FFB0924VHE

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具體送風機調(diào)速回路如圖 B1-2/21示：
四．設(shè)計及調(diào)試空調(diào)系統(tǒng)的注意事項
1． 壓差平衡閥應(yīng)該作為重點調(diào)節(jié)，它關(guān)系到整個空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)效果，因此壓差變送器的準確性必須*保*；（壓差過大，會浪費冷量；壓差過小，不能*保*遠方末端的壓頭供應(yīng)，導(dǎo)致無法調(diào)節(jié)空氣品質(zhì)）；
2． 盡量避免多變量串級調(diào)節(jié)，可以通過比例的方法把多變量的串級回路分解成單變量回路調(diào)節(jié)；
3． 在整定PID參數(shù)時，盡量采用自動周期整定，周期設(shè)定不要太長，以*保*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． 必須通過調(diào)節(jié)*保*室內(nèi)壓力稍為正壓，正壓過大會導(dǎo)致大量冷量損失，負壓會導(dǎo)致室外的熱負荷涌入室內(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)安裝在送風或排風口附近，更不能安裝在發(fā)熱設(shè)備附近；（譬如深圳地鐵某車站小系統(tǒng)車控室的溫室度傳感器安裝在一臺發(fā)熱量很大的控制柜上方，導(dǎo)致調(diào)試效果差）；
6． 變風量控制的空調(diào)要設(shè)定轉(zhuǎn)速上下限，下限用來*保*室內(nèi)的新風供應(yīng)，上限用來節(jié)省能量，因為根據(jù)風機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確，否則冷水機組臺數(shù)控制缺乏依據(jù)，導(dǎo)致冷量供應(yīng)不能*保*。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。
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五．空調(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控制問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、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。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)*為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，*適合用PID控制技術(shù)。 
　　PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 
　　目前PID控制在工業(yè)控制系統(tǒng)中無處不見，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“時髦”的現(xiàn)代控制理論中的PID*終還是源自經(jīng)典PID理論。
　　為什么PID應(yīng)用如此廣泛、又長久不衰？是因為PID解決了自動控制理論所要解決的*基本問題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準確性。調(diào)節(jié)PID的參數(shù)，可實現(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，在PID調(diào)節(jié)器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點，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。
　　由于自動控制系統(tǒng)被控對象的千差萬別，PID的參數(shù)也必須隨之變化，以滿足系統(tǒng)的性能要求。這就給使用者帶來相當?shù)穆闊?br /> 　　目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，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階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和死循環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋?jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu)﹐加到被控系統(tǒng)上﹔控制系統(tǒng)的被控量﹐經(jīng)過傳感器﹐變送器﹐通過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，產(chǎn)品已在工程實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)的自動調(diào)整是通過智慧化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。有利用PID控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現(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)控制模塊來實現(xiàn)PID控制。 
2．PID原理
2.1名詞解釋
2.1.1開環(huán)控制系統(tǒng)
　　開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反送回來以形成任何死循環(huán)回路。
2.1.2閉環(huán)控制系統(tǒng)（又稱死循環(huán)控制系統(tǒng)）
　　閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個死循環(huán)。
2.1.3正反饋和負反饋
　　死循環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般死循環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。死循環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的死循環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正*后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個死循環(huán)控制系統(tǒng)。
2.1.4階躍響應(yīng) 
　　階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(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﹔準是指控制系統(tǒng)的準確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-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，通常用上升時間來定量描述。
2.2 PID一般表達式
2.2.1 PID模擬算法
U(t)=P*[e(t)+ 1/Ti*∫0te(t)dt+Td*de(t)/dt]
2.2.2 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為積分時間；
Td為微分時間；
PID主要調(diào)節(jié)這三個參數(shù)。
e(t)為輸入誤差；
Ts為數(shù)字PID運算的采樣周期。
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，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，過渡過程越平穩(wěn)，但余差越大，比例帶越小，過渡過程易振蕩，比例帶太小時，就可能出現(xiàn)發(fā)散振蕩。
