仪表串级控制课件(什么是串级控制)

1.什么是串级控制

串级控制就是通过两只调节器串联形成串级控制的系统，进行串联控制调节。

串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。该系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。

串级控制系统的主要特点为：

(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；

(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量；

(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；

(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。

扩展资料：

串级控制系统的工业应用：

1. 用于克服被控过程较大的容量滞后

在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，特别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。

利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性，提高系统工作频率，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动作的副回路。

2. 用于克服被控过程的纯滞后

被控过程中存在纯滞后会严重影响控制系统的动态特性，使控制系统不能满足生产工艺的要求。使用串级控制系统，在距离调节阀较近。

纯滞后较小的位置构成副回路，把主要扰动包含在副回路中，提高副回路对系统的控制能力，可以减小纯滞后对主被控量的影响。改善控制系统的控制质量。

3. 用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动

串级控制系统的副回路对于回路内的扰动具有很强的抑制能力。只要在设计时把变化剧烈幅度大的扰动包含在副回路中，即可以大大削弱其对主被控量的影响。

4. 用于克服被控过程的非线性

在过程控制中，一般的被控过程都存在着一定的非线性。这会导致当负载变化时整个系统的特性发生变化，影响控制系统的动态特性。

单回路系统往往不能满足生产工艺的要求，由于串级控制系统的副回路是随动控制系统，具有一定的自适应性，在一定程度上可以补偿非线性对系统动态特性的影响。

参考资料来源：搜狗百科-串级控制系统

2.试述串级控制系统的工作原理,它有哪些特点

常见的仪表控制回路设计有哪些？并简述说明其特点。

总结： 1、简单控制系统 又称单回路反馈控制系统，是由一个被控对象、一测量变送器、一调节器和一调节阀所组成的单回路闭合控制系统。特点：结构简单、投资少、易于调整和投运。

适用于被控对象纯滞后小、时间常数小、负荷和干扰变化比较平缓或者对被控变量要求不高的场合。 2、串级控制系统 包括主对象、主控制器、副回路等效环节和主变量测量变送器。

特点是对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力；可以改善对象特性、提高工作频率；可消除调节阀等非线性的影响；具有一定的自适应能力。适用于时间常数及纯滞后较大的被控对象，如加热炉的温度控制等。

3、比值控制系统 工业生产上为保持两种或两种以上物料比值为一定的控制叫比值控制。常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭环比值和串级比值三种。

单闭环比值控制系统特点：物料流量的比值较为精确，但当主流量出现大的扰动或负荷频繁波动时，副流量在调节过程中相对于控制器的给定值会出现比较大的偏差，不适用于需严格要求动态比值的化学反应。 双闭环比值控制系统特点：能克服单闭环的缺点，提降负荷比较方便。

串级比值控制系统特点：比值可变化，精度高，应用范围广。 4、选择性控制系统：常见为高低值或数值比较选择，然后进行相应的控制 5、分程控制系统 特点：一个控制器输出同时可控制几个工作范围不同的调节阀。

6、前馈控制系统特点：按被控变量的偏差进行控制。 7、三冲量控制系统常见的有锅炉汽包液位控制。

3.关于串级温度控制的书籍

温度控制系统/高职

作者：乐建波

出版：化学工业 出版日期：2007年03月

本书作为自动控制专业项目教学系列教程之四，从温度控制系统的串级控制方案和前馈控制方案入手，介绍与温度相关的工艺设备、工艺流程、控制过程及安全生产常识；重点讲述温度控制系统所涉及到的检测仪表及控制装置的基础知识。其特点是以加热炉的控制项目为出发点，将基础知识贯穿于其中，注重应用，在内容上涵盖了与温度检测控制有关的应知应会知识。采用项目教学法做引导，将教学目标和内容贯彻于项目中，从需求出发，循序渐进，将知识点和难点分散，使学生容易接受。本书可作为中等职业学校仪器仪表、自动控制专业的教材，也可

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4.串级控制系统的控制过程

串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统

1. 基本概念即组成结构

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。

2. 串级控制系统的工作过程

当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析：

* 1）扰动作用于副回路

* 2）扰动作用于主过程

* 3）扰动同时作用于副回路和主过程

分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。