学文网控制变量篇1
1、控制变量法（英语：control variates）是在蒙特卡洛方法中用于减少方差的一种技术方法。该方法通过对已知量的了解来减少对未知量估计的误差。
2、变数或变量，是指没有固定的值，可以改变的数。变量以非数字的符号来表达，一般用拉丁字母。变量是常数的相反。变量的用处在于能一般化描述指令的方式。如果只能使用真实的值，指令只能应用于某些情况下。变量能够作为某特定种类的值中任何一个的保留器。
3、变量用于开放句子，表示尚未清楚的值（即变数），或一个可代入的值（见函数）。这些变量通常用一个英文字母表示，若用了多于一个英文字母，很易令人混淆成两个变量相乘。n,m,x,y,z是常见的变量名字，其中n,m较常表示整数。
（来源：文章屋网 ）
控制变量篇2
拖拉机动力输出轴连接药液泵，开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门，关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度，通过触摸屏设定工作模式和亩喷量，并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后，药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵，控制系统通过速度传感器实时采集作业速度，结合设定的亩喷量和采集的喷药压力，计算出理论的流量值，与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度，使得实际流量值尽可能与理论流量值一致，从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度，通过触摸屏显示实际液位，当液位低于设定的安全值时，触摸屏显示“液位过低”，进行报警。当行驶到地头转弯作业时，控制器根据转向控制传感器的信号，关闭转弯半径内侧的阀门，防止重复喷药。作业过程中，可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。
2硬件电路设计
控制系统硬件结构，包括DSP核心算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路，以及传感器、电动阀、电动调节阀电路、触摸屏显示电路。
2．1核心芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为核心控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核，能够执行复杂的浮点运算，可以节省代码执行时间和存储空间，具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。
2．2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3．3V的Flash电压和1．8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感，所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3．3V，另一路输出可调。设计中选取R49为20k，R50为12k，而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号，不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片，选用TI公司的TPS3305－33D来监控系统的3．3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时，产生复位信号使系统复位，保护系统免受低电压影响。TPS3305－33D同时还具有看门狗功能，看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。
2．3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量，其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性，选用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统，内置模拟输入箝位保护，采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，无需驱动运算放大器和外部双极性电源，电路设计比较简单、方便。
2．4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后，进入光电耦合器，经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3．3V，所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换，转换为3．3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号，经过开关量输入电路转换为3．3V信号后送入DSP的普通I/O口，通过判断I/O口的高低状态来判断转向。
2．5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管，输入电压值为TTL或5V的CMOS值，每路输出电流可达500mA，输出击穿电压高达50V，继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803，驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B－1114P，控制电压为5V，输出电流为5A。
2．6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构，本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术，能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制，设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC－DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内，构成一个完整的RS485收发器，可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射，允许数据传输速率最大可达250kbps
2．7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态，通过双电荷泵，在3．0～5．5V供压下，表现出真正的RS232协议器件性能。
3触摸屏设计
