楼宇自动控制系统-01概述

传感器
开环控制系统
定义 如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道， 这种控制方式称为开环控制系统。
闭环（反馈）控制系统
(1) 反馈 把取出的输出量送回输入端，并与输入信号相 比较产生偏差信号的过程，称为反馈。若反馈 的信号与输入信号相减，使产生的偏差越来越 小，则称为负反馈；反之，则称为正反馈。 (2) 闭环控制系统 能对输入量与输出量进行比较，并且将它们的 偏差作为控制手段，以保持两者之间预定关系 的系统，称为反馈控制系统。由于引入了被反 馈量的反馈信息，整个控制过程成为闭合的， 因此反馈控制也称为闭环控制。
建筑设备自动控制基本原理及其测控设备 自动控制系统 常用传感器 调节阀、 调节阀、调节风阀与执行器 调节器控制规律选择与参数整定
智能建筑中的计算机控制系统 计算机控制系统的发展 BAS中的通信标准与通信协议 BAS中的通信标准与通信协议 典型楼宇自控产品
0.3 自动控制原理
发展历史 学习内容 学习目的
自动控制理论的发展
4、智能控制 这是近年来新发展起来的一种控制技术， 这是近年来新发展起来的一种控制技术 ， 是人 工智能在控制上的应用。 工智能在控制上的应用。它的指导思想是依据人 的思维方式和处理问题的技巧， 的思维方式和处理问题的技巧，解决那些目前需 要人的智能才能解决的复杂的控制问题。 要人的智能才能解决的复杂的控制问题。 学派：结构派 学派：结构派和功能派 结构派和 它是一门新兴的控制学科， 它是一门新兴的控制学科 ， 有些问题尚存有 争议，然而由于它实用性强， 争议，然而由于它实用性强，能运用人们的经验 与技巧解决许多以往控制中难以解决的棘手问题 （如建模等），因此得到了人们极大的重视。 如建模等） 因此得到了人们极大的重视。
自动控制理论的发展
第一阶段 第二阶段 第三阶段 第四阶段 古典（经典）控制理论 现代控制理论 大系统理论 智能控制理论
自动控制理论的发展
1、经典控制理论 研究的主要对象是单输入、单输出——单变量系统。 研究的主要对象是单输入、单输出——单变量系统。 如：调节电压改变电机的速度；调整方向盘改变汽车 的运动轨迹等。 2、现代控制理论 研究的主要对象是多输入、多输出——多变量系统。 研究的主要对象是多输入、多输出——多变量系统。 如，汽车看成是一个具有两个输入（驾驶盘和加速踏 板）和两个输出（方向和速度）的控制系统。 计算机科学地发展，极大地促进了控制科学地发展
•日常生活过程中的控制系统例子---
水箱水位控制系统
被控对象：水箱 被控量：水箱水位 控制装置：杠杆 检测元件：浮球 控制手段：进水阀
工业生产过程中受压容器的人工控制
人工控制的三大职能
眼睛——了解情况 眼睛——了解情况 大脑——比较、判断与决策 大脑——比较、判断与决策 手足——执行操作 手足——执行操作
自动控制理论的发展
3、大系统控制理论 大系统控制理论是一种过程控制与信息处理相结 合的动态系统工程理论， 研究的对象具有规模庞大 、 合的动态系统工程理论 ， 研究的对象具有规模庞大、 结构复杂、 功能综合、 目标多样、 因素众多等特点。 结构复杂 、 功能综合 、 目标多样 、 因素众多等特点 。 它是一个多输入、 多输出 、 多干扰 、 多变量的系统 。 它是一个多输入 、 多输出、 多干扰、 多变量的系统。 如：人体，我们就可以看作为一个大系统， 如：人体，我们就可以看作为一个大系统，其中 有体温的控制、 情感的控制、 有体温的控制 、 情感的控制 、 人体血液中各种成分 的控制等等。 的控制等等。 大系统控制理论目前仍处于发展阶段。 大系统控制理论目前仍处于发展阶段。
智能建筑的组成和功能
三大基本组成要素:3A系统 三大基本组成要素:3A系统
BAS建筑(楼宇) BAS建筑(楼宇)设备自动化系统 建筑 (Building Automation System) CN(A)S通信网络系统 CN(A)S通信网络系统 (Communication Network System) OAS办公自动化系统 OAS办公自动化系统 System)。 (Office Automation System)。
自动控制的概念
•3（被控）对象 （被控）对象
