李巖 王天陽

摘 要：傳統(tǒng)的PID控制具備復(fù)雜性與局限性，在樓宇建筑發(fā)展應(yīng)用中存在一定的不足，而融合了智能自動化PID控制的技術(shù)則具備良好的特性，有效地提高樓宇智能自動化PID控制的全面性與完善性。

關(guān)鍵詞：樓宇；PID；智能；自動化

樓宇智能自動化PID控制是當(dāng)代科技運用到建筑設(shè)備自動化的主要模式，其目的在于針對樓宇內(nèi)不得安全、交通、環(huán)境以及內(nèi)部能源的使用進行檢測與控制，為樓宇內(nèi)部提供一個節(jié)能、安全、可靠地環(huán)境。

1 樓宇智能自動化PID系統(tǒng)的功能

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代建筑往往具備高層化與智能化的特征，因此樓宇智能自動化PID控制激素已經(jīng)成為樓宇間安全防范、電梯、照明、供電系統(tǒng)、空調(diào)、給排水的子系統(tǒng)。然而其主要功能有如下幾點：

（1）針對樓宇內(nèi)部各類機電設(shè)備進行當(dāng)前運作狀態(tài)進行自動打印。

（2）針對樓宇內(nèi)部各類機電設(shè)備的參數(shù)與變化趨勢進行自動檢測與打印。

（3）及時調(diào)整外界環(huán)境與內(nèi)部空間的最佳設(shè)備狀態(tài)。

（4）針對各類突發(fā)事件進行自動檢測與處理。

（5）針對樓宇內(nèi)部水、電、氣進行統(tǒng)一自動化管理與計量收費。

（6）針對樓宇內(nèi)部機電設(shè)備協(xié)調(diào)控制，統(tǒng)一管理。

（7）針對樓宇內(nèi)部各機電設(shè)備的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)籌管理。

2 樓宇智能自動化PID系統(tǒng)的原理

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)是當(dāng)前樓宇建設(shè)最為常用的控制方式，并且主要對各類機電設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)進行測量、執(zhí)行與比較，針對反饋數(shù)據(jù)與期待值進行對比，通過數(shù)值的誤差糾正樓宇調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的運作。

這種現(xiàn)代化的智能自動化操作系統(tǒng)特征為集中式的管理、分散式的控制，也就是通過在樓宇內(nèi)部設(shè)置的DDC完成被控制系統(tǒng)的實時監(jiān)測與操控，這種PID控制系統(tǒng)不僅可以避免了傳統(tǒng)操作模式帶來的危險性，更是使單一的常規(guī)儀器具備多元化的操控模式。具有豐富的軟件管理、CRT顯示、打印輸出和打印輸出功能的中央管理計算機，能夠勝任顯示、集中操作、優(yōu)化控制、報警和打印等任務(wù)，有效將普通儀表操控分離后的人機鏈接困難、不便于集中管理的缺點加以避免，確保了設(shè)施設(shè)備能處在最優(yōu)化的狀態(tài)運行。

3 樓宇智能自動化PID系統(tǒng)的運用

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)在樓宇建設(shè)中按照統(tǒng)一的規(guī)定進行計算，中央控制器通過AI和BA采集樓宇間各機電設(shè)備的參數(shù)以及變化趨勢或歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)外界的環(huán)境改變而變化，自動對樓宇內(nèi)部各項設(shè)施進行調(diào)節(jié)，使樓宇內(nèi)的安全防范、電梯、照明、供電系統(tǒng)、空調(diào)、給排水的子系統(tǒng)保持穩(wěn)定，當(dāng)其中某項數(shù)據(jù)沒有按照預(yù)定的數(shù)值進行改變，那么則會發(fā)出控制信號，通過AO和DO直接對相應(yīng)的機電設(shè)備進行控制。因此，樓宇智能自動化PID系統(tǒng)屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)，在現(xiàn)代樓宇建設(shè)過程中最常用的一種應(yīng)用系統(tǒng)。樓宇智能自動化PID系統(tǒng)由于直接承擔(dān)樓宇內(nèi)部控制任務(wù)，因此對于其時效性、適應(yīng)性、可靠性的要求較高。

3.1 樓宇智能自動化PID系統(tǒng)的構(gòu)成

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)主要包括過程輸入通道、過程控制計算機以及過程輸出通道三個部分。

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)中過程輸入通道由兩個部分組成，一部分是模擬量輸出，主要負(fù)責(zé)將計算機輸出的代碼數(shù)據(jù)控制信號轉(zhuǎn)化成能直接受控的電流信號或模擬電壓，再由放大器去驅(qū)動調(diào)節(jié)閥等控制機器進行與數(shù)據(jù)匹配的實際操作。通常是由D/A轉(zhuǎn)換器，接口電路、執(zhí)行器和放大器組成。一部分是數(shù)字量輸出，經(jīng)過計算機輸出的受控開關(guān)信號，經(jīng)過放大器去驅(qū)動電磁閥閥等繼電器執(zhí)行器，它由光電耦合器、接口電器、執(zhí)行器和放大器組成。

