建筑设备自动化课件(第一章第二章)
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（2） τ 0~ τ ， Q=0（关）
t() t0 ( t(0 ) t0 )e U C ( 0 )
解的上下限
（ t0 ， t0+Q0/U ）
ｃ明确分析思路得出 通断周期与回差、设定值的关
系
ｃ．１ 已知 设定值t0+Q0/2U、回差 △tc
求 加热器停止加热时间（ △
执行器的影响
水温不均匀的影响
２ 各影响因素的数学分析
ａ传感器惯性的影响
cs
dts
d
Us(tts)
ts(
)
Ust
cs
Us()
ecs d（图２－１１）
传感器的时间常数
ＴＳ＝ＣＳ／ＵＳ
ＴＳ／Ｔ
衡量传感器时间常数的影响程度
其值约小，影响程度越小
其值约大，导致实际的系统波动范围大于设定回差
ｂ执行器惯性的影响
（１）继电器开／关时间的延迟
Q () C ( a)
（２）惯性影响
chd dhtQUhw(tth)
执行器的时间常数
Ｔｈ＝Ｃｈ／Ｕｈｗ
ｃ水箱温度不均匀性 温度分布取决于加热器的位置水箱周边的保温
τd ）
加热器开启时间（ △
τ rr ） d 请 自U C 行l推n 导t ts se e (t tt t0 0 t tc c)
1 Q0 1
ln( 2 Utc )
CU
1 Q0 1
2 Utc
（２－６）
（２－７）
ｃ．２当设定值不等于t0+Q0/2U时，通断周期的 情况
被调节对象水箱的热特性
作为传感器的温度计感知水温变化的特性
性
作为执行器的电加热器的加热容量和动态特
作为控制参数大系统回差的取值
（3）通断控制系统特性研究
目的：调节特性与影响因素之间的关系
方法： 数学分析模型
百度文库 a 模型建立
前提假设（3个）
定义各个参数
C（J/K）、Q（W） 、U（W /K）、t0（℃）、t （℃）、τ 、 τ 0
４结论
（１）可实现控制的温度范围是（ t0 ， t0+Q0/U ）
（２）当设定值等于t0+Q0/2U时，通断周期最短 （图２－１０）
（３） 通断周期与系统的时间常数（Ｃ／ Ｕ） ，以及Ｑ0／Ｕ△tc有关。
２．３恒温水箱的实际控制过程
１．实际恒温水箱控制过程的影响因素
传感器的影响
1.3建筑自动化系统的目的
目的:
(1) 实现功能 (2) 保障安全 (3) 降低能耗 (4) 提高工效
1.4建筑自动化的历史
已有近百年历史
1.早期简单的建筑自动化系统 如：1.双金属片感温器
2.感温包
2.气动控制系统(20世纪40年代)
定义
特点
3. 电子控制系统（20世纪50年代）
状况
以上三因素共同作用，影响实际的水箱温度控制过程
２．４拉氏变换分析方法
考虑传感器、执行器惯性建立的数学模型
C d d tU h w (tht) U (tt0)
Cs
dts
d
Us(tts)
ChddthQUhw(tth)
进行拉氏变换
拉氏变换后
sct(s)ct(0)U h w (th(s)t(s)) U (t(s)t0)
的相关知识
主要内容：
第二章 恒温水箱的通断控制
2.1恒温水箱的通断控制器的构成
• 2.1恒温水箱的通断控制器的组成 • 1.恒温水箱系统示意图
• 2.控制任务
• t tset 开启或关闭电加热器
3.多种实现方式
a.水银触点式温度控制器（图 2-2）
b.双金属片温度控制器（图2-3）
第一章 概论
１．１ 建筑自动化
１定义（ＢＡＳ） 监测 控制 调节 管理
２建筑机电系统组成
采暖空调系统 冷热源系统 给排水系统 电梯与扶梯 建筑物围护结构
１．１ 自动控制系统一例
目的: 实现某房间恒温恒湿控制
思考：如何 实现？
每个设备应 该实现怎样 的调节？
分任务 实现:
设备启停 工况调节 安全保护 状态监测 远程管理
特点
