串级调节系统
串级调速系统的调速原理
串级调速系统的调速原理
串级调速系统是一种常见的电机调速方法，通过在电机转速控制回路中增加一个或多个串级调速元件，实现对电机转速的调节。
其调速原理主要包括以下几个方面：
1. 速度传感器：串级调速系统通常需要一个速度传感器来实时监测电机的转速。
速度传感器可以是光电编码器、霍尔传感器等，将转速的信息转换为电信号输入到调速控制器中。
2. 调速控制器：调速控制器是串级调速系统的核心部件，负责接收速度传感器的信号，并根据设定的转速要求计算出电机控制信号，控制电机的转速。
常见的调速控制器有PID控制器、模糊控制器等，根据不同的系统要求选择不同的控制器。
3. 整流器和逆变器：串级调速系统通常采用可调电压可调频率的方式来调节电机的转速。
因此，调速控制器会控制整流器和逆变器来改变电机的供电电压和频率。
整流器将交流电转换为直流电，逆变器将直流电转换为可调的交流电供给电机。
4. 串级调速元件：串级调速系统针对不同的调速要求，可能会增加一些串级调速元件，用于改变电机的特性或增加调速范围。
常见的串级调速元件有降耗器、齿轮箱、变速器等，通过增加这些元件，可以实现更广泛的调速范围和更精确的
转速控制。
总体而言，串级调速系统通过引入调速控制器、整流器和逆变器，以及可能的串级调速元件，实现对电机转速的控制。
通过调节电机供电电压、频率和转速特性，使电机能够按照要求的转速运行，满足不同的工业应用需求。
串级调节系统在智能调节器上的应用
串级调节系统在智能调节器上的应用摘要自动调节理论是指导工业的重要依据。
随着的广泛使用，对PID控制算法、控制性能要求也更高。
因KMM.VI87.ECD100.UDC6300等系列具有丰富、灵活的运算模块。
在先进的控制算法的指导下，组态成的各种控制系统，在实际应用中，均能达到优于指标性能的结果。
关键词智能调节器；运算模块；控制系统；过程控制0 引言自动调节系统的分类方法繁多，热工生产过程使用最广泛、最基本的是线性。
闭环、恒值给定的单回路调节系统。
其特点是静态时无静差、动态时无扰动。
1 串级自动调节系统构成串级调节是由主调节器和副调节器组成。
主调节器为前馈——反馈调节系统：因为当锅炉带有冲击负荷时，需要引入流量信号作为前馈信号输入。
即主要扰动作为前馈调节加入反馈系统。
前馈直接根据扰动进行调节，不测量被调量。
副调节器为反馈调节系统：是根据被调量与其给定值的偏差进行调节，最后消除偏差。
外环为主调节器，主要完成对被调量的运算功能。
内环为副调节器，主要完成对反馈量的运算功能。
主调节器完成对偏差信号进行PID运算后，输出信号成为副调节器的串级设定信号。
其系统特征方程：∴aG=0.23 aG在0.23~0.5之间取值外回路衰减率过低或过高，应改变给水流量反馈参数aG。
同时应注意改变调节器的参数δ值。
保证aG 的比值不变，来保证内回路的稳定性。
2 VI87的原理及组态在实际过程中，控制量受到执行元件和物理性能的约束而限制在一定范围内，超出范围时，控制量就不再是计算值，而是不期望的饱和值。
由公式中可知：增大PB减小比例作用；减小TI来增强积分作用；增大TD 来增强微分作用。
比例作用使调节过程快速阶跃使参安息趋于稳定。
积分作用使被调量无静态偏差。
也会使调节过程产生振荡。
微分作用能有效地减小动态偏差。
此调节器最大特点是具有积分分离、输出值切换及PID控制的功能，使调节过程能快速接近设定值且非超调控制。
从积分分离动作切换到PID动作时，用平衡比率值BR过渡，实现无平衡无扰动切换。
串级调节系统
实验串级调节系统一、实验目的1、熟悉串级调节系统的组成，结构。
2、通过选定的控制对象，来组成相应的串级调节系统。
3、学习串级调节系统的投运方法和主副调节器的参数整定。
二、实验原理串级调节系统是复杂调节的一种形式，是在简单调节系统的基础上发展起来的。
在对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁的工作环境下，采用简单调节系统往往调节质量较差，满足不了工艺要求，从而采用串级控制系统。
由于串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，因而它在过程控制中得到了广泛应用。
1、串级控制系统的结构图1 串级控制系统结构如图3-1所示，串级控制系统是指不止采用一个调节器，而是将两个或几个调节器相串联，并将一个调节器的输出作为下一个调节器设定值的控制系统。
2、串级控制系统的名词术语：（1）、主被控参数：在串级控制系统中起主导作用的那个被控参数。
（2）、副被控参数：在串级控制系统中为了稳定主被控参数而引入的中间辅助变量。
（3）、主被控过程：由主参数表征其特性的生产过程，主回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为副被控参数，输出为主控参数。
（4）、副被控过程：是指副被控参数为输出的过程，是整个过程的一部分，其输出控制主控参数。
（5）、主调节器：按主参数的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。
（6）、副调节器：按副参数的测量值与主调节器输出值的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制执行机构。
（7）、副回路：由副调节器、副被控过程、副测量变送器等组成的闭合回路。
（8）、主回路：由主调节器、副回路、主被控过程及主测量变送器等组成的闭合回路。
（9）、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。
（10）、二次扰动：作用在副被控过程上，即包括在副回路范围内的扰动。
3、串级调节系统相对与单回路简单调节系统的优点：串级控制系统是改善和提高控制品质的一种极为有效的控制方案。
它与单回路反馈控制系统比较，由于在系统的结构上多了一个副回路，所以具有以下一些特点：（1）、改善了过程的动态特性串级控制系统比单回路控制系统在结构上多了一个副回路，减小了该回路中环节的时间常数，增加了它的带宽，从而使系统的响应加快，控制更为及时。
串级调速系统
其中， 其中，n0min 是调速系统的最 低转速，对应于 低转速， 最大理想空载转 差率 s0max ，由 式（7-7）可得
D=
nsyn n0 min = nsyn (1 − s0 max )
s0 max