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)中的過程控制計算機承載著直接運算和終端控制的任務(wù)，通過過程輸入通道集成采集受控對象的海量數(shù)據(jù)與參數(shù)，再按照已預(yù)設(shè)的程式規(guī)律進行系統(tǒng)計算，得出計算過程或數(shù)據(jù)結(jié)論，然后又原通道向受控對象發(fā)送數(shù)據(jù)控制信息，再由輸出通道進行控制調(diào)節(jié)閥等系列執(zhí)行命令。

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)過程輸出通道主要由模擬量輸出與數(shù)字量輸出兩個部分。模擬量輸出主要是針對樓宇內(nèi)部原始數(shù)值對控制其進行操控，模擬出相應(yīng)的數(shù)字信號改變?yōu)殡娏餍盘?，再通過放大器驅(qū)動樓宇內(nèi)部各機電設(shè)備的調(diào)節(jié)閥，使各機電設(shè)備可以實現(xiàn)對樓宇的智能自動化控制，這一部分由接口電路、D/A轉(zhuǎn)換器、放大器以及執(zhí)行器構(gòu)成。數(shù)字量輸出是通過模擬量輸出的信號對樓宇各機電設(shè)備進行控制，再由放大器對繼電器與電磁閥進行渠道，其主要由接口電器、光電耦合器、放大器以及執(zhí)行器構(gòu)成。

3.2 樓宇智能自動化PID系統(tǒng)的基本算法

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)按照比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制，中央控制器通過AI和BA采集樓宇間各機電設(shè)備的參數(shù)以及變化趨勢或歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)外界的環(huán)境改變而變化，自動對樓宇內(nèi)部各項設(shè)施進行調(diào)節(jié)，將PID控制規(guī)律的離散化，使其在樓宇智能自動化系統(tǒng)中可以實現(xiàn)。而當(dāng)樓宇間各機電設(shè)備中出現(xiàn)數(shù)值不清楚情況下，也可以通過在線整定達(dá)到滿意的效果。因此，在樓宇間將樓宇智能自動化PID系統(tǒng)調(diào)節(jié)成規(guī)律離散化的數(shù)字PID算法，是樓宇建筑最為常用的計算機控制系統(tǒng)。

樓宇智能自動化PID系統(tǒng)模擬量調(diào)節(jié)器最理想的PID算式為：（t）=Kp[e（t）+1/Ti∫e（t）dt+Td*de（t）/dt]。其中，e（t）為樓宇間各機電設(shè)備的數(shù)值偏差（設(shè)定為設(shè)定值與實際輸出值之差）；（t）為樓宇間各機電設(shè)備的控制量；Kp為比例放大系數(shù)；Ti為積分時間常數(shù)；Td為微分時間常數(shù)，由此傳遞函數(shù)形式。

為了可以將公式應(yīng)用在樓宇智能自動化PID系統(tǒng)中，就需要將連續(xù)行駛的微分方程式基于離散形式的差分方程進行表現(xiàn)。設(shè)定樓宇間各項機電設(shè)備的采樣周期，（與既定的系統(tǒng)時間常數(shù)進行對比，T足夠?。?，K為樓宇間各智能自動化設(shè)備的采樣序號（K=0，1，2……n），可以采用矩陣法計算而積以差分代替微分。在（t）=Kp[e（t）+1/Ti∫e（t）dt+Td*de（t）/dt]的公式中，每次所采集的數(shù)值都需要與T值進行對比，采樣周期時間越小，其與樓宇控制過程中連續(xù)性控制的過程就會越為接近，更加便捷的對樓宇內(nèi)的安全、交通、環(huán)境以及內(nèi)部能源的使用進行檢測與控制，為樓宇內(nèi)部提供一個節(jié)能、安全、可靠地環(huán)境。

雖然在樓宇間很多在開環(huán)狀態(tài)下確定的PID參數(shù)都不是連續(xù)性的自身整定模式，在樓宇智能自動化系統(tǒng)中若出現(xiàn)較為復(fù)雜的分析過程就會出現(xiàn)比較的差異性。但是如果PID控制器在樓宇智能自動化系統(tǒng)中不能控制復(fù)雜的過程，那么不論參數(shù)進行怎樣的調(diào)整，都沒有任何用處，因此，樓宇智能自動化PID技術(shù)是最好的控制器。

4 結(jié) 論

樓宇智能自動化PID控制技術(shù)在我國屬于全新的科技型技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域，隨著信息化科學(xué)的逐漸進步與完善，該項技術(shù)在樓宇間的運用也會更加成熟，也會有更多技術(shù)對其進行完善，逐步走向巔峰。

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