第5講-_串級控制系統(tǒng)

1、第五講第五講 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)主講：左 燕Email: 2復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)類型：1、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)2、比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)3、均勻調(diào)節(jié)系統(tǒng)4、前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)5、選擇調(diào)節(jié)系統(tǒng)6、解耦調(diào)節(jié)系統(tǒng)7、分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)8、 簡單的簡單的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)：簡單、應用廣泛：簡單、應用廣泛復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)：1、對象特性比較復雜或難以控制 2、調(diào)節(jié)任務比較特殊或要求較高3主要內(nèi)容主要內(nèi)容 串級控制系統(tǒng)組成串級控制系統(tǒng)組成 串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點 串級控制系統(tǒng)的設計串級控制系統(tǒng)的設計 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定 串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用4串級

2、控制系統(tǒng)的組成串級控制系統(tǒng)的組成1C21控制工藝：管式加熱爐的任務是把原油或重油加熱到一定的溫度，以保證下一道工序的順利進行。被加熱的原料油流過爐膛四周的排管，由燃料油燃燒進行加熱，原料油被加熱到出口溫度 工藝上要求該溫度的波動不超過在加熱的燃料油管道上裝設一個調(diào)節(jié)閥，用來控制燃料油流量，以達到調(diào)節(jié)溫度 的目的。15溫度檢測溫度檢測變送器變送器溫度控溫度控制器制器期望期望溫度溫度6期望期望流量流量流量檢測流量檢測變送器變送器流量控流量控制器制器7期望爐膛期望爐膛溫度溫度8抑制燃料油流抑制燃料油流量的擾動量的擾動抑制燃料油抑制燃料油 流量的擾動和熱值擾動。流量的擾動和熱值擾動。9執(zhí)行閥流量對象流

3、量檢測變送器）（SE1）（SR2）（SR1）（SE2溫度調(diào)節(jié)器流量調(diào)節(jié)器溫度對象溫度檢測變送器流量原料出口溫度）（SD2）（SD110例例2- 火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制 生產(chǎn)工藝及控制要求生產(chǎn)工藝及控制要求出口蒸汽 (高溫)減溫水入口蒸汽(低溫)煙氣2f3f1入口蒸汽溫度入口蒸汽流量減溫器過熱器減溫水壓力煙氣溫度煙氣流量1f減溫水流量q蒸汽溫度被調(diào)量：出口蒸汽溫度調(diào)節(jié)量：減溫水流量主要干擾因素： ， ， 。調(diào)節(jié)要求： 穩(wěn)定對象特性（減溫器和過熱器）：管道有較長純滯后。q2f3f1f過熱器管壁金屬的熱容量很大1111例例2- 火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制火力發(fā)電廠過熱蒸

4、汽溫度控制 確定調(diào)節(jié)方案確定調(diào)節(jié)方案方案：問題：調(diào)節(jié)滯后太大，使 發(fā)生較大動態(tài)偏差。出口蒸汽 (高溫)減溫水調(diào)節(jié)器入口蒸汽(低溫)煙氣1f2f3f1減溫器過熱器q：蒸汽溫度：減溫水流量112例例2- 火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制方案 ：問題：不夠經(jīng)濟出口蒸汽 (高溫)減溫水調(diào)節(jié)器入口蒸汽(低溫)煙氣1f2f3f1減溫器過熱器：蒸汽溫度調(diào)節(jié)器2：減溫水流量q13例例2- 火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制火力發(fā)電廠過熱蒸汽溫度控制方案 ：出口蒸汽 (高溫)減溫水調(diào)節(jié)器入口蒸汽(低溫)煙氣1f2f3f1減溫器過熱器：蒸汽溫度調(diào)節(jié)器2：減溫水流量q問題：最好14串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)串級汽