本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设置和显示。触摸屏(主界面如***8所示)显示作业过程中的流量、行驶速度、药液液位、喷药压力、药液温度、作业面积等参数。点击齿轮状的设置按钮进入设置页面来选定工作模式和设置作业参数，点击阀右侧对应的开关可打开各个电动阀，点击1号和2号摄像头可以切换到摄像头界面来观察实际的喷雾效果。触摸屏与控制器之间通过RS232串口进行通讯。控制器经过串口初始化后，首先判断接收是否超时，未超时则读取接收缓冲区中第1个数据，并判断该数据的低8位是否是通讯协议首字节0x5A，是则继续读取剩下的有效数据;当所有数据读取完后，计算有效数据的CRC校验和，判断校验和是否相符，相符则说明接收到的数据准确无误;然后解析出数据帧中的心跳位并进行处理，通过心跳位来判断系统是否存在通讯故障，心跳位处理完后，数据写入各自对应的寄存器。
4控制系统软件设计
控制系统采用闭环控制，采集的流量作为反馈，与根据亩喷量和作业速度计算出的理论流量进行比较，经过PID运算后调整电动调节阀的开度，保证实际流量与理论流量尽可能一致。
5试验结果
本文设计的控制系统在山东卫士植保机械有限公司研制的3WP－650喷杆喷雾机上进行了应用，并在山东省德州市齐河县延刚家庭农场做了大量田间试验，控制系统全程工作正常。3WP－650喷杆喷雾机的作业幅宽为12m，以实际流量与理论流量的误差率为例，喷雾机行驶在不同作业速度下，取作业幅宽L=12m，喷量设定N=20L/亩，记录触摸屏显示的作业数据进行统计，所测数值和理论值之间的对照及计算出来的相对误差本文设计的变量喷雾控制系统实际流量与理论流量的误差在3%以内，并且在不同的作业速度下流量值能随着速度的变化而变化，实现了变量喷雾的目的。
6结语
控制变量篇3
【关键词】 变风量空调；施工；质量
【中***分类号】 TU721.4 【文献标识码】 B【文章编号】 1727-5123（2010）04-064-02
1引言
变风量系统（Variable Air Volume System，VAV系统）本世纪60年代诞生在美国[1]，它根据室内负荷变化，自动调节空调系统送风量，从而使室内参数达到设计要求。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行，所以，风量的减少带来了风机能耗的降低，从而达到节能的效果。
我国在80年代初曾经引进过变风量系统，但由于对系统性能不够了解，致使系统不能按设计要求运行，一时间变风量系统的应用和研究停顿了下来。[1]近年来，随着空调技术和自动控制技术的进步，以及对能源节约和空调品质的关注，变风量空调技术在一些高端办公建筑中得到了广泛的应用。由于变风量空调系统和定风量空调系统、风机盘管加新风系统有一定的区别，故对施工的具体要求也有所不同。为了达到变风量空调设计效果，就需要加强对变风量空调系统施工质量的控制。
2变风量空调系统组成
尽管变风量空调系统形式很多，但基本上可以分成四个部分，空气处理设备、风道系统、变风量末端装置、变风量空调控制系统。
3施工质量控制要点
3.1风管漏风。变风量空调系统属于中压系统，系统压力较高，容易产生漏风；随着区域负荷减少，末端装置阀门关小，风管静压升高，如漏风量大，风管静压升高缓慢，不利用空调机组的变频调节，影响变风量节能效果；当空调机组送风量减少时，如果风管漏风量大，最不利末端风量可能严重不足，造成房间内温湿度达不到设计要求，影响人员的舒适度；风管漏风量大，造成空调能量的浪费。故风管漏风量控制是变风量空调系统质量控制的重点。空调系统漏风是不可避免的，但是要把漏风量控制在较小的范围。可以通过以下几种措施。
3.1.1风管选用镀锌铁皮法兰连接时，风管咬口接缝严密，风管接缝不能出现十字拼接缝；法兰与风管铆钉连接牢固，间距合理，法兰之间的连接螺栓应牢固，间距合理；主支管连接处应严密牢固；风管与软管连接严密牢固，宜采用金属抱箍连接；法兰连接处、主支管连接处宜采用闭孔海绵垫片，垫片厚度不小于3mm；所有缝隙处全部打密封胶。
3.1.2根据实际的工程经验，不建议采用无法兰连接的金属风管，如采用C型、S型插条连接等，因为这种连接方式产生漏风量相对较大，不利于对漏风量要求较高的变风量空调系统。
3.1.3采用非金属风管时，风管连接牢固严密，风管接缝处打胶处理。
3.1.4采用复合风管时，风管应符合防火性能；复合风管大多质地较软，在与内装修交叉施工时，加强成品保护工作非常重要，因交叉施工时风管宜受破损，破损后的风管会产生较大的漏风量，故变风量系统不建议采用复合风管，尤其是铝箔玻璃纤维风管，因铝箔破损后，一方面增加风管漏风量，另一面玻璃纤维随送风进入房间，影响空调品质。
3.2风管保温。风管保温施工质量控制是确保风管不产生凝结水，避免吊顶被凝结水污染损坏。变风量空调系统采用全空气系统，风管进入到各个房间，风管保温工作量相对较多，因而增加了产生凝结水渗漏的隐患。故加强变风量空调风管保温施工质量十分重要。变风量空调中常用的保温材料有两种，铝箔防潮层离心玻璃棉和橡塑保温棉。不同材料质量控制要点也有所差异。
3.2.1采用铝箔防潮层离心玻璃棉时，质量控制要点为：风管表面擦拭干净；保温钉数量合理布置均匀，保温钉粘贴24h凝固后才宜进行保温棉安装；保温层厚度满足设计要求；保温棉平整与风管紧贴无缝隙；保温棉板拼缝严密，缝隙处采用铝箔胶带封严；与装饰交叉施工时，加强成品保护，因防潮层铝箔极易被破坏，防潮层被破坏后，保温棉的效果会下降，会产生凝结水。变风量空调系统如果采用吊顶内回风时，不建议采用离心玻璃棉，防潮层破损是无法完全避免的，被破损的防潮层，玻璃纤维暴露在外，吊顶内回风会将玻璃纤维带进机组进而带到房间，最终影响空气品质。
3.2.2采用橡塑保温棉时，质量控制要点为：橡塑保温材料耐火等级要达到难燃B1级，满足消防要求；保温层厚度满足设计要求；保温前风管擦拭干净；风管胶水涂抹均匀，不能过多也不能过少，否则会造成风管与保温层粘贴不牢固，造成脱离；橡塑保温棉接缝紧密。
3.3噪声与减振。变风量空调系统对房间静音的要求较高，故需要加强对变风量空调系统的噪声控制，对变风量空调系统而言，噪声的来源为：空调机组产生的噪声；气流在风管、弯头、风口处产生的空气动力噪声；末端装置的噪声。设备的振动也是噪声的来源。针对噪声源和传播途径，应该采用一些措施来减少噪声的影响。
3.3.1空调机组噪声，主要是机组风机产生的噪声。对于变风量空调系统，应防止风机转速变化而进入不稳定区域产生低频噪声及引起共振噪声，故空调机组风机选型非常重要，风机要在高效、稳定的区域运行；空调机组外壳厚度和机组的严密性对风机噪声传播都有重大影响，在机组选择时应加以控制。
3.3.2风管噪声，采用设置消声器、消声弯头、消声静压箱等措施来削弱空调机组传播的噪声；矩形弯头采用导流片；软管长度不宜超过2米，软管尽量平直，不能出现凹瘪、折叠、死弯等现象；送风口处设置静压箱减少湍流；采用消声风口减小噪声传播。
3.3.3末端装置噪声，在高静压下，变风量末端装置调节阀将产生节流噪声，风机动力型末端装置内置风机也会产生噪声，主要通过在末端装置出口设置消声器和消声静压箱来消弱末端装置噪声。
3.3.4设备振动，空调机组振动也是重要的噪声源。可以通过两种措施降低设备振动，机组与风管采用软管连接阻止机组振动传递给风管；机组与基础之间采用减振垫或采用减振弹簧来减少振动传递。
