串級控制系統基礎

串級控制系統-----兩只調節器串聯起來工作，其中一個調節器的輸出作為另一個調節器的給定值的系統。
例：加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級控制系統

1. 基本概念即組成結構

串級控制系統采用兩套檢測變送器和兩個調節器，前一個調節器的輸出作為后一個調節器的設定，后一個調節器的輸出送往調節閥。

前一個調節器稱為主調節器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數），即工藝控制指標；后一個調節器稱為副調節器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數），是為了穩定主變量而引入的輔助變量。

整個系統包括兩個控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調節器、調節閥和副過程構成；主回路由主變量檢測變送、主調節器、副調節器、調節閥、副過程和主過程構成。

一次擾動：作用在主被控過程上的，而不包括在副回路范圍內的擾動。二次擾動：作用在副被控過程上的，即包括在副回路范圍內的擾動。

2. 串級控制系統的工作過程
當擾動發生時，破壞了穩定狀態，調節器進行工作。根據擾動施加點的位置不同，分種情況進行分析：
* 1）擾動作用于副回路
* 2）擾動作用于主過程
* 3）擾動同時作用于副回路和主過程
分析可以看到：在串級控制系統中，由于引入了一個副回路，不僅能及早克服進入副回路的擾動，而且又能改善過程特性。副調節器具有“粗調”的作用，主調節器具有“細調”的作用，從而使其控制品質得到進一步提高。

3. 系統特點及分析
* 改善了過程的動態特性，提高了系統控制質量。
* 能迅速克服進入副回路的二次擾動。
* 提高了系統的工作頻率。
* 對負荷變化的適應性較強

4. 工程應用場合
* 應用于容量滯后較大的過程
* 應用于純時延較大的過程
* 應用于擾動變化激烈而且幅度大的過程
* 應用于參數互相關聯的過程
* 應用于非線性過程

5. 系統設計
* 主參數的選擇和主回路的設計
* 副參數的選擇和副回路的設計
* 控制系統控制參數的選擇
* 串級控制系統主、副調節器控制規律的選擇
* 串級控制系統主、副調節器正、反作用方式的確定