5、溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)GPI(s)GP(s)G 01(s)G 02(s)KzKr2r1I0I1I2+-+-+I1WW1W2圖 8-6 串級汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理框圖G02(s)導前區(qū)對象傳遞函數(shù)；G01(s)惰性區(qū)對象傳遞函數(shù)；r1和r2溫度1和2的變送器系數(shù)；Kz執(zhí)行機構(gòu)傳遞系數(shù)；K噴水調(diào)門傳遞系數(shù)；W1調(diào)節(jié)作用下減溫水量；W1擾動作用下減溫水量；W總減溫水量，W=W1+W22115串級控制系統(tǒng)的組成串級控制系統(tǒng)的組成 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖：串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖：主調(diào)節(jié)器輸出作為副調(diào)節(jié)器給定值，副調(diào)節(jié)器用于主調(diào)節(jié)器輸出作為副調(diào)節(jié)器給定值，副調(diào)節(jié)器用于 控制執(zhí)行閥。控制執(zhí)行閥。執(zhí)行閥副對象副檢測變送器主調(diào)節(jié)器主對象

6、主檢測變送器副參數(shù)主參數(shù)副調(diào)節(jié)器二次擾動一次擾動設定值16串級控制系統(tǒng)的組成串級控制系統(tǒng)的組成 串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖：串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)方塊圖：執(zhí)行閥副對象副檢測變送器主調(diào)節(jié)器主對象主檢測變送器副參數(shù)主參數(shù)副調(diào)節(jié)器二次擾動一次擾動設定值17串級控制系統(tǒng)的組成串級控制系統(tǒng)的組成執(zhí)行閥流量對象流量檢測變送器）（SE1）（SR2）（SR1）（SE2溫度調(diào)節(jié)器流量調(diào)節(jié)器溫度對象溫度檢測變送器流量原料出口溫度）（SD2）（SD118串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程設定值控制閥流 量控制器測量變送溫 度控制器溫度對象測量變送釜溫流量對象擾動作用副回路擾動作用主回路氣開反反假定系統(tǒng)在干擾作用之前處于穩(wěn)定

7、的“平衡”狀態(tài)，即此時燃料油流量、壓力和加熱爐出口溫度均維持不變。當某個時刻系統(tǒng)都受到擾動影響時，系統(tǒng)的“平衡”狀態(tài)受到破壞，串級控制系統(tǒng)開始進行控制。19串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程情況一情況一 干擾來自燃料油流量的變化（二次干擾）干擾來自燃料油流量的變化（二次干擾）先副回路，先副回路， 后主回路后主回路20串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程設定值控制閥流 量控制器測量變送溫 度控制器溫度對象測量變送釜溫流量對象擾動作用副回路氣開反反情況一情況一 干擾來自燃料油流量的變化（二次干擾）干擾來自燃料油流量的變化（二次干擾）21串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程

8、情況二情況二 干擾來自原料油方面的變化（一次干擾）干擾來自原料油方面的變化（一次干擾） 例如當原料油入口溫度突然增加時，爐膛溫度上升，導致加熱爐出口溫度上升，溫度控制器感受正偏差，于是它的輸出下降，也就是流量控制器的給定值減小了，而其流量測量值暫時沒變，因此，流量控制器感受到正偏差，于是它的輸出下降，控制閥的開度將減小，燃料油的流量下降。這表明干擾作用于主對象時，串級控制也能有效的去克服干擾。22串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程情況二情況二 干擾來自原料油方面的變化（一次干擾）干擾來自原料油方面的變化（一次干擾）設定值控制閥流 量控制器測量變送溫 度控制器溫度對象測量變送釜溫流量對

9、象氣開反反擾動作用主回路23串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程情況三情況三 一次干擾和二次干擾同時存在一次干擾和二次干擾同時存在 (a) 受干擾作用，主、副對象的變化方向相同 假如副回路干擾使得流量上升，流量控制器感受到正偏差，其輸出將下降，需要將控制閥關小。同時，主回路干擾使得出口溫度上升。此時，溫度控制器感受到正偏差，其輸出將下降，即，壓力控制器的給定值減小了，因此，流量控制器感受到的正偏差將進一步增大，其輸出進一步下降，就需要把控制閥進一步關小。這兩個要求加在一起，閥門的開度大大減小。由于有副回路的存在，系統(tǒng)能更早，更快的克服干擾。設定值控制閥流 量控制器測量變送溫 度控制器溫