3.3.5机房隔声，空调机组运行时，噪声较大，为了防止机房内噪声传播到工作房间内，机房应采取隔声措施，机房墙体不宜采用轻钢龙骨隔墙，建议采用混凝土、砖墙等较重、较厚的材料作为隔墙。风管、水管穿机房墙面、楼板处应封堵严密；有条件者，可以在机房隔墙内侧、顶部再安装吸音棉和吸音板来进一步消弱噪声传播。
3.4自控装置安装。变风量空调系统是否能正常运行，很大程度上取决于变风量空调的自动控制系统，加强对变风量空调自控装置质量控制显的尤为重要。变风量空调自控装置包括控制器、传感器、执行机构等。
3.4.1一般自控装置元件是由弱电公司专业人员安装的，但是由于弱电技术人员对空调知识未必精通，部分自控元件安装（传感器）就需要弱电专业技术人员和空调技术人员加强沟通，配合施工，确保自控元件安装质量满足空调和自控两方面的要求。
3.4.2室内温度传感器主要是感受室内温度变化并将信号传给变风量末端控制器，根据房间温度来调节送风量。室内温度传感器安装位置比较重要求，内区温度传感器安装在内区，外区温度传感器安装的外区，不能混淆；内区温度传感器宜安装在温度控制区的通风、背阳处，不宜安装在内外区气流混合处；外区温度传感器宜安装在外区能代表外区温度的位置，不宜安装在内外区气流混合处及窗边冷气流下降处。
3.4.3静压传感器安装，对于采用定静压控制的系统，静压传感器安装位置非常重要，ASHRAE标准90.1-2001提出：“除了变定静压控制法外，设计工况下变风量空调系统静压传感器所在位置的设定静压不应大于风机总设计静压的1/3”。[3]静压传感器不应安装在变径管、三通、弯头等附近，静压传感器宜安装在主干管直管段。如有两路送风主管，宜设置两个静压传感器，取静压值较低的作为调节风机的参数。
3.4.4室外温湿度传感器用于测量室外温度湿度值，通过与室内温湿度对比来控制开启过渡季节全新风模式，室外温湿度传感器安装于外墙，宜安装于北面、西北面的墙体，最好安装在墙体中部，距离地面3m以上。不宜安装在窗体上方或者下方，也不宜安装在阳台、屋檐、通风口等的上方。
3.4.5其它控制装置元件安装，安装在机组内、风管内的传感器等开孔时需要与空调专业技术人员沟通，防止开孔时钻头打到盘管上或其它部件上。空调施工时应预留风阀执行器的安装空间，执行器安装要牢固灵活等。
3.5末端变风量装置安装。变风量末端装置按系统压力变化方式可以分为压力无关型和压力相关型两种，目前大多数变风量末端装置采用压力无关型，压力无关型是在变风量末端装置进风口处安装了风量传感器，用于检查风管风量。变风量末端装置风量传感器多采用毕托管，为了提高毕托管测量精度，通常要求与末端装置连接的进风管保持一定的直管段，一般不小于5倍进风口管直径，尽量保持直管段水平，不宜采用软管作为末端装置的进风管。
4结束语
变风量空调系统是否能到达设计要求的效果，很大程度上取决于变风量空调系统施工质量，因施工质量不佳造成变风量空调系统达不到设计效果的工程案例也有不少。随着变风量空调系统在我国逐渐推广，加强对变风量空调系统施工质量意识及施工质量措施非常重要。
参考文献
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2李正洪.变风量空调系统施工（vav）施工实例分析[J].四川建材，
2006.2
3叶大法等.变风量空调系统设计[M].中国建筑工业出版社，2007
控制变量篇4
『关键字 变风量，控制，运行模式
"Summary" variable air volume air conditioning system for its energy efficiency and comfort in the country has been more widely used, while the control system will directly affect the effect of variable air volume system. This article describes several of the VAV system control mode, can select the most appropriate depending on the circumstances, in practical applications."Keyword" variable air volume, control, operation mode
中***分类号 :TU831.3+5文献标识码： A 文章编号：
前言
普通集中式空调系统的送风量是固定不变的，并且按房间的最大热湿负荷确定送风量，称为定风量（CAV）系统。实际上房间热湿负荷不可能经常处于最大值，而是在全年的大部分时间低于最大值。当室内负荷减小时，定风量系统是靠调节再热量以提高送风温度（减小送风温差）来维持室温，这样既浪费热量，又浪费冷量。如果能采用减少送风量（送风温差不变）的方法来保持室内温度不变，不仅节约了提高送风温所需的热量，而且还由于处理风量的减少，降低了风机功率电耗及制冷机的冷量。
变风量系统的概述
变风量系统(Variable Air Volume System ，简称VAV System)20世纪60年代诞生在美国，是目前国内大中型建筑工程中新型的一种空调方式。按处理空调负荷所采用的输送介质分类， 变风量空调系统(VAV System)是属于全空气式的一种空调方式，即全空气系统的一种，该系统是通过变风量箱调节送入房间的风量，并相应调节空气处理机组的风量来控制某一空调区域温度的一种空调系统。具体来说，变风量系统是通过变风量末端调节末端风量来保证房间温度，同时变频调节风机来维持系统的有效、稳定运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源的一种高效的全空气系统。
变风量系统运行工况是随时变化的，它必须依靠自动控制才能保证空调系统最基本的要求——适宜的室温、足够的新鲜空气、良好的气流组织、正常的室内压力。机组的变风量控制就包含了送风机的控制、回风机控制、新风量控制等诸多环节。可见，变风量空调系统和控制系统是紧密结合、不可分割的。控制系统应实现∶
自动调节送风量，适应房间空调负荷的变化。
实现室内不同温度要求。
自动调节送风机的转数以降低空调系统运行能耗。
变风量空调系统风量的控制方法
定静压控制法
定静压控制法的主要控制原理为在系统风管上某一点（通常在离风机出口处约2/3 处）设置静压传感器，以维持静压不变，室内要求风量由VAV所带风阀调节，而系统送风量通过不断的调节空气处理机送风机频率来改变空调系统的送风量，同时还可以通过改变送风温度来满足室内环境舒适性的要求。此控制方法比较简单，调试周期短，运行稳定可靠，在国内发展已相当成熟。但是定静压控制法由于系统送风量由某点静压值来控制，为令到所有的VAV末端都能够达到设计的风量，定静压的控制压力一般需要维持在350Pa，不可避免会使风机转速过高，达不到最佳节能效果。
定静压控制的控制原理如***1。在系统中末端“VAV BOX”根据室内温度“T”和负荷变化，调整末端出口风量以满足负荷要求，静压传感器“SP”测量静压变化并传递给风机变频器“VFD”，变频器根据静压变化信号，去控制空调机电机转速，调整总出风量，维持送风管路系统的静压恒定。
***1 定静压控制原理***
变静压控制法
