建筑设备自动化课件第一章第二章.ppt

1、 共32学时 实验：4学时课程主要内容：课程主要内容：1.第一章 绪论2.第二章 恒温水箱的通断控制3.第三章 恒温恒湿空调机的控制器4.第四章 散热器实验台的控制系统5.第五章 空调系统的控制调节6.第六章 冷热源与水系统的控制调节7.第八章 建筑自动化系统 第一章概论建筑自动化定义定义（）监测控制调节管理建筑机电系统组成建筑机电系统组成 采暖空调系统冷热源系统给排水系统电梯与扶梯建筑物围护结构自动控制系统一例目的目的:实现某房间恒温恒湿控制实现某房间恒温恒湿控制思考：如何实现？每个设备应该实现怎样的调节？分任务实分任务实现现:设备启停工况调节安全保护状态监测远程管理1.3建筑自动化系统的目

2、的目的目的:(1)实现功能 (2)保障安全 (3)降低能耗 (4)提高工效 1.4建筑自动化的历史已有近百年历史1.早期简单的建筑自动化系统如：1.双金属片感温器 2.感温包2.气动控制系统(20世纪40年代)定义 特点3.电子控制系统（20世纪50年代）特点4计算机控制系统（20世纪70年代）特点：a.计算机控制器通过编程完成各项工作，而非直接通过模拟量电子电路b.数字通信技术使建筑自动化进入了新的阶段目前面临的新课题：如何更有效地利用新技术，使建筑更舒适和高效？1.5 本书的主要内容与学习方法特点：从实际工程问题实例出发引入建筑设备自动化的相关知识主要内容：第二章 恒温水箱的通断控制2.1

3、恒温水箱的通断控制器的构成2.1恒温水箱的通断控制器的组成1.恒温水箱系统示意图2.控制任务 t tset 开启或关闭电加热器 3.多种实现方式 a.水银触点式温度控制器（图 2-2）b.双金属片温度控制器（图2-3）c.热敏电阻控制电热器电子技术图（2-4）可改变水箱温度的设定值，使水温在不同的 温度带内波动可加大或缩小死区 d.基于计算机的控制器（图 2-7）特点：温度设定和温度波动的死区都可以通过改变控制软件中的参数实现 4.控制系统的组成环节控制系统的组成环节a被控对象被控对象b传感器传感器 定义 作用 眼睛 举例c控制器控制器 计算机控制器，涉及软件（图2-8）d执行器执行器 定义

4、作用 手脚 举例 开关 各类阀门2.2通断控制下恒温水箱的调节特性1 1 恒温水箱通断控制中通断控制器的调节特性恒温水箱通断控制中通断控制器的调节特性（1）通断控制的一般控制结果（图2-9）目标值与设定值的关系 回差 执行器动作频率（2）影响控制结果的4大因素 被调节对象水箱的热特性 作为传感器的温度计感知水温变化的特性 作为执行器的电加热器的加热容量和动态特性 作为控制参数大系统回差的取值（3）通断控制系统特性研究目的目的：调节特性与影响因素之间的关系方法方法：数学分析模型 a a 模型建立模型建立 前提假设（3个）定义各个参数 C（J/K）、Q（W）、U（W/K）、t0（）、t（）、0 （

5、2-1）由（2-1）得到解见式（2-2）分析该解的两种情况 （1）0，Q=Q0（开）（2）0，Q=0（关）解的上下限解的上下限 （t0，t0+Q0/U）明确分析思路得出明确分析思路得出 通断周期与回差、设定值的关通断周期与回差、设定值的关系系 已知已知 设定值t0+Q0/2U、回差 tc求求 加热器停止加热时间（d ）加热器开启时间（r ）请自行推导请自行推导 （）（）引出系统的时间常数（）意义当设定值不等于当设定值不等于t0+Q0/2U时，通断周期的情况结论结论（）可实现控制的温度范围是（t0，t0+Q0/U）（）当设定值等于当设定值等于t0+Q0/2U时，通断周期最短（图）（）通断周期与系

6、统的时间常数（），以及0tc有关。恒温水箱的实际控制过程实际恒温水箱控制过程的影响因素实际恒温水箱控制过程的影响因素传感器的影响执行器的影响水温不均匀的影响各影响因素的数学分析各影响因素的数学分析传感器惯性的影响（图）传感器的时间常数传感器的时间常数衡量传感器时间常数的影响程度其值约小，影响程度越小其值约大，导致实际的系统波动范围大于设定回差执行器惯性的影响执行器惯性的影响（）继电器开关时间的延迟（）惯性影响执行器的时间常数执行器的时间常数水箱温度不均匀性温度分布取决于加热器的位置水箱周边的保温状况以上三因素共同作用，影响实际的水箱温度控制过程拉氏变换分析方法考虑传感器、执行器惯性建立的数学模

7、型进行拉氏变换拉氏变换后实际恒温水箱开环传递函数图+Qt0t说明：其中 ，实际恒温水箱控制系统闭环传递函数图+Qt0t+-tset说明：其中恒温水箱控制系统闭环传递函数仿真示意图给出图中相应已知条件的取值，给出几种实验条件为模拟做准备思考：通过分析图，得出传感器时间常数、加热器时间常数、加热器容量、回差、继电器延迟对控制结果的影响规律若并非采用通断控制的方法，而是采用比例控制，或者比例积分控制的方法呢，该如何实现？比例调节器的调节特性恒温水箱的温度控制为例 前提：集总参数 仍忽略水温的分层现象、电加热器与水的温差和温度传感器的惯性。加入比例控制反馈后的水箱系统传递系数+-+tsett0t说明：其中 比例控制的结果与特性理想特性1.系统时间常数发生变化，取原时间常数为现在表明，升温过程加快。（插图）2.当时间无穷长后，静差，偏差随K的增加而减少。比例控制的结果与特性实际特性理论上可取任何值，但实际输出被限制在一个有限范围内饱和特性