cascade control system 串级调节系统是两个调节器串连，一个调节器的输出可以用来改变另一个调节器的设定值的复杂调节系统。系统中两个调节器都有各自的测量输入，但只有主调节器才有自己独立的设定值，也只有副调节器的输出信号才用于改变调节参数。它是一种多环控制系统。
串级调节系统内回路是一个随动适应控制系统，起着快速抗外界干扰的作用，相当于主控参数调整时的“粗调”
。串级调节系统的主回路是一个定值控制系统，对主控参数起着“微调”的作用。
串级调节系统主要应用于：(1)对象容量滞后较大，用单回路调节系统时的过渡过程的时间太长，不能满足工艺对调节质量要求的场合，(2)调节对象的纯滞后比较长，用单回路调节系统不能满足工艺要求的场合；(3)系统内存在激烈且幅值较大的干扰作用、采用单回路调节质量往往较差时，为提高系统的抗干扰能力，可以采用串级调节系统；(4)调节对象具有较大的非线性特性而且负荷变化较大时，可采用串级调节系统。串级调节系统的主要优点是：(1)发生于副环内部的干扰在影响主参数之前，即可由副调节器予以校正，(2)副回路的相位滞后，由于构成副回路的路径短而显著改善了主回路对干扰的响应速度；(3)副过程的增益变化由副回路本身予以克服，适应于非线性对象的控制；(4)副回路可以按照主回路的要求对于质量流和能量流实施精确的控制。 在设计串级调节系统时，必须使副回路包括系统的最主要的干扰，并应包括更多的干扰。必须使主、副对象的时间常数和滞后时间相匹配，因为当转折频率ω＝0．8ωc(临界频率)，同时主回路工作频率ωp又接近副回路的工作频率时，系统就会引起系统“共振”。因此在选取控制参数的测量位置上要格外注意。 在使用串级调节系统时，必须从安全角度作出工艺运行上逻辑合理的判断，正确地选取主、副调节器的正、反作用和调节阀的开、闭形式，使系统构成负反馈。在投入自动运行时，一般先投运副回路，待较稳定时再投运主回路。 二：串级比值调节系统
caseade and ratio control system 串级比值调节系统是串级调节系统的一种形 式，当副回路是两个量以上(通常是流量)的信号之间以一比值进行控制时，该串级调节称为串级比值调节系统。按比值变与不变分，可分为定比值串级调节系统和变比值串级调节系统。
从主、副回路之间的关系来看，副回路是随动于主回路，即主回路的输出作为副回路的给定，构成串级调节系统。 在许多液相化学反应器的控制方案中，为保持反应器的安全运行，既要求参加反应的物料流量保持相互一定的比例，又要维持反应器中有足够的空间，即要保持液面的稳定。在这种情况下，通常用液位作主参数，按比例参加反应的物料流量为副参数组成串级比值调节系统。 在稳定状态时，各流量按比例维持不变，同时反应器中的液位在给定的位置上也同样维持动态平衡。当干扰作用引起液位在某瞬间逐渐升高时，主调节器输出就要改变副调节器的给定，使副回路动作朝关阀、减少进料流量的方向运动，使液位下降。因主调节器的输出只作用在主物料管线的调节阀上，在阀门关小的同时也改变了副回路中从物料流量与主物料的比例，从物料调节器随即关阀，使从物料也按比例减少，最终在新的流量值上保持液位及主、从物料流量平衡。必须设计得副回路较主回路迅速响应，使流量比的调整过程不致激起液位的激烈变化，能起到跟踪液位缓慢变化而不发生系统共振。 三：浅谈#5、6炉串级三冲量给水自动调节系统 我公司#5、6炉的串级三冲量给水自动调节系统是更为完善的给水调节系统（如图所示）。所谓串级就是指此调节系统中有两个调节器：主调节器（水位三冲量调节器F7-015）和副调节器（给水流量调节器F7-053），它们串联作用使水位保持在给定值，所以称为串级调节系统。三冲量是指汽包水位H、主蒸汽流量D、给水流量G。此系统包括内、外两个回路和一个前馈通道。由给水流量G反馈形成内回路，其任务是及时反映调节效果和迅速消除给水流量的自发扰动。主蒸汽流量D也作用于内回路副调节器（给水流量调节器F7-053）上。当主蒸汽流量D扰动时，内回路迅速改变给水流量G，以补偿主蒸汽流量D对汽包水位H的影响。由汽包水位H反馈形成外回路，当水位偏离其给定值时，主调节器（水位三冲量调节器F7-015）通过内回路调节给水流量G，使稳态时汽包水位H回到给定值。由此我们可以看出在串级三冲量给水自动调节系统中，副调节器（给水流量调节器F7-053）的任务是当主蒸汽流量D扰动时迅速改变给水流量G，使汽包水位H较少变化；当给水流量G自发扰动时，及时予以消除。