（7-31）
1 s0max = 1 − D UT 2 cos β s0 = Er 0 UT 2 s0 max Er 0 s0 max Er 0 = = = 1.15s0 max Er 0 o cos β min cos 30
• 串级调速系统的效率 • 串级调速系统的功率因数 • 串级调速装置的电压和容量
a)系统的功率传递 系统的功率传递
b)系统的功率流程图 系统的功率流程图
串级调速系统功率
• 在串级调速时， 未被全部消耗掉， 在串级调速时，Ps未被全部消耗掉，而是扣除了转子铜损pCur、杂散损耗 ps 和 后通过转子整流器与逆变器返回电网， 附加的串级调速装置损耗ptan后通过转子整流器与逆变器返回电网，这部分返 回电网的功率称作回馈功率Pf 。 对整个串级调速系统来说， 对整个串级调速系统来说，它从电网吸收的净有功功率应为 Pin=P1–Pf 。
•
• 串级调速系统的总效率
η sch
P2 Pmech − p mech = × 100 % = × 100 % Pin P1 − Pf
= Pm (1 − s ) − p mech × 100 % Pm (1 − s ) − p mech + Σ p + p tan
是异步电动机定子和转子内的总损耗； 式中 ∑p 是异步电动机定子和转子内的总损耗；
（7-33）
调速范围越大时， 调速范围越大时，整个串级调速装置 的容量要求也越大。 的容量要求也越大。
串级调速系统
5）此电磁转矩驱动磁极跟着电枢同方向运动，磁极就 带着生产机械一同旋转。
3、电磁转差离合器的转速和转向
1）从动轴的转速n取决于励磁电流的大小； 2）从动轴的转向则取决于原动机的转向。 电磁转差离合器本身并不是一个电动机，它只是一种传 递功率的装置。
/
s
R2' / s)2 12 (Ll1
L'l 2 )2 ]
当s一定时，Te U12 ，改变U1得到一组不同的人为特性如 图4-1所示。在带恒转矩负载TL时，可得到不同的稳定转
速，如图中的A、B、C点。
Sn
0 n0
Sm
A
D
CB E
0.5U1N
风机类负载特性
0.7U1N
F
U1N
10
Te max Te
绕线式异步电动机串级调速、电磁转差离合器调速； 3）变频调速。
科学分类方法（根据对转差功率的处理方法分类）分为三类： （1）转差功率消耗型调速系统：转差功率全部转化成热能 而被消耗掉。
特点：系统的效率低，结构简单。调压调速、绕线式异步 电动机转子串电阻调速、电磁转差离合器调速系统属于此类。
（2）转差功率回馈型调速系统——转差功率的少部分被消 耗掉，大部分通过变流装置回馈给电网或者转化为机械能予 以利用。
根据上面的结论，可得出三相调压电路中各晶闸管触发 的次序为VT1 、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6、VT1……， 相邻两个晶闸管的触发信号相位差为60°。
三、闭环控制的调压调速系统
（一）异步电动机调压调速时的机械特性
1、普通异步电动机调压调速时存在的问题 1）普通异步电动机调压时调速范围不大（恒转矩负
双容串级调节系统实例
双容串级调节系统实例双容串级调节系统是一种常见的电力系统调节方案，用于稳定电力系统的电压和频率。
它由两个容量相等的发电机组成，通过串联连接来实现调节。
1. 系统结构双容串级调节系统由两个发电机组成，分别称为主发电机和副发电机。
主发电机通过直接与负载相连来提供基本功率需求，而副发电机则通过串联连接到主发电机上。
两个发电机之间通过互感器进行耦合，以实现能量的传输。
2. 原理双容串级调节系统的工作原理是基于功率平衡和频率稳定的原理。
当负载需求增加时，主发电机会提供更多的功率，并将剩余功率传输给副发电机。
这样可以确保负载得到满足，并且保持系统中总功率不变。
3. 调节过程在正常运行状态下，主发电机提供大部分负载需求，并且频率保持稳定。
当负载增加时，主发电机会自动增加输出功率来满足需求。
同时，副发电机也会从主发电机中获取一部分功率，并根据需要进行调整以维持系统频率稳定。
4. 优点双容串级调节系统具有以下优点：- 提供稳定的电压和频率，确保负载得到满足；- 可以在主发电机负载过重时自动调整功率分配，减轻主发电机的负担；- 可以通过增加副发电机来增加系统的容量，并提高系统的可靠性。
5. 应用场景双容串级调节系统广泛应用于大型电力系统中，特别是在需要稳定供电的关键领域。
它常被用于电网调节、工业生产和航空航天等领域。
6. 系统设计考虑因素在设计双容串级调节系统时，需要考虑以下因素：- 发电机的选择：主发电机和副发电机应具有相同的容量，并且能够适应负载需求变化；- 互感器设计：互感器应能够实现有效的能量传输，并确保频率稳定；- 控制策略：需要设计合适的控制策略来实现功率平衡和频率稳定。
7. 实例一个实际的双容串级调节系统示例是一个工业生产中心。
该中心需要大量稳定的电力供应来支持各种设备的运行。
为了满足这个需求，工业生产中心安装了两台容量相等的发电机，并通过双容串级调节系统进行调节。
在正常运行状态下，主发电机提供大部分负载需求，副发电机只提供少量功率。
4 实验四 液位串级调节系统
“－” （2）二次干扰下，若D1→△h2↓ →测量值PV2↓ → e2↓ →副调节器“ －”输出→ ↑ 调节阀“+”开度↑
△h2↑（平稳） 进入水槽流量↑
8-2
4、工作过程
恒流器Ⅰ
8mA
3mA
恒流器Ⅱ
80% 30%
给定SV1
e1
－ PV1
干扰 D1(s)
副变量 h1 1水槽 副被控对象
D2
主变量 h2 2水槽 主被控对象
置U2” 按钮，调U2 = 4mA（40%）] ，加入一个阶跃干扰，记录下该调节过
程，这一次曲线记入上表第3次做表格。
干扰
给定值SP
+ －
内给SP1 主调节器 DTL－321
－
副调节器 MV DTL－321
水槽Ⅱ
h2
水槽Ⅲ
被控参数h3
PV1
PV2
0～10mA
测量变送器 DBC－211 测量变送器 DBC－211
主调节器（PI） δ＝35％ TI ＝185s 15s TD＝0 TD＝0 KC =1.5 TI ＝
主被控参数分析结论：由上述数据可 知衰减比n=2.5:1＜4:1 ，即主被控 参数h3也没有达到4:1衰减，即主副 调节器PID整定得不合适。调整PID 参数后，重新做第二次整定，直到 n≥4﹕1为止。 8-9
TI ＝∞ TD＝0
定得比较合适。满足了PID参数整定 要求，达到了实验要求。
8-10
8.
