減小建筑自動控制系統擾動方式的探討

王哲

摘要：隨著科學技術的發展，自動化控制在建筑中的應用范圍越來越廣泛，民用建筑中的自動控制系統會受到外界或自身各種因素的影響而產生各種擾動，嚴重時會影響自動控制系統的正常運行，本文闡述如何減小建筑自動控制系統的擾動，以供同仁參考。

關鍵詞：減小和消除 民用建筑 自動控制系統 擾動

1.前言

現代計算機技術的發展帶動了建筑技術的發展，二者有機結合就產生了一種智能建筑模式，這種模式的誕生對于社會經濟的發展是極為有利的。自從建筑智能概念引入到建筑設計中后，建筑智能在現代建筑中運用得越來越普及。自動控制系統是通過給定信號和反饋信進行自動調節，系統會受到外界或自身各種因素的影響而產生各種干擾，嚴重時會影響系統正常運行，這種干擾在工程上稱之為擾動。要減小和消除擾動問題首要任務是分析擾動產生的各種因素，然后針對產生擾動的各種因素逐個削減和消除，從而達到減小或消除擾動目的。

2.補水箱液位自動控制原理如下：

（1）從液位變送器中檢測出液位轉換為4-20mA電流信號，并傳送至控制室儀表盤的數顯表；

（2）數顯表顯示輸入的液位（4-20mA電流信號）值并判斷該數值是否達到報警值（控制電磁閥關閉），若達到即通過電節點輸出開關量；

（3）開關量信號傳至電磁閥，由開關量信號轉換為電源的通斷來控制電磁閥開啟和關斷從而達到控制液位的目的。

3.變頻補水自動控制原理如下：

（1）從采暖管道上的壓力傳感器中檢測出壓力轉換為4-20mA電流信號，并傳至控制室儀表盤的數顯表和配電柜上變頻器控制信號輸入端；

（2）數顯表顯示輸入的壓力（4-20mA電流信號）值并判斷該數值是否達到報警值，若達到即通過電接點輸出開關量到報警器；

（3）壓力（4-20mA電流）信號作為變頻器的控制信號輸入變頻器來控制輸出電源的頻率進而控制水泵轉速最終達到控制采暖循環水系統水壓的目的。按以上系統圖安裝完各個設備和管路后，經檢查便開始往水箱充水調試。通上電源各設備投入運行，但這時奇怪的現象發生了，往水箱注水的補水管有節律地震動，發出“呯呯”的聲響。聽到異常聲響叫調試人員立即斷開系統電源，電磁閥關閉，“呯呯”的異常聲響也戛然而止。在現場首先仔細檢查管路和設備的安裝狀況，檢查結果沒有發現任何問題。再次開機往水箱注水時的“呯呯”異常聲響依然如故，索性多開一會兒仔細觀察系統運行情況，發覺注入水箱的水有時斷時續現象，馬上用摸一下電磁閥明顯感覺有反復開啟和關斷的現象。

4.擾動的原因

通過仔細觀察和分析得出的結論是：由于從水箱頂部的水流直接沖擊水箱液面，一方面造成液面擾動，另一方面尤為嚴重的是水面沖擊形成水壓傳至箱體底部，而液位傳感器是投入式感應壓力的傳感器，沖擊箱體底部的水壓恰恰反映出來是液位信號，沖擊箱體底部的水壓變化反映出來也恰恰是液位的巨輻變化，和液面擾動兩者疊加反映出來的擾動更為強烈，超出了系統設定的上限和下限動作值，從而引起電磁閥有節律的關閉和開啟形成一個震蕩系統。

5.解決措施

原因找到了，接下來針對產生的原因來減小和消除擾動不是一件難事，由于是沖擊液面造成的擾動所以只要減小和消除沖擊液面即可。方法是從箱頂的入水口接一根同直徑PVC給水管引入水箱底并在水箱底做一個90°彎把豎向水流轉變為橫向水流，這樣沖擊壓力方向改變也不會直接擾動液面，然后把出水口放在離傳感器最遠位置，即把出水口和傳感器分別放在箱底的對角處。

通過以上措施把水流產生擾動基本降至最小，當然“呯呯”的異常聲響也消除，水箱液位控制系統能夠正常運行。水的壓縮系數很小，但氣體的壓縮系數較大，在密閉系統中氣體的體積較大的變化而只給壓力帶來較小的變化，這樣可以把壓縮水轉換為壓縮空氣以減小壓力劇烈變化。方法是在水泵出水口1.5米處加裝一個氣壓緩沖罐，液體的體積變化反應是氣體體積變化，同樣壓力也是反應出氣體的壓力變化相對于液體平穩了許多，通過這樣處理過后水泵恢復了平穩運轉。

6.總結

自動控制系統都會受到外界或自身各種因素的影響而產生的各種擾動，當擾動超出控制系統所能承受的范圍，使系統運行出現異常時，要仔細分析擾動產生的原因并結合設備的工作原理，再設法予以減小和消除，使系統能夠正常運行。在這里也強調一下結合設備的工作原理也很重要，因為同種設備不同的工作原理處理方法也不同，例如以上所講的補水箱水位控制系統的液位傳感器若是浮球式則用另外一種叫液面擾動隔離法的方法效果會更好。

近年來民用建筑發展比較快，一些新的技術也在不斷的運用中，目前國際上已經開始研究人工智能代理技術來逐步取代過去的自動控制系統，這個技術的誕生，為樓宇智能控制的更進一步的開展，開辟了一條新的道路與思路。隨著計算機網絡及基于網絡的分布計算技術的發展，智能Agent技術已經應用到建筑自動系統中來了。在民用建筑自動控制系統中，它的作用非常大，如果這種技術能夠全面投入使用，那么將大大地提高系統運行的效率，解放更多的人投入到其他內容的研究中去，所以這種技術必將成為民用自動控制系統未來的發展方向。因此，就需要廣大研究人員不斷的進行學習和創新，才能有效的減小和消除民用建筑自動控制系統的擾動，使能使系統正常的運行。

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