常用串级和分程控制(介绍)

串级控制系统整理手册一、串级控制系统概述串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，主要由两个或多个控制环组成，每个控制环都负责调节一个特定的过程变量。

这种系统具有结构紧凑、响应速度快、控制精度高等优点，广泛应用于各类工业生产过程中。

二、串级控制系统的组成1. 主控制环：主控制环负责监控整个过程的主要变量，通常与系统的输出直接相关。

主控制器根据主控制环的偏差，调整副控制器的设定值，以实现系统整体的控制目标。

2. 副控制环：副控制环位于主控制环内部，负责调节过程中的辅助变量。

副控制器根据副控制环的偏差，调整执行机构的输出，以影响主控制环的变量。

3. 执行机构：执行机构是串级控制系统的执行者，负责根据控制器的指令调整过程变量。

常见的执行机构有电机、阀门、变频器等。

4. 被控对象：被控对象是串级控制系统的作用对象，包括各种生产过程中的设备、工艺和参数。

三、串级控制系统的特点1. 快速响应：串级控制系统通过多个控制环的协同作用，能够迅速响应过程变化，提高系统的动态性能。

2. 高精度：串级控制系统可以实现对外部干扰的有效抑制，提高控制精度，确保产品质量。

3. 灵活性：串级控制系统可根据实际生产需求，调整控制参数，适应不同工况。

4. 易于维护：串级控制系统结构清晰，便于故障排查和日常维护。

四、串级控制系统的设计要点1. 确定控制目标：明确串级控制系统的主、副控制环控制目标，确保系统稳定运行。

2. 选择合适的控制器：根据被控对象的特性，选择合适的控制器类型和参数。

3. 优化控制参数：通过调整控制器参数，使串级控制系统达到最佳控制效果。

4. 考虑系统抗干扰能力：在设计过程中，充分考虑外部干扰因素，提高系统的抗干扰能力。

5. 系统调试与优化：在系统投运后，根据实际运行情况，不断调整和优化控制参数，确保系统稳定、高效运行。

五、串级控制系统的实施步骤1. 系统分析与建模：深入了解生产工艺，对被控对象进行详细分析，建立准确的数学模型，为控制器设计提供依据。

PID是由比例、微分、积分三个部分组成的，在实际应用中经常只使用其中的一项或者两项，如P、PI、PD、PID等。

就可以达到控制要求...PLC编程指令里都会有PID这个功能指令...至于P,I,D 数值的确定要在现场的多次调试确定...比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t);u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。

也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。

如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制. 比例积分控制（PI）：积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。

其公式有很多种，但大多差别不大，标准公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0u(t)——输出Kp——比例放大系数Ki——积分放大系数e(t)——误差u0——控制量基准值（基础偏差）大家可以看到积分项是一个历史误差的累积值，如果光用比例控制时，我们知道要不就是达不到设定值要不就是振荡，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的静态误差问题，比方说一个控制中使用了PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使输出u(t)越来越大，最终达到消除静态误差的目的。

常用串级和分程控制串级和分程控制是计算机体系结构中常用的两种控制方式，用于实现复杂的计算任务和优化计算机性能。

本文将从定义、原理、应用和优势等方面进行详细介绍串级和分程控制。

一、串级控制1.定义串级控制是一种计算机控制方式，即计算机按照任务的流程依次执行每个子任务，完成整个计算过程。

串级控制适用于不需要并行处理的任务，其执行过程是顺序的，每个子任务的输出作为下一个子任务的输入，直至完成整个计算过程。

2.原理串级控制的工作原理可以概括为以下几个步骤：(1)初始化：计算机初始化相关寄存器和内存等资源。

(2)获取输入：将计算任务所需的输入数据从外部存储器或者输入设备中获取到计算机内存中。

(3)执行子任务：按照任务的流程依次执行每个子任务，将每个子任务的计算结果保存在内存或寄存器中。

(4)输出结果：将最后一个子任务的计算结果输出到外部存储器或输出设备中。

(5)结束：释放占用的资源，结束本次计算过程。

3.应用串级控制适用于那些具有明确的计算流程，并且各个子任务之间有依赖关系的计算任务。

常见的应用包括图像处理、信号处理、编码和解码、数值计算等。

以图像处理为例，串级控制可以实现对图像进行预处理、滤波、特征提取和后处理等多个子任务的有序执行。

例如，可以先进行灰度化、然后进行边缘检测，最后再进行图像的二值化。

这样的有序执行可以保证每个子任务都有正确的输入数据，并且前一个子任务的输出数据是下一个子任务的正确输入。

4.优势串级控制的优势主要包括以下几个方面：(1)简单易实现：串级控制模式相对简单，容易实现和调试。

(2)便于任务管理：串级控制可以明确任务的执行流程，并且便于任务管理和维护。

(3)适用范围广：串级控制适用于那些具有依赖关系的计算任务，应用领域广泛。

二、分程控制1.定义分程控制是一种计算机控制方式，即将一个大的计算任务拆分为多个子任务，并且将这些子任务分配给不同的处理器进行并行计算。

分程控制可以提高计算机系统的性能和响应时间。

复杂控制系统。

一．串级控制系统串级控制系统的基本概念串级控制系统的采用了两个控制器，我们将温度控制器称为主控制器，把流量控制器称为副控制器。

主控制器的输出作为副控制器的设定，然后由副控制器的输出去操纵控制阀。

在串级控制系统中出现了两个被控对象，即主对象（温度对象）和副对象（流量对象），所以有两个被控参数，主被控参数（温度）和副被控参数（流量）。

主被控参数的信号送往主控制器，而副被控参数的信号被送往副控制器作为测量，这样就构成了两个闭合回路，即主回路（外环）和副回路（内环）。

1. 改善了对象特征，起了超前控制的作用2. 改善了对象动态特性，提高了工作频率3. 提高了控制器总放大倍数，增强了抗干扰能力4. 具有一定的自适应能力，适应负荷和操作条件的变化串级控制系统的设计原则1. 在选择副参数时，必须把主要干扰包含在副回路中，并力求把更多的干扰包含在副回路中。

2. 选择副参数，进行副回路的设计时，应使主、副对象的时间常数适当匹配。

3. 方案应考虑工艺上的合理性、可能性和经济性。

串级控制系统的应用场合1. 被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标时，可采用串级控制系统。

2对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标时，可采用串级控制系统。

3.控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰。

4. 被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大。

串级控制系统应用中的问题1. 主、副控制器控制规律的选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律选择都应按照工艺要求来进行。

主控制器一般选用PID控制规律，副控制器一般可选P控制规律。

2. 主、副控制器正、反作用方式的确定。

副控制器作用方式的确定，与简单控制系统相同。

主控制器的作用方向只与工艺条件有关。

3. 串级控制系统控制器参数整定⑴在主回路闭合的情况下，主、副控制器都为纯比例作用，并将主控制器的比例度置于100%，用4：1衰减曲线法整定副控制器，求取副回路4：1衰减过程的副控制器比例度(δ2p)以及操作周期(T2P)。