主调节器（水位三冲量调节器F7-015）的任务是校正水位，使稳态时汽包水位H等于给定值。主、副两个调节器的工作相对独立，相互影响小。水位的无稳态偏差是靠主调节器（水位三冲量调节器F7-015）来实现的，并不要求加在副调节器（给水流量调节器F7-053）上的给水流量信号G和主蒸汽流量信号D保持稳态配合关系。不仅如此，还可根据调节对象在蒸汽负荷扰动下虚假水位的严重程度来适当加强主蒸汽流量D的调节作用，使在负荷变化时主蒸汽流量D的调节作用能更好地抑制虚假水位的变化。例如当某一个扰动引起汽包水位H变化偏离给定值时，主调节器（水位三冲量调节器F7-015）就动作，通过内回路引起副调节器（给水流量调节器F7-053）动作，经执行器调节给水泵的转速使水位恢复至给定值；再如汽包或者过热器安全门动作时，由于汽包压力下降很快，引起炉水体积膨胀，瞬间会出现汽包水位迅速上升的“虚假水位”现象。如果是单冲量调节系统，汽包水位调节器会根据汽包水位信号H迅速动作减少给水量，这显然是不正确的。而在串级三冲量给水自动调节系统中，由于引入副调节器（给水流量调节器F7-053）的主蒸汽流量信号D并没有发生变化，从而抑制副调节器（给水流量调节器F7-053）的动作速率，避免了调节系统在“虚假水位”的扰动下误动作。（我公司#5、6炉主蒸汽管道上没有主蒸汽流量测量装置，主蒸汽流量D是根据汽轮机调节级压力转换而来，其数值只与电负荷相对应，所以安全门动作时主蒸汽流量D并未发生变化。）又如汽轮机在增加负荷时，主蒸汽流量D最先开始增加，而汽包水位H的变化总要滞后。如果是单冲量自动调节系统，只有在汽包水位H开始下降时调节器才动作增加给水流量G，而串级三冲量给水自动调节系统在主蒸汽流量D增加时就开始动作增加给水流量G，从而保证了汽包水位H的稳定，改善了调节质量。 串级三冲量给水自动调节系统综合考虑了主蒸汽量和给水流量相等的原则，又考虑了水位偏差的大小，因而既能补偿“虚假水位”的影响，又能纠正给水量的扰动，是目前大型汽包锅炉普遍采用的给水自动调节系统。值得注意的是此调节系统对上述三个参数（汽包水位H、主蒸汽流量D、给水流量G）的测量仪表提出了更高的要求。（不像单冲量自动调节系统仅仅要求汽包水位H正常即可。）因为任何一块仪表故障都会引起串级三冲量给水自动调节系统误动作。（譬如作为前馈信号的主蒸汽流量仪表开路，主蒸汽流量显示为0，那么调节系统就会大幅动作减少给水流量，从而有可能引起事故的发生。） 我公司#5、6炉的三冲量给水自动调节系统中，汽包水位测量仪表一共有三块（PDT0101,PDT0102,PDT0103），汽包水位H采用选取中值的方法（即在三块仪表测量数值中选取中间的一个数值作用于调节器），而不是取三块仪表的平均值。（选取平均值的弊端是如果有一块仪表故障将会引起平均值失常。）同时这三块仪表的测点一个布置在汽包的甲侧，另外两个分别布置在汽包乙侧的前方和后方，相互影响小，所以更能准确地反映汽包水位。这基本上保证了作用于主调节器（水位三冲量调节器F7-015）的汽包水位数值正常，调节器不会误动作。但应该注意的是这三块仪表如果有一块故障，虽然不影响汽包水位的选值，但必须尽快处理使之恢复正常，否则再有一块仪表故障将会导致选值失常，引起自动调节系统误动作。 #5、6炉串级三冲量给水自动调节系统中，给水流量也有三块仪表(FT2907A,FT2907B,FT2907C)，也是采用选取中值的方法，具体分析结果和汽包水位仪表分析结果相类似。值得注意的是给水流量测点在锅炉乙侧标高大约30米处，属于在“野外”。（不像汽包水位测点在防冻性能好的汽包小室。）这在冬天容易发生冻结而引起测量数值异常。故给水流量测点处的仪表伴热在冬季应及时投入并正常维护。其次给水流量的三个测点距离近，相互影响也比较大。有时为了处理一块仪表而解列了三块仪表，从而使串级三冲量给水自动调节系统不能正常投入。去年冬天#5、6炉多次发生因给水流量测点冻结而引发的水位事故，后来热工把给水流量调节器F7-053的偏差报警设定值DL由100改为8，这样给水流量测量仪表发生异常时给水流量调节器F7-053自动切除为手动方式，串级三冲量给水自动调节系统退出运行，而改由运行人员手动调节，这就避免了事故的发生。 #5、6炉的主蒸汽流量信号F7-023是由汽轮机调节级压力转换而得的数值。运行实践证明除了在开机冲转前此数值不反映实际蒸汽流量外，其余情况下均未发生异常，是值得信赖的。 