智能楼宇控制系统设计与实现
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从算 法上来 说 ． Ｄ Ｄ Ｃ系 统 可 分 为 连 续 控 制 、 逻 辑 控 制 和 顺 序 控 制 。其 中 ，连 续 控 制 又 分 为 常 规 Ｄ Ｄ Ｃ
Ｋ 为 比例 系 数 ； 为积分 时间常数 ； Ｔ Ｄ 为 积 分 时 间 常 其相对 应的传递函数 Ｋ 。 为：
技 术 理 论 和 工 程 实践 教 育 的 研 究 工 作 。 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ ． １ ３
无模 型 自适应 方法 即 ＭＦ Ａ控制方 法 ，无需 构建
过 程 模 型 。其 具 有 以下 特 性 ： 无 需 精 确 的 过程 定 量 知
识： 系统 中不 含辨识 器 和辨识机 制 ； 无 需根 据特定 过
式中， “ ｌ ） 为 控制量 ； ｅ ） 为 控制偏 差， ｅ Ｏ ） ＝ ｒ ）
数。
（ １ ）
；
输 出单元 共 同组成 了硬件结构部 分 ； 系统 、 输入输 出 、 监控组态 、 人 机接 口以及 控制运算 软件组 成 了软件结 构部分 ： 通信 网络 和 Ｉ ／ Ｏ总线共 同构成 了网络结构 。
组 成部分包括对偏差 的积分 、 微 分和 比例运算 的线性
组合 。 在 实 际应 用 中 ， Ｄ ） 可 以根 据 被 控 对 象 的要 求 和
构成 控制 器和 控制 理论 属现代 算法 ，典 型代 表包括
自适 应 控 制 器 、最 优 控 制 器 以 及 预 测 控 制 器 。 在
特 性对结 构进行调 整和改变 ， 把 其中一部分环节 提取
更加灵活可用 ， 更易 于完善 和改进 。 Ｐ Ｉ Ｄ控制器较为典
型 的结 构 示 意 图 如 图 １ 所示 。
宇 自控 系统分 析 了其具 体 的结构 层次 、形式 以及 集
成 技 术 ，探 讨 了 设 计 该 智 能 楼 字 控 制 系 统 的 具 体 方 法 和 步 骤
图 １ 典型 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 系统
２楼字直接数字控制 系统控制形式
２ ． １ Ｐ Ｉ Ｄ控制
Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 算 法 在 连 续 控 制 系 统 中应 用 较 为 广 泛 。 其 具有 结构 简 明 、 原理 简单 的特点 ， 实 现 起 来 较 为 方 便， 能 满足 大多数应 用 的需求 ， 对 多 种 不 同 的对 象 都 较 为适 用 ， 从 结 构 上 来 说 鲁 棒 性 较 强 。 目前 常用 的 虽 然是模 拟 Ｐ Ｉ Ｄ调 节 器 ， 但 是相对 而言数字 Ｐ Ｉ Ｄ 调 节 器
出来 重 新 组 成控 制 器 ， 如积分控 制器 、 比例 控 制 器 、 微
Ｄ Ｃ Ｄ、 Ｐ Ｃ Ｓ 、 Ｐ Ｌ Ｃ以及 Ｆ Ｃ Ｓ中 ， 这两类 联 系控制算 法也
都 适 用
分控制器 等。
２ ． ２无模型 自适应控制
作者 简介 ： 唐如 龙 （ １ ９ ７ ９ 一） ， 硕 士研 究生 ， 主要 从 事 电子
系 统 解 决 方 案
智能楼 宇控制 系统设 计 与实现
唐如 龙
（ 南 华大 学创新 创 业 学院 ， 湖南 衡 阳 ４ ２ １ ０ ０ １ ）
摘 要 ： 介 绍 楼 宇 直 接 数 字控 制 系统 的 分 类 以 及 控 制 形 式 ， 阐 述 智 能楼 宇控 制 系统 的 设 计 和 实现 过 程 。 关 键 宇 ：智 能 楼 宇 ； 控 制 系统 ； 设 计 与 实现
１楼 宇 直 接 数 字控 制 系统 （ Ｄ Ｄ Ｃ） 的 分 类
从体 系结构上来看 ， Ｄ Ｄ Ｃ系 统 可 分 为 硬 件 、软 件 和 网络 结 构 ３ 个 部 分 。其 中 ， 主机 、 人 机 接 口以 及输 入
Ｐ Ｉ Ｄ控 制 规 律 为 ：