副调节器PID参数保持上一步的不变，则用上述方法整定主调节器PID参数整
定。这一次曲线记入上表第2次做表格
9.
重新确定干扰通道上的水龙头开关位置，使干扰落在副环之外，主环之内。等
毕业设计17串级调速系统的设计
毕业设计17串级调速系统的设计串级调速系统是一种常用于工业设备中的调速控制方法，它可以实现电机的平稳运行和精准调速。
本文旨在设计一个17串级调速系统，主要包括系统框图、系统参数设计、控制策略选择、硬件设计和软件设计等内容。
一、系统框图[插入一张17串级调速系统的框图]二、系统参数设计1.电机参数设计：根据具体需求选择合适的电机，包括额定功率、额定电压、额定电流等参数。
2.传动装置参数设计：根据电机和负载之间的传动方式选择合适的传动装置，如皮带传动、齿轮传动等。
3.速度传感器参数设计：选择合适的速度传感器，并设置合适的分辨率和灵敏度。
三、控制策略选择根据17串级调速系统的需求，可以选择合适的控制策略。
常见的三种控制策略为：开环控制、比例-积分-微分（PID）控制和模糊控制。
根据系统的要求和性能指标选择合适的控制策略。
四、硬件设计1.电机驱动器设计：选择合适的电机驱动器，根据电机的额定电流和额定电压进行匹配，确保提供足够的功率输出。
2.速度传感器接口设计：将速度传感器与控制器进行连接，设计合适的接口电路，确保传感器能够准确地测量电机转速。
3.控制器设计：根据控制策略选择合适的控制器，设计相应的控制算法和回路，实现对电机的调速控制。
五、软件设计1. 编程语言选择：选择合适的编程语言，如C/C++、Python等，根据控制器的要求进行编程。
2.控制算法设计：根据控制策略选择的算法，设计相应的控制算法，包括开环控制算法、PID控制算法或模糊控制算法等。
3.用户界面设计：设计一个友好的用户界面，可以实现参数设置、状态监测和结果显示等功能。
六、总结本文设计了一个17串级调速系统，包括系统框图、系统参数设计、控制策略选择、硬件设计和软件设计等内容。
通过合理的设计和实现，可以实现对电机的精准控制和调速，满足工业设备的需求。
深度解析串级调节系统
深度解析串级调节系统一、串级调节系统的概念串级调节系统主要特征是有两个调节器，一个调节器的输出作为另一个调节器的给定，两个调节器之间互相串接；其组成除了两个调节器外还有两个变送器，一个执行器（调节阀）及对象。
串级调节系统常用的名词：主参数：串级调节系统中起主导作用的被调参数，即为主参数。
副参数：串级调节系统中为了稳定主参数或因某种需要而引入的辅助参数，也就是给定值随主调节器（液位调节器）的输出而变化的辅助被调参数称为副参数。
主调节器：按主参数对给定值的偏差而动作、其输出作为副参数给定值的调节器，称为主调节器（又名主导调节器）。
副调节器：其给定值由主调节器的输出所决定，并按副参数对给定值的偏差而动作的调节器称为副调节器（又名随动调节器）。
主回路：串级调节系统中断开副调节器后的整个外回路称为主回路。
副回路：处于串级调节系统里面的，由副参数、副调节器及其所包括的一部分对象等环节所组成的闭合回路称为副回路（又名随动回路）。
二、串级调节系统的特点串级调节系统与单回路调节系统相比，在结构上增加了一个与之相联的副回路，因而具有以下特点：1、串级调节系统由于副回路的快速作用，因而对于进入副回路的干扰具有很强的克服能力。
2、串级调节系统由于副回路起了改善对象特性的作用，因而可以提高系统的工作频率，调节时间较短，动态偏差较小，调节质量有所提高。
3、串级调节系统具有一定的自适应能力。
串级调节系统就其主回路来看，它是一个定值调节系统，但其副回路却是一个随动系统，主调节器能按对象操作条件及负荷的变化而不断地纠正副调节器的给定值。
从这点意义上来讲它具有一定的自适应能力。
三、串级调节系统的应用范围从串级调节系统特点不难看出其优于单回路调节系统，但也有不足，与单回路调节系统相比，所用仪表较多，而且PID参数整定也比较麻烦，因此，在设计自动调节系统时，必须坚持一个原则，能用简单调节系统解决问题，就不要用复杂调节系统。
串级调节系统也不是任何情况下都能适用，只在某些情况下应用才有显著的效果。
串级调节系统
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7.1 串级调节系统
2 串级调节系统的效果分析
采用串级调节的效果可以用图7-7所示的串级调 节系统的方块图（设主、副调节器的传递函数为1） 来说明。
自动化仪表与过程控制
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7.1 串级调节系统
（1） 加快了过渡过程Fra bibliotek设图7-7中调节对象为两个一阶惯性环节，调节 器都是比例调节规律，它们的传递函数为
主变量是反映产品质量或生产过程运行情况的主 要工艺变量。调节系统设置的目的就在于稳定这一变 量，使它等于工艺规定的给定值。
（3） 在系统特性上
由于副回路的引入，改善了对象的特性，使调节
过程加快，具有超前调节的作用，从而有效地克服滞
后，提高了调节质量。
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7.1 串级调节系统
调节系统。如图8-2所示。
自动化仪表与过程控制
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7.1 串级调节系统
⑥ 串级调节系统的工作过程
θ1的变化通过调节器 T1C不断地去改变调与此同时，会使原料油
节器T2C的给定值 出口温度θ1发生变化
这重样新假油改，稳组膛定的7变两 定分温在 压节燃个 在它有度某 力器料调 给的关的一 和T的节 定变）偏2时 或C加器值化发差进刻热入协时促生随行，值量同，使变之工燃（，这膛工调调化减作料与使个温作节少炉干度，过扰θ直程2发首到才生先原告变使料 结化炉油 束自出 。动口化仪温表与度过程控制
③ 选炉膛温度为被调参数 ❖ 炉膛温度不是直接被调参数
热传导→原油
影响出口温度
自动化仪表与过程控制
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7.1 串级调节系统
