以通過(guò)比例的方法把多變量的串級(jí)回路分解成單變量回路調(diào)節(jié)；3 在整定PID參數(shù)時(shí)，盡量采用自動(dòng)周期整定，周期設(shè)定不要太長(zhǎng)，以保證調(diào)節(jié)需求為佳（這種方法在深圳地鐵一期中應(yīng)用很成功，效果極佳）；4 必須通過(guò)調(diào)節(jié)保證室內(nèi)壓力稍為正壓，正壓

29、過(guò)大會(huì)導(dǎo)致大量冷量損失，負(fù)壓會(huì)導(dǎo)致室外的熱負(fù)荷涌入室內(nèi)；5 室內(nèi)溫濕度變送器安裝的位置很重要，一般情況下安裝高度為1.4米為適宜高度，且不應(yīng)安裝在送風(fēng)或排風(fēng)口附近，更不能安裝在發(fā)熱設(shè)備附近；（譬如深圳地鐵某車(chē)站小系統(tǒng)車(chē)控室的溫室度傳感器安裝在一臺(tái)發(fā)熱量很大的控制柜上方，導(dǎo)致調(diào)試效果差）；6 變風(fēng)量控制的空調(diào)要設(shè)定轉(zhuǎn)速上下限，下限用來(lái)保證室內(nèi)的新風(fēng)供應(yīng)，上限用來(lái)節(jié)省能量，因?yàn)楦鶕?jù)風(fēng)機(jī)的曲線特性可知工頻不節(jié)能。7 流量變送器和冷凍水出水入水口的溫度變送器也一定要準(zhǔn)確，否則冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)控制缺乏依據(jù)，導(dǎo)致冷量供應(yīng)不能保證。流量傳感器的位置更為重要，一般安裝在離分流處1.2米以外，以防渦流造成影響。五空

30、調(diào)系統(tǒng)的核心（模糊PID算法的應(yīng)用及調(diào)試方法）1.PID（Proportional, Integral and Derivative）介紹PID控制問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。 PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用

31、比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 目前PID控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中無(wú)處不見(jiàn)，隨著控制效果的要求不斷提高，PID逐漸向智能化發(fā)展，但形形色色“時(shí)髦”的現(xiàn)代控制理論中的PID最終還是源自經(jīng)典PID理論。為什么PID應(yīng)用如此廣泛、又長(zhǎng)久不衰？是因?yàn)镻ID解決了自動(dòng)控制理論所要解決的最基本問(wèn)題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。調(diào)節(jié)PID的參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力，同時(shí)，在PID調(diào)節(jié)器中引入積分項(xiàng)，系統(tǒng)增加了一個(gè)零積點(diǎn)，使之成為一階或一階以上的系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)階躍響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)誤差就為零。由于自動(dòng)控制系統(tǒng)被控對(duì)象的千差萬(wàn)別，PID的參數(shù)也必須隨之變化，以滿足系統(tǒng)的性能

32、要求。這就給使用者帶來(lái)相當(dāng)?shù)穆闊?。目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智慧控制理論三個(gè)階段。智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和死循環(huán)控制系統(tǒng)。一個(gè)控制系統(tǒng)包括控制器傳感器變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過(guò)輸出接口執(zhí)行機(jī)構(gòu)加到被控系統(tǒng)上控制系統(tǒng)的被控量經(jīng)過(guò)傳感器變送器通過(guò)輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)其傳感器變送器執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智慧PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，

33、產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開(kāi)發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器(intelligent regulator)，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智慧化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實(shí)現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。 可編程控制器(PLC) 是利用其死循環(huán)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制。 2PID原理2.1名詞解釋2.1.1開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對(duì)象的輸出(被控制量)對(duì)控制器(con

34、troller)的輸出沒(méi)有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴(lài)將被控量反送回來(lái)以形成任何死循環(huán)回路。2.1.2閉環(huán)控制系統(tǒng)（又稱(chēng)死循環(huán)控制系統(tǒng)）閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)死循環(huán)。2.1.3正反饋和負(fù)反饋死循環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋，若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，則稱(chēng)為負(fù)反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱(chēng)為正反饋，一般死循環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋，又稱(chēng)負(fù)反饋控制系統(tǒng)。死循環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個(gè)具有負(fù)反饋的死循環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充

