自动控制基本概念

1)开环控制

开环控制方式是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用没有反向联系的控制过程,按这种方式组成的系统称为开环控制系统,其特点是系统的输出量不会对系统的控制作用发生影响。开环控制系统可以按给定量控制方式组成,也可以按扰动控制方式组成。常见的使用开环控制的自动化装置有,自动售货机、自动洗衣机、产品生产自动线、数控车床以及指挥交通的红绿灯的转换等。[1]

2)反馈控制(闭环控制)

反馈控制方式是偏差进行控制,其特点是不论什么原因使被控量偏离期望而出现偏差时,必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差,使被控量与期望值趋于一致。可以说,按反馈控制方式组成的反馈控制系统,具有抑制任何内、外扰动对被控量产生影响的能力,有较高的控制精度。[1]

反馈控制系统

图1 反馈控制系统
r-设定值,e-偏差,u-调节器输出,μ-执行器输出,d-干扰量, y-受控变量, b-受控变量测量值

反馈控制应用:送风温度控制

图2 反馈控制应用:送风温度控制[2]

3)传感器

在自动控制系统中,为了对各种变量(物理量)进行检测和控制,首先要把这些物理量转换成容易比较而且便于传送的信息(一般是电气信号,如电压、电流等),这就要用到传感器。在暖通空调自动控制系统中,常用的传感器有温度传感器、湿度传感器、压力传感器和流量传感器等。[3]

4)调节器

调节器有时也称为控制器。在暖通空调自动控制系统中,常用的调节器按照输出特性主要分为四种类型:位式调节器、比例(P)调节器、比例积分(PI )调节器、比例积分微分(PID)调节器。

5)执行器

执行器从驱动方式上可分为:电磁式执行器、电动执行器、气动执行器和自力式执行器四种形式。执行器是暖通空调自动控制系统中不可缺少的组成部分,它接受来自调节器的信号,转换成角位移或直线位移输出,带动调节阀改变开度,从而达到控制温度、相对湿度、压力、流量等参数的目的。暖通空调自动控制系统常用的执行器类型有电磁执行器、电动执行器、气动执行器等。

6)集中监控系统术语[3]

DDC控制器:DDC(Direct digital control)控制器也就是直接数值控制系统的现场控制器,是一个具有参数输入、输出、通讯接口等功能的微型可编程计算机,能通过内部编写的软件来模拟P、PI、PID等控制方式。

数字输入DI:以数字量形式送到控制器的信号,一般用于对设备状态的监测。例如:监测设备启停状态、双位阀的状态等。

数字量输出DO:以数字量形式(如:0、1二进制代码)从控制器发出的指令信号,一般用于设备联锁、启停等。

模拟量输入AI:以模拟量形式(如4~20mA电流,0~10V电压)送到控制器的信号,一般用于对连续变化的参数的监测。例如监测温湿度、流量、压差、转速(或频率)等。

模拟量输出AO:以模拟量形式从控制器发出的指令信号,一般用于调节与控制相应的设备和器件。例如对调节式水阀、电机转速等的控制。

 

参考资料:
[1] 胡寿松. 自动控制原理(第五版)[M]. 北京: 科学出版社, 2007.
[2] ASHRAE. 2013 ASHRAE Handbook Fundamentals SI Edition [M].
[3] 全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处. 全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材(第三版)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.