以上是本人对我公司#5、6炉串级三冲量给水自动调节系统的浅陋分析，不足之处请各位师傅批评指教。 四： 串级控制系统基础 串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。 例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 1. 基本概念即组成结构 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 2. 串级控制系统的工作过程 当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析： * 1）扰动作用于副回路 * 2）扰动作用于主过程 * 3）扰动同时作用于副回路和主过程 分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用， 从而使其控制品质得到进一步提高。 3. 系统特点及分析 * 改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。 * 能迅速克服进入副回路的二次扰动。 * 提高了系统的工作频率。 * 对负荷变化的适应性较强 4. 工程应用场合 * 应用于容量滞后较大的过程 * 应用于纯时延较大的过程 * 应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程 * 应用于参数互相关联的过程 * 应用于非线性过程 5. 系统设计 * 主参数的选择和主回路的设计 * 副参数的选择和副回路的设计 * 控制系统控制参数的选择 * 串级控制系统主、副调节器控制规律的选择 * 串级控制系统主、副调节器正、反作用方式的确定 锅炉给水调节系统在低负荷时采用单冲量调节系统。为克服“虚假水位”现象对给水调节系统造成的不利影响，在蒸汽参数稳定、给水流量允许的情况下给水调节系统可自动或手动切换到三冲量调节系统。负荷大于30％时一般采用由汽包水位、给水流量和蒸汽流量组成的三冲量串级调节系统来调节给水阀，以使汽包水位满足机组运行要求。在给水调节三冲量调节系统中汽包水位信号经汽包压力补偿后作为主调的输入，蒸汽流量信号经温度、压力修正后与给水流量信号一起作为副调的反馈输入。给水流量为加入喷水流量信号后的总给水流量。无论是单冲量调节系统还是三冲量调节系统，测量汽包水位的变送器均为三重冗余。经过压力补偿后的汽包水位信号采取三取中的处理方法，当至少有一路水位信号故障时也可由运行人员决定采用哪路信号进行调节运算。 为保证给水自动调节系统的有效工作，针对不同负荷、不同水位偏差值及水位偏差的变化情况从多组PID参数中选择一组参数进行调节。在异常情况下系统自动切至手动操作。 博客 播客 引用 加为好友 发送消息 回复 老菜鸟 78楼 回复时间：2006-12-13 12:02:00 串级控制是一种复杂控制系统，它根据系统结构命名，是由两个或以上的控制器（主环、副环、次副环……）串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值，每一个回路中都有一个属于自己的调节器和控制对象。 主回路中的调节器称为主调节器，作为系统的主被控变量，又称主对象；副回路中的调节器称副调节器，控制对象为副被控变量，又称副对象，它的输出是一个辅助的控制变量。 串级控制回路系统增加了副回路，使性能得到改善，表现在以下几个方面： 1. 能迅速克服进入副回路扰动的影响。定性分析：当扰动进入副回路后，首先，副被控变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值作用及时调节操纵变量，使副被控变量回复到副 设定值，从而使扰动对主被控变量的影响减少。即副环回复对扰动进行粗调，主环回路对扰动进行细调。因此，串级控制系统能够迅速克服进入副环扰动的影响，并使系统余差大大减小。 2. 串级控制系统可以串级控制、主控和副控等多种控制方式，主控方式是切除副回路，以主被控变量作为被控变量的单回路控制；副控方式是切除主回路，以副被控变量作为被控变量的单回路控制。因此，在串级控制系运行过程中，如果某些部件发生故障．可灵活地进行切换；减少对生产过程的影响。 五：串级控制系统 串级控制系统-----两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。 