ｕ （ ＝ （ ｅ （ ＋ １ ｆ 。 ｅ ｄ 抖 ｄ ｅ （ ｔ ） 一
能力 是 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 器 没有 的 。
ห้องสมุดไป่ตู้
３楼 字控制系统设计与实现
楼 宇 自控 系 统 主 要 是 用 来 控 制 和 管 理 楼 宇 内 部 的空 调 、 给排水 、 通 风 以及 冷 热 源 等 设 备 。 楼 宇 自控 系
０引言
随着 计算 机技术 、 通 信技 术 、 建 筑技术 以及控 制 技术等 的不断 发展 ， 智 能建筑技术 应运 而生 。智 能建
筑 技 术 作 为 一 个 新 兴 的交 叉 学 科 ，越 来 越 多 的 专 家 和 学 者 开 始 对 其 进 行 研 究 ，并 广 泛 应 用 于 实 际 工 作
中 。以超高 层建 筑为 例 ， 它具有 建筑 设备数 量 多 ， 内 部结构 复杂 等特 点 ， 对 专业 技术 的要 求较 高 ， 是 智 能 建 筑应用领 域 中的难点 。在 建筑智 能化系统 中 。 楼宇 自控系统是 关键部 分 。因此 ， 本文从 实际工程 的需求
出发 ， 针 对 超 高 层 建 筑 设 计 智 能 楼 宇 自控 系 统 ， 详 细 介 绍 了 对 智 能 建 筑 的 内 涵 ，以 及 其 在 国 内外 的研 究 现 状 及 未 来 的 发 展 趋 势 。并 针 对 当 前 使 用 较 多 的 楼
自动 化 应 用 ２ ０ １ ７ ４期 ｌ １ ８
系 统 解 决 方 案
程 设 计 具 体 的控 制器 ； 针 对 复 杂 的 人 工 控 制 器 无 需 整 定参数 ； 为确保 系统 的稳定性 ， 分 析 和 判 据 了 闭 环 系
统的稳定性 。 单 回路 ＭＦ Ａ 控 制 系 统 示 意 图 如 图 ２所 示 。该 系
＝
算法 和现代 Ｄ Ｄ Ｃ算 法 。前者使 用 的算法构 成控制器
以及 控 制 理 论 都 是 较 为 经 典 的 ，典 型 代 表 为 Ｐ Ｉ Ｄ控 制器 ， 构 成 的控 制 回 路 是 多 样 化 的 ； 后 者 应 用 的 算 法
鲁＋
在连 续时间系统 中 ， Ｄ ） 的作 用 是 调 节 和 校 正 ， 其
Ｋ 为 比例 系 数 ； 为积分 时间常数 ； Ｔ Ｄ 为 积 分 时 间 常 其相对 应的传递函数 Ｋ 。 为：
技 术 理 论 和 工 程 实践 教 育 的 研 究 工 作 。 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ ． １ ３
无模 型 自适应 方法 即 ＭＦ Ａ控制方 法 ，无需 构建
过 程 模 型 。其 具 有 以下 特 性 ： 无 需 精 确 的 过程 定 量 知
识： 系统 中不 含辨识 器 和辨识机 制 ； 无 需根 据特定 过
式中， “ ｌ ） 为 控制量 ； ｅ ） 为 控制偏 差， ｅ Ｏ ） ＝ ｒ ）
数。
（ １ ）
；
输 出单元 共 同组成 了硬件结构部 分 ； 系统 、 输入输 出 、 监控组态 、 人 机接 口以及 控制运算 软件组 成 了软件结 构部分 ： 通信 网络 和 Ｉ ／ Ｏ总线共 同构成 了网络结构 。
组 成部分包括对偏差 的积分 、 微 分和 比例运算 的线性
组合 。 在 实 际应 用 中 ， Ｄ ） 可 以根 据 被 控 对 象 的要 求 和
构成 控制 器和 控制 理论 属现代 算法 ，典 型代 表包括
自适 应 控 制 器 、最 优 控 制 器 以 及 预 测 控 制 器 。 在
特 性对结 构进行调 整和改变 ， 把 其中一部分环节 提取
更加灵活可用 ， 更易 于完善 和改进 。 Ｐ Ｉ Ｄ控制器较为典
型 的结 构 示 意 图 如 图 １ 所示 。
宇 自控 系统分 析 了其具 体 的结构 层次 、形式 以及 集
成 技 术 ，探 讨 了 设 计 该 智 能 楼 字 控 制 系 统 的 具 体 方 法 和 步 骤
图 １ 典型 Ｐ Ｉ Ｄ控 制 系统
２楼字直接数字控制 系统控制形式
