儀表串級控制課件(什么是串級控制)
1.什么是串級控制
串級控制就是通過兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)形成串級控制的系統(tǒng)，進行串聯(lián)控制調(diào)節(jié)。
串級控制系統(tǒng)是兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)很大、干擾作用強而頻繁、負荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。
串級控制系統(tǒng)的主要特點為：
(1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；
(2)系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量；
(3)由于副回路的存在，對進入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響；
(4)系統(tǒng)對負荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。
擴展資料：
串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用：
1. 用于克服被控過程較大的容量滯后
在過程控制系統(tǒng)中，被控過程的容量滯后較大，特別是一些被控量是溫度等參數(shù)時，控制要求較高，如果采用單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。
利用串級控制系統(tǒng)存在二次回路而改善過程動態(tài)特性，提高系統(tǒng)工作頻率，合理構(gòu)造二次回路，減小容量滯后對過程的影響，加快響應(yīng)速度。在構(gòu)造二次回路時，應(yīng)該選擇一個滯后較小的副回路，保證快速動作的副回路。
2. 用于克服被控過程的純滯后
被控過程中存在純滯后會嚴重影響控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，使控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。使用串級控制系統(tǒng)，在距離調(diào)節(jié)閥較近。
純滯后較小的位置構(gòu)成副回路，把主要擾動包含在副回路中，提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，可以減小純滯后對主被控量的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。
3. 用于抑制變化劇烈幅度較大的擾動
串級控制系統(tǒng)的副回路對于回路內(nèi)的擾動具有很強的抑制能力。只要在設(shè)計時把變化劇烈幅度大的擾動包含在副回路中，即可以大大削弱其對主被控量的影響。
4. 用于克服被控過程的非線性
在過程控制中，一般的被控過程都存在著一定的非線性。這會導致當負載變化時整個系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，影響控制系統(tǒng)的動態(tài)特性。
單回路系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求，由于串級控制系統(tǒng)的副回路是隨動控制系統(tǒng)，具有一定的自適應(yīng)性，在一定程度上可以補償非線性對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。
參考資料來源：搜狗百科-串級控制系統(tǒng)
2.試述串級控制系統(tǒng)的工作原理,它有哪些特點
常見的儀表控制回路設(shè)計有哪些？并簡述說明其特點。
總結(jié)： 1、簡單控制系統(tǒng) 又稱單回路反饋控制系統(tǒng)，是由一個被控對象、一測量變送器、一調(diào)節(jié)器和一調(diào)節(jié)閥所組成的單回路閉合控制系統(tǒng)。特點：結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)整和投運。
適用于被控對象純滯后小、時間常數(shù)小、負荷和干擾變化比較平緩或者對被控變量要求不高的場合。 2、串級控制系統(tǒng) 包括主對象、主控制器、副回路等效環(huán)節(jié)和主變量測量變送器。
特點是對進入副回路的擾動具有較迅速、較強的克服能力；可以改善對象特性、提高工作頻率；可消除調(diào)節(jié)閥等非線性的影響；具有一定的自適應(yīng)能力。適用于時間常數(shù)及純滯后較大的被控對象，如加熱爐的溫度控制等。
3、比值控制系統(tǒng) 工業(yè)生產(chǎn)上為保持兩種或兩種以上物料比值為一定的控制叫比值控制。常見的比值控制系統(tǒng)有單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值和串級比值三種。
單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：物料流量的比值較為精確，但當主流量出現(xiàn)大的擾動或負荷頻繁波動時，副流量在調(diào)節(jié)過程中相對于控制器的給定值會出現(xiàn)比較大的偏差，不適用于需嚴格要求動態(tài)比值的化學反應(yīng)。 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：能克服單閉環(huán)的缺點，提降負荷比較方便。
串級比值控制系統(tǒng)特點：比值可變化，精度高，應(yīng)用范圍廣。 4、選擇性控制系統(tǒng)：常見為高低值或數(shù)值比較選擇，然后進行相應(yīng)的控制 5、分程控制系統(tǒng) 特點：一個控制器輸出同時可控制幾個工作范圍不同的調(diào)節(jié)閥。
6、前饋控制系統(tǒng)特點：按被控變量的偏差進行控制。 7、三沖量控制系統(tǒng)常見的有鍋爐汽包液位控制。
3.關(guān)于串級溫度控制的書籍
溫度控制系統(tǒng)/高職
作者：樂建波
出版：化學工業(yè) 出版日期：2007年03月
本書作為自動控制專業(yè)項目教學系列教程之四，從溫度控制系統(tǒng)的串級控制方案和前饋控制方案入手，介紹與溫度相關(guān)的工藝設(shè)備、工藝流程、控制過程及安全生產(chǎn)常識；重點講述溫度控制系統(tǒng)所涉及到的檢測儀表及控制裝置的基礎(chǔ)知識。其特點是以加熱爐的控制項目為出發(fā)點，將基礎(chǔ)知識貫穿于其中，注重應(yīng)用，在內(nèi)容上涵蓋了與溫度檢測控制有關(guān)的應(yīng)知應(yīng)會知識。采用項目教學法做引導，將教學目標和內(nèi)容貫徹于項目中，從需求出發(fā)，循序漸進，將知識點和難點分散，使學生容易接受。本書可作為中等職業(yè)學校儀器儀表、自動控制專業(yè)的教材，也可
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4.串級控制系統(tǒng)的控制過程
串級控制系統(tǒng)-----兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。
例：加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級控制系統(tǒng)
1. 基本概念即組成結(jié)構(gòu)
串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。
前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。
整個系統(tǒng)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(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構(gòu)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(nèi)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(nèi)的擾動。
2. 串級控制系統(tǒng)的工作過程
當擾動發(fā)生時，破壞了穩(wěn)定狀態(tài)，調(diào)節(jié)器進行工作。根據(jù)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(tǒng)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(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進一步提高。
