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8.2 控制方式与系统

8.2.1 楼宇自动化系统 building automation system
将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、安全防范、车库管理等设备与系统，以集中监视、控制与管理为目的而构成的综合系统，也称建筑设备自动化系统。
8.2.2 综合控制系统 comprehensive control system
采用数字技术、计算机技术和网络通信技术，具有综合控制功能的仪表控制系统。
8.2.3 通信协议 communication protocol
通信双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检验纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，也称链路控制规程。
8.2.4 通信接口 communication interface
电脑与其他设备传送信息的一种标准接口，常有并行通信接口和串行通信接口。
8.2.5 集中控制 centralized control
由控制装置集中地对各系统的调节对象进行自动控制和监测。
8.2.6 就地控制 localized control
就近对调节对象的启停和过程参数进行的控制。
8.2.7 遥控 remote control
对调节对象进行有线或无线的远距离控制。
8.2.8 远程控制 long-range control
通过网络，实现本地计算机对远方计算机进行配置、软件安装、程序修改等。
8.2.9 手动控制 manual control
由人直接或间接操纵终端控制元件以保持被控参数达到规定值。
8.2.10 程序控制 program control
按预定的程序自动控制被控设备或工艺过程。
8.2.11 分程控制 split ranging control
由一个输入信号按不同功能产生两个或多个输出信号作用的控制。调节器可对两个或两个以上的执行器进行分段控制，每个执行器只能在调节器输出信号的一段范围内走完全行程。
8.2.12 多位控制 multi-position control
操纵变量只能取有限个值的控制形式。
8.2.13 分级控制 hierarchical control
分级控制又称等级控制或分层控制，是指将系统的控制中心分解成多层次、分等级的控制体系，一般呈宝塔型，同系统的管理层次相呼应。
8.2.14 连续控制 continuous control
时间上连续地取得参比变量和被控变量，由连续作用产生操纵变量的控制。
8.2.15 模糊控制 fuzzy control
根据经验和直觉，用事实、推理规则和量词以非经典逻辑方法表示控制算法的一种控制方式。
8.2.16 前馈控制 feed-forward control
按干扰作用的大小进行控制。当干扰发生后，过程的输入端检测变化，并在影响输出过程之前就预先发出一个校正信号，使被控参数与给定值的偏差减至最小。
8.2.17 开环控制 open loop control
控制装置与调节对象之间只有顺向作用，而没有反馈的控制。
8.2.18 闭环控制 closed loop control
控制装置与调节对象之间既有顺向作用又有反馈的控制，也称反馈控制。
8.2.19 变频调速控制 frequency control
通过改变电源频率调整电动机转速的连续平滑调速方法。
8.2.20 流量比值控制 flow ratio control
使某一流体的流量与另一物料的流量保持固定比值的流量控制。
8.2.21 顺序控制 sequential control
执行顺序程序的控制。顺序程序按预定次序规定系统上的作用，有些作用取决于前面一些作用的执行情况或某些条件的实现。
8.2.22 最优控制 optimal control
在规定的限度下，性能指标达到最大或最小的控制。