4计算机控制系统（20世纪70年代）
特点： a.计算机控制器通过编程完成各项工作，而非直
接通过模拟量电子电路 b.数字通信技术使建筑自动化进入了新的阶段
目前面临的新课题： 如何更有效地利用新技术，使建筑更舒适和高效？
1.5 本书的主要内容与学习方法
特点： 从实际工程问题实例出发引入建筑设备自动化
c.热敏电阻控制电热器电子技术图（2-4） 可改变水箱温度的设定值，使水温在不同的 温度带
内波动 可加大或缩小死区
d.基于计算机的控制器（图 2-7） 特点：温度设定和温度波动的死区都可以通过改变控
制软件中的参数实现
4.控制系统的组成环节
a被控对象
b传感器
定义
作用 眼睛
s c s t s ( s ) c h t h ( 0 ) U s ( t ( s ) t s ( s ) )
s c h t h ( s ) c s t s ( 0 ) Q U h w ( t ( s ) t h ( s ) )
（2-1）
cddtQU(tt0)
由（2-1）得到解见式（2-2）
ｂ分析该解的两种情况
（1） τ 0~ τ ，Q= Q0（开）
t () t 0 ( t (0 ) t 0 ) e U C ( 0 ) Q U 0 ( 1 e U C ( 0 ) )
举例
c控制器
计算机控制器，涉及软件（图2-8）
d执行器
定义
作用 手脚
举例
开关 各类阀门
2.2通断控制下恒温水箱的调节特性
1 恒温水箱通断控制中通断控制器的调节特性
（1）通断控制的一般控制结果（图2-9）
目标值与设定值的关系
回差
执行器动作频率
（2）影响控制结果的4大因素
建筑设备自动化
共32学时 实验：4学时
• 课程主要内容：
• 1. 第一章 • 2. 第二章 • 3. 第三章 • 4. 第四章 • 5. 第五章 • 6. 第六章 • 7. 第八章
绪论 恒温水箱的通断控制 恒温恒湿空调机的控制器 散热器实验台的控制系统 空调系统的控制调节 冷热源与水系统的控制调节 建筑自动化系统
t() t0 ( t(0 ) t0 )e U C ( 0 )
解的上下限
（ t0 ， t0+Q0/U ）
ｃ明确分析思路得出 通断周期与回差、设定值的关
系
ｃ．１ 已知 设定值t0+Q0/2U、回差 △tc
求 加热器停止加热时间（ △
执行器的影响
水温不均匀的影响
２ 各影响因素的数学分析
ａ传感器惯性的影响
cs
dts
d
Us(tts)
ts(
)
Ust
cs
Us()
ecs d（图２－１１）
传感器的时间常数
ＴＳ＝ＣＳ／ＵＳ
ＴＳ／Ｔ
衡量传感器时间常数的影响程度
其值约小，影响程度越小
其值约大，导致实际的系统波动范围大于设定回差
ｂ执行器惯性的影响
（１）继电器开／关时间的延迟
Q () C ( a)
（２）惯性影响
chd dhtQUhw(tth)
执行器的时间常数
Ｔｈ＝Ｃｈ／Ｕｈｗ
ｃ水箱温度不均匀性 温度分布取决于加热器的位置水箱周边的保温
τd ）
加热器开启时间（ △
τ rr ） d 请 自U C 行l推n 导t ts se e (t tt t0 0 t tc c)
1 Q0 1
ln( 2 Utc )
CU
1 Q0 1
2 Utc
（２－６）
（２－７）
ｃ．２当设定值不等于t0+Q0/2U时，通断周期的 情况
被调节对象水箱的热特性
作为传感器的温度计感知水温变化的特性
性
作为执行器的电加热器的加热容量和动态特
作为控制参数大系统回差的取值
（3）通断控制系统特性研究
目的：调节特性与影响因素之间的关系
方法： 数学分析模型
百度文库 a 模型建立
前提假设（3个）
定义各个参数
C（J/K）、Q（W） 、U（W /K）、t0（℃）、t （℃）、τ 、 τ 0
４结论
（１）可实现控制的温度范围是（ t0 ， t0+Q0/U ）