例：加热炉出口温度与炉膛温度串级控制系统 1. 基本概念即组成结构 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。 前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动：作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。 2. 串级控制系统的工作过程 当扰动发生时，破坏了稳定状态，调节器进行工作。根据扰动施加点的位置不同，分种情况进行分析： * 1）扰动作用于副回路 * 2）扰动作用于主过程 * 3）扰动同时作用于副回路和主过程 分析可以看到：在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。 3. 系统特点及分析 * 改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。 * 能迅速克服进入副回路的二次扰动。 * 提高了系统的工作频率。 * 对负荷变化的适应性较强 4. 工程应用场合 * 应用于容量滞后较大的过程 * 应用于纯时延较大的过程 * 应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程 * 应用于参数互相关联的过程 * 应用于非线性过程 5. 系统设计 * 主参数的选择和主回路的设计 * 副参数的选择和副回路的设计 * 控制系统控制参数的选择 * 串级控制系统主、副调节器控制规律的选择 * 串级控制系统主、副调节器正、反作用方式的确定 [编辑本段] 串级控制系统的设计 1. 主回路的设计 串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回路的原则等问题。 2. 副回路的设计 由于副回路是随动系统， 对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包含较多的扰动。 归纳如下。 (1) 在设计中要将主要扰动包括在副回路中。 (2) 将更多的扰动包括在副回路中。 (3) 副被控过程的滞后不能太大，以保持副回路的快速相应特性。 (4) 要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。 (5) 在需要以流量实现精确跟踪时，可选流量为副被控量。 在这里要注意(2)和(3)存在明显的矛盾，将更多的扰动包括在副回路中有可能导致副回路的滞后过大，这就会影响到副回路的快速控制作用的发挥，因此，在实际系统的设计中要兼顾(2)和(3)的综合。 例如，图1所示的以物料出口温度为主被控参数、炉膛温度为副被控参数，燃料流量为控制参数的串级控制系统，假定燃料流量和气热值变化是主要扰动，系统把该扰动设计在副回路内是合理的。 3. 主、副回路的匹配 1) 主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配 设计中考虑使二次回路中应尽可能包含较多的扰动，同时也要注意主、副回路扰动数量的匹配问题。副回路中如果包括的扰动越多，其通道就越长，时间常数就越大，副回路控制作用就不明显了，其快速控制的效果就会降低。如果所有的扰动都包括在副回路中，主调节器也就失去了控制作用。原则上，在设计中要保证主、副回路扰动数量、时间常数之比值在3～10之间。比值过高，即副回路的时间常数较主回路的时间常数小得太多，副回路反应灵敏，控制作用快，但副回路中包含的扰动数量过少，对于改善系统的控制性能不利；比值过低，副回路的时间常数接近主回路的时间常数，甚至大于主回路的时间常数，副回路虽然对改善被控过程的动态特性有益，但是副回路的控制作用缺乏快速性，不能及时有效地克服扰动对被控量的影响。严重时会出现主、副回路“共振”现象，系统不能正常工作。 2) 主、副调节器的控制规律的匹配、选择 在串级控制系统中，主、副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路一般要求无差，主调节器的控制规律应选取PI或PID控制规律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情况选取P控制规律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用；也没有必要引入 D控制，因为副回路采用 P控制已经起到了快速控制作用，引入D控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制。 