变静压控制方法的出现，很大程度上归功于计算机通信网络在控制系统中的广泛使用。变静压控制法的控制思想是尽量使VAV风阀处于全开（85%～100%）状态，把系统静压降至最低，因而能最大限度的降低风机转速以达到节能目的。该方法在VAV末端装置中设置阀门开度传感器，各VAV末端装置之间通过控制网络，根据系统控制器的计算判断来调节风机变频器，使其具有最小静压值的VAV装置的阀门处于接近全开状态。该控制方法采用改变系统送风静压以及改变系统送风温度的手段，在舒适性、节能性、低噪声控制等方面有充分的优势。但由于此控制方法调试周期长及调试困难，系统容易产生振荡等原因在国内发展受到限制。
一般来说要实现变静压控制，至少必须满足两个基本条件∶①末端能***调节流量而与压力无关，即使用压力无关型的末端；②各末端要能向静压设定控制器给出合适的压力调节信号。对第二个条件，随着控制系统通信功能的加强，各末端向控制器给出信号是完全可行的。
变静压控制如***2。控制原理和定静压类似，都是由变频器调节送风机转速，以达到稳定送风静压的目的。但静压的设定值是根据末端的VAV BOX的状态及时进行调节的。VAV末端在阀门全开的情况下流量仍达不到设定流量时，向控制器“DDC”发出增加静压信号，“DDC”通过计算，会自动给静压设定值增加一个增量；相反，如果所有的VAV末端的阀门开度都小于设定的85％开度时，“DDC”通过计算，会自动给静压设定值减少一个增量，并控制“VFD”降低风机的转速。系统在满足室内负荷变化要求的情况下，尽量使“VAV BOX”的阀门处于全开状态，保持系统静压降至最低。
***2 变静压控制原理***
总风量控制法
总风量控制法是直接根据末端设定风量计算出要求的风机转速，具有某种程度上的前馈控制含义，而不同于静压控制中的反馈控制。它可以避免使用压力测量装置，减少了一个风机的闭环控制环节，简化了控制系统，使系统可靠性提高，节能效果接近于变静压控制，优于定静压控制。但是，总风量控制增加了末端之间的耦合程度，这种末端之间的耦合主要是通过风机的调节实现的。
变风量空调系统末端的控制方法
压力相关型变风量末端
压力相关型变风量末端控制器通过对室内温度进行采样，与设定值进行比较，输出以风阀开度为控制目标的信号，从而维持室温恒定。
压力无关型变风量末端
控制变量篇5
关键词：变风量控制；智能建筑； 缺陷； 措施； 质量控制
中***分类号：F253文献标识码：A
一、前言
变风量系统（Variable Air Volume System, VAV系统）是20世纪60年代出现，伴随20世纪70年代西方国家的能源危机而广泛发展，进入现今社会节能减排国家***策的实施，现阶段变风量系统的应用更是日益广泛。VAV系统能根据室内不同的负荷情况自动调节空调系统送风量，在非全负荷运行的条件下减少送风量，带来风机能耗的降低从而达到节能减排的目的。同时由于其属于全空气系统，可以利用新风消除室内负荷，能对负荷变化迅速响应，室内也没有风机盘管凝水问题和霉菌滋生问题，系统的灵活性较好，易于改、扩建，尤其适合格局多变的商业写字楼宇。
二、变风量控制系统实施方案现状及分析
第一幢智能建筑于1984年在美国建成。我国于20世纪90年代才起步，但迅猛发展势头令世人瞩目。伴随智能建筑中（尤其高层智能建筑中）大量变风量控制系统的应用，现阶段广州新建高层写字楼宇中多数均采用了VAV系统，但实施现状不容乐观，失败案例较多，整体表现为：
1.变风量控制系统产品技术封闭，不利于其系统的施工及运行。
因我国变风量控制系统等智能楼宇产品起步晚，但市场巨大，欧美等先进国家的智能楼宇公司大批进入，逐步形成我国智能楼宇市场被几大跨国公司垄断的局面，同时由于各个不同智能楼宇公司使用各自开发的总线等软件产品，相互间软硬件兼容性低，上述原因直接导致了欧美公司对变风量控制系统产品技术封闭，很多工程实施中二次开发需求无法满足，施工单位严重依赖VAV控制系统产品生产单位开展相关二次开发等调试工作，运行过程中物业管理人员更加依赖产品生产单位开展二次开发及故障处理，此情况不利于VAV控制系统的施工及后期运行，将直接导致VAV控制系统出现建设完成但无法使用或无法按照设计意***正常运行。
2.施工单位技术力量薄弱，施工质量把控能力不足。
VAV控制系统属于智能楼宇范畴，现代计算机技术(Computer)、现代控制技术(Control)、现代通信技术 (Communication)及现代***形显示技术(CRT),即4C技术大量应用到智能楼宇中，安装单位对新技术的应用相对经验较少，同时由于起步较晚，人员流动较大，导致施工单位技术力量相对薄弱。由于多数施工单位还存在传统空调系统的安装陋习，认为空调设备风口出风就已经完成安装调试工作了，重视程度不够，在施工过程中质量把控不足，工程施工中软件目标不达标而无法察觉，导致很多VAV控制系统设计正确但施工后无法达到设计要求。
3.现场监理单位与设计单位配合较少，现场监管能力低。
设计单位在工程施工前参与项目较多，施工时设计单位很少来工地现场，VAV控制系统调试时监理单位负责验收，但与设计单位配合相对较少，监理单位对施工调试中的难点把控不如设计单位，设计师虽然想经常深入实际工程解决技术问题，由于设计师以设计出***作为业绩考核标准，造成验收时设计单位由于不经常在现场，对现场的问题了解不足。故监理单位对重点把控不足，设计单位对重点项目了解不足，导致工程无法安装设计要求实施。
4.业主单位重视较少，技术支持不足。
业主单位监督整体工程质量，但由于本身人员有限，对分部分项工程重视程度不同，出现过渡重视土建工程、装修工程及机电安装工程，对VAV控制系统的智能楼宇工程重视不够。同时VAV控制系统方向技术力量配置参差不齐，导致技术支持不足，无法抓住VAV控制系统技术重点及管理重点，工程中的最后一道管控不足将导致工程质量不如人意。
三、变风量控制系统实施措施
结合广州地区20万平方米商业写字楼项目实施经验，从设计单位、施工安装单位、供货单位、监理单位与业主单位不同角度分析现阶段变风量控制系统实施缺陷，提出明确的实施对策及措施：
1.设备选择原则及方法
对于VAV控制系统产品技术转让率低，技术封闭的情况主要因为欧美智能楼宇公司垄断的结果。目前各大市场VAV控制设备及软件基本由3-5家欧美公司生产，在工程或者设备招标时可先要求控制设备生产商提供二次开发工具及相关软件代码，并提前约定固定期限的免费调试及二次开发工作，避免工程实施中调试人员不足，运行时二次开发工作费用过高问题。同时可考虑VAV控制系统控制器不仅局限在DDC控制器，也可采用PLC控制器，现广州地区采用PLC控制器的VAV控制系统已有很多成功案例。
2.施工质量控制措施
由于变风量控制系统采用大量4C新技术，故对施工单位技术力量要求较高，现阶段大型及历史悠久的机电安装单位对新技术的消化及技术力量配置不一定很强，故招标时需着重考察施工单位对新技术的人员配备是否有丰富的变风量控制系统安装调试经验，对现阶段变风量控制系统产品生产商配置的相关施工队伍应保持接受与欢迎的态度。施工队伍的现场调试人员的技术力量直接决定调试质量，应当重点考察并要求其长期驻场直至调试完成。对施工单位的设备出风就完成的观点坚决抵制并按照合同给予坚决处罚。
3.监理与设计单位控制措施
因变风量控制系统技术先进，具体软件工程很多设计师也很感兴趣，但设计院的考评以设计出***数量为标准，导致工程现场设计师很少出现，技术问题无法解决，可在设计合同签订前约定设计师参与工地现场的具体形式与时间从而保证调试的顺利完成。