8.2.23 时间程序控制 programmed control in time
将所有控制阶段按时间顺序排列起来而组成的控制程序。
8.2.24 定值调节 fixed set-point control
被控参数的给定值保持恒定的反馈调节。
8.2.25 连续调节 continuous regulation
连续输出信号控制执行器的调节方式，常指模拟调节中的比例、比例积分和比例积分微分调节。
8.2.26 位式调节 position regulation
在调节过程中，对执行机构通常按照两个位置或三个位置进行调节的控制方式。
8.2.27 无定位调节 floating control
调节过程中，在调节器作用下，执行机构按设定的恒定速度作正向或反向移动，直到被控参数达到给定值即调节器无输出时为止，也称恒速调节。
8.2.28 比例调节 proportional control
输出量变化与输入量变化成比例的连续控制。
8.2.29 比例积分调节 proportional-integral control
输出量与输入量及其时间积分的线性组合成比例的控制，也称PI调节。
8.2.30 比例积分微分调节 proportional-integral-derivative control
输出量与输入量、输入量的时间积分、输入量时间变化率的线性组合成比例的控制，也称PID调节。
8.2.31 连锁保护 interlock protection
为防止设备启停过程中，由于操作次序错误造成事故而采取的保护控制，使之在上一步操作未完成之前，不能进行下一步操作。
8.2.32 焓值控制系统 enthalpy control system
空调系统根据新风和回风焓值的比较改变新风量的控制系统。
8.2.33 多工况控制系统 multi-operating mode control system
特指多工况空调的控制系统。多工况控制主要由逻辑量控制回路和模拟量控制回路两部分组成，逻辑量控制回路实时识别并确定与当时室内外条件相适应的节能工况；模拟量控制回路是解决工况区内的调节问题。
8.2.34 选择控制系统 selective control system
在一个调节系统中有两个被控参数，经调节器控制一套执行机构时，由两个调节器或变送器送来的控制信号，通过高、低值选择器进行比较，选出适应工艺要求的控制信号并对工艺过程进行控制的系统。
8.2.35 直接数字控制系统 direct digital control system
在控制回路中，数字控制器根据一组实测的被控参数和规定的控制算式的函数关系，经计算后以数字形式直接输出，并控制执行机构动作的控制系统，简称DDC系统。
8.2.36 随动系统 follow-up control system
被调量的给定值随某一变量变化的一种反馈控制系统。
8.2.37 串级调节系统 cascade control system
一种由主、副两个调节器彼此串接的双回路调节系统。主调节器根据主参数与给定值的偏差输出信号，作为副调节器的给定值，副调节器同时接受副参数信号和给定值并控制调节机构。副调节器的工作是随动调节，主调节器的工作是定值调节。
8.2.38 自学习系统 self learning system
具有识别、判断、积累经验和学习功能的较完善的自适应系统，一般具有两个以上的最优控制装置。
8.2.39 自适应控制系统 adaptive control system
能够不断地测量输入信号和系统特性的变化，自动地改变系统的结构与参数，使系统具有适应环境变化并始终保持优良品质的自动控制系统。自适应功能主要包括自动识别、自动判断与自动修正等。
8.2.40 集散式控制系统 distributed control system
以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的系统，简称DCS系统。
8.2.41 现场总线控制系统 fieldbus control system
基于现场总线，实现全分散、全数字、全开放的计算机控制技术，适用于工业过程控制等方面，简称FCS系统。