3) 主、副调节器正反作用方式的确定 一个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈。串级控制系统有两个回路，主、副调节器作用方式的确定原则是要保证两个回路均为负反馈。确定过程是首先判定为保证内环是负反馈副调节器应选用那种作用方式，然后再确定主调节器的作用方式。以图1所示物料出口温度与炉膛温度串级控制系统为例，说明主、副调节器正反作用方式的确定。 副调节器作用方式的确定： 首先确定调节阀，出于生产工艺安全考虑，燃料调节阀应选用气开式，这样保证当系统出现故障使调节阀损坏而处于全关状态，防止燃料进入加热炉，确保设备安全，调节阀的 Kv >0 。然后确定副被控过程的Ko2，当调节阀开度增大，燃料量增大，炉膛温度上升，所以 Ko2 >0 。最后确定副调节器，为保证副回路是负反馈，各环 节放大系数(即增益)乘积必须为正，所以副调节器 K 2>0 ，副调节器作用方式为反作用方式。 主调节器作用方式的确定： 炉膛温度升高，物料出口温度也升高，主被控过程 Ko1 > 0。为保证主回路为负反馈，各环节放大系数乘积必须为正，所以副调节器的放大系数 K 1> 0，主调节器作用方式为反作用方式。 例如图1所示串级控制系统示意图，从加热炉安全角度考虑，调节阀应选气开阀，即如果调节阀的控制信号中断，阀门应处于关闭状态，控制信号上升，阀门开度增大，流量增加，是正作用方式。反之，为负作用方式。副对象的输入信号是燃料流量，输出信号是阀后燃料压力，流量上升，压力亦增加是正作用方式。测量变送单元作用方式均为正。 在图2的串级控制系统框图中可以看到，由于副回路可以简化成一个正作用方式环节，主对象作用方式为正，主测量变送环节为正。根据单回路控制系统设计中介绍的闭合系统必须为负反馈控制系统设计原则，即闭环各环节比例度乘积必须为正，故主调节器均选用反作用调节器，副调节器均选用反作用调节器。 [编辑本段] 串级控制系统的工业应用 1. 用于克服被控过程较大的容量滞后 在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，特别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性，提高系统工作频率，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动作的副回路。 2. 用于克服被控过程的纯滞后 被控过程中存在纯滞后会严重影响控制系统的动态特性，使控制系统不能满足生产工艺的要求。使用串级控制系统，在距离调节阀较近、纯滞后较小的位置构成副回路，把主要扰动包含在副回路中，提高副回路对系统的控制能力，可以减小纯滞后对主被控量的影响。改善控制系统的控制质量。 3. 用于抑制变化剧烈幅度较大的扰动 串级控制系统的副回路对于回路内的扰动具有很强的抑制能力。只要在设计时把变化剧烈幅度大的扰动包含在副回路中，即可以大大削弱其对主被控量的影响。 4. 用于克服被控过程的非线性 在过程控制中，一般的被控过程都存在着一定的非线性。这会导致当负载变化时整个系统的特性发生变化，影响控制系统的动态特性。单回路系统往往不能满足生产工艺的要求，由于串级控制系统的副回路是随动控制系统，具有一定的自适应性，在一定程度上可以补偿非线性对系统动态特性的影响。 六：八钢高炉喷煤串级控制系统分析及应用 编辑条目 11.21 137次 1人 1个 [字 号:大 中 小] [我来说两句 (0) ] 摘 要 ： 本文介绍了串级控制系统在八钢高炉喷煤中的应用，结合喷煤喷吹的工艺特点重点阐述了串级控制系统在实际应用中的构成和控制原理的分析。 关键词： 串级控制系统 主、副控制器 一．串级控制系统（Cascade Comtrol System） 是一种常用的复杂控制系统，它根据系统结构命名。它是由两个或以上的控制器串联连接组成，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值。为了满足高炉对喷煤的持续稳定和高精度的要求，八钢高炉喷煤采用的就是串级控制系统。