监理单位是工程施工中的现场管理者，但监理人员技术力量残差不齐，很多国家要求的监理内容执行不彻底导致监管缺失。监理单位要加强对施工单位施工质量自检及隐蔽工程的监管，同时对于VAV控制系统调试中的问题多召集供货商、施工单位与设计等协调解决，充分发挥监理单位协调与监管的职能。
4.业主单位施工管理关注重点
业主为工程的最终使用者，是工程质量最后一道管控力量。变风量系统实施中业主单位需对技术路线进行判断、施工质量抽检把控并和监理单位加深合作与督促，对变风量控制系统工程现存问题要充分了解并着手防范加强监管。
四、结语
本文结合大型写字楼宇变风量控制系统实施经验，分析了现阶段工程管理中问题，指出了工程实施方案中的常见缺陷，并提出明确的实施对策及措施，通过工程现场多次的协调及调试，实现了变风量系统的节能目标。希望对今后变风量控制系统实施管理提供参考，为更好实施变风量控制系统提供支撑。
参考文献
[1] 李岱森.空气调节[M].北京：中国建筑工业出版社，2000
控制变量篇6
关键词：变风量空调；自动控制系统；设计分析
变风量空调系统，简称VAV系统，是指控制送风温度不变，利用送风量的改变来控制与调节某个空调使用区温度的空调系统，该系统是典型的空调全空气系统。利用该系统可以保证在建筑物的室内，空调系统能够根据使用条件和使用环境的变化而进行负荷量的调节，以此来创建一个随时调整，且能够合理地满足空调使用需求的空调系统。我们通常使用的变风量空调系统是使用风机盘管利用温控器控制，这种方式易发生室内温度过热或者过冷的情况，冷凝水产生过多也会污染室内的吊顶，并且噪声往往过大影响空调系统使用者的正常工作和休息等一系列的问题，而使用变风量空调系统就会很好地避免该类问题，保证空调系统恒温运行，降低室内噪声。同时，该系统还可以按照实际需要的不同，来按需分配、按需供给和按需运行，使系统实现方便合理、自动灵活的使用。
一、我国变风量空调自动控制系统的使用现状
变风量空调系统是20世纪60年代产生的一种新型空调控制系统，然而当时由于该系统普遍存在稳定性差及装机成本高等问题而没有得到广泛地推广和使用。直至70年代，这种空调系统才得到了广泛的关注和应用，在世界范围内得到了普及与发展，各国纷纷引入该系统来应对能源危机，到现在为止，变风量空调系统已经成了世界空调系统的主流，
在我国，该系统的优势也逐渐被认识到，随着对于变风量空调自动控制系统理论的了解和实践经验的增加，该系统也逐渐地被应用于商务建筑、宾馆、写字楼等高档建筑，中央空调使用率增加，变风量空调自动控制系统的应用更加庞大和复杂，在建筑中所占的比重也逐年增加。因为空调系统的耗能量占据整个建筑中耗能量的60%以上，所以空调系统的节能功能的重要性也日益突出。根据相关数据资料的显示，空调系统97%以上的时间都在70%左右的负荷量下进行波动，因而采用变风量空调系统能够有效地减少系统的能耗量。以达到提高空调系统运行的经济效率的作用。根据以往测试经验显示，每个变风量空调系统能耗量的70%用于定风量系统，如能采取更有效的控制算法，则该系统的节能效果将大大增加。同时，在某些温度变化幅度较大的场所，使用定风量空调系统很难完全满足室内负荷量频繁变化及局部气温变化的要求。所以，变风量空调系统由于其在节能性及适用性强的特点而被广泛的应用。
二、变风量空调自动控制系统的组成
变风量空调系统一般主要是由变风量的末端的VAV BOX、室内温度感应器、直接数字控制设备、控制空调使用的变频器和风道静压的传感器等部分组成。变风量空调的自动控制系统中的子系统主要包含变风量末端的控制子系统、送风管道的静压子系统和新风送风的子系统等部分。
1、变风量末端装置的的控制子系统
在变风量空调控制系统中，一般会按照每个房间的负荷量变化，调节变风量末端的风阀来调整房间的送风量，达到房间的温度控制要求。变风量的末端装置根据能不能补偿压力的变化，基本分为压力有关型与压力无关型两种。前一种是用温度的控制设备直接来控制风阀，而后一种是在温度的控制设备以外，还装置一个变风量的控制器与风量的传感器。温度控制设备是主要的控制设备。而风量控制设备是副控制，两者形成了一种串级的控制设备风阀。在末端的入口处压力发生变化时，利用末端风量产生变化，以保持原来的风量，在压力无关型的末端能够很快地补偿该变化，来保持原来的风量；而压力有关型的末端则需要等风量发生变化后才能改变室内气温，因此，在时间方面会存在一定的滞后性。
2、风道的静压控制传感器
变风量空调系统中的静压控制的优势在于能够根据空调系统整体负荷量的变化，保持风道所需的最小静压，以保证风道正常供给，尽量节省风机的功耗，使建筑物的内外压力保持平衡。静压控制系统通常包括室内的和管道的两种。
管道静压控制系统是按照装置在送风管道下方的静压感应器所产生的信号来控制送风机的转速，从而严格控制送风量，保持静压的恒定设置值；而室内的静压控制系统则按照实际状况的不同进行不同的选择，如办公室这种压力要求低的建筑中，通常按照室内设置的压差传感器发出的信号来调节回风机风量，保证室内恒定的压力。而对于压力变化较大的地方，一般选用DDC控制系统和风量控制相结合的方式，利用送风管上装置的风量传感器来测试风量的大小，让回风机根据接收到得信号来调节转速，使其能适应送风机的变动，保持适度的送回风量差，以此来较为精确地控制室内的压力。
3、新风控制系统
在发热量较大的场所，由于室内的温度一直保持在较高的水平上，所以温度的负荷量变化也相对较大，单靠定风量系统难以满足室内的负荷量变化，所以要在定风系统之上加一套逐层的新风控制系统。新风能够在送达室内之前经过电加热器提高10℃的温度，然后再和空调系统的回风进行混合，再送到室内，同时，使用DDC来控制新风风机，从而有效控制室内的新风比重。具体的控制程序为：首先，设置控制风机的运行和停止时间；第二，按照室内实际温度和设定温度的对比值来设置电动调节阀来控制室内温度；第三，根据实际温度的变化设置风管温度传感器；第四，通过检测风机状态，及时进行故障提示和检修。
三、变风量空调自动控制系统的运行结果分析
整个变风量空调系统在检验合格进入运行之后，使用DDC控制网络，能够在系统的软件上测量到某一时间段之内，某个房间的温度控制曲线。即使某一建筑物不同房间的负荷量变化较大，由于房间设计温度值的变化一直在房间实际温度变化值之内，所以说变风量空调自动控制系统也能够满足不同房间对于室内温度和舒适程度的具体要求。
在该系统经过一段时间的实际运行之后所进行的实地分析中可以看出，该系统不仅仅能够弥补定风量空调系统难以实现室内温度变化的具体要求，而且还因为该系统实际的装机容量小于设计的最大负荷，可以按照实际情况的需要随时调整室内温度，降低风机的送风量，利用变频器来降低空调系统各个机组的运行频率，这样不仅仅能够节约初装的成本，更可以实现建筑物的节能要求。
控制变量篇7
关键词：集中空调；变风量；智能控制；前景
中***分类号：TB494 文献标识码：A 文章编号：
随着我国城市的发展，经济的增长，集中空调的应用日益广泛，特别是在一些大型商场、办公楼等等大型公众场所中，更是发挥了重要作用。在信息化技术高速发展的今天，空调智能控制应用于集中空调系统中，实现了变风量空调系统的智能化控制，解决了变风量空调对控制的依赖性。正确地完成变风量空调系统控制设计是变风量空调系统设计的重点，也是系统成功与否的关键。
