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第三章串级控制系统简单控制系统由于结构简单，而得到广泛的应用，其数量占有所有控制系统总数的80% 以上，在绝大多数场合下已能满足生产要求。
但随着科技的发展，新工艺、新设备的出现，生产过程的大型化和复杂化，必然导致对操作条件的要求更加严格，变量之间的关系更加复杂。
同时，现代化生产往往对产品的质量提出更高的要求，例如甲醇精馏塔的温度偏离不允许超过1℃石油裂解气的生冷分离中，乙烯纯度要求达到99.99%等，此外，生产过程中的某些特殊要求，如物料配比、前后生产工序协调问题、为了安全而采取的软保护的问题、管理与控制一体化问题等，这些问题的解决都是简单控制系统所不能胜任的，因此，相应地就出现了复杂控制系统。
在简单反馈回路中增加了计算环节、控制环节或其他环节的控制系统统称为复杂控系统。
复杂控制系统种类较多，按其所满足的控制要求可分为两大类：以提高系统控制质量为目的的复杂控制系统，主要有串级和前馈控制系统；满足某些特定要求的控制系统，主要有比值、均匀、分程、选择性等。
本章将重点介绍串级控制系统。
串级控制系统是所有复杂控制系统中应用最多的一种，它对改善控制产品有独到之处。
当过程的容量之后较大，负荷或扰动变化比较剧烈、比较频繁、或是工艺对生产质量提出的要求很高，采用单控制系统不能满足要求时，可考虑采用串级控制系统。
3.1 串级控制系统概述图3-1串级控制系统方框图3.2 串级控制系统的特点串级控制系统从总体来看，仍然是一个定制控制系统，因此主变量在扰动作用下的过渡过程和简单定制控制系统的过渡过程具有相同的品质指标和类似的形式。
但是串级控制系统和简单控制系统相比，在结构上增加了一个与之相连的副回路，因此具有一系列特点。
由于副回路的存在，改善了过程的动态特性提高了系统的工作频率。
串级控制系统在结构上区别于接单控制系统的主要标志是用一个闭合的副回路代替了原来的一部分被控对象。
所以，也可以把整个副回路看作是主回路的一个环节，或把副回路称为等效副对象。
DCS串级控制随着信息时代的高速发展,计算机逐渐在各个领域发挥其重要作用。
在自动化控制方面,DCS控制系统逐渐被人们所认识,它的优越性主要在以下方面:控制水平比常规仪表有大幅度提高,操作的安全性、可靠性、实用性、灵活性、精确性是常规仪表无法比拟的,更能够及时、准确、客观的记录生产、操作过程,及时反映生产中存在的问题,为企业生产管理提供可靠的依据,在国内外企业被广泛应用。
串级控制的应用DCS控制系统可以对生产装置实施过程数据采集、控制,并可以根据生产不同要求实行顺序控制、批量控制以及一些更复杂的生产过程控制。
什么是串级控制系统：串级控制系统有两个调节器组成,分别为主调节回路和副调节回路,主调节器的输出作为副调节器的给定,串级控制的目的主要是控制主控变量的稳定。
为什么引进串级控制系统：1·串级调节与单回路调节相比，多了一个副调节回路。
调节系统的主要干扰都包括在副调节回路中，因此，副调节回路能及时发现并消除干扰对主调节参数的影响，提高调节品质。
2·串级调节中，主、副调节器的放大倍数（主、副调节器放大系数的乘积）可整定得比单回路调节系统大，因此，提高了系统的响应速度和抗干扰能力，也有利于改善调节品质。
3·串级调节系统中，副回路中的调节对象特性变化对整个系统的影响不大，如许多利用流量（或差压）围绕调节阀门或档板组成副回路，可以克服调节机构的滞后和非线性的影响。
而当主调节参数操作条件变化或负荷变化时，主调节器又能自动改变副调节器的给定值，提高了系统的适应能力。
串级控制系统的优点：1·串级控制的副回路具有快速控制作用，它能有效地克服进入福回路的扰动的影响。
2·串级控制具有一定的“鲁棒性”，也即增强了能自动地克服副回路对象增益或调节阀特性的非线性对控制性能的影响。
3·改善了对象的动态特性，提高了系统的工作频率。
在相同的衰减比下，主调节器的增益可显著加大。