如图（1），两个喷吹罐组成一个系列，其中一个喷吹罐向高炉喷煤时，另一个喷吹罐做喷吹前的准备工作（如装粉，冲压等）。喷煤量的多少通过喷吹罐内的氮气压力的高低控制，由于冲压阀只有全开和全关两种状态，喷吹罐内的氮气压力的高低则只能通过调节冲压阀全开和全关的时间来控制。 二．控制过程如下： 图(2)中，主被控变量y1是串级控制系统中要保持平稳控制的主要被控变量（喷吹煤量）。副 被控变量y2是串级控制系统的辅助被控变量（喷吹罐压力）。通常，控制系统中的主要拢动影响首先在副被控变量反映。Ge1(s)和Ge2(s)分别是主、副控制器的传递函数。主控制器的输出作为副控制器的设定值。组成串联连接的结构。因此，主控制器输出y1等于副控制器的设定值r2。由于主控制器的输出随偏差e1而变化，即副控制器是在外部设定的情况下工作，此时是随动控制器。主控制器在内部设定的情况下工作，因此是定值控制。图中的喷吹煤量控制器是主控制器，而喷吹罐压力为副控制器。 1. r1和r2是主、副控制器的设定。 2. Gp1(s)和Gp2(s)分别是主、副被控对象的传递函数。 3. Gm1(s)和Gm2(s)分别是主、副被控变量的检测变送环节的传递函数。 4. Ym1和Ym2分别是主、副被控变量的测量值。 5. F1和F2分别是进入主、副变量的扰动。 6. 扰动通道传递函数分别为Gp1(s)和Gp2(s)。把由Ge2(s)、Gy(s)、Gp2(s)和Gm2(s)组成的控制器回路称为副(控制)回路或副环。把 由Ge1(s)和副回路，Gp1(s)和Gm1(s)组成的控制回路称为主（控制）回路或主环。 当喷吹罐压力被动时，喷吹煤量在工艺允许的范围内时，主控制器输出不变（理论值）。罐压控制器因扰动的影响，使压力测量值变化，按定值控制系统的调节过程。副控制器改变阀的控制状态，使压力稳定。 与此同时，压力的变化也影响喷吹煤量，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量（喷吹煤量）回复到设定值。 当压力和煤量同时变化时，主控制器通过主环及时调节副控制器的设定，使压力变化，保持煤量恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据压力测量值的变化进行调节，使压力跟踪设定值变化，使压力能根据煤量及时调整，最终使煤量迅速回复到设定值。 串级控制系统的结构特点： 1. 由两个或两个以上的控制器串联连接，一个控制器的输出是另一个控制器的设定，一个控制器的输出是另一个的测量。 2. 由两个或以上的控制器相应数量的检测变送器和一个执行器组成。 3. 主回路是定值控制系统。对主控制器的输出而言主，副回路是随动控制系统，对进入副回路的扰动而言主，副回路是定值控制系统。 三．性能分析： 串级控制回路系统增加了副回路，使性能得到改善，表现在以下几个方面： 1.能迅速克服进入副回路扰动的影响。 定性分析：当扰动进入副回路后，首先，副被控变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值作用及时调节操纵变量，使副被控变量回复到副设定值，从而使扰动对主被控变量的影响减少。即副环回复对扰动进行粗调，主环回路对扰动进行细调。因此，串级控制能迅速克服进入副回路扰动的影响。 定量分析：根据串级控制系统框图，副环传递函数为 而单回路控制系统中副环的传递函数是Gy(s) Gp2(s)；因此，副环扰动通道的传递函数是： 单回路控制系统中副环的扰动的传递函数为Y2(s) / F2(s) = Gp2(s) ；可见，串级控制系统中进入副环扰动的等效扰动是单回路控制系统中进入副环扰动的 同样，串级控制系统在副环进入的扰动的作用下，控制系统的余差为单回路控制系统余差的 因此，串级控制系统能够克服进入副环扰动的影响，并使系统余差大大减小。 2. 串级控制系统可以串级控制、主控和副控等多种控制方式，主控方式是切除副回路，以主被控变量作为被控变量的单回路住制；副控方式是切除主回路，以副被控变量作为被控变量的单回路控制。因此，在串级控制系运行过程中，如果某些部件发生故障．可灵活地进行切换；减少 对生产过程的影响。 最后，经过两年多的运行，该系统在满足高炉对喷煤的持续稳定和高精度的要求方面均达到了工艺要求，用户反映良好。 七： 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容