指被控制的生产过程或设备。可是一个设备，它是由 一些机器零件有机地组合在一起的，其作用是完成一 个特定的动作。在下面的讨论中，称任何被控物体 （如受压容器、加热炉、化学反应器或宇宙飞船）为 对象。
•4 被控量
指表征生产过程是否正常进行而需要加以控制 的物理量。通常也称为被调量。
0.2 自动化系统关键技术
技术支撑(核心技术): 技术支撑(核心技术): 3C——计算机/通讯/ ——计算机 3C——计算机/通讯/控制 数据通信技术 智能建筑中的计算机网络 楼宇自动控制基本原理及测控设备 楼宇电气控制及PLC PLC基础 楼宇电气控制及PLC基础 智能建筑中的计算机控制系统 数据库基础
智能建筑的发展
1984年美国康涅狄格州哈特福德（Hartford） 1984年美国康涅狄格州哈特福德（Hartford） 年美国康涅狄格州哈特福德 市建成世界上公认的第一幢智能大厦（ 市建成世界上公认的第一幢智能大厦（City Place）。随后，智能建筑得到蓬勃发展。 ）。随后 Place）。随后，智能建筑得到蓬勃发展。 据统计，美国的智能建筑超过数万幢， 据统计，美国的智能建筑超过数万幢，日本新 建大楼中60%以上是智能建筑。 60%以上是智能建筑 建大楼中60%以上是智能建筑。 我国智能建筑起步较晚。 我国智能建筑起步较晚。 始于1990 1990年 北京发展大厦(18F) (18F)——雏形； 雏形； 始于1990年，北京发展大厦(18F) 雏形 1993年 ——首座。 首座。 1993年，广东国际大厦 首座 另据世界银行预测， 21世纪 世纪， 另据世界银行预测，在21世纪，全世界智能大 厦的50%将兴建在中国的各大城市里。 50%将兴建在中国的各大城市里 厦的50%将兴建在中国的各大城市里。
课题: 课题: 二. 自动控制系统的分类 目的、要求: 目的、要求: 掌握自动控制系统的分类 重点: 重点: 开环、闭环控制系统, 开环、闭环控制系统,前馈、反馈控制系统 串级控制系统
（一）按控制系统的结构不同分类
1.开环控制系统：
设定器 控制器 扰动 被控对象 被控量
2.闭环控制系统 :
设定器 控制器 被控过程
0.1 智能建筑
智能建筑的定义 智能建筑的发展 智能建筑的组成和功能
智能建筑的定义
2006年12月 我国建设部正式颁布了GB/T503142006年12月,我国建设部正式颁布了GB/T50314GB/T50314 2006《智能建筑设计标准》 2006《智能建筑设计标准》，对智能建筑定义如 智能建筑是以建筑为平台 是以建筑为平台， 下： 智能建筑是以建筑为平台，兼备信息设施 系统、信息化应用系统、建筑设备管理系统，集 结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体， 结构、系统、服务、管理及其优化组合为一体， 一体 向人们提供安全、高效、便捷、节能、环保、 向人们提供安全、高效、便捷、wk.baidu.com能、环保、健 康的建筑环境。 康的建筑环境。
输入量
控制器
对象 或过程
输出量
测量元件
闭环控制系统方框图
开环与闭环控制系统的比较
• 开环控制系统的结构特点
信号从输入到输出无反馈,单向传递. 信号从输入到输出无反馈,单向传递.只有顺向作 用，没有反向的联系，没有修正偏差能力，抗扰 动性较差，控制精度不高, 动性较差，控制精度不高,无法抑制扰动。结构简 单、调整方便、成本低。
IBMS智能建筑管理集成系统 IBMS智能建筑管理集成系统 智能建筑管理集成
(Integrated Building Management System)
所谓系统集成， 所谓系统集成，就是将智能建筑中从属于不同子系 统和技术领域的所有分离的设备、 统和技术领域的所有分离的设备、功能和信息有机地结 合成为一个实现信息汇集、功能优化、综合管理、 合成为一个实现信息汇集、功能优化、综合管理、资源 共享的相互关联、统一协调的整体。 共享的相互关联、统一协调的整体。 要实现智能建筑的系统集成， 要实现智能建筑的系统集成，还需要有一套标 准的布线系统作为建筑物或建筑群内部的传输 网络，它既能连接建筑物内的各类通信设备， 网络，它既能连接建筑物内的各类通信设备， 又能使这些设备与外部通信网络相连接， 又能使这些设备与外部通信网络相连接，这就 是综合布线系统
自动控制的概念
1自动控制: 自动控制: 指在无人的直接干预下，利用自动控制装置 （简称控制器）使被控对象的工作状态按照 预定的规律运行. 预定的规律运行.