④ 解决措施
根据炉膛温度的变化 先改变燃料量
自动化仪表与过程控制--第七章 串级调节系统-664
2 串级调节系统的整定方法
频率：主要决定于调节对象的动态特性，整定时， 提高副环的频率，使主、副环的频率错开，最好相差 三倍以上，以减少相互之间的影响
增益：应尽量加大副调节器的增益
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7.1 串级调节系统
（1）在通常情况下先整定副调节器后整定主 调节器
整定时先切除主调节器，使主环处在开断的情 况下，按通常的方法（如衰减率ψ = 0.75～0.9）整定 副调节器参数。
③ 选炉膛温度为被调参数 ❖ 炉膛温度不是直接被调参数
热传导→原油
影响出口温度
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7.1 串级调节系统
④ 解决措施
根据炉膛温度的变化 先改变燃料量
进一步改变燃料量
再根据原料油出口温度与其给定值之差
⑤ 串级调节系统
模仿这样的人工操作程序就构成了以原料油出口
温度为主要被调参数的炉出口温度与炉膛温度的串级
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7.1 串级调节系统
2 串级调节系统的效果分析
采用串级调节的效果可以用图7-7所示的串级调 节系统的方块图（设主、副调节器的传递函数为1） 来说明。
自动化仪表与过程控制
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7.1 串级调节系统
（1） 加快了过渡过程
设图7-7中调节对象为两个一阶惯性环节，调节 器都是比例调节规律，它们的传递函数为
7.1 串级调节系统
7
7．1．2 串级调节系统的特点和效果分析
1 特点 （1）在系统结构上 有两个闭合回路，形成内外环。主回路是个定值 调节系统，而副回路是个随动调节系统；
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什么叫串级调节系统(新1)
贫胺液 C-101
LC10305
HC10305A
A B C
为保证透平运行稳定， 调节阀A的输入信号在 手操器(HC10305A)给 定和调节器(LC10305) 的给定中进行低值选择, 已消除液位波动对透平 的影响。
C 富胺液
B A
液位LI10305A/B/C中，可设置高选、 低选和居中值作为调节变量
副控制器 FC30706 副变量 FI30706 除氧水
D-302
CLAUS反应炉余热锅炉三冲量液位控制系统
CLAUS反应炉余热锅炉三冲量液位调节系统控制方框图
优点
1、串级控制对进入副回路的扰动有很强的克服能力。 2、由于副回路的存在，减小了控制对象的时间参数，从而提高了系统 的响应速度。 3、串级控制提高了系统的工作效率，改善了系统的控制质量。 4、串级系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
H-101
特点
1.扩大调节阀可调范围，改善调节品质。分程控制在用于扩展可调 范围时，总是采用两只同向动作的分程控制阀并联地安装在同一 流体管道上。 2.满足工艺生产中的一些特殊要求。比如在控制稳定塔顶压力时， 工艺上要求当压力过高时先关小热旁路，然后在打开不凝气放空 阀，这时就可以采用分程控制系统，用压力控制器输出信号的不 同区间来控制这两只阀门。
构成 单回路调节，全称单回路反馈调节控制系统， 由调节器，调节阀，调节对象和测量变送器四 部分组成。
干扰
当液位测量值（PV）大于设定液位值(SV)时，调节阀开度增加；当液位测 量值（PV）小于设定液位值(SV)时，调节阀开度减小。
连续排来自各点
例子：联合装置区公用工程4-排污系统
LC70201
概念
分程控制是将控制器输出信号全程分割成若干个信号段， 每个信号段控制一个控制阀，每个控制阀仅在控制器输 出信号整个范围的某段内工作，它主要用于带有逻辑关 系的多种控制手段而又具有同一控制目的的系统中，是 为协调不同控制手段的动作逻辑而设计的。它也适用于 一个对象特性非线性严重、需采取逐段逼近的方式进行 精确控制的系统。
串级调系统
第一章串级调节系统§3-1 概述一、单回路反馈调节系统的特点1、调节过程W s动作明显迟后于x的变化，即不能及时消除干a扰对被调量的影响，造成y变化较大。
2、()W s的整定a是根据对象()W s来整定的，而热工对象一般是惯性大，阶次高，o为保证系统稳定，()W s的动作必须缓慢，造成调节过程太长。
a二、改进途径从上述分析可看出，造成这种缺陷的原因有两个：1）()W s可控性差(如惯性大)o2）系统结构不为最佳针对上述原因，加以改进：1）对于外扰，设法设计一个装置()W s以及时消除因扰动而产生的F偏差y11()()()0()()()F o F o y W s x W s W s x W s W s W s =+=∴=-2） 尽量取得一些比被调量提前反映扰动的辅助信号，那么调节器就能提前动作，有效的限制被调量的动态偏差。
3） 若能改善调节作用下对象的动态特性，则无疑会改善调节变量。
根据这些改进思想，电厂热工过程自动调节中常用到串级调节系统，采用导前微分信号的系统，前馈-反馈调节系统和多变量调节系统等。
§3-2 串级调节系统一、 串级调节系统的结构 1、 实例A 单回路调节系统只有在1θ变化后，PI 才会动作，因而减温水阀才动作。
由于过热器惯性大，1θ动态偏差大B 串级调节系统（加上测量元件2νθ）添加一个控制中间信号2θ，一个调节器，只要2θ发生变化，执行机构就能动作。
2、串级系统方框图A 定义：调节系统有两个调节回路，并且两个调节器串联工作。
B 几个名词：1）导前区和惰性区: 调节对象中间点参数a y 以前的部分，称为调节对象的导前区，a y 以后的部分称为调节对象的惰性区。
2）主、副参数：整个调节对象的被调量1y 称为主参数，导前区的被调量a y 称为副参数，也称中间点或辅助参数。
3）主、副调节器：根据主参数与给定值的偏差而动作的调节器为主调节器，以主调节器的输出为给定值，并根据副参数与给定值的偏差而动作的调节器为副调节器。
