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(guò)兩只調節器串聯(lián)形成串級控制的系統，進(jìn)行串聯(lián)控制調節。

串級控制系統是兩只調節器串聯(lián)起來(lái)工作，其中一個(gè)調節器的輸出作為另一個(gè)調節器的給定值的系統。該系統主要應用于：對象的滯后和時(shí)間常數很大、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(chǎng)合。

串級控制系統的主要特點(diǎn)為：

(1)在系統結構上，它是由兩個(gè)串接工作的控制器構成的雙閉環(huán)控制系統；

(2)系統的目的在于通過(guò)設置副變量來(lái)提高對主變量的控制質(zhì)量；

(3)由于副回路的存在，對進(jìn)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)系統對負荷改變時(shí)有一定的自適應能力。

擴展資料：

串級控制系統的工業(yè)應用：

1. 用于克服被控過(guò)程較大的容量滯后

在過(guò)程控制系統中，被控過(guò)程的容量滯后較大，特別是一些被控量是溫度等參數時(shí)，控制要求較高，如果采用單回路控制系統往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。

利用串級控制系統存在二次回路而改善過(guò)程動(dòng)態(tài)特性，提高系統工作頻率，合理構造二次回路，減小容量滯后對過(guò)程的影響，加快響應速度。在構造二次回路時(shí)，應該選擇一個(gè)滯后較小的副回路，保證快速動(dòng)作的副回路。

2. 用于克服被控過(guò)程的純滯后

被控過(guò)程中存在純滯后會(huì )嚴重影響控制系統的動(dòng)態(tài)特性，使控制系統不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。使用串級控制系統，在距離調節閥較近。

純滯后較小的位置構成副回路，把主要擾動(dòng)包含在副回路中，提高副回路對系統的控制能力，可以減小純滯后對主被控量的影響。改善控制系統的控制質(zhì)量。

3. 用于抑制變化劇烈幅度較大的擾動(dòng)

串級控制系統的副回路對于回路內的擾動(dòng)具有很強的抑制能力。只要在設計時(shí)把變化劇烈幅度大的擾動(dòng)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(guò)程的非線(xiàn)性

在過(guò)程控制中，一般的被控過(guò)程都存在著(zhù)一定的非線(xiàn)性。這會(huì )導致當負載變化時(shí)整個(gè)系統的特性發(fā)生變化，影響控制系統的動(dòng)態(tài)特性。

單回路系統往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，由于串級控制系統的副回路是隨動(dòng)控制系統，具有一定的自適應性，在一定程度上可以補償非線(xiàn)性對系統動(dòng)態(tài)特性的影響。

參考資料來(lái)源：搜狗百科-串級控制系統

2.試述串級控制系統的工作原理,它有哪些特點(diǎn)

常見(jiàn)的儀表控制回路設計有哪些？并簡(jiǎn)述說(shuō)明其特點(diǎn)。

總結： 1、簡(jiǎn)單控制系統 又稱(chēng)單回路反饋控制系統，是由一個(gè)被控對象、一測量變送器、一調節器和一調節閥所組成的單回路閉合控制系統。特點(diǎn)：結構簡(jiǎn)單、投資少、易于調整和投運。

適用于被控對象純滯后小、時(shí)間常數小、負荷和干擾變化比較平緩或者對被控變量要求不高的場(chǎng)合。 2、串級控制系統 包括主對象、主控制器、副回路等效環(huán)節和主變量測量變送器。

特點(diǎn)是對進(jìn)入副回路的擾動(dòng)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；可消除調節閥等非線(xiàn)性的影響；具有一定的自適應能力。適用于時(shí)間常數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 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(jiàn)的比值控制系統有單閉環(huán)比值、雙閉環(huán)比值和串級比值三種。

單閉環(huán)比值控制系統特點(diǎn)：物料流量的比值較為精確，但當主流量出現大的擾動(dòng)或負荷頻繁波動(dòng)時(shí)，副流量在調節過(guò)程中相對于控制器的給定值會(huì )出現比較大的偏差，不適用于需嚴格要求動(dòng)態(tài)比值的化學(xué)反應。 雙閉環(huán)比值控制系統特點(diǎn)：能克服單閉環(huán)的缺點(diǎn)，提降負荷比較方便。

串級比值控制系統特點(diǎn)：比值可變化，精度高，應用范圍廣。 4、選擇性控制系統：常見(jiàn)為高低值或數值比較選擇，然后進(jìn)行相應的控制 5、分程控制系統 特點(diǎn)：一個(gè)控制器輸出同時(shí)可控制幾個(gè)工作范圍不同的調節閥。

6、前饋控制系統特點(diǎn)：按被控變量的偏差進(jìn)行控制。 7、三沖量控制系統常見(jiàn)的有鍋爐汽包液位控制。

3.關(guān)于串級溫度控制的書(shū)籍

溫度控制系統/高職

作者：樂(lè )建波

出版：化學(xué)工業(yè) 出版日期：2007年03月

本書(shū)作為自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)項目教學(xué)系列教程之四，從溫度控制系統的串級控制方案和前饋控制方案入手，介紹與溫度相關(guān)的工藝設備、工藝流程、控制過(guò)程及安全生產(chǎn)常識；重點(diǎn)講述溫度控制系統所涉及到的檢測儀表及控制裝置的基礎知識。其特點(diǎn)是以加熱爐的控制項目為出發(fā)點(diǎn)，將基礎知識貫穿于其中，注重應用，在內容上涵蓋了與溫度檢測控制有關(guān)的應知應會(huì )知識。采用項目教學(xué)法做引導，將教學(xué)目標和內容貫徹于項目中，從需求出發(fā)，循序漸進(jìn)，將知識點(diǎn)和難點(diǎn)分散，使學(xué)生容易接受。本書(shū)可作為中等職業(yè)學(xué)校儀器儀表、自動(dòng)控制專(zhuān)業(yè)的教材，也可

新華書(shū)店網(wǎng)店新華文軒有賣(mài)的

4.串級控制系統的控制過(guò)程

串級控制系統-----兩只調節器串聯(lián)起來(lái)工作，其中一個(gè)調節器的輸出作為另一個(gè)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(gè)調節器，前一個(gè)調節器的輸出作為后一個(gè)調節器的設定，后一個(gè)調節器的輸出送往調節閥。

前一個(gè)調節器稱(chēng)為主調節器，它所檢測和控制的變量稱(chēng)主變量（主被控參數），即工藝控制指標；后一個(gè)調節器稱(chēng)為副調節器，它所檢測和控制的變量稱(chēng)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(gè)系統包括兩個(gè)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(guò)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(guò)程和主過(guò)程構成。

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

2. 串級控制系統的工作過(guò)程

當擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，破壞了穩定狀態(tài)，調節器進(jìn)行工作。根據擾動(dòng)施加點(diǎn)的位置不同，分種情況進(jìn)行分析：

* 1）擾動(dòng)作用于副回路

* 2）擾動(dòng)作用于主過(guò)程

* 3）擾動(dòng)同時(shí)作用于副回路和主過(guò)程

分析可以看到：在串級控制系統中，由于引入了一個(gè)副回路，不僅能及早克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，而且又能改善過(guò)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(zhì)得到進(jìn)一步提高。