10、度對象測量變送釜溫流量對象擾動作用副回路氣開反反擾動作用主回路24串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程情況三情況三 一次干擾和二次干擾同時存在一次干擾和二次干擾同時存在 (b) 受干擾作用，主、副對象變化方向相反 假如主回路被加熱原料油增加，該干擾使得出口溫度降低，此時，溫度控制器感受到負偏差，其輸出將增大，即流量控制器的給定值增大了。而副回路干擾使得流量上升，流量控制器的測量值也增大了。 此時，由于流量控制器的測量值和給定值都在增大，其偏差的大小和符號就要由這兩者的增量的大小來決定。如果兩者增量的大小相等，則完全抵消，偏差為零，其輸出將保持不變，則控制閥開度不變。所以，在被控對象受干

11、擾作用后，主副變量變化方向相反的情況下，串級系統(tǒng)比較穩(wěn)定。設定值控制閥流 量控制器測量變送溫 度控制器溫度對象測量變送釜溫流量對象擾動作用副回路氣開反反擾動作用主回路25串級控制系統(tǒng)的工作過程串級控制系統(tǒng)的工作過程情況三情況三 一次干擾和二次干擾同時存在一次干擾和二次干擾同時存在 主、副變量同向變化主、副變量同向變化 主、副調(diào)節(jié)器共同作用，執(zhí)行閥的開度大幅度變化，使得爐出口溫度很快恢復到設定值。 主、副變量反向變化主、副變量反向變化 兩種干擾作用相互抵消，或燃料油流量只作很小的調(diào)整。 通過分析可知：副控制器具有“粗調(diào)”的作用，而主控制器具有“細調(diào)”的作用，兩者互相配合，控制質(zhì)量必然高于單回路控

12、制系統(tǒng)。26在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：主回路和副回路；在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路：主回路和副回路；有兩個控制器：主控制器和副控制器；有兩個測量變送器。有兩個控制器：主控制器和副控制器；有兩個測量變送器。設定值控制閥流 量控制器干擾測量變送溫 度控制器溫度對象干擾測量變送釜溫流量對象定值控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點27在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對象特征，在系統(tǒng)特性上，串級控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對象特征，使控制過程加快，具有超前控制的作用。使控制過程加快，具有超前控制的作用。Y對象2控制閥副控制器測量變送2

13、對象1測量變送1主控制器F2F1XcbaY對象2X控制閥控制閥對象1F2F1測量變送abc 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點28串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點29)()()()()()()()()()(1)()()()()(2022101022101022111sWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWSXSYmVcmVccVcc）（）（串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點30)()()()()()()()()()(1)()()(20221010221010221sWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWsWs

14、WSFSYmVcmVccV）（）（來表示）（）（）（）（用若克服二次干擾的能力SFSYSXSY2111/)()(/212111SWSWSFSYSXSYcc）（）（）（）（則2211)()(ccccKSWKSW，用比例調(diào)節(jié)器，即假設主、副調(diào)節(jié)器均采21ccKK31)()()()()(1)()()()()()(01020102sWsWsWsWsWsWsWsWsWSXSYmVcVc)()()()()(1)()()(010201022sWsWsWsWsWsWsWsWSFSYmVcV）（）（)(/2SWSFSYSXSYc）（）（）（）（則：ccKSW)(假設：cK）（SX）（SF2)(SWc)(SWV)

15、(02SW）（SF1)(01SW)(SWm）（SY32cccKKK12取值較大，一般cccKKK2111120212/( )( )( )( )/ccVY SX SWS WS Ws WsY SF S（ ） （ ）串級控制系統(tǒng)：（ ） （ ）021/( )( )( )/cVY SXSW S Ws WsY SF S（ ） （ ）單回路：（ ） （ ）33串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)的特點)(SX)(SYcKSTK0221STK01110)1 ()(21020120201KKKSTTSTTc010210101 02:2TTT T 則1210201020121011211TTTTd自然振自然振蕩頻率蕩