自动控制--第七章 串级调节系统
果副环外面的对象容积数目较多，同时有主要扰动落 在副环外面的情况，就可以考虑采用PID调节器。
2 串级调节系统的整定方法 频率：主要决定于调节对象的动态特性，整定时 ，提高副环的频率，使主、副环的频率错开，最好相 差三倍以上，以减少相互之间的影响 增益：应尽量加大副调节器的增益
（1）在通常情况下先整定副调节器后整定主 调节器
器，则可得
Z2
1 '2 '0
1 '2 T1 T2 2 ' T1T2
（7-10 ）
若使串级调节系统和单回路调节系统具有同样的 衰减系数值ζ，则它们过渡过程频率之比为
Z1 T1 T2 Kc2 K02T1 1 (1 K c2 K02 )T1 T2
Z 2
T1 T2
1 T1 T2
7．1．1 串级调节系统的组成
图7-3是管式加热炉串级调节系统图7-2的框图。 干干扰扰F管2F表1表式示示加燃另原热料一料炉油部油对分本象为身分炉流为膛两及部燃分。一 压力量、部组进分分口为烧的温受装变度热置化等管—的—道变温—化度—温 对度 象2对象1
主调回 节路 器，是执由行主器变和量主的、测副量对变象它送构的装成输它置的出的，外变输主回量出、路变副，量为原 从系亦统称的外结环构或来主看环，这两个调 为炉膛料温油度出θ2口温度θ1 节副器回是路串接是工由作副的变，量因的此测，量这变送装置，副调节器执行 样的器系和统副称对为象串所级构调成节的系内统回路，亦称内环或副环
② 将副调节器置于这一求得的比例度上，把副 回路视为调节系统中的一个组成部分，用同样的方法 ，求出主回路在ψ = 0.75～0.9的衰减过程的主调节器 比例度P1s和被调量y1在出现第一个高峰时的时间tr1。 然后根据P1s 、tr1按经验公式表6-4，求出主调节器的 参数。按“先副环后主环”的原则，先放上副调节器 参数，后放上主调节器参数。如果投人运行后的调节 过程不够满意，对调节器参数再作适当调整。
串级控制系统ppt课件
单回路系统的积分饱和现象举例
单回路PID控制系统（无抗积分饱和措施） (参见模型…/CascadePID/SinglePidwithInteSatur.mdl)
单回路系统的防积分饱和
ysp(t) e(s)
＋
KC ＋
－
＋
d(t)
v
广义
＋ ＋
对象
y(t)
1 TI s +1
讨论：正常情况为标准的PI控制算法；而当出现超限 时，自动切除积分作用。
串级回
路的等 R1
效系统
＋ －
D2
0.2 5s +1
s +1
D1
u Kc
0.8
＋ ＋
y2
1
＋ ＋
s +1
20s + 1
y1
原单
R1
回路
＋
D2
D1
u
1
＋ ＋
y2
1
＋ ＋
Kc
5s +1
20s + 1
y1
系统
－
副回路对主对象开环特性 的影响举例
串级调节
一：串级调节系统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。
串级调速系统课程设计
串级调速系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握串级调速系统的基本原理及构成；2. 学生能描述串级调速系统中各部分的功能及相互关系；3. 学生能运用相关公式和知识点，分析串级调速系统的性能及优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用串级调速系统的理论知识，进行简单的调速系统设计；2. 学生能够通过实际操作，完成串级调速系统的调试和优化；3. 学生能够结合实际问题，运用串级调速系统的知识进行故障分析和解决。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电力拖动及自动控制领域的兴趣，激发学生的求知欲；2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，提高学生的实际操作能力；3. 增强学生的环保意识，让学生明白调速系统在节能降耗方面的重要性。
本课程针对高年级学生，在已有电力拖动及自动控制知识基础上，进一步深化对串级调速系统的认识。
课程性质以理论教学和实践操作相结合，注重培养学生的实际应用能力和创新能力。
教学要求关注学生个体差异，因材施教，使学生在理解基本原理的基础上，提高综合运用知识解决实际问题的能力。
通过本课程的学习，学生将能够达到上述课程目标，为今后的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论知识：- 串级调速系统的基本原理；- 串级调速系统的组成及各部分功能；- 串级调速系统的数学模型；- 串级调速系统的性能分析；- 串级调速系统的优缺点及应用场景。
2. 实践操作：- 串级调速系统的电路连接及调试；- 调速系统的优化方法；- 串级调速系统的故障分析和排除；- 串级调速系统在实际应用中的案例分析。
教学大纲安排如下：第一周：串级调速系统的基本原理及组成第二周：串级调速系统的数学模型及性能分析第三周：串级调速系统的电路连接及调试第四周：调速系统的优化方法及故障分析第五周：串级调速系统在实际应用中的案例分析及讨论教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，注重科学性和系统性。
在教学过程中，教师将引导学生掌握理论知识，培养学生的实践操作能力，并通过案例分析，使学生更好地理解串级调速系统的实际应用。
什么叫串级调节系统的两步整定法
什么叫串级调节系统的两步整定法？
两步整定法是按主副回路分别整定，第一步先整定副回路，第二步整定主回路。
步骤如下。
（1）工艺稳定，主副回路均在纯比例调节规律运行的条件下，将主调节器比例度置于100%，逐渐减小副调节器的比例度，当副回路达到4∶1的衰减震荡过程时，记下副调节器的比例度δ2S和过渡周期T2S。
（2）将副调节器比例度固定在δ2S，逐渐减小主调节器的比例度，当主回路达到4∶1衰减振荡过程时，记下主调节器的比例度δ1S和过渡周期T1S。
（3）根据求出的δ2S、T2S、δ1S、T1S，按表计算出主副调节器的比例度、积分时间和微分时间。