一、集中空调变风量系统智能化控制技术的应用
变风量空调系统区域温度可控，满足了个性需求；部分负荷时，采用变频装置调节风机转速，大大减降低了风机能耗；保持定风量空调系统空气过滤效率高、室内空气品质好、室内相对湿度低，热舒适性好的特点；通过改变新风比还可利用室外新风进行自然冷却，并可实现低温送风；系统无水管进入空调区域。其突出的优点、性能，深受用户欢迎。但在实现智能控制上，也经历一段艰难的实践摸索过程。最初是采取以下的方法进行“智能”控制的：
1、变风量末端控制
变风量末端按温控区设置，每个变风量末端需控制器，由对应温控区内的室内温控器控制。控制器是变风量末端装置控制系统的核心，它将被调量与定值进行比较，得出偏差值，然后参照预先设定的控制规律，调节风阀的开度，是被调量等于或接近于给定值。变风量末端装置控制器采用连续性控制规律。
2、系统风量控制
（1）控制原理：空调器AHU的风量控制是变风量空调系统最主要的控制内容之一。本工程选用变定静压法控制系统风量。变定静压法的控制逻辑：根据各***分区的变风量末端装置控制器提供给中央监控系统的数据，按各分区最大静压需求值重新确定静压设定值。系统静压值尽可能设置得低些，直至某分区的末端装置调节风阀全开。
变定静压法原理***
（2）静压设定点：变定静压控制法仍需设置静压测定点。由于静压设定值可随时根据需求重新设定，静压设定值的大小变得不那么重要，它仅起到初始设定作用。系统静压初始设定点应设置在离空调器出口约1/3处的主送风管上。
二、智能控制技术的逐步发展，在变风量空调系统中的新应用
随着智能控制技术的不断成熟进步，目前主要分为：分级递阶控制系统，专家控制系统，人工神经网络控制系统，模糊控制系统，学习控制系统等几种。
这里主要介绍一下：模糊控制系统 、人工神经网络控制系统、专家控制系统在变风量空调系统中的应用。
1、模糊控制
模糊控制是以模糊集理论为基础，以模糊语言变量和逻辑推理为工具，利用人的知识和经验，将直觉纳入到决策之中的一种智能控制方法。它是利用模糊及理论设计的，无需知道被控对象精确的数学模型，而且模糊算法能够有效地利用专家所提供的模糊信息和知识，进而能够处理定义不完善或难以精确建模的复杂过程。三十多年来，模糊控制及其算法在工程领域取得的明显应用效果，使人们坚信在原有控制理论基础上纳入模糊控制，是解决非线性不确定系统控制问题的有效途径之一。
模糊模型是用模糊语言和规则描述的一个系统的动态特性及性能指标。实践证明，它具有如下几个特点:
(l)易于实现对具有不确定性的对象和具有强非线性的对象进行控制；(2)对被控对象特性参数的变化具有较强的抗干扰能力； (3)对于控制系统的干扰具有较强的抑制能力。
模糊控制理论和技术是智能控制领域中非常有前途的一个分支，在工程上也已经获得了很多成功的应用。1974年，英国学者Mamdani利用模糊语言构成的模糊控制器，首次将模糊控制理论应用到蒸汽机和锅炉的控制中。1979年，英国学者Procrk和Mamd耐研究出一种自组织的模糊控制器，标志着模糊控制器智能化程度向高级阶段发展。1980年代末期，日本科学家成功地将模糊控制理论运用于消费产品控制和工业控制，在世界范围内掀起了应用的高潮。
2、人工神经网络
人工神经网络是由大量神经元处理单元广泛互连而形成的网络，是一个高度复杂的非线性动力学系统。它是对人脑功能的抽象和模拟，能够反映人脑的基本特性，特别适合处理需要同时考虑许多因素和条件的、不精确和模糊的信息处理问题。
智能建筑VAV空调(变风量空调)系统就是比较典型的人工神经网络。VAV空调系统的特点是节能潜力大，控制灵活，然而VAV系统需要精心设计、施工、调试和管理，否则有可能产生新风不足、气流组织不好、噪声偏大、节能效果不好等问题。VAV空调系统能否正常运行在很大程度上要依靠控制系统，VAV空调系统的控制系统基本上都采用VPT法（变静压变温度法)，机理是由各VAV的要求风量计算出系统的要求风量进行前馈控制，同时根据各VAV阀位开度和系统送风量静压是否满足，进行反馈控制，控制方式基本上采用多个回路的PID控制，基本结构见***1所示。由于VAV空调系统是一个高度非线性系统，PID控制在面临复杂的环境时，控制效果很差。因此，运用智能控制方法从全局对系统进行控制，不需要对系统建模，可解决以往控制回路由于耦合带来的许多控制性能问题。神经网络控制已经开始运用在VAV空调系统中，主要是与PID控制结合，对送风量进行智能控制，获得了很好的效果。
***1VAV空调机组变静压控制原理***
3、专家系统
专家系统是一种人工智能的计算机程序系统，具有相当于某个专门领域的专家的知识和经验水平，以及解决专门问题的能力，其主要由知识库和推理机两个部分组成成。
基于MAS的协作智能专家系统，将MAS与专家系统相结合，并集成模糊控制、神经网络等人工智能技术，形成一个优势互补系统，共同实现分布式中央空调系统的整体优化控制与节能。系统的模型见***2所示，主体框架基于MAS，充分利用Agent具有的自主性、自治性、社会性和智能性等特性，实现系统资源全局共享和协调控制，从而较好地解决了中央空调系统分解和协调控制的问题。每个子系统由相应的子Agent进行控制，对于易于建模的子系统，在构造子Agent的反应模块和规划模块时，采用常规的控制方式；对于难于建模，动态特性变化较大的子系统，通过集成模糊控制、神经网络控制等人工智能技术来设计模块，实现局部子系统的智能控制。将该控制器应用于恒温恒湿空气调节中央监控系统后取得了良好的控制效果。
***2MAS智能专家系统的模型结构
三、结语
在能源日益缺乏、环保问题日益严重的今天，发展绿色建筑、智能建筑是大势所趋，只有这样才能既满足人们对建筑不断增长的功能要求，又能最大限度地节约资源，降低能耗，减少污染。本论述分析了模糊控制、神经网络、专家系统等智能控制技术在智能建筑空调系统的应用。研究表明，智能控制技术是智能建筑发展的一个重要方向，能够提供更好的控制策略，使智能建筑达到节能环保的目的。
参考文献
[1]代睿,曹龙汉.智能控制技术在智能建筑空调系统中的应用[J].甘肃科技纵横. 2010(06)
控制变量篇8
关键词：变风量；优化控制；节能分析
中***分类号：TE08文献标识码： A
引言
随着人们生活水平的不断提高，空调已经被很多家庭和一些场所使用，但是在使用的过程对于能源的消耗一直是一个比较严重的问题。这样对于变风量节能系统的应用就显得非常的必要。在节约能源上发挥了重要的作用，下面通过以下的内容进行详细的分析。
1、变风量系统发展现状
变风量系统所涉及的专业涵盖暖通、自动控制、数据通讯等，属于跨学科领域的研究，它是建筑智能控制的一个典型应用。PID控制、直接数字控制技术(DDC)以及对风机和水泵转速控制的变频调节技术等在暖通空调领域中得到了广泛的应用，这些技术也为变风量系统优化控制的实现提供了技术基础。在运行过程中，随着室内负荷的变化，变风量系统能够实时调节风机转速以改变送风量，达到满足室内热舒适性要求的目的。这个目标可以通过设计合适的控制方法来实现。很多研究人员对变风量系统相对于其他形式空调系统的节能潜力开展了相关的研究。例如Sekhar以五幢室内负荷、维护结构及朝向相同的建筑为研究对象，对变风量空调系统与定风量空调系统进行能耗比较，实验结果表明，节能率最小为11.5％，最大为25.7％，其中风机节能突出，制冷机节能性也相当可观的。陈华等以香港地区某办公大楼变风量系统为研究对象，现场分别采用定静压控制和变静压控制进行了实验测试，实验结果表明变静压控制比定静压控制全年节能8.6%。