16、頻率阻尼比阻尼比34)(1SX)(1SY1cKSTK0221STK01112cK)(2SY)(2SX1) 1() 1(220222222SKKTKKKKSWccc）（則：02T2K2220201020122022211TTTTd) 1(220202KKTTc其中：35時，有當要求衰減比21020102011211TTTTdd越大，工作頻率越高。性一定時，而且當主、副對象特顯然212cddK36) 1(220202KKTTc等效副對象的時間常數(shù)) 1(22222KKKKKcc等效副對象的放大倍數(shù)10222STKSW）（37無串級時，開環(huán)傳函：)()()()(0102SWSWSWSGc)(1SX)

17、(1SY）（SWc）（SW02）（SW01)(SH有串級時，開環(huán)傳函：)()()(1)()()(010202SWSHSWSWSWSGc時當1)()(02SHSW)()(1)()(01SWSHSWSGc所以，串級控制可以減小或消除副對象的非線性。所以，串級控制可以減小或消除副對象的非線性。381. 1. 串級控制系統(tǒng)副參數(shù)的選擇及副回路的設計串級控制系統(tǒng)副參數(shù)的選擇及副回路的設計 主副變量間應有一定的內(nèi)在聯(lián)系 系統(tǒng)的主要干擾應包圍在副回路中 在可能的情況下，應使副環(huán)包圍更多的次要干擾 副變量的選擇應考慮主副對象時間常數(shù)的匹配，防止共振的發(fā)生。即主副時間常數(shù)不能太接近 當對象具有較大的純滯后而影響

18、控制質(zhì)量時，在選擇副變量時應使副環(huán)盡量少包含純滯后或不包含純滯后串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計39串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計2. 主變量的選擇主變量的選擇與單回路控制系統(tǒng)的選擇原則一致，即選擇直接或間接反映生產(chǎn)過程的產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量、節(jié)能、環(huán)保以及安全等控制要求的參數(shù)作為主變量。3. 副變量的選擇副變量的選擇（1）在保證副回路時間常數(shù)較在保證副回路時間常數(shù)較 小的前提下，使其納入主小的前提下，使其納入主 要的和更多的干擾要的和更多的干擾副回路包含的干擾越多，其通道越長，克服干擾的靈敏度越低。40串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計（2）應使主、副對象的時間常數(shù)匹配應使主、副對象的時間常數(shù)匹配

19、12)103(dd（3 3）應考慮工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟性）應考慮工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟性3. 副變量的選擇副變量的選擇41串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計4. 主、副控制器的選擇主、副控制器的選擇42串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計222cvpmK K KK4. 主、副控制器的選擇主、副控制器的選擇n 首先根據(jù)控制閥的氣開、氣關形式和副對象的放大倍數(shù)決定首先根據(jù)控制閥的氣開、氣關形式和副對象的放大倍數(shù)決定副控制器正、反作用方式，即使副控制器正、反作用方式，即使 乘積為正。乘積為正。n 將副回路當作一個正環(huán)節(jié)，對主回路進行考慮，方法同上。將副回路當作一個正環(huán)節(jié)，對主回路進行考慮，方

20、法同上。43串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計控制閥：從安全角度考慮，選擇氣開型控制閥，Kv0副被控對象：燃料油流量增加，爐膛溫度升高，因此Kp20副控制器，為保證負反饋，應滿足Kc2.Kv.Kp2.Km20,因為Km20，應選Kc20，即選用反作用控制器。主副控制器正反作用的選擇實例主副控制器正反作用的選擇實例主被控對象：當爐膛溫度升高，出口溫度升高，因此Kp10主控制器，為保證負反饋，應滿足Kc1.Kp1.Km10，因為Km10，應選Kc10, 即選用反作用控制器。44串級控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計執(zhí)行閥流量對象流量檢測變送器）（SE1）（SR2）（SR1）（SE2溫度調(diào)節(jié)器流量調(diào)節(jié)器溫度