（4）按“先副后主”、“先比例次积分后微分“的原则，将计算得出的调节器参数加到调节器上。
（5）观察记录曲线，进行适当的调整。
调节器调节规律计算表。
串级调速系统的工作原理
结论： （1）串级调速系统能够靠调节逆变角β实现平滑无 级调速。 （2）系统能把绕线型异步电动机的转差功率回馈 给交流电网，从而使扣除装置损耗后的转差功率 得到有效利用，大大提高了调速系统的效率。
串级调速系统的工作原理
从上式②中可以看出， Ud中包含了电动机的转差 Id 率s，而 与电动机转子交流电流Ir之间有固定的 比例关系，因此它近似地反映了电动机电磁转矩 的大小，而β角是控制变量。所以该式可以看作 是在串级调速系统中异步电动机机械特性的间接 s f (Id , ) 表达式 。
串级调速系统的工作原理
1．起动 异步电动机在静止不动时，其转子电动势为 Er0 ； 控制逆变角β，使在起动开始的瞬间，Ud与Ui的差 值能产生足够大的Id，以满足所需的电磁转矩，但 又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定 的动态转矩下加速起动。
串级调速系统的工作原理
随着异步电动机转速的增高，其转子电动 势减少，为了维持加速过程中动态转矩基 (Ud Ui ) 本恒定，必须相应地增大β角以减小Ui值 ，维持 基本恒定。当电动机加 速到所需转速时，不再调整β角，电动机 即 设此时的s=s1， β= β1,则式（7-5）可写作
K1s1Er 0 K2U 2T cos 1 I dL R
式中IdL为对应于负载转矩的直流回路电流。
串级调速系统的工作原理
2．调速 当增大β角使β=β2>β1时，逆变电压Ui减小，但电 动机的转速不能立即改变，所以Id将增大，电磁 转矩增大，使电动机加速。随着电动机转速的增 高， K1sEr0减少， Id回落，直到新的平衡状态， 电动机在增高了的转速下稳定运行。式中β2>β1 ，s2<s1 K1s2 Er 0 K2U 2T cos 2 I dL R
复合调节系统
四、前馈调节不能单独使用
在二 副在在在(在当当副在主主在主在主主前在在主二((在前主(在第在第定当在 副主主在(副(主前串副主 副当副二第在串在在(第在 当当通二在副(使(当二通(在实副串第当在前通串 当主(前二通副(副331133333113))))))))))))这、调这这这这干干调这调调这参这参调馈这这参、这馈参这六这六义干这参参参这调参馈级调调调参干调、六这级这这六这干干过、这调一干、过这际参级六干这馈过级干参馈、过调调调调系 对 对 系系 系 系 系 系 对 对 系种 串节 种 种 种 种 扰 扰 节 种 节 节 种 数 种 数 节 调 种 种 数 串 种 调 数 种 节 种 节 ： 扰 种数 数 数 种 节 数 调 调 节 节 节数 扰 节 串 节 种 调 种 种 节 种扰 扰 它 串 种 节 个 扰 串 它 种 上 数 调 节 扰 种 它 调扰 数 调 串 它 节 节 节 节统象象统 统统统统统象象统调级 器调调调调刚刚器调器器调调器节调调级调节调调串刚调 调器节节器器器 刚器级调节调调调 刚刚们级调器被刚级们调是节刚调们节 刚节级们器器器器内的的内 内内内内内的的内复复复复复节调 一节节节节刚刚一节可可节节可的节节调节的节节级刚节 节一的系一可可 刚一调节系节节节 刚刚的调节一调刚调节把系刚节的系 刚的调的一一可一存滞滞存 存存存存存滞滞存合合合合合主主主主副主主主副副主系节 般系系系系出出般系采采系系采原系系节系原系系调出系 系般原统般采采 出般节系统系系系 出出协节系般量出节协系两统出系原协统 出原节协般般采般在后后在 在在在在在后后在调调调调调调调调调调调调调调调调统的 都统统统统现现都统用用统统用理统统的统理统统节现统 统都理中都用用 现都的统中统统统 现现调的统都准现的调统个中现统理调中 现理的调都都用都变比比变 变变变变变比比变节节节节节节节节节节节节节节节节中应 采中中中中而而采中比比中中比：中中应中：中中系而中 中采：调采比比 而采应中调中中中 而而工应中采确而应工中调调而中：工调 而：应工采采比采化较较化 化化化化化较较化系系系系系器器器器器器器器器器器要用 用要要要要能能用要例例要要例前要要用要前要要统能要 要用前节用例例 能用用要节要要要 能能作用要用地能用作要节节能要前作节 能前用作用用例用激大大激 激激激激激大大激统统统统统直范 比直直直直测测比直调调直直调馈直直范直馈直直是测直 直比馈器比调调 测比范直器直直直 测测，范直比保测范，直器器测直馈，器 测馈范，比比调比烈，，烈 烈烈烈烈烈，，烈接围例接接接接出出例接节节接接节控接接围接控接接一出接接例控的例节节出例围接的接接接出出围接例持出围接串的出接控的出控围例例节例和和 和和和和和和测调测测测测时时调测器器测测器制测测测制测测个时测 测调制选调器器 时调测选测测测 时时测调为时测接选时测制选 时制调调器调幅幅 幅幅幅幅幅幅主主主主副主主主副副主量节量量量量，，节量或或量量或与量量量与量量双，量 量节与择节或或 ，节量择量量量 ，，量节给，量起择，量与择 ，与节节或节值值 值值值值值值回回回回回回回回回回回负器负负负负调调器负者者负负者反负负负反负负回调负 负器反器者者 调器负负负负 调调负器定调负来调负反调反器器者器::::很很 很很很很很很路路路路路路路路路路路载；载载载载节节；载选选载载选馈载载载馈载载路节载 载；馈；选选 节；载载载载 节节载；值节载，节载馈节馈；；选；大大 大大大大大大干干干干干器器干用用干干用控干干干控干干系器干 干控用用 器干干干干 器器干。器干器干控器控用的的 的的的的的的扰扰扰扰扰就就扰比比扰扰比制扰扰扰制扰扰统就扰 扰制比比 就扰扰扰扰 就就扰就扰就扰制就制比干干 干干干干干干量量量量量能能量例例量量例原量量量原量量，能量 量原例例 能量量量量 能能量能量能量原能原例扰扰 扰扰扰扰扰扰的的的的的发发的积积的的积理的的的理的的发的 的理积积 发的的的的 发发的发的发的理发理积。。 。。。。。。变变变变变出出变分分变变分不变变变不变变出变 变不分分 出变变变变 出出变出变出变不出不分化化化化化信信化调调化化调同化化化同化化信化 化同调调 信化化化化 信信化信化信化同信同调。。。。。