条文说明

8.2.1 楼宇自动化系统
楼宇设备自动化系统作为生产过程和事务管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一，到目前为止已经历了四代产品：第一代：CCMS中央监控系统（20世纪70年代产品）；第二代：DCS集散控制系统（20世纪80年代产品）；第三代：开放式集散系统（20世纪90年代产品）；第四代：网络集成系统（21世纪产品）。
8.2.11、8.2.34 分程控制、选择控制系统
分程控制和选择控制在空调系统中是较常用的控制方案，术语命名也是统一的，多用在冷水表面式冷却器系统温湿度双参数调节中。当室内同时有温湿度要求时，冷水表面式冷却器究竟是由温度调节器控制还是由湿度调节器控制，就有一个识别或选择问题。冷水表面式冷却器的选择控制就是根据室内温湿度的超差情况，将温湿度调节器输出的信号分别输入到信号选择器内部进行比较，选择器将根据比较后的高值信号自动控制调节阀改变进入冷水表面式冷却器的水量。采用选择控制时往往与分程控制结合起来使用，因为高值选择器在以最不利的参数为基准采用较大水量调节的时候，对另一个超差较小的参数，就会出现不是过冷就是过于干燥。也就是说如果冷水量是以温度为基准进行调节的，对相对湿度来讲必然是调节过量，即相对湿度一定比给定值小；如果冷水量是以相对湿度进行调节的，则温度就会出现比给定值低，如要保证温湿度参数都满足要求则应对加热器和加湿器进行分程控制。所谓对加热器和加湿器的分程控制，以电动温湿度调节器为例，就是将其输出信号分为0～5mA和6～10mA两段，当采用高值选择时，其中6～10mA的信号控制冷水表面式冷却器的冷水量，而0～5mA一段信号控制加热器或加湿器的阀门。也就是说用一个调节器通过对两个执行机构的零位调整进行分段控制，即温度调节器既可以控制冷水表面式冷却器的阀门也可以控制加湿器的阀门。在这里选择控制和分程控制是同时进行的，也是互为补充的。此外，分程控制还可以用在多工况空调的工况转换上。
8.2.15 模糊控制
利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。在传统的控制领域里，控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要关键，系统动态的信息越详细，则越能达到精确控制的目的。然而，对于复杂的系统，由于变量太多，往往难以正确的描述系统的动态，于是工程师便利用各种方法来简化系统动态，以达成控制的目的，但却不尽理想。换言之，传统的控制理论对于明确系统有强而有力的控制能力，但对于过于复杂或难以精确描述的系统，则显得无能为力了。因此便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题。模仿人类下判断时的模糊概念，运用模糊逻辑和模糊推论法进行推论，而得到模糊控制讯号；此部分是模糊控制器的精髓所在。将推论所得到的模糊值转换为明确的控制讯号，作为系统的输入值。
8.2.26 位式调节
位式调节按输出断续信号的控制作用通常可分为两位调节、三位调节。两位调节又称通断式控制，是将测量值与设定值相比较之差值经放大处理后，对调节对象作开或关控制的调节。三位式调节中，具有上下限两个给定值，当测量值低于下限给定值时执行器全开；当测量值在上、下限给定值之间时执行器部分开启；当测量值超过上限给定值时执行器全闭。
8.2.27 无定位调节
无定位调节的执行机构是一个转速恒定的电动机，当被调参数与给定值无偏差或偏差小于允许范围时电动机不转动，当被调参数超过给定值上限或下限时电路接通，电动机以恒定速度转动带动调节机构动作，改变输出量，只要调节参数尚未回到给定允许的区域之内，执行机构就一直以恒速转动，直至偏差消除为止；而只要偏差一回到给定的允许范围之内，电动机就停止转动。这种调节不像双位调节执行机构只有两个极限位置，也不像比例调节那样调节机构的位移与偏差成比例的关系，而是有可能停留在任一位置上，故在空调专业术语中常称为恒速调节。
8.2.28 比例调节
本术语的命名与内涵一致，且约定俗成。定义中的输入量特指被调参数与给定值的偏差。比例调节在应用中除了位置比例即在调节过程中阀门的位移与被调参数的偏差成比例外，还有一种时间比例动作。所谓时间比例动作，系指其执行机构是开或关的双位动作，根据偏差的大小而改变在一个周期中开和关的比值，调节和供给调节对象的能量。由于调节机构的位置是与被调参数的一个数值相对应，当调节对象的负荷发生变化以后，调节机构必须移动到某一个与负荷相适应的位置才能使调节对象再度平衡，这就要求被调参数必须有一定的改变。因此，调节结果被调参数必须有所变化，就是说，调节结束被调参数有静态偏差。
8.2.29 比例积分调节
比例调节结果存在有静态偏差，要想避免静态偏差，就必须加入另一种调节动作，譬如，被调参数偏差愈大，调节机构朝着消除偏差的方向动作愈快，这就是积分动作。其数学表达式为：

式中：
△u——调节机构的位移变化；
△e——被调参数的偏差；
t——时间；
s_i——积分速度；
T_i——积分时间，

表示偏差积累的快慢。

上式表明，调节机构的位移变化△u，不是和被调参数的偏差△e成正比，而是和偏差时间的积分成正比。
比例积分调节，就是把比例动作和积分动作结合起来的一种调节。在调节过程中，比例调节是主要的调节，积分调节则是用来消除静态偏差的一种辅助调节动作。
8.2.30 比例积分微分调节
一般调节对象都存在一定的滞后，即当调节机构动作之后并不能立即引起被调参数的改变，特别是温度调节这种现象更为明显，只有提前采取措施，才能控制偏差的扩大，微分调节主要就是起这个作用。比例调节和积分调节都是根据被调参数与给定值的偏差进行动作的，而微分调节则是根据偏差变化的趋势，即变化速度de/dt进行动作的。微分动作规律可用下式来表示：