21、對象溫度檢測變送器流量原料出口溫度）（SD2）（SD1當擾動或負荷變化使得爐膛溫度升高時，因副控制器是反作用，因此，控制器輸出減??；控制閥是氣開型，因此控制閥開度減小，燃料量減小，使爐膛溫度下降。同時，爐膛溫度升高，使出口溫度升高，通過反作用的主控制器，使副控制器的設定降低，通過副控制回路的調(diào)節(jié)，減小燃料量，降低爐膛溫度，進而降低出口溫度，以保持出口溫度恒定。45串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定副回路：副回路：是一個隨動系統(tǒng)，一般對其控制品質(zhì)要求不高，是一個隨動系統(tǒng)，一般對其控制品質(zhì)要求不高， 對其快速性要求較高。對其快速性要求較高。主回路：主回路：是一個定值控制系統(tǒng)，其控制品質(zhì)和

22、單回路控制是一個定值控制系統(tǒng)，其控制品質(zhì)和單回路控制 系統(tǒng)一樣。系統(tǒng)一樣。參數(shù)整定的方法：參數(shù)整定的方法：逐步逼近法逐步逼近法兩兩步整定法步整定法一步整定法一步整定法46調(diào)節(jié)算法整定調(diào)節(jié)算法整定按單回路算法參數(shù)整定法整定）（9 . 075. 0）（sGc2整定參數(shù)投入）（sGc2對等效對象 ）（sGO1）（sGO2，）（sGc1參數(shù)。)(1sGc切除主調(diào)節(jié)器 主環(huán)開環(huán) 按單回路算法參數(shù)整定法47調(diào)節(jié)算法整定調(diào)節(jié)算法整定二步整定法二步整定法a、主環(huán)閉環(huán)用“衰減曲線法“整定參數(shù)副環(huán)在時的 ，此時比例度為 。的比例度置于 ）（sGc1的%1001P）（sGc29 . 075. 0）（sGc2SP2b

23、、）（sGc2等效對象 包括副回路和主對象）（sGO1對）（sGO用”衰減曲線法“整定）（sGc1）（9 . 075. 0投運副調(diào)節(jié)器）（sGc2即副環(huán)投運主環(huán)即 。）（sGc1SP2483. 一步法一步法 根據(jù)經(jīng)驗先將副控制器參數(shù)設定好，然后按照一般單回路系統(tǒng)的整定方法直接整定主控制器參數(shù)： 根據(jù)副變量的類型，選好副控制器參數(shù)。并將其放于副控制器上 (副控制器只用P控制器)。 將串級系統(tǒng)投運后，按單回路系統(tǒng)整定方法直接整定主控制器參數(shù)。 在主、副環(huán)均閉合的情況下適當調(diào)整主控制器的參數(shù)，使主變量的品質(zhì)指標達到規(guī)定的質(zhì)量要求。 如果系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩，只要加大主、副控制器的任一參數(shù)值，就可消除。如果“

24、共振”劇烈，可先轉(zhuǎn)入手動，待生產(chǎn)穩(wěn)定后，再在比產(chǎn)生“共振”時略大的控制器參數(shù)下重新投運和整定，直至達到滿意時為止。調(diào)節(jié)算法整定調(diào)節(jié)算法整定49串級控制系統(tǒng)仿真研究串級控制系統(tǒng)仿真研究 (1) 某隧道窯爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變量，燒成溫某隧道窯爐系統(tǒng)，考慮將燃燒室溫度作為副變量，燒成溫度為主變量，燃燒室溫度為副變量的串級控制系統(tǒng)中主、度為主變量，燃燒室溫度為副變量的串級控制系統(tǒng)中主、副對象的傳遞函數(shù)副對象的傳遞函數(shù)G1和和G2分別為：分別為：12211( ),( )(301)(31)(101)(1)G sG sssss 試分別采用單回路控制和串級控制設計為主、副試分別采用單回路控制和串級