号号。节节。。节，。。。，。。号。 。，节节 号。。。。 号号。号。号。，号，节使使器器器它它使它器器 使使使使使它使它器调调。。。是是调是。。 调调调调调是调是。节节按按节按节节节节节按节按量量照照量照量量量量量照量照作作引引作引作作作作作引作引相相起起相起相相相相相起相起应应被被应被应应应应应被应被变变调调变调变变变变变调变调化化参参化参化化化化化参化参，，数数，数，，，，，数，数使使变变使变使使使使使变使变两两化化两化两两两两两化两化者者的的者的者者者者者的者的抵抵干干抵干抵抵抵抵抵干抵干消消扰扰消扰消消消消消扰消扰于于大大于大于于于于于大于大被被小小被小被被被被被小被小调调进进调进调调调调调进调进量量行行量行量量量量量行量行发发调调发调发发发发发调发调生 生 节 节 生 节 生 生 生 生 生 节 生 节偏偏的的偏的偏偏偏偏偏的偏的差差。。差。差差差差差。差。之之之之之之之之之前前前前前前前前前。。。。。。。。。
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实验三串级调节系统一、实验目的1、熟悉串级调节系统的组成，结构。
2、通过选定的控制对象，来组成相应的串级调节系统。
3、学习串级调节系统的投运方法和主副调节器的参数整定。
二、实验原理串级调节系统是复杂调节的一种形式，是在简单调节系统的基础上发展起来的。
在对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁的工作环境下，采用简单调节系统往往调节质量较差，满足不了工艺要求，从而采用串级控制系统。
由于串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，因而它在过程控制中得到了广泛应用。
1、串级控制系统的结构图1 串级控制系统结构如图3-1所示，串级控制系统是指不止采用一个调节器，而是将两个或几个调节器相串联，并将一个调节器的输出作为下一个调节器设定值的控制系统。
2、串级控制系统的名词术语：（1）、主被控参数：在串级控制系统中起主导作用的那个被控参数。
（2）、副被控参数：在串级控制系统中为了稳定主被控参数而引入的中间辅助变量。
（3）、主被控过程：由主参数表征其特性的生产过程，主回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为副被控参数，输出为主控参数。
（4）、副被控过程：是指副被控参数为输出的过程，是整个过程的一部分，其输出控制主控参数。
（5）、主调节器：按主参数的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。
（6）、副调节器：按副参数的测量值与主调节器输出值的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制执行机构。
（7）、副回路：由副调节器、副被控过程、副测量变送器等组成的闭合回路。
（8）、主回路：由主调节器、副回路、主被控过程及主测量变送器等组成的闭合回路。
（9）、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。
（10）、二次扰动：作用在副被控过程上，即包括在副回路范围内的扰动。
3、串级调节系统相对与单回路简单调节系统的优点：串级控制系统是改善和提高控制品质的一种极为有效的控制方案。
它与单回路反馈控制系统比较，由于在系统的结构上多了一个副回路，所以具有以下一些特点：（1）、改善了过程的动态特性串级控制系统比单回路控制系统在结构上多了一个副回路，减小了该回路中环节的时间常数，增加了它的带宽，从而使系统的响应加快，控制更为及时。
（2）、具有较强的抗扰动能力在串级控制系统中，主、副调节器放大系数的乘积愈大，则系统的抗扰动能力愈强，控制质量愈好。
串级控制系统由于存在副回路，只要扰动进入副回路，不等它影响到主参数的变化，通过副回路的及时调节，该扰动对主参数的影响就会大大地削弱或完全消除，从而提高了主参数的控制质量。
（3）、具有一定的自适应能力串级控制系统，就其主回路来看是一个定值控制系统，而副回路则是一个随动系统。
主调节器的输出能按照负荷和操作条件的变化而变化，从而不断改变副调节器的给定值，使副回路调节器的给定值适应负荷并随操作条件而变化，即具有一定的自适应能力。
4、主、副回路的设计串级控制系统的主回路是一个定值控制系统。
串级控制系统的设计主要是副参数的选择和副回路的设计以及主、副回路关系的调整，其设计原则为：（1）、主参数的选择和主回路的设计串级控制系统是由主回路和副回路组成。
主回路是一个定值控制系统，副回路是随动调节系统。
对于主参数的选择和主回路的设计，基本上可以按照单回路控制系统的设计原则进行。
凡直接或间接与生产过程运行性能密切相关并可直接测量的工艺参数均可选择作主参数。
若条件许可，可以选用质量指标作为主参数，因为它最直接也最有效。
否则应选用一个与产品质量有单值函数关系的参数作为主参数。
另外，对于选用的主参数必须具有足够的灵敏度，并符合工艺过程的合理性。
（2）、副参数的选择和副回路的设计1）、副参数的选择副参数的选择应使副回路的时间常数小，时延小，控制通道短，这样可使等效过程的时间常数大大减小，从而加快它的工作频率，提高响应速度，缩短过渡过程时间，改善系统的控制品质。
总之，为了充分发挥副回路的超前、快速作用，在扰动影响主参数之前就加以克服，必须设法选择一个可测的、反映灵敏的参数作为副参数。
副回路应包括生产过程中变化剧烈、频繁而且幅度大的主要扰动，并尽可能的多包括一些扰动。
由上所述，串级控制系统副回路具有调节速度快、抑制扰动能力强的特点。
在副回路设计时，为了要充分发挥上述特点，把生产过程中的主要扰动（并可能多的把其它一些扰动）包括在副回路中，以尽量减少对主参数的影响，提高主参数的控制质量。
如本实验就是以下水箱的液位为主参数与下水箱的流量为副参数的串级控制系统。
在选择副参数进行副回路设计时，还必须注意主、副过程时间常数的匹配问题。
