口訣中：“串級系統(tǒng)有何難?”是指學習方法，因為復雜控制系統(tǒng)是以簡單控制系統(tǒng)為前提的，在掌握了簡單控制系統(tǒng)的基礎上來學習復雜控制系統(tǒng)就不難了。
現(xiàn)結合實例來進一步理解口訣的含義。上圖是個加熱爐爐溫的單回路控制系統(tǒng)。當負荷變化而引起爐溫改變時，經溫度傳感器、PID調節(jié)器和調節(jié)閥V構成的控制系統(tǒng)，改變燃油量Q以平衡負荷的變化，而使爐溫保持不變。但如果燃油的進口壓力波動較大且波動頻繁時，將會引起爐溫的大幅度變化，為克服燃油壓力波動帶來的干擾，可以先構建一個燃油量的控制系統(tǒng)來消除油壓的波動，而把爐溫溫控儀(單回路PID控制器)的輸出作為流量調節(jié)器(外給定調節(jié)器)Q的給定值，形成回路，使流量調節(jié)器按爐溫控制的需要而工作，構成了串級控制系統(tǒng)。
結合口訣先來看看串級控制系統(tǒng)方框圖。從串級控制系統(tǒng)方框圖中可看出：“主調輸出送副調，副調主調信號串”。所謂串級控制，就是用兩個PID調節(jié)器串聯(lián)在一起進行控制，主調(單回路PID調節(jié)器)的輸出作為副調(外給定調節(jié)器)的給定，這也是串級控制系統(tǒng)名稱的來歷。
串級控制系統(tǒng)中副回路因為在主回路之內，所以稱為副環(huán)，主回路則稱為外環(huán)，這就是口訣中的：“主、副回路內外環(huán)”。其中主回路是由主變送器、主控制器、執(zhí)行器、主對象構成的一個閉合回路，也就是副回路反饋斷開后的整個回路。副回路是由副變送器、副控制器、執(zhí)行器、副對象構成的閉合回路。這樣就有了主、副參數之分，主參數就是在串級控制系統(tǒng)中起主導作用的被調參數，即生產中的重要工藝指標。而副參數就是影響主參數的主要變量或者是為了滿足某種關系的需要而引人的中間變量。這樣根據主、副參數也就可以確定系統(tǒng)的主、副對象及相應的主副變送器了。
串級控制當系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)受到外界干擾，而使主、副參數偏離給定值時，通過主、副控制器來克服外界干擾，使系統(tǒng)恢復到新的穩(wěn)定狀態(tài)。根據干擾施加點的位置不同，其可分為三種情況，結合圖例看儀表工是怎樣用口訣對其進行說明的：
1、若由于燃油壓力發(fā)生變化時，干擾將作用于副回路，這時副控制器便立即進行調節(jié)，即較小的干擾，經副控制器的調節(jié)后，一般影響不到爐溫的變化。當干擾較大時，進而影響到主參數時，則主控制器也投入調節(jié)過程，這時主、副控制器一起來調節(jié)，就加速了克服干擾的控制過程。使爐溫盡快回復到給定值上。這過程就如口訣說的：“小干擾，副回消滅掉；大干擾，副環(huán)搶先調，剩微量，主、副一起調，調得速度快，過程質量高”。
2、假如加熱爐由于外界因素或爐內工況發(fā)生變化，使爐溫受干擾而偏離給定值時，即干擾作用于主回路時，主控制器的輸出便發(fā)生變化，使副控制器的給定值變化，副控制器將根據偏差來改變調節(jié)閥的開度，以使爐溫盡快回到給定值上。這就是：“主調發(fā)命令，副調及時調，通道縮短了，過程品質好”。
3、干擾同時作用于主、副回路時，就用：“主、副同變化，副調偏差大；主、副反變化，副調小偏差，根據偏差值，控制調節(jié)閥，調節(jié)速度快，過程品質佳”。原因是：在干擾作用下，主、副參數同向變化時，副控制器所承受的偏差為主、副參數兩者之合，所以偏差值較大；當主、副參數反向變化時，控制器所承受的偏差為主、副參數兩者作用之差，所以偏差值較??；但不管偏差是增大還是減小，其結果都是加快控制過程，而使主、副參數快速回復并穩(wěn)定在給定值上。
通過以上口訣可以看出，串級控制系統(tǒng)由于兩個調節(jié)器串聯(lián)在一起工作，又引入了一個閉合的副回路，因此，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主回路的干擾也能加快控制的速度。由于副回路具有先調、快調、粗調的特點，而主回路則具有后調、慢調、細調的特點，對于副回路沒有克服掉的，但也大大削弱的干擾能徹底的克服掉。這就是口訣說的：“副環(huán)粗調動作快，主環(huán)細調嚴把關，主副調節(jié)協(xié)調好，調節(jié)品質超‘簡單’”。
關于串級控制系統(tǒng)調節(jié)器的選擇
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