　　比例控制是一種*簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。當僅有比例控制時系統(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的大小，還取決于偏差存在的時間，只要有偏差存在,盡管偏差可能很小，但它存在的時間越長，輸出信號就越大，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的積分成正比關(guān)系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(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”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。
　　因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(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)器就有一個較大的輸出。
　　在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(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，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，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，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(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)計的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。PID參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法，它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制參數(shù)。這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改；二是工程整定法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。
3.1 PID參數(shù)的整定原則
　　a.在輸出不振蕩時，增大比例增益P。
　　b.在輸出不振蕩時，減小積分時間常數(shù)Ti。
　　c.在輸出不振蕩時，增大微分時間常數(shù)Td。
3.2 PID參數(shù)工程整定法
　　詳細參見程例。
3.3 PID參數(shù)理論計算整定法
　　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，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實際運行中進行*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)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩，記下這時的比例放大系數(shù)Kp0和臨界振蕩周期Ts﹔
(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。
Kp= Kp0 FFB0924VHE
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，首先去掉PID的積分項和微分項，一般是令Ti=0、Td=0（具體見PID的參數(shù)設(shè)定說明），使PID為純比例調(diào)節(jié)。輸入設(shè)定為系統(tǒng)允許的*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；再反過來，從此時的比例增益P逐漸減小，直至系統(tǒng)振蕩消失，記錄此時的比例增益P，設(shè)定PID的比例增益P為當前值的60%~70%。比例增益P調(diào)試完成。
（2）確定積分時間常數(shù)Ti
　　比例增益P確定后，設(shè)定一個較大的積分時間常數(shù)Ti的初值，然后逐漸減小Ti，直至系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，之后在反過來，逐漸加大Ti，直至系統(tǒng)振蕩消失。記錄此時的Ti，設(shè)定PID的積分時間常數(shù)Ti為當前值的150%~180%。積分時間常數(shù)Ti調(diào)試完成。
（3）確定積分時間常數(shù)Td
　　積分時間常數(shù)Td一般不用設(shè)定，為0即可。若要設(shè)定，與確定 P和Ti的方法相同，取不振蕩時的30%。
（4）系統(tǒng)空載、帶載聯(lián)調(diào)，再對PID參數(shù)進行微調(diào)，直至滿足要求。
方法三（經(jīng)驗值法）
　　在實際調(diào)試中，也可以先大致設(shè)定一個經(jīng)驗值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。
對于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
對于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1
對于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3
對于液位系統(tǒng)：P（%）20--80，I（分）1—5
4．結(jié)論
　　總之，在整定時不能讓系統(tǒng)出現(xiàn)發(fā)散振蕩。如出現(xiàn)發(fā)散振蕩，應(yīng)立即切為手動，等系統(tǒng)穩(wěn)定后增大比例帶、積分時間或減小微分時間，重新切換到自動。
　　比例帶越大，過渡過程越平穩(wěn)，但余差越大。比例帶越小，過渡過程容易發(fā)生振蕩。積分時間越小，消除余差就越快,但系統(tǒng)振蕩會較大，積分時間越大，系統(tǒng)消除余差的速度較慢。微分時間太大，系統(tǒng)振蕩次數(shù)增加，調(diào)節(jié)時間增加，微分太小，系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩慢。
　　一句話：整定參數(shù)時要認真觀察系統(tǒng)輸出及被調(diào)量的變化情況，再根據(jù)具體情況適當修改PID參數(shù)?？梢哉f，大多數(shù)控制系統(tǒng)采用PID調(diào)節(jié)都能滿足要求。
附錄：FFB0924VHE
深圳地鐵一期空調(diào)系統(tǒng)實例：
　　深圳地鐵一期空調(diào)有2個站采用定風溫變風量控制方案，其他均為變風溫定風量控制方案。
　　不管是哪種方案均采用了參數(shù)周期整定的PID進行控制的，其PID設(shè)計框架是這樣的：
　　執(zhí)行機構(gòu)的動作分為手動和自動兩種：當在手動控制方式下，是靠人工去選擇執(zhí)行機構(gòu)的開度或頻率；當在自動控制方式下，是靠PID自動運算出執(zhí)行機構(gòu)的開度或頻率。
　　PID參數(shù)在周期自動整定，但只有在自動方式下才能執(zhí)行PID參數(shù)的加載，PID參數(shù)加載提供三種不同的加載方式：
1.人工整定參數(shù)
　　人工整定參數(shù)就是在人機界面上提供了一些手動設(shè)定參數(shù)的接口，以便在線設(shè)定或修改PID參數(shù)，方便工程師進行系統(tǒng)維護。此功能正常情況下一般不用。
2.默認參數(shù)
　　默認參數(shù)是系統(tǒng)提供的一套相對比較合理的缺省參數(shù)，這套參數(shù)應(yīng)急是使用的，此功能正常情況下一般不用。如果工程師在人工整定參數(shù)時，誤把嚴重不合理的參數(shù)下載到PID中之后，使得調(diào)節(jié)發(fā)散無法恢復(fù)正常調(diào)節(jié)時，可以啟用此功能恢復(fù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
3.自動整定參數(shù)
　　自動整定參數(shù)是系統(tǒng)周期性自動整定PID參數(shù)，周期性修正后加載，系統(tǒng)整定周期次數(shù)越多，參數(shù)越精確，系統(tǒng)運行就越穩(wěn)定，調(diào)節(jié)效果就會更好。這個功能是系統(tǒng)處于正常情況下實時使用的。
　　除了這些功能外，系統(tǒng)還做了一個二通閥開度的數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫把近幾天二通閥開度采樣后作平均，得出一天內(nèi)的閥位曲線，采樣周期是30分鐘。以防止PID調(diào)節(jié)效果欠佳時使用。