减小建筑自动控制系统扰动方式的探讨

王哲

摘要：随着科学技术的发展，自动化控制在建筑中的应用范围越来越广泛，民用建筑中的自动控制系统会受到外界或自身各种因素的影响而产生各种扰动，严重时会影响自动控制系统的正常运行，本文阐述如何减小建筑自动控制系统的扰动，以供同仁参考。

关键词：减小和消除 民用建筑 自动控制系统 扰动

1.前言

现代计算机技术的发展带动了建筑技术的发展，二者有机结合就产生了一种智能建筑模式，这种模式的诞生对于社会经济的发展是极为有利的。自从建筑智能概念引入到建筑设计中后，建筑智能在现代建筑中运用得越来越普及。自动控制系统是通过给定信号和反馈信进行自动调节，系统会受到外界或自身各种因素的影响而产生各种干扰，严重时会影响系统正常运行，这种干扰在工程上称之为扰动。要减小和消除扰动问题首要任务是分析扰动产生的各种因素，然后针对产生扰动的各种因素逐个削减和消除，从而达到减小或消除扰动目的。

2.补水箱液位自动控制原理如下：

（1）从液位变送器中检测出液位转换为4-20mA电流信号，并传送至控制室仪表盘的数显表；

（2）数显表显示输入的液位（4-20mA电流信号）值并判断该数值是否达到报警值（控制电磁阀关闭），若达到即通过电节点输出开关量；

（3）开关量信号传至电磁阀，由开关量信号转换为电源的通断来控制电磁阀开启和关断从而达到控制液位的目的。

3.变频补水自动控制原理如下：

（1）从采暖管道上的压力传感器中检测出压力转换为4-20mA电流信号，并传至控制室仪表盘的数显表和配电柜上变频器控制信号输入端；

（2）数显表显示输入的压力（4-20mA电流信号）值并判断该数值是否达到报警值，若达到即通过电接点输出开关量到报警器；

（3）压力（4-20mA电流）信号作为变频器的控制信号输入变频器来控制输出电源的频率进而控制水泵转速最终达到控制采暖循环水系统水压的目的。按以上系统图安装完各个设备和管路后，经检查便开始往水箱充水调试。通上电源各设备投入运行，但这时奇怪的现象发生了，往水箱注水的补水管有节律地震动，发出“呯呯”的声响。听到异常声响叫调试人员立即断开系统电源，电磁阀关闭，“呯呯”的异常声响也戛然而止。在现场首先仔细检查管路和设备的安装状况，检查结果没有发现任何问题。再次开机往水箱注水时的“呯呯”异常声响依然如故，索性多开一会儿仔细观察系统运行情况，发觉注入水箱的水有时断时续现象，马上用摸一下电磁阀明显感觉有反复开启和关断的现象。

4.扰动的原因

通过仔细观察和分析得出的结论是：由于从水箱顶部的水流直接冲击水箱液面，一方面造成液面扰动，另一方面尤为严重的是水面冲击形成水压传至箱体底部，而液位传感器是投入式感应压力的传感器，冲击箱体底部的水压恰恰反映出来是液位信号，冲击箱体底部的水压变化反映出来也恰恰是液位的巨辐变化，和液面扰动两者叠加反映出来的扰动更为强烈，超出了系统设定的上限和下限动作值，从而引起电磁阀有节律的关闭和开启形成一个震荡系统。

5.解决措施

原因找到了，接下来针对产生的原因来减小和消除扰动不是一件难事，由于是冲击液面造成的扰动所以只要减小和消除冲击液面即可。方法是从箱顶的入水口接一根同直径PVC给水管引入水箱底并在水箱底做一个90°弯把竖向水流转变为横向水流，这样冲击压力方向改变也不会直接扰动液面，然后把出水口放在离传感器最远位置，即把出水口和传感器分别放在箱底的对角处。

通过以上措施把水流产生扰动基本降至最小，当然“呯呯”的异常声响也消除，水箱液位控制系统能够正常运行。水的压缩系数很小，但气体的压缩系数较大，在密闭系统中气体的体积较大的变化而只给压力带来较小的变化，这样可以把压缩水转换为压缩空气以减小压力剧烈变化。方法是在水泵出水口1.5米处加装一个气压缓冲罐，液体的体积变化反应是气体体积变化，同样压力也是反应出气体的压力变化相对于液体平稳了许多，通过这样处理过后水泵恢复了平稳运转。

6.总结

自动控制系统都会受到外界或自身各种因素的影响而产生的各种扰动，当扰动超出控制系统所能承受的范围，使系统运行出现异常时，要仔细分析扰动产生的原因并结合设备的工作原理，再设法予以减小和消除，使系统能够正常运行。在这里也强调一下结合设备的工作原理也很重要，因為同种设备不同的工作原理处理方法也不同，例如以上所讲的补水箱水位控制系统的液位传感器若是浮球式则用另外一种叫液面扰动隔离法的方法效果会更好。

近年来民用建筑发展比较快，一些新的技术也在不断的运用中，目前国际上已经开始研究人工智能代理技术来逐步取代过去的自动控制系统，这个技术的诞生，为楼宇智能控制的更进一步的开展，开辟了一条新的道路与思路。随着计算机网络及基于网络的分布计算技术的发展，智能Agent技术已经应用到建筑自动系统中来了。在民用建筑自动控制系统中，它的作用非常大，如果这种技术能够全面投入使用，那么将大大地提高系统运行的效率，解放更多的人投入到其他内容的研究中去，所以这种技术必将成为民用自动控制系统未来的发展方向。因此，就需要广大研究人员不断的进行学习和创新，才能有效的减小和消除民用建筑自动控制系统的扰动，使能使系统正常的运行。

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