因为它是串级控制系统正常运行的主要条件，是保证安全生产、防止共振的根本措施。
如果副过程的时间常数比主过程小得多，这时副回路反应灵敏，控制作用快，但此时副回路包含的扰动少，对于过程特性的改善也就少了；相反，如果副过程的时间常数大于或接近于主过程的时间常数，这时副回路对于改善过程特性的效果不明显，这是因为副回路反应较迟钝，不能及时有效地克服扰动，从而明显地影响主参数。
如果主、副过程的时间常数较接近，这时主副回路间的动态联系十分密切，当一个参数发生振荡时，会使另一个参数也发生振荡，这就是所谓的“共振”，它不利于生产的正常进行。
串级控制系统主、副过程时间常数的匹配是一个比较复杂的问题。
原则上，主副过程时间常数之比应是3到10范围内。
在工程上，应根据具体过程的实际情况与控制要求来定。
若设置串级控制系统主要是利用副回路能迅速克服主要扰动的话，则副回路的时间常数以小一点为好，只要将主要扰动包括在副回路中即可。
副回路设计应考虑工艺上的合理性：串级控制系统的设计，应考虑满足生产工艺要求，并注意到系统的控制作用是先影响副参数，后影响主参数的这种串联对应关系，然后再考虑其它因素。
（3）、串级控制系统参数的选择对控制参数的选择，一般可考虑：1）、选择可控性良好的参数作为控制参数。
2）、所选择的控制参数必须使控制通道有足够大的系数，并应保证大于主要扰动通道的放大系数，以实现对主要扰动进行有效控制。
3）、所选控制参数应同时考虑经济性与工艺上的合理性。
5、主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的基本出发点。
主参数是工艺操作的主要指标，允许波动的范围很小，一般要求无余差，因此，主调节器应选PI或PID控制规律。
副参数的设置是为了保证主参数的控制质量，允许在一定范围内变化，允许有余差，因此副调节器只要选P控制规律就可以了。
一般不引入积分控制规律。
因为副参数允许有余差，而且副调节器的放大系数较大，控制作用强，余差小，若采用积分规律，会延长控制过程，减弱副回路的快速作用。
一般也不引入微分控制规律，因为副回路本身起着快速作用，再引入微分规律会使调节阀动作过大，对控制不利。
6、主、副调节器正、反作用方式的选择：为了满足生产工艺的要求，确保串级控制系统正常运行，主、副调节器正、反作用方式必须正确选择。
在具体选择时，要考虑到调节阀是气开还是气关形式；然后根据生产工艺条件和调节阀形式确定副调节器的正反作用方式；最后再根据主、副参数的关系，决定主、副调节器的正、反作用方式。
在单回路控制系统设计中所述，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须为负反馈。
对于串级控制系统来说，主、副调节器正、反作用方式的选择原则是使主、副回路都构成负反馈系统。
本串级控制系统是以管道为副对象，下水箱为主对象，主被控制量为下水箱的液位，副调节器选纯比例控制，正作用，自动。
主调节器选用比例积分PI控制，反作用，自动。
四、调节器的参数整定及整定串级调节系统整体上是个定值调节系统，要求主参数有较高的调节精度。
但副回路是个随动系统，要求副参数能准确、快速地跟随主调节器输出的变化而变化。
只有明确了主、副回路的作用及主、副参数的要求后，才能正确地通过参数整定改善调节系统的特性，获取最佳的调节过程。
串级调节系统主、副调节器的参数整定方法主要有下列两种：1、两步整定法按照串级调节系统主、副回路的情况，先整定副调节器，后整定主调节器的方法叫做两步整定法，整定过程是：（1）在工况稳定下，主、副调节器都在纯比例作用运行的条件下，将主调节器的比例度固定在100％刻度上，逐渐减小到调节器的比例度，求取副回路在满足某种衰减比（如4：1）过渡过程下的副调节器比例度和操作周期，分别用δ2S和T2S表示。
（2）在副调节器比例度等于δ2S的条件下，逐步减小主调节器的比例度，直至得到同样衰减比下的调节过程，记下此时主调节器的比例度δ1S，和操作周期T2S。
（3）根据上面得到的δ2S、T2S、δ1S，T2S，计算主、副调节器的比例度、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，将计算出的调节器参数加到调节器上。
（5）观察调节过程，适当调整，直到获得满意的过渡过程。
2、一步整定法所谓一次整定法就是根据经验先将副调节器参数一次放好，不再变动，然后按一般单回路调节系统的整定方法直接整定主调节器参数。
一步整定法的依据是：在串级调节系统中，主参数是工艺的主要操作指标，直接关系到产品的质量，对它要求比较严格。
而副参数的设立主要是为了提高主参数的调节质量，对副参数本身没有很高的要求，允许它在一定范围内变化。
因此，在整定时不必把过多的精力花在副环上。
只要把副调节器的参数置于一定数值后，集中精力整定主环，使主参数达到规定的质量指标就行了。
虽然按照经验一次放上的副调节器参数不一定合适，但是，这没有关系，因为副调节器的放大倍数不合适，可以通过调整主调节器的放大倍数来进行补偿，结果仍然可以使主参数呈现4：1衰减振荡过程。
一次整定法的整定步骤如下：（1）在生产正常，系统为纯比例运行的条件下，把副调节器比例度调到某一适当的数值。
（2）利用简单调节系统任一种参数整定方法整定主调节器的参数。
（3）如果出现“共振”现象，可加大主调节器或减小副调节器的整定参数值，一般即能消除。
3、串级调节系统的投运选用不同类型的仪表组成的串级系统，投运方法也有所不同，但是所遵守的原则基本上都是相同的：其一是投运的顺序，一般都采用先到后主，即先投副环后投主环的投运方法；其二投运过程必须保证无扰动切换。
三、实验内容1、按图3-1接成液位与流量的串级控制系统。
2、观察液位和流量的变化情况，并做记录3、绘出简单的液位与流量的串级控制系统的草图，表明信号的流向。
4、自行设计液位与液位的串级控制系统的方框图，并利用所提供的实验装置连接系统。
四、问题与分析1、简述串级调节系统的特点？2、如图聚合釜温度控制系统中，试问：（1）画出系统的方块图。
（2）如果聚合釜的温度不允许过高，否则易发生事故，确定调节阀的气开、气关型？及主、副调节器的正、反作用？（3）如果冷却水的温度是经常波动的，该怎样改进系统？。