由于調(diào)節(jié)閥非線性，排液閥門的不同位置對液位的影響可能會顯著不同，為了克服調(diào)節(jié)閥非線性，必須調(diào)整排液流量，而不是閥門位置。
圖1 緩沖罐液位單回路控制
串級控制設(shè)計準(zhǔn)則
在串級控制中，有兩個(或更多)PID控制器，其中一個控制器的輸出驅(qū)動另一個控制器的設(shè)定值。例如：液位控制器驅(qū)動流量控制器的設(shè)定值以將液位保持在設(shè)定值，流量控制器進而驅(qū)動調(diào)節(jié)閥以使流量與液位控制器提供的流量設(shè)定值相匹配。
表1總結(jié)了串級控制設(shè)計準(zhǔn)則，遵守這些準(zhǔn)則可確保串級控制設(shè)計正確，并僅在適當(dāng)?shù)那闆r下使用。前兩項涉及串級控制的選擇。當(dāng)然，只有當(dāng)單回路控制不能提供可接受的控制性能時，才有必要進行諸如串級控制之類的改進。單回路控制在被控對象動態(tài)速度快、純滯后時間小、干擾小且速度慢的情況下可以提供良好的控制性能。第二個條件要求以合理的成本提供或添加可接受的副過程變量的測量。
表1 串級控制設(shè)計準(zhǔn)則
◆實施串級控制的條件：
①單回路控制不能提供滿意的控制性能。
②有副過程變量的測量值
◆副過程變量必須滿足下列要求：
③副過程變量必須表征重要干擾的發(fā)生。
④最終控制元件和副過程變量必須有因果關(guān)系。
⑤副過程變量動態(tài)必須比主過程變量動態(tài)快。
潛在的副過程變量必須滿足三個要求。首先，它必須能顯示出重大擾動的出現(xiàn)。也就是說，每次擾動發(fā)生時，副過程變量必須以可預(yù)測的方式響應(yīng)。當(dāng)然，干擾必須是重要的(對過程變量有顯著影響，且頻繁發(fā)生)，否則沒必要減弱其影響。其次，副回路過程變量必須受到最終控制元件的影響。這種因果關(guān)系是必需的，這樣副回路才能觀測到擾動的影響并采取恰當(dāng)?shù)募m正動作。最后，最終控制元件與副回路過程變量之間的動態(tài)特性必須比其與主回路過程變量之間的動態(tài)特性快。副回路控制必須相對較快，以便在干擾影響主要過程變量之前抑制干擾。一般的指導(dǎo)原則：主回路期望閉環(huán)時間常數(shù)(λ主)應(yīng)該是副回路期望閉環(huán)時間常數(shù)(λ副)的三倍以上。
