智能建筑水箱自动给水系统的容错控制设计文献综述

文献综述

1、研究背景及意义

随着我国进入社会主义新时代，经济高速发展的情况下，人们对于舒适的生产生活条件的需求也日趋高涨，智能建筑即在此背景下出现、发展的。智能建筑是指通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。

在智能建筑，给排水系统占据了一个很重要的位置，建筑给水排水的完善程度，也成为建筑标准等级的重要标志之一。给排水技术的迅速发展，带动了生产效率的提高以及人们生活水平的提高。建筑内部给水系统的给水方案称为给水方式，有如下几种常见方式：直接给水方式；单设水箱给水方式；水泵水箱联合给水方式；气压给水方式；变频调速给水方式；分区给水方式。与传统建筑的给排水系统相比，智能建筑的给排水系统将更能满足人们多方面的需求。

智能建筑给排水系统采用现代控制技术，相比于传统给排水系统，一方面能够及时的调节水泵，满足人们在不同时间段对水量的需求，实现水泵的最佳运行控制；另一方面，也增加了系统的成本和复杂性，特别是在系统出现故障时，需要系统及时的辨识故障，做出反应，以消除或降低故障对系统带来的影响。故障通常可以分为如下三类：执行机构故障；传感器故障；受控对象故障。而具体到给水系统的故障通常有水管泄露，水箱泄露，水泵故障，传感器故障等等。为了保证系统运行的安全可靠，针对这些故障，常常采用容错控制来消除或尽量降低故障带来的影响。

容错控制是指当系统出现故障时，能保障闭环系统稳定或系统仍具有可接受性能的控制措施。容错控制包括被动容错控制和主动容错控制，两者的区别在于主动容错控制在故障发生后会根据故障情况调整系统参数，使系统保持稳定，且性能在可接受范围内；而被动容错控制与鲁棒控制类似，采用不变的控制器使其对特定的故障不敏感，以保持系统的稳定性。采用容错控制的给水系统确保了故障发生时的系统稳定性，但是当下基于时间驱动的容错控制系统，其消耗的系统资源较多，对于网络带宽资源的也有一定的要求，在资源受限的系统中不易采用。在系统运行时发生数据丢包时也会对系统性能产生影响。

由于以上问题，基于事件驱动的通行机制日趋引人关注。事件驱动机制不同于时间驱动机制，不在以时间为触发条件，而是以特定的事件为触发条件 ，如在给水系统中可以设定一个阈值，当系统输出大于或小于此值时，视为系统发生故障，做出相应动作。基于事件驱动的容错控制系统大幅减少了对资源的消耗，提高了系统资源利用的效率。