25、控制設計為主、副PIDPID控制控制器的參數(shù)。器的參數(shù)。50Simulink 模型模型51控制器參數(shù)控制器參數(shù) 單回路單回路PID控制器設計控制器設計 串級控制主、副串級控制主、副PID控制器設計控制器設計 副回路采用P控制： 主回路采用PI控制：3.7,38,0pcdKTT22212.8,10,0pcdKTT18.4pK52階躍響應輸入階躍響應輸入單回路控制：穩(wěn)態(tài)誤差0，超調(diào)量0.52，上升時間12.8s，調(diào)節(jié)時間136s，衰減比0.75串級控制：穩(wěn)態(tài)誤差0，超調(diào)量0.44，上升時間36.6s，調(diào)節(jié)時間38s，衰減比0.7553二次擾動下系統(tǒng)輸出響應二次擾動下系統(tǒng)輸出響應54一次擾動下系統(tǒng)輸

26、出響應一次擾動下系統(tǒng)輸出響應55串級控制系統(tǒng)仿真研究串級控制系統(tǒng)仿真研究 (1)312212250.1( ),( )4511.511( ),( )10,11( )( )0.56,( )( )31sppmmvsGseGssssHsHsGsQ sT sePv sF ss 某精餾塔提餾段，要求控制提餾段溫度某精餾塔提餾段，要求控制提餾段溫度T，操縱變量為蒸汽，操縱變量為蒸汽流量流量Q。Pv為蒸汽控制閥閥前壓力（蒸汽回路的主要擾為蒸汽控制閥閥前壓力（蒸汽回路的主要擾動），動），F(xiàn)為進料量，為溫度回路的主要擾動。為進料量，為溫度回路的主要擾動。 試分別采用單回路控制和串級控制設計為主、副試分別采用單回路

27、控制和串級控制設計為主、副PIDPID控制器控制器的參數(shù)。的參數(shù)。56Simulink 模型模型57控制器參數(shù)控制器參數(shù) 單回路單回路PID控制器設計控制器設計 串級控制主、副串級控制主、副PID控制器設計控制器設計 副回路采用PI控制： 主回路采用PID控制：2.4,8.8,2.2pcdKTT2222.4,8.8,2.2pidKTT114,1.2piKT58階躍輸入響應輸出階躍輸入響應輸出單回路控制：穩(wěn)態(tài)誤差0，超調(diào)量0.118，上升時間14.3s，調(diào)節(jié)時間23.6s，衰減比0.75串級控制：穩(wěn)態(tài)誤差0，超調(diào)量0.07，上升時間12s，調(diào)節(jié)時間20s，衰減比0.7559二次擾動下系統(tǒng)輸出響應

28、二次擾動下系統(tǒng)輸出響應60一次擾動下系統(tǒng)輸出響應一次擾動下系統(tǒng)輸出響應61串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用1 1、應、應用于用于容量滯后較大容量滯后較大的過程的過程2 2、應、應用于用于純延時較大純延時較大的過程的過程3 3、應、應用于用于有變化劇烈和幅度較大擾動有變化劇烈和幅度較大擾動的過程的過程4 4、應、應用于用于非線性過程非線性過程5 5、自校正設定值、自校正設定值串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用62串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 (1)63串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 (2)sCo4508過渡過程時間最大偏差達sCo2001過渡過

29、程時間最大偏差不超過64串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 (4)Co5 . 1最大偏差kPakPa300500下降至如果蒸汽壓力從Co10最大偏差達Co5 . 1最大偏差不超過65串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 (4)66串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應用 (5)67知識點知識點 串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)基本組成 串級控制的特點（與簡單控制系統(tǒng)相比） 副變量的選擇（結(jié)合典型設備） 串級控制系統(tǒng)主、副控制器的控制規(guī)律選擇 串級控制系統(tǒng)主、副控制器正、反作用 動態(tài)特性分析：串級控制系統(tǒng)如何消除擾動68 要求掌握串級系統(tǒng)的基本概念、組成（結(jié)構(gòu)圖、方塊圖）以要求掌握串級系統(tǒng)的基本概念、組成（結(jié)構(gòu)圖、方塊圖）以及串級系統(tǒng)工作過程的分析。了解串級系統(tǒng)中副回路的性質(zhì)、及串級系統(tǒng)工作過程的分析。了解串級系統(tǒng)中副回路的性質(zhì)、副回路的設計原則。能夠進行主、副控制器正反作用的確定副回路的設計原則。能夠進行主、副控制器正反作用的確定和控制規(guī)律的選擇，串級