（２）当设定值等于t0+Q0/2U时，通断周期最短 （图２－１０）
（３） 通断周期与系统的时间常数（Ｃ／ Ｕ） ，以及Ｑ0／Ｕ△tc有关。
２．３恒温水箱的实际控制过程
１．实际恒温水箱控制过程的影响因素
传感器的影响
1.3建筑自动化系统的目的
目的:
(1) 实现功能 (2) 保障安全 (3) 降低能耗 (4) 提高工效
1.4建筑自动化的历史
已有近百年历史
1.早期简单的建筑自动化系统 如：1.双金属片感温器
2.感温包
2.气动控制系统(20世纪40年代)
定义
特点
3. 电子控制系统（20世纪50年代）
状况
以上三因素共同作用，影响实际的水箱温度控制过程
２．４拉氏变换分析方法
考虑传感器、执行器惯性建立的数学模型
C d d tU h w (tht) U (tt0)
Cs
dts
d
Us(tts)
ChddthQUhw(tth)
进行拉氏变换
拉氏变换后
sct(s)ct(0)U h w (th(s)t(s)) U (t(s)t0)
的相关知识
主要内容：
第二章 恒温水箱的通断控制
2.1恒温水箱的通断控制器的构成
• 2.1恒温水箱的通断控制器的组成 • 1.恒温水箱系统示意图
• 2.控制任务
• t tset 开启或关闭电加热器
3.多种实现方式
a.水银触点式温度控制器（图 2-2）
b.双金属片温度控制器（图2-3）
第一章 概论
１．１ 建筑自动化
１定义（ＢＡＳ） 监测 控制 调节 管理
２建筑机电系统组成
采暖空调系统 冷热源系统 给排水系统 电梯与扶梯 建筑物围护结构
１．１ 自动控制系统一例
目的: 实现某房间恒温恒湿控制
思考：如何 实现？
每个设备应 该实现怎样 的调节？
分任务 实现:
设备启停 工况调节 安全保护 状态监测 远程管理
特点
4计算机控制系统（20世纪70年代）
特点： a.计算机控制器通过编程完成各项工作，而非直
接通过模拟量电子电路 b.数字通信技术使建筑自动化进入了新的阶段
目前面临的新课题： 如何更有效地利用新技术，使建筑更舒适和高效？
1.5 本书的主要内容与学习方法
特点： 从实际工程问题实例出发引入建筑设备自动化
c.热敏电阻控制电热器电子技术图（2-4） 可改变水箱温度的设定值，使水温在不同的 温度带
内波动 可加大或缩小死区
d.基于计算机的控制器（图 2-7） 特点：温度设定和温度波动的死区都可以通过改变控
制软件中的参数实现
4.控制系统的组成环节
a被控对象
b传感器
定义
作用 眼睛
s c s t s ( s ) c h t h ( 0 ) U s ( t ( s ) t s ( s ) )
s c h t h ( s ) c s t s ( 0 ) Q U h w ( t ( s ) t h ( s ) )
（2-1）
cddtQU(tt0)
由（2-1）得到解见式（2-2）
ｂ分析该解的两种情况
（1） τ 0~ τ ，Q= Q0（开）
t () t 0 ( t (0 ) t 0 ) e U C ( 0 ) Q U 0 ( 1 e U C ( 0 ) )
举例
c控制器
计算机控制器，涉及软件（图2-8）
d执行器
定义
作用 手脚
举例
开关 各类阀门
2.2通断控制下恒温水箱的调节特性
1 恒温水箱通断控制中通断控制器的调节特性
（1）通断控制的一般控制结果（图2-9）
目标值与设定值的关系
回差
执行器动作频率
（2）影响控制结果的4大因素
建筑设备自动化
共32学时 实验：4学时
• 课程主要内容：
• 1. 第一章 • 2. 第二章 • 3. 第三章 • 4. 第四章 • 5. 第五章 • 6. 第六章 • 7. 第八章
绪论 恒温水箱的通断控制 恒温恒湿空调机的控制器 散热器实验台的控制系统 空调系统的控制调节 冷热源与水系统的控制调节 建筑自动化系统