２ ． １ Ｐ Ｉ Ｄ控制
Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 算 法 在 连 续 控 制 系 统 中应 用 较 为 广 泛 。 其 具有 结构 简 明 、 原理 简单 的特点 ， 实 现 起 来 较 为 方 便， 能 满足 大多数应 用 的需求 ， 对 多 种 不 同 的对 象 都 较 为适 用 ， 从 结 构 上 来 说 鲁 棒 性 较 强 。 目前 常用 的 虽 然是模 拟 Ｐ Ｉ Ｄ调 节 器 ， 但 是相对 而言数字 Ｐ Ｉ Ｄ 调 节 器
出来 重 新 组 成控 制 器 ， 如积分控 制器 、 比例 控 制 器 、 微
Ｄ Ｃ Ｄ、 Ｐ Ｃ Ｓ 、 Ｐ Ｌ Ｃ以及 Ｆ Ｃ Ｓ中 ， 这两类 联 系控制算 法也
都 适 用
分控制器 等。
２ ． ２无模型 自适应控制
作者 简介 ： 唐如 龙 （ １ ９ ７ ９ 一） ， 硕 士研 究生 ， 主要 从 事 电子
系 统 解 决 方 案
智能楼 宇控制 系统设 计 与实现
唐如 龙
（ 南 华大 学创新 创 业 学院 ， 湖南 衡 阳 ４ ２ １ ０ ０ １ ）
摘 要 ： 介 绍 楼 宇 直 接 数 字控 制 系统 的 分 类 以 及 控 制 形 式 ， 阐 述 智 能楼 宇控 制 系统 的 设 计 和 实现 过 程 。 关 键 宇 ：智 能 楼 宇 ； 控 制 系统 ； 设 计 与 实现
１楼 宇 直 接 数 字控 制 系统 （ Ｄ Ｄ Ｃ） 的 分 类
从体 系结构上来看 ， Ｄ Ｄ Ｃ系 统 可 分 为 硬 件 、软 件 和 网络 结 构 ３ 个 部 分 。其 中 ， 主机 、 人 机 接 口以 及输 入
Ｐ Ｉ Ｄ控 制 规 律 为 ：
ｕ （ ＝ （ ｅ （ ＋ １ ｆ 。 ｅ ｄ 抖 ｄ ｅ （ ｔ ） 一
能力 是 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制 器 没有 的 。
ห้องสมุดไป่ตู้
３楼 字控制系统设计与实现
楼 宇 自控 系 统 主 要 是 用 来 控 制 和 管 理 楼 宇 内 部 的空 调 、 给排水 、 通 风 以及 冷 热 源 等 设 备 。 楼 宇 自控 系
０引言
随着 计算 机技术 、 通 信技 术 、 建 筑技术 以及控 制 技术等 的不断 发展 ， 智 能建筑技术 应运 而生 。智 能建
筑 技 术 作 为 一 个 新 兴 的交 叉 学 科 ，越 来 越 多 的 专 家 和 学 者 开 始 对 其 进 行 研 究 ，并 广 泛 应 用 于 实 际 工 作
中 。以超高 层建 筑为 例 ， 它具有 建筑 设备数 量 多 ， 内 部结构 复杂 等特 点 ， 对 专业 技术 的要 求较 高 ， 是 智 能 建 筑应用领 域 中的难点 。在 建筑智 能化系统 中 。 楼宇 自控系统是 关键部 分 。因此 ， 本文从 实际工程 的需求
出发 ， 针 对 超 高 层 建 筑 设 计 智 能 楼 宇 自控 系 统 ， 详 细 介 绍 了 对 智 能 建 筑 的 内 涵 ，以 及 其 在 国 内外 的研 究 现 状 及 未 来 的 发 展 趋 势 。并 针 对 当 前 使 用 较 多 的 楼
自动 化 应 用 ２ ０ １ ７ ４期 ｌ １ ８
系 统 解 决 方 案
程 设 计 具 体 的控 制器 ； 针 对 复 杂 的 人 工 控 制 器 无 需 整 定参数 ； 为确保 系统 的稳定性 ， 分 析 和 判 据 了 闭 环 系
统的稳定性 。 单 回路 ＭＦ Ａ 控 制 系 统 示 意 图 如 图 ２所 示 。该 系
＝
算法 和现代 Ｄ Ｄ Ｃ算 法 。前者使 用 的算法构 成控制器
以及 控 制 理 论 都 是 较 为 经 典 的 ，典 型 代 表 为 Ｐ Ｉ Ｄ控 制器 ， 构 成 的控 制 回 路 是 多 样 化 的 ； 后 者 应 用 的 算 法
鲁＋
在连 续时间系统 中 ， Ｄ ） 的作 用 是 调 节 和 校 正 ， 其