论楼宇智能自动化PID控制

摘 要：传统的PID控制具备复杂性与局限性，在楼宇建筑发展应用中存在一定的不足，而融合了智能自动化PID控制的技术则具备良好的特性，有效地提高楼宇智能自动化PID控制的全面性与完善性。

关键词：楼宇；PID；智能；自动化

楼宇智能自动化PID控制是当代科技运用到建筑设备自动化的主要模式，其目的在于针对楼宇内不得安全、交通、环境以及内部能源的使用进行检测与控制，为楼宇内部提供一个节能、安全、可靠地环境。

1 楼宇智能自动化PID系统的功能

随着科技的发展，现代建筑往往具备高层化与智能化的特征，因此楼宇智能自动化PID控制激素已经成为楼宇间安全防范、电梯、照明、供电系统、空调、给排水的子系统。然而其主要功能有如下几点：

（1）针对楼宇内部各类机电设备进行当前运作状态进行自动打印。

（2）针对楼宇内部各类机电设备的参数与变化趋势进行自动检测与打印。

（3）及时调整外界环境与内部空间的最佳设备状态。

（4）针对各类突发事件进行自动检测与处理。

（5）针对楼宇内部水、电、气进行统一自动化管理与计量收费。

（6）针对楼宇内部机电设备协调控制，统一管理。

（7）针对楼宇内部各机电设备的数据信息统筹管理。

2 楼宇智能自动化PID系统的原理

楼宇智能自动化PID系统是当前楼宇建设最为常用的控制方式，并且主要对各类机电设备反馈的数据进行测量、执行与比较，针对反馈数据与期待值进行对比，通过数值的误差纠正楼宇调节控制系统的运作。

这种现代化的智能自动化操作系统特征为集中式的管理、分散式的控制，也就是通过在楼宇内部设置的DDC完成被控制系统的实时监测与操控，这种PID控制系统不仅可以避免了传统操作模式带来的危险性，更是使单一的常规仪器具备多元化的操控模式。具有丰富的软件管理、CRT显示、打印输出和打印输出功能的中央管理计算机，能够胜任显示、集中操作、优化控制、报警和打印等任务，有效将普通仪表操控分离后的人机链接困难、不便于集中管理的缺点加以避免，确保了设施设备能处在最优化的状态运行。

3 楼宇智能自动化PID系统的运用

楼宇智能自动化PID系统在楼宇建设中按照统一的规定进行计算，中央控制器通过AI和BA采集楼宇间各机电设备的参数以及变化趋势或历史数据，根据外界的环境改变而变化，自动对楼宇内部各项设施进行调节，使楼宇内的安全防范、电梯、照明、供电系统、空调、给排水的子系统保持稳定，当其中某项数据没有按照预定的数值进行改变，那么则会发出控制信号，通过AO和DO直接对相应的机电设备进行控制。因此，楼宇智能自动化PID系统属于闭环控制系统，在现代楼宇建设过程中最常用的一种应用系统。楼宇智能自动化PID系统由于直接承担楼宇内部控制任务，因此对于其时效性、适应性、可靠性的要求较高。

3.1 楼宇智能自动化PID系统的构成

楼宇智能自动化PID系统主要包括过程输入通道、过程控制计算机以及过程输出通道三个部分。

楼宇智能自动化PID系统中过程输入通道由两个部分组成，一部分是模拟量输出，主要负责将计算机输出的代码数据控制信号转化成能直接受控的电流信号或模拟电压，再由放大器去驱动调节阀等控制机器进行与数据匹配的实际操作。通常是由D/A转换器，接口电路、执行器和放大器组成。一部分是数字量输出，经过计算机输出的受控开关信号，经过放大器去驱动电磁阀阀等继电器执行器，它由光电耦合器、接口电器、执行器和放大器组成。

楼宇智能自动化PID系统中的过程控制计算机承载着直接运算和终端控制的任务，通过过程输入通道集成采集受控对象的海量数据与参数，再按照已预设的程式规律进行系统计算，得出计算过程或数据结论，然后又原通道向受控对象发送数据控制信息，再由输出通道进行控制调节阀等系列执行命令。

楼宇智能自动化PID系统过程输出通道主要由模拟量输出与数字量输出两个部分。模拟量输出主要是针对楼宇内部原始数值对控制其进行操控，模拟出相应的数字信号改变为电流信号，再通过放大器驱动楼宇内部各机电设备的调节阀，使各机电设备可以实现对楼宇的智能自动化控制，这一部分由接口电路、D/A转换器、放大器以及执行器构成。数字量输出是通过模拟量输出的信号对楼宇各机电设备进行控制，再由放大器对继电器与电磁阀进行渠道，其主要由接口电器、光电耦合器、放大器以及执行器构成。

3.2 楼宇智能自动化PID系统的基本算法

楼宇智能自动化PID系统按照比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制，中央控制器通过AI和BA采集楼宇间各机电设备的参数以及变化趋势或历史数据，根据外界的环境改变而变化，自动对楼宇内部各项设施进行调节，将PID控制规律的离散化，使其在楼宇智能自动化系统中可以实现。而当楼宇间各机电设备中出现数值不清楚情况下，也可以通过在线整定达到满意的效果。因此，在楼宇间将楼宇智能自动化PID系统调节成规律离散化的数字PID算法，是楼宇建筑最为常用的计算机控制系统。

楼宇智能自动化PID系统模拟量调节器最理想的PID算式为：（t）=Kp[e（t）+1/Ti∫e（t）dt+Td*de（t）/dt]。其中，e（t）为楼宇间各机电设备的数值偏差（设定为设定值与实际输出值之差）；（t）为楼宇间各机电设备的控制量；Kp为比例放大系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数，由此传递函数形式。

为了可以将公式应用在楼宇智能自动化PID系统中，就需要将连续行驶的微分方程式基于离散形式的差分方程进行表现。设定楼宇间各项机电设备的采样周期，（与既定的系统时间常数进行对比，T足够小），K为楼宇间各智能自动化设备的采样序号（K=0，1，2……n），可以采用矩阵法计算而积以差分代替微分。在（t）=Kp[e（t）+1/Ti∫e（t）dt+Td*de（t）/dt]的公式中，每次所采集的数值都需要与T值进行对比，采样周期时间越小，其与楼宇控制过程中连续性控制的过程就会越为接近，更加便捷的对楼宇内的安全、交通、环境以及内部能源的使用进行检测与控制，为楼宇内部提供一个节能、安全、可靠地环境。

虽然在楼宇间很多在开环状态下确定的PID参数都不是连续性的自身整定模式，在楼宇智能自动化系统中若出现较为复杂的分析过程就会出现比较的差异性。但是如果PID控制器在楼宇智能自动化系统中不能控制复杂的过程，那么不论参数进行怎样的调整，都没有任何用处，因此，楼宇智能自动化PID技术是最好的控制器。

4 结 论

楼宇智能自动化PID控制技术在我国属于全新的科技型技术发展领域，随着信息化科学的逐渐进步与完善，该项技术在楼宇间的运用也会更加成熟，也会有更多技术对其进行完善，逐步走向巅峰。

参考文献

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