2自动控制系统: 自动控制系统: 实现上述控制目的，由相互制约的各部分按 一定规律组成的具有特定功能的整体. 一定规律组成的具有特定功能的整体.
自动控制的概念
5控制量 由控制机构改变的使被控 量恢复到给定值的物理 量。 6给定值（参考量）是 给定值（参考量）是 指根据生产工艺要求 被控量应保持的数值。
• 7 扰动
自动控制的概念
引起被控量偏离给定值的各种因素。
扰动是一种对系统的输出产生不利影响的 信号。如果扰动产生在系统内部称为内扰； 扰动产生在系统外部，则称为外扰。外扰 是系统的输入量。
自动控制系统的组成
自动控制系统组成方框图
偏 差 作 值 值 操
动
控 制
反 馈 值
控
控
自动控制系统方框图的概念
能直观地表达自动控制系统中各设备之 间相互作用与信号传递关系的示意图称为 自动控制系统的方块图。
自动控制系统方框图
方框图的四要素：
自动控制系统方框图的特点
方框图中的信号只能沿箭头方向传递，具 有单向性。 方框图具有不唯一性，不同的输入/ 方框图具有不唯一性，不同的输入/输出信 号，其因果关系是不一样的，因此方框图 具有不唯一性。
课程：楼宇自控原理 教材：楼宇自动化原理
智能建筑自动化系统——概要 智能建筑自动化系统——概要 自动控制原理 ——基础 ——基础
《自动控制原理》 自动控制原理》 华中科技大学出版社 胡燕 《自动控制原理》(非自动化类) 高等教育出版社 自动控制原理》 非自动化类) 孟庆明
朱向平
前言
学习要求
0.1 智能建筑 0.2 自动化系统关键技术 0.3 自动控制原理
经典控制理论与现代控制理论比较
项目 研究对象 经典控制理论 线性定常系统 （单输入、单输出） 传递函数 （输入、输出描述） 根轨迹法和频率法 现代控制理论 线性、非线性、定常、 时变系统 （多输入、多输出） 向量空间 （状态空间描述） 状态空间法
描述方法
研究办法 研究目标
系统分析及给定输入、 揭示系统的内在规律，实 输出情况下的系统综 现在一定意义下的最优控 合 制与设计
第一章 自动控制原理
第一节 概述 自动控制和自动控制系统的基本概念 自动控制系统的分类 典型输入信号及自动控制系统的性能指标 小结
课 题:
一. 自动控制和自动控制系统的基本概念
目的、要求: 了解人工控制与自动控制的基本概念 掌握自动控制系统的基本概念与常用术语 理解自动控制系统的组成方框图 难点: 概念:被控量,扰动 方框图
• 8 反馈控制
反馈控制是指在存在扰动的情况下，力图减 小系统的输出量与参考输入量（也称参据量） （或者任意变化的希望的状态）之间的偏差， 的一种控制过程。
自动控制系统的基本概念
反馈控制系统的中所用到的术语： 给定值（参考输入值） 控制量 被控量 扰动量(内扰,外扰) 扰动量(内扰,外扰) 自动控制装置 = 传感器 + 控制器 + 给定 器 + 执行器 受控过程（受控对象） 控制系统 = 受控过程＋控制装置
工业生产过程中受压容器的自动控制
受压容器水位自动控制系统
被控对象：受压容器 被控量：水位 控制装置：自动控制器 检测元件：平衡容器和差压变送器 执行器：电动执行器 控制手段：给水控制阀
自动控制的三大主要设备及功能
测量变送器——了解情况 测量变送器——了解情况 自动控制器——比较、运算、指挥 自动控制器——比较、运算、指挥 执行器——接受命令、执行操作 执行器——接受命令、执行操作