2、变风量空调系统拥有如下技术优势
2.1、节能显著
变风量空调系统是全空气系统，在过渡季可大量采用新风作为天然冷源，相对于传统空调而言，既能改善空气质量，又能大辐度减少制冷机的能耗。采用变风量空调系统，由于各房间变风量末端装置***控制，系统的冷、热量或风量应为各房间逐时冷、热量或风量之和的最大值，而非各房间最大值之和；这样，就减少整个系统的负荷总量，从而使设备规格减小，初投资和运行费都减小。空调系统绝大多数时间是处在部分负荷下运行的。当房间负荷减小时，各末端装置的风量将自动减小，系统对总风量的需求也会降低，通过变频等控制手段，降低空调器送风机的转速，可节省系统运行能量，按照空调系统年均负荷率70%计算，变风量空调系统可节能耗约74%。
2.2、卫生、舒适性好
变风量空调系统从工作机理上说属于全空气系统，不产生冷凝水，避免了霉菌的产生。同时，可以根据需要方便的设计加湿段、过滤段等各功能段，舒适性好。
3、变风量系统优化控制
3.1、送风静压优化控制
与传统的变静压控制方法不同，本文提出的静压控制方法―总风量-阀位控制法，同时根据总送风量与总需求风量的偏差，以及风阀全开的个数来优化静压设定值。其控制方法流程***如***1所示。
***1 送风静压优化控制流程***
当风阀全开的个数满足要求保证的个数，同时总风量的偏差保持在某一范围内时，则可认为系统达到稳定状态，此时维持静压设定值不变，否则要调整静压设定值的大小以达到这种稳定状态。对于实际的建筑空调系统，风阀长时间运行可能出现堵死、卡位等硬故障，从而引起输出的信号有误，导致总送风量和总需求风量相差很大，将会影响优化结果，因此控制方法首先设定一个上限值，若这种情况连续出现的次数超过该上限值，则认为末端风阀存在硬故障，静压设定值将自动恢复为初始设定值。
3.2、送风温度优化控制
变静压控制相对于定静压控制的节能空间更大、节能效果更好。当系统负荷减少时，变静压控制通过降低风机转速，减少系统管道静压以增大末端装置阀门开度来满足风量的要求。在常规控制下，其送风温度通常采用固定设定值，通过变风量末端装置送风量的变化以保证各空调区域内的热舒适性。然而，当负荷减少到一定程度时，系统所需的风量过少，固定的送风温度有可能使变风量末端装置即使关到最小仍然无法满足室内实际负荷，造成室内温度下降，逐渐偏离室内温度设计范围，还可能会造成送风直接下落、室内空气流动性差和新风量不足等问题。相反，当负荷高于预计工况时，固定的送风温度有可能使变风量末端装置即使开到最大仍然无法满足室内实际负荷，造成室内温度上升，逐渐偏离室内温度设计范围。
3.3、优化控制的实现
变风量系统大部分时间处于部分负荷下运行，而静压设定值是在系统最大设计风量下确定的，因此剩余的静压值要通过关小末端装置的风阀消耗掉，造成能源浪费。将上述变静压变送风温度优化控制方法用VB语言编写成程序，利用OPC数据通讯技术在试验建筑的BMS中实时***优化各层变风量空调系统的送风静压和送风温度。AHU优化控制包括送风静压和送风温度两部分，可由用户选择手动设定或自动设定，用户可以通过点击“自动设定”或“手动设定”来实现两种模式的切换。程序启动时默认为自动设定，在此模式下，该软件从BMS收集数据，通过优化方法计算出AHU送风静压和送风温度的设定值，并由OPC数据通信系统优化设定值发送到BMS系统中AHU控制设定点，实现***实时自动优化送风静压和送风温度设定值。在“手动设定”模式下，设定值经设定后，系统就按此设定值运行。
4、空调系统的节能优化措施
压力相关型和压力的无关型是传统的变风量末端系统采用的主要类型。在科学技术不断发展的大背景下，现在的主流控制方式以压力无关型的控制系统为主流了，这样的控制方式，当风量进入到室内之后只和屋内的负荷多少存在关系，依据室内的具体温度对风量的大小进行控制，在对风门开度进行调节的时候，根据具体设定值的大小和传感器采样的结果来进行，风阀的最小流量和最大流量是可以进行变换的，风管的压力与送风量之间是不存在关系的，这样在具体应用的时候，就大大的节约了很多能源，使不必要浪费的情况大大的降低了。
最小静压控制风量系统在变风量系统中的技术应用针对VAV系统来讲，对室内温度精度控制的好与坏是对VAV系统的好与坏进行衡量是主要标准，因此，这方面与舒适性和空调末端系统的节能情况有很大的联系，因为AHU末端的迭代和风机对传统的***的3PID的控制方式来讲，控制较差的问题或无法收敛的情况会出现在其中，然而系统的关联可以利用最小静压法来进行，对控制的精度进行保证。因此可以发现，更高的精度会存在于最小静压控制当中。在经过具体的研究了AHU和与其互相对应的VAV末端可以表明，在对最小静压的控制方法进行使用的时候，即使不断变动的AVA末端负载存在于被控制的区内的时候，对系统所处的风量上几乎是可能保证稳定不发生变化的。在测量与分析AHU送风系统的出风静压的时候，利用对最小静压系统上的掌控，基本不会发生变化的情况就会存在于AHU系统的静压。
5、结语
节能发展空间及前景观望节能和环保是实现可持续发展的关键。空调领域作为一用能大户，其能耗已占总能耗的20％左右，故节能意义十分巨大。而从可持续发展理论出发，空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键，这对于节约能源、降低运行费用、促进国民经济发展具有十分重要的意义。
参考文献
[1]董艳芳.变风量空调系统预冷优化控制及节能潜力研究[D].湖南大学,2012.
[2]程时柏.变风量（VAV）空调系统优化控制研究[D].湖南大学,2011.
控制变量篇9
关键词：初中物理；控制变量法；教学设计
在新课程理念中，突出了科学方法对人类发展的重要性。《物理课程标准》（修订版）中有明确的要求：提高学生的科学素养，让学生经历科学探究过程，具有初步的科学探究能力。物理学是一门富含多种科学方法的自然科学，其中“控制变量法”是最重要的思想方法之一。所谓“控制变量法”，狭义上是指：在研究物理问题时，某一物理量往往受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。
现以义务教育课程标准实验教科书《物理》（苏科版）八年级上册为参考，结合本人的一些教学探索，以初中学生学习物理的第一个学期为教学周期，有计划地进行“控制变量法”的教学设计。
一、初识“控制变量法”，了解方法的基本概念
在本教材中，第一次遇到“控制变量法”是在学习“声音的特征”中。我就实验“弦乐器的音调高低与什么因素有关”进行了如下设计。
①演示：拨动吉他琴弦。②提出问题：吉他的音调高低与什么因素有关呢？③学生猜想：可能与弦的长短、粗细、松紧有关？④教师再问：怎样通过实验来判断音调高低与弦的长短有关？我们选择的器材需要具备什么特点？⑤实验结束后，老师介绍：同学们很有办法，想到了好方法来证明弦乐器的音调高低与弦的长短、粗细、松紧有关，还得出了具体的关系，但你们知道吗？在第一次实验中，为了比较发声的音调高低与弦的长短的关系，要选取粗细和松紧相同的琴弦，而不能任意选取，这种方法是物理学中一种非常重要的科学探究方法，它叫“控制变量法”。由于物理现象往往是由多种因素相互交错、共同影响的，为研究其中某一因素的影响时，常常将其他因素控制不变，观察这一因素对物理现象的影响，这就是控制变量法。