式中：
△P——微分调节器输出量；

——偏差的变化速度；
T_d——微分时间。
纯微分动作是不能单独使用的。因为纯微分动作的输出仅与输入量的变化速度成正比，所以不论偏差本身数值有多大，只要它的变化速度没有变化，就根本没有输出。如果系统中流入量与流出量之间只有很小的偏差，则被调参数的导数总是保持小于调节器不灵敏的数值，也就不能引起调节器的动作，但这样很小的不平衡却会使被调参数偏差逐渐增大，时间长了，偏差将会超过允许的范围，所以微分调节总是与其他调节动作一起使用，把比例积分调节加上微分作用就可构成比例积分微分调节。
8.2.32 焓值控制系统
本术语给出的定义是特指空调系统中控制新风的焓值控制系统。利用新风和回风的焓值比较来控制新风量，可以最大限度地节约能量。它是通过测量元件测得新风和回风的温度和湿度，在焓值比较器内进行比较，以确定新风的焓值大于还是小于回风的焓值，并结合新风的干球温度高于还是低于回风的干球温度，确定采用全部新风、最小新风或改变新风回量的比例。
8.2.33 多工况控制系统
本术语是空调控制系统的专用术语。多工况控制系统与一般空调控制系统的区别在于：第一，多了一个解决工况区识别及工况转换的逻辑量控制回路；第二，由于在不同工况时，调节对象和执行机构等的组成是变化的，因此模拟量控制系统为变结构系统。
在多工况控制中，调节的量变引起了工况的转换，转换又为新的调节提供条件，调节—转换—新的调节，这就是多工况控制的实质。在空调合理的多工况分区的基础上，多工况控制系统主要解决逻辑量控制回路的工况条件及转换条件的识别、条件的竞争和丢失以及消除或限制由于转换后执行器位置变化而产生的突变扰量等三个问题。
8.2.37 串级调节系统
串级调节在空调中适用于调节对象纯滞后大、时间常数大或局部扰量大的场合。
在单回路控制系统中，对所有内部扰量统统包含在调节回路中都反应在室温对给定值的偏差上。但对于纯滞后比较大的系统，单回路的PID控制的微分作用对纯滞后是无能为力的，因为在纯滞后的时间里，参数的变化速度等于零，因此，微分单元不会有输出变化，只有等室内给定值偏差出现后才能进行调节，结果使调节品质变坏。如果设一个副控制回路将空调系统的干扰源如室外温度的变化、新风量的变化、冷热水温度的变化等都纳入副控制回路，通过主副回路的配合，将会获得较好的控制质量。其次，对调节对象时间常数大的系统，采用单回路系统不仅超调量大，而且过渡时间长，同样，合理的组成副回路可使超调量减小，过渡时间缩短。此外，如果系统中有变化剧烈，幅度较大的局部干扰时，系统就不易稳定，如果将这一局部干扰纳入副回路，则可大大增强系统的抗干扰能力。
8.2.39 自适应控制系统
“适应”是生物的一个基本特征，因为生物总是企图在变化着的环境条件下维持生理的平衡，因此，自适应控制的一种设计方法就是参考人或兽的适应能力建立一种同样能力的系统。
一般计算机控制方法有两种：一种是数字化PID调节，另一种是规则控制。无论前者的特征常数和后者的所有规则都是预置的，在运行中不发生变化，但不同的系统显然要求不同的规则，这些规则由系统结构和一些参数决定，但具体什么规则最合适，只能按照经验判断。此外，在系统运行过程中也会发生一些变化，这也将影响规则的准确性，因此，需要对具体的控制进行现场调试，并定期进行修正。这是一项经常而又繁琐的工作，所以希望有这样的计算机控制器能代替人去实现这些繁琐的调试程序。在控制系统的建立过程中，可以自动整定工作特性，而且在正常的运行期间又可不断地对这些工作特性加以修正和扩充而不必人为地加以调整，以达到被控对象在各种工况下的最佳控制。
8.2.40 集散式控制系统
DCS系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。

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