化工仪表及自动化内容提要内容提要内容提要概述第一节串级控制系统当加热炉的燃料压力或燃料本身的热值有较大波动时，控制质量很差，原料油的出口温度波动较大，难以满足生产上的要求。根据炉膛温度的变化来控制燃料阀门的开度，控制作用及时，但炉膛温度不能真正代表原料油的出口温度。以原料油出口温度为主要被控变量的炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统在上述控制系统中，有两个控制器T1C和T2C，接收来自对象不同部位的测量信号θ1和θ2。T1C的输出作为T2C的给定值，而T2C的输出去控制执行器以改变操纵变量。从系统的结构看，这两个控制器是串接工作的。几个串级控制系统中常用的名词主对象：为主变量表征其特性的生产设备。图8-4串级控制系统典型方块图第一节串级控制系统1.干扰进入副回路1.干扰进入副回路由于副回路控制通道短，时间常数小，所以当干扰进入回路时，可以获得比单回路控制系统超前的控制作用，有效地克服燃料油压力或热值变化对原料油出口温度的影响，从而大大提高了控制质量。2.干扰作用于主对象3.干扰同时作用于副回路和主对象主、副变量的变化方向相反，一个增加，另一个减小。在串级控制系统中，由于引入一个闭合的副回路，不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作用于主对象上的干扰也能加速克服过程。副回路具有先调、粗调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。因此，在串级控制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。三、串级控制系统的特点三、串级控制系统的特点适用范围：当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，简单控制系统满足不了控制质量的要求时，采用串级控制系统是适宜的。四、串级控制系统中副回路的确定选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量。如图8-2所示的管式加热炉的温度串级控制系统。选择的副变量就是操纵变量本身，这样能及时克服它的波动，减少对主变量的影响。举例举例2.要使系统的主要干扰被包围在副回路内3.在可能的情况下，应使副环包围更多的次要干扰随着副回路包围干扰的增多，副环将随之扩大，副变量离主变量也就越近。这样一来，副对象的控制通道就变长，滞后也就增大，从而会削弱副回路的快速、有力控制的特性。4.副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生5.当对象具有较大的纯滞后而影响控制质量时，在选择副变量时应使副环尽量少包含纯滞后或不包含纯滞后举例五、主、副控制器控制规律及正、反作用的选择2.控制器正、反作用的选择2.控制器正、反作用的选择如图8-5所示的精馏塔塔釜温度与蒸汽流量的串级控制系统。（2）串级控制系统中主控制器作用方向的选择：例如图8-2所示的管式加热炉串级控制系统。如图8-5所示的精馏塔塔釜温度与蒸汽流量的串级控制系统。图8-8冷却器温度串级控制系统（3）当由于工艺过程的需要，控制阀由气开改为气关，或由气关改为气开时，只要改变副控制器的正反作用而不需改变主控制器的正反作用。系统串级与主控切换的条件：六、控制器参数的工程整定（1）在工况稳定，主、副控制器都在纯比例作用运行的条件下，将主控制器的比例度先固定在100％的刻度上，逐渐减小副控制器的比例度，求取副回路在满足某种衰减比（如4∶1）过渡过程下的副控制器比例度和操作周期，分别用δ2s和T2s表示。（2）在副控制器比例度等于δ2s的条件下，逐步减小主控制器的比例度，直至得到同样衰减比下的过渡过程，记下此时主控制器的比例度δ1s和操作周期T1s。（3）根据上面得到的δ1s、T1s、δ2s、T2s，按表7-2（或表7-3）的规定关系计算主、副控制器的比例度、积分时间和微分时间。（4）按“先副后主”、“先比例次积分后微分”的整定规律，将计算出的控制器参数加到控制器上。（5）观察控制过程，适当调整，直到获得满意的过渡过程。共振问题2.一步整定法一步整定法的整定步骤：第二节均匀控制系统均匀控制的要求二、均匀控制方案2.串级均匀控制第二节均匀控制系统第三节比值控制系统二、比值控制系统的类型2.单闭环比值控制系统第三节比值控制系统3.双闭环比值控制系统第三节比值控制系统4.变比值控制系统第四节前馈控制系统1.前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时、有效2.前馈控制是属于“开环”控制系统第四节前馈控制系统第四节前馈控制系统第四节前馈控制系统第四节前馈控制系统第四节前馈控制系统（2）动态前馈控制系统2.前馈-反馈控制第四节前馈控制系统第四节前馈控制系统第五节选择性控制系统第五节选择性控制系统图8-29丙烯冷却器的两种控制方案之一方案（b）是在方案（a）的基础上增加了一个带上限节点的液位变送器（或报警器）和一个连接于温度控制器TC与执行器之间的电磁三通阀。