教学中，教师不宜对控制变量法过多讲解，只要让学生知道物理学习中有这样一种重要的研究方法，知道“控制变量法”的概念即可。
二、再识“控制变量法”，明确方法的使用条件
第二次接触“控制变量法”，是在学习“汽化和液化”时。我就“液体蒸发快慢与什么因素有关”进行了如下设计。
①创设情境：星期一上学要穿校服，星期天妈妈把校服洗了。大家有什么办法能让校服干得更快些，保证第二天能穿？②学生回答：用洗衣机甩、用烘干机烘、用吹风机吹、晾到阳台外……③提出问题：液体的蒸发快慢可能与哪些因素有关？④学生猜想：液体的温度、表面积、液体表面的空气流动（教师作适当的诱导启发）。⑤设计实验：此时，学生对先前接触的“控制变量法”已经有所淡忘，教师可组织学生讨论：水的蒸发快慢可能与温度、表面积和空气流动三者都有关系，选取什么样的器材，才能证明蒸发快慢是与温度有关而不是与表面积或空气流动有关？⑥进行实验：……⑦完成实验后，教师评价：在研究“液体蒸发快慢与什么因素有关”的实验中，又一次运用了“控制变量法”，请大家总结一下，在什么情况下使用“控制变量法”呢？
通过归纳使用条件，使学生对“控制变量法”有了深入了解，为后面的物理学习中运用此方法解决问题奠定了基础。
三、再遇“控制变量法”，检验方法的掌握效果
通过以上的教学，学生对“控制变量法”有了一定的认识。在练习中，出现了这样一道题，我决定到实验室通过实验来检验学生应用“控制变量法”来解决实际问题的能力。
题目：两千多年前，墨翟用小孔成像的实验说明了光在同一种均匀物质中沿直线传播。你做过这一实验吗？你认为像的大小与什么有关？你能用***示表达出你的研究过程吗？请仿照示例完成下面题目。
【示例】猜想：我认为与物体的大小有关，研究方法的***示是（ ）（***略）。
①猜想一：（ ），研究方法的***示是（ ）。猜想二：（ ），研究方法的***示是（ ）。
②提出问题：小孔成像的大小与什么因素有关呢？
③学生猜想：可能与物体的大小、物体和小孔之间的距离、光屏与小孔之间的距离有关。
④设计实验：那么该如何选取合适的器材来设计这个实验呢？
⑤学生回答：在设计实验时，一定要注意使用“控制变量法”。比如，要研究“像的大小是否与物体的大小有关”时，在实验中要保持“物体和小孔之间的距离”和“光屏与小孔之间的距离”两个因素不变，改变“物体的大小”，观察成像的大小变化，从而得出结论。
⑥学生实验：……
本节实验课的设计，意在让学生能理解并掌握“控制变量法”，能运用该法去解决实际问题。实验结束后，教师提问：本题是想考查我们哪些知识？在七嘴八舌的回答中，有同学说，是想考查有没有掌握“控制变量法”。他的回答，立刻得到其他学生的附和。实验提高了学生进行科学研究的思维能力和实验操作的基本能力，同时也促进了良好的思维品质的提高。
通过大半学期循序渐进的教学，学生对“控制变量法”有了深刻认识，并能较熟练地掌握运用，为学生学习以后相关知识打下坚实的基础。
控制变量篇10
关键词：变频泵 定速泵 变流量控制
1、变速泵的运行特性
水泵进行变速运行时，通常以下列公式作为计算依据。
式中
Q0 、H0 、n0 、N0——水泵在额定工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、 m、 r/min、 kw；
Q1、H1 、n1 、N1——水泵在实际工况下的流量、扬程、转速、功率，m3/h、 m、 r/min、 kw。
应当指出，上列公式是根据水泵的相似规律推导得出的。所谓相似是指在相似工况点上的物理量保持相似。因此，公式（1）、（2）、（3）在对应的相似工况点上才能成立。
从公式（1），（2）可知，
所以，所有的相似工况点必须满足下列公式：
效率作为一个物理量，从理论上讲，在相似工况点上效率都是相等的。根据公式（4），水泵变速运行时，其理论等效率曲线是一组交于原点的二次曲线，见***1。其中A、B两点是相似工况点，ηA＝ηB。A点和A’点则不是相似工况点，两者的效率也不同。
水泵在变转速运行时，实际的等效率曲线并非如***1所示。事实上转速增大时，水力损失要上升。转速下降时，轴功率下降，而机械损失相对增加，凡此种种将影响水泵总效率的改变。实践证明，对于同一型号水泵最高效率点只出现在某一特定转速下，在其它转速时效率均有所下降。***2是某一水泵的实际等效率曲线。从***2可以看出，该泵的最高效率ηmax＝86.9％（Q0＝630 m3/h）。当转速下降为n’＝0.6n0（Q’＝372 m3/h）时，η’＝65％。
2、影响水泵变频调速范围的因素
水泵采用变频调速运行时，原来按工频状态设计的水泵与电机的运行参数均会发生较大变化。水泵的变频调速范围必须经过综合考虑，结合实际计算确定。
2.1 转速对电机效率的影响
在工况相似的情况下，电动机功率N∝n3。随转速下降，轴功率会急剧下降。电机输出功率过度偏移额定功率，或者工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终影响整个水泵机组效率。
由变频器驱动异步电动机时，电机电流会比工频供电时增大约5％，电机在低速运行时，冷却风扇的风量下降，会使电机温升增大，影响电机的安全运行。
2.2 转速对变频器效率的影响
变频器的负载率β与效率η的关系如***3所示。转速下降时，变频器的效率有所下降。
2.3 转速对水泵效率的影响
综上所述，水泵转速调节范围不宜过大。通常应不低于额定转速的50％，最好在70－100％之间，当水泵的转速低于额定转速的40－50％时，水泵效率明显下降，节能效果也大大下降。
3、水泵变流量的控制方式对水泵运行节能的影响
水泵变流量控制，目前常用的有以下三种方式：
a) 供、回水干管压差保持恒定的压差控制（简称压差控制）；
b) 末端（最不利）环路压差保持恒定的末端环路压差控制（简称末端压差控制）；
c) 供、回水干管水温差保持恒定（t＝5℃）的温差控制（简称温差控制）。
***4是不同控制方式下水泵运行工况示意***。采用不同的控制方式，所对应的管路特性曲线各不相同。曲线A是采用温差控制的管路特性曲线（即空调水系统原有的管路特性曲线）。Q＝0，管路系统阻力H＝0，曲线B是采用末端压差控制时的管路特性曲线。H1是末端环路要求保持的压差。Q＝0，H＝H1。曲线C是采用压差控制时的管路特性曲线，H2是要求保持的压差。Q＝0时，H＝H2。
水泵的流量从Q0变化到Q0’时，A、B、C三条曲线所对应的水泵转速分别为nA、nB、nC。水泵的扬程分别为HA，HB，HC。
为分析他们的节能效果，特举例说明。
某空调水系统水泵流量Q0＝400 m3/h、扬程H0＝33m、水泵轴功率N0＝48 kw。采用压差控制H2＝16m，采用末端压差控制H1＝8m。当流量变化为Q0’＝0.7 Q0＝280 m3/h时，计算在三种不同控制方式下水泵节能效果。
① 温差控制 Q0’＝280m3/h， HA＝16.17m， ηA＝63％，NA＝19.58kw；
② 末端环路压差控制 Q0’＝280m3/h， HB＝20.25m， ηB＝68％，NB＝22.72kw；
③ 压差控制 Q0’＝280m3/h， HC＝24.33m， ηC＝69％，NC＝26.6kw；