串级控制的优点

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1、串级控制的优点为了便于分析，假设副控对象和主控对象均为一阶惯性环节，副控调节器和主控调节器、调节阀的传递函数均为比例控制。此时串级控制系统的方框图所示。N(s)N(s)21G(s)G(s)D(s)D(s)G(s)2Y(s)1R(s)1()2v2U1sU2(s)KKY1(s)KK21KP1P2v1+Ts1+Ts21副控对象主控对象Km2Km1•串级控制系统的方框图副控调节器D(s)和主控调节器D(s)、调节阀的传递函数G(s)21v均为比例控制KKK。p1、p2、v主回路、副回路的反馈均为比例反馈KK。m1、m2①对于副控回路的传递函数KKKP2v2Y(s)1+KKKKK′G′(s)=

2、2=P2v2m2=22TsU(s)21+T′s11+21+KKKKP2v2m2KKKTP2v22K′=,T′=221+KKKK1+KKKKP2v2m2P2v2m2∵KKKK>>1∴K′

3、主控调节器的P2v2m2放大系数K就可以比单回路调节时更大，放大系数K的P1P1加大有利于提高系统抑制一次扰动N1(s的能力。)②系统输出对扰动N(s)的传递函数：2Y(s)G(s)G(s)12=N(s)1+G(s)D(s)KG(s)+D(s)D(s)G(s)G(s)G(s)K2v2m2212v12m1系统输出对输入R(s)的传递函数：Y(s)D(s)D(s)G(s)G(s)G(s)12v12=R(s)1+G(s)D(s)KG(s)+D(s)D(s)G(s)G(s)G(s)Kv2m2212v12m1系统抗干扰能力指标：(A越大则抑制扰动的能力越强)srY(s)R(s)A==D(s)D

4、(s)G(s)=KKG(s)srY(s)12vP1P2vN(s)2可见，比例系数KK的乘积越大，控制系统抑P1P2制扰动的能力越强，系统性能越好。为比较，设同等条件时单回路控制系统的结构如图。系统输出对扰动N(s)的传递函数：Y(s)G(s)G(s)12=N(s)1+D(s)G(s)G(s)G(s)K1v12m1系统输出对输入R(s)的传递函数：Y(s)D(s)G(s)G(s)G(s)1v12=R(s)1+D(s)G(s)G(s)G(s)K1v12m1系统抗干扰能力指标：Y(s)R(s)'A==D(s)G(s)=KG(s)srY(s)1vP1vN(s)1K’越大，则系统抑制扰动的能力

5、越强，但通常P1KK>K’。由此可见，串级副回路抑制二次扰动的P1P2P1能力比单回路控制高出十数倍至上百倍，因而要尽量将扰动包含在副回路中。③系统对负荷变化的适应能力更强通常非线性对象的工作点(特性)随负荷变化，单回路系统的调节器参数按某种负荷及某工作点整定后，负荷变化，调节器参数就要做相应变动，否则控制系统性能将变坏。串级控制中，等效副控对象放大系数：KKKP2v2K′=21+KKKKP2v2m2负荷的变动会引起对象特性K的变化，但通常：2∵KKKK>>1P2v2m2故K的变化对K’的影响较小，因而对主控回路的22影响小，从而也减小了负荷变化对系统性能的影响。（负荷变化，无需改变

6、参数）串级控制中，主控回路是恒值系统，副控回路是随动系统，主控调节器可按操作条件和负荷的变化相应的调整副控调节器的给定值，因而可保证在负荷及操作条件改变的情况下，调节系统仍具有较好的品质。