串级控制系统介绍

简述串级控制系统的特点
串级控制系统是由多个级联连接的控制回路组成的控制系统。

其特点包括：
1. 多级控制：串级控制系统包含多个级联的控制回路，每个回路负责不同的控制任务。

不同的回路负责不同的控制目标，通过相互协调和影响来实现整体的控制效果。

2. 分层结构：串级控制系统的各个级联回路之间具有明确的层级结构，上层回路控制下层回路。

上层回路通常负责整体的控制策略和目标设定，下层回路负责具体的执行和动作控制。

3. 协调和互补：不同级联回路在控制过程中相互协调，上层回路的控制信号会影响下层回路的控制行为，以保持整个系统的稳定性和性能。

4. 灵活性和可扩展性：串级控制系统可以根据需要添加或删除不同的级联回路，使得系统的控制策略和目标可以根据需求灵活调整和扩展，提高系统的适应性。

5. 鲁棒性和容错性：由于多个回路相互协调和互补，串级控制系统具有较强的鲁棒性和容错性。

当某个回路出现故障或失效时，其他回路可以通过重新配置和调整来维持系统的整体性能。

串级控制系统pid
串级控制系统是一种常见的工业过程控制系统，其中包括两个控制器：主控制器和副控制器。

主控制器通常用于控制系统的主要变量，而副控制器则用于控制对主变量有较大影响的次要变量。

PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的控制器类型，在串级控制系统中也常被使用。

PID 控制器通过调整比例、积分和微分参数来实现对系统的控制。

在串级控制系统的 PID 控制器中，主控制器通常采用 PID 控制算法来控制主变量。

它根据主变量的测量值与设定值之间的偏差来计算控制信号，以使主变量尽可能地接近设定值。

副控制器通常采用 P 或 PI 控制算法来控制次要变量。

它根据次要变量的测量值与主控制器输出之间的偏差来计算控制信号，以使次要变量尽可能地稳定在设定范围内。

串级控制系统的 PID 控制器可以通过调整比例系数、积分时间和微分时间来优化控制性能。

这些参数的选择需要根据具体的被控对象和控制要求进行调整，以实现较好的控制效果。

总的来说，串级控制系统的 PID 控制器通过主控制器和副控制器的协同工作，实现了对系统主要变量和次要变量的有效控制，提高了系统的稳定性和控制精度。

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。

1、串级控制系统的概念
串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。

它是由主、副两个控制器串接工作的。

主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。

2、串级控制系统的特点
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。

3、串级控制系统的特点主要应用场合?
串级控制系统主要应用于：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。

开环控制和闭环控制的优缺点
一、开环控制
控制器与被控对象间只有顺序作用而无反向联系且控制单方向进行。

开环控制系统方块图
优点：简单、稳定、可靠。

若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。

缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。

二、闭环控制
闭环控制系统特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。

闭环的作用：应用反馈，减少偏差。

优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感
缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设计麻。

《过程控制与自动化仪表》P190单回路控制系统作为一种最基本、使用最广泛的控制系统，结构简单，在大多数情况下都能满足工业生产的基本要求。

但是在油厂中，控制对象复杂，干扰多，大多数情况下需要运用新的控制系统，以进一步提高控制质量。

这时就需要用到串级控制、选择性（超驰）控制、前馈控制等一类较为复杂的高性能过程控制系统。

本章将对上述三种控制系统的组成、特点、控制原理以及工程设计应考虑的问题进行介绍。

一、串级控制系统一、串级控制系统简介串级控制系统是指在对象滞后较大、干扰作用强烈而且频繁的主控制系统中，对局部参数（副参数）进行预先控制以提高系统总体控制水平的复合控制系统。

因此，串级控制系统主要应用于：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。

根据串级控制系统的结构框图，可以看出串级控制系统的显著特点是：结构上2个回路，主回路和副回路，由两个串接工作的调节器构成双闭环控制系统。

从而，在控制过程中包含2个变量，主变量和副变量，通过设置副变量来提高对主变量的控制质量。

串级控制系统通常包括主控制系统和副控制系统，其中：主控制系统是系统目标参数控制系统；副控制系统是为实现目标参数控制而设置的辅助参数控制系统。

副控制器具有“粗调”作用，主控制器具有“细调”作用，两者配合进行控制。

串级控制系统的结构框图串级控制系统比单回路控制系统在结构上多了一个副回路，副回路是一个随动系统，设定值随主控制器的输出而变化，因而能大大的提高控制质量。

具有以下的控制特点：1）能迅速克服进入副回路的干扰，抗干扰能力强，控制能力强；2）改善了过程的动态特性，提高了系统的工作效率；3）对负荷和操作条件的变化适应性强；二、串级控制系统的设计在串级控制系统中增加了一个副回路，使其设计中主副回路的选择、主副控制器控制规律和正反作用的确定等都是需要考虑的问题。

1．主副回路的选择（一）主回路是一个定值控制系统，可以按单回路控制系统的设计原则进行。

串级控制系统概述
与简单控制系统相比，串级控制系统在结构上增加了一个内回路，收到了明显的控制效果。

串级控制系统具有以下几方面的特点：
1、串级控制系统具有很强的克服内扰的能力。

我们可以把串级控制
系统用方框图表示成一般的形式。

系统的开环放大系数越大，稳态误差越小，克服干扰的能力也就越强，副调节器的放大倍数整定得越大，这个优点越显著。

2、串级控制系统可以减小副回路的时间常数，改善动态特性，提高
系统的工作频率。

在外扰的作用下，由于副回路减小了对象的时间常数，使整个系统的工作频率得以提高，因此仍能改善整个系统过渡过程的品质。

3、串级控制系统具有一定的自适应能力：串级控制系统主回路是一
个定值系统，其副回路是一个随动系统，它的定值是主调节器的输出，是一个变化量，主调节器按照被控对象的特性和扰动变化的情况，不断的纠正着副调节器的给定值，副调节器使系统时间常数缩短，能很快克服扰，改善动态特性，这就是一种自适应能力。

而采用单回路控制系统就没有这种随动控制的作用。

为充分发挥串级控制系统的上述优点，在设计控制系统时，还应当合理选择主副回路及主副调节器的规律。