35、當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過(guò)不斷的修正最后作出各種正確的動(dòng)作。如果沒(méi)有眼睛，就沒(méi)有了反饋回路，也就成了一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺(tái)真正的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動(dòng)切斷電源，它就是一個(gè)死循環(huán)控制系統(tǒng)。2.1.4階躍響應(yīng) 階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后系統(tǒng)的期望輸出與實(shí)際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字來(lái)描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個(gè)系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(lái)(Ste

36、ady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時(shí)間來(lái)定量描述。2.2 PID一般表達(dá)式2.2.1 PID模擬算法U(t)=P*e(t)+ 1/Ti*0te(t)dt+Td*de(t)/dt2.2.2 PID數(shù)字算法U(K)=P*e(K)-e(K-1)+Ts/Ti*e(K-1)+Td/Ts*e(K)-2e(K-1)+e(K-2)+U(K-1)其中：P為比例增益；Ti為積分時(shí)間；Td為微分時(shí)間；PID主要調(diào)節(jié)這三個(gè)參數(shù)。e(t)為輸入誤差；Ts為數(shù)字PID運(yùn)算的采樣周期。2.3 PID各參數(shù)在系統(tǒng)中的作用2.3.1比例調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)作用快

37、，系統(tǒng)一出現(xiàn)偏差，調(diào)節(jié)器立即將偏差放大1/P倍輸出。 2.系統(tǒng)存在余差比例帶越大，過(guò)渡過(guò)程越平穩(wěn)，但余差越大，比例帶越小，過(guò)渡過(guò)程易振蕩，比例帶太小時(shí)，就可能出現(xiàn)發(fā)散振蕩。比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 2.3.2積分調(diào)節(jié)積分調(diào)節(jié)作用的輸出變化與輸入偏差的積分成正比，積分調(diào)節(jié)作用的輸出不僅取決與偏差信號(hào)的大小，還取決于偏差存在的時(shí)間，只要有偏差存在,盡管偏差可能很小，但它存在的時(shí)間越長(zhǎng)，輸出信號(hào)就越大，只有消除偏差，輸出才停止變化。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積

38、分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱(chēng)這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡(jiǎn)稱(chēng)有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。2.3.3微分調(diào)節(jié)微分調(diào)節(jié)的輸出是與被調(diào)量的變化率成正比。在比例微分調(diào)節(jié)作用下，有時(shí)盡管偏差很小，但其變化速度很快，則微分調(diào)節(jié)器就有一個(gè)較大的輸

39、出。在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣

40、性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。3 PID參數(shù)的整定方法PID參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法，它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改；二是工程整定法，它主要依賴(lài)工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。3.1 PID參數(shù)的整定原則a.在輸出不振蕩時(shí)，增大比例增益P。b.在輸出不振蕩

41、時(shí)，減小積分時(shí)間常數(shù)Ti。c.在輸出不振蕩時(shí)，增大微分時(shí)間常數(shù)Td。3.2 PID參數(shù)工程整定法詳細(xì)參見(jiàn)程例。3.3 PID參數(shù)理論計(jì)算整定法PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：方法一：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時(shí)的比例放大系數(shù)Kp0和臨

42、界振蕩周期Ts(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。Kp= Kp0控制精度=1.05%，則設(shè)置Ti=0.49Ts；Td=0.14Ts；T=0.014控制精度=1.2%，則設(shè)置Ti=0.47Ts；Td=0.16Ts；T=0.043控制精度=1.5%，則設(shè)置Ti=0.43Ts；Td=0.20Ts；T=0.09方法二：（1）確定比例增益P確定比例增益P 時(shí)，首先去掉PID的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令Ti=0、Td=0（具體見(jiàn)PID的參數(shù)設(shè)定說(shuō)明），使PID為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的最大值的60%70%，由0逐漸加大比例增益P，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；再反過(guò)來(lái)，從此時(shí)的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時(shí)的比例增益P，設(shè)定PID的比例增益P為當(dāng)前值的60%70%。比例增益P調(diào)試完成。（2）確定積分時(shí)間常數(shù)Ti比例增益P確定后，設(shè)定一個(gè)較大的積分時(shí)間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti，直至