仪表串级控制课件
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仪表串级控制 课件.ppt
• 当出口温度发生变化时，温度控制器不断改变着流量控制器 的设定值，流量控制器就按照测量值与变化了的设定值之差 进行控制，直到炉出口温度重新恢复到设定值 。
先副回路， 后主回路
情况二：干扰来自原料油方面，使炉出口温度升高
• 出口温度
温度控制器输出
流量控制器设定值 。
• 燃料油流量为适应温度控制的需要而不断变化。
二、串级控制系统的工作过程（参见P198）
仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析温度-流量串级控 制系统克服干扰的过程。
调节阀：气开式 温度调节器、流量调节器：反作用
情况一：干扰来自燃料油流量的变化
• 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变，流量控 制器就按照变化了的测量值与没变的设定值之差进行控制， 改变执行阀的原有开度，使燃料油向原来的设定值靠近。
第六章 串级控制系统设计
§6.1 串级控制原理 §6.2 串级控制系统的特点 §6.3 串级控制系统的设计 §6.4 串级控制系统的参数整定 §6.5 串级控制系统的工业应用
返回
§6.1 串级控制原理
一、串级控制系统的组成
例 ：管式加热炉是炼油厂经常采用的设备之一（如下所示），
其工艺要求是：炉出口温度保持恒定。
串级控制系统中常见的名词术语：
主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、 副检测变送器，主、副回路。
作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰。
串级控制系统的通用方框图：
二次扰动 一次扰动
设定值
主调节器
副调节器
执行阀
副检测变送器
副 对象
主 对象
副参数
主参数Leabharlann 主检测变送器内回路选取时应包含主要干扰，同时时间常数不宜过长。
先副回路， 后主回路
情况二：干扰来自原料油方面，使炉出口温度升高
• 出口温度
温度控制器输出
流量控制器设定值 。
• 燃料油流量为适应温度控制的需要而不断变化。
二、串级控制系统的工作过程（参见P198）
仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析温度-流量串级控 制系统克服干扰的过程。
调节阀：气开式 温度调节器、流量调节器：反作用
情况一：干扰来自燃料油流量的变化
• 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变，流量控 制器就按照变化了的测量值与没变的设定值之差进行控制， 改变执行阀的原有开度，使燃料油向原来的设定值靠近。
第六章 串级控制系统设计
§6.1 串级控制原理 §6.2 串级控制系统的特点 §6.3 串级控制系统的设计 §6.4 串级控制系统的参数整定 §6.5 串级控制系统的工业应用
返回
§6.1 串级控制原理
一、串级控制系统的组成
例 ：管式加热炉是炼油厂经常采用的设备之一（如下所示），
其工艺要求是：炉出口温度保持恒定。
串级控制系统中常见的名词术语：
主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、 副检测变送器，主、副回路。
作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰。
串级控制系统的通用方框图：
二次扰动 一次扰动
设定值
主调节器
副调节器
执行阀
副检测变送器
副 对象
主 对象
副参数
主参数Leabharlann 主检测变送器内回路选取时应包含主要干扰，同时时间常数不宜过长。
化工仪表及自动化课件第13章
22
第一节 串级控制系统
三、主、副控制器控制规律的选择 目的 为了高精度地稳定主变量。主控制器通常都选
用比例积分控制规律，以实现主变量的无差控 制。 副变量的给定值是随主控制器的输出变化而 变化的。副控制器一般采用比例控制规律。
23
第一节 串级控制系统
表13-1 主、副变量不同时应选用的控制规律
15
第一节 串级控制系统
2.系统的特性
(1)干扰作用于副回路 F2引起θ2变化，控制器T2C及时进行控制，使其很快稳 定下来； 如果干扰量小，经过副回路控制后，F2一般影响不到 温度θ1； 如果干扰量大，其大部分影响为副回路所克服， 波及到被控变量温度θ1再由主回路进一步控制， 彻底消除干扰的影响，使被控变量回复到给定值。
34
第二节 其他复杂控制系统 均匀控制的要求
（1）两个变量在控制过程中都应该是缓慢变化的。 （2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许 的范围内波动。
图13-8 前一设备的液位和后一设备的进料量之关系 1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
35
第二节 其他复杂控制系统
2.均匀控制方案
（1）简单均匀控制
24
第一节 串级控制系统
四、主、副控制器正反作用的选择
1.副控制器作用方向的选择
串级控制系统中的副控制器作用方向的选择，根据工 艺安全等要求，选定执行器的气开、气关形式后，按照 使副控制回路成为一个负反馈系统的原则来确定。
例如图13-2所示的管式加热炉温度-温度串级控制系统 中的副回路。
气源中断，停止供给燃料油时，执行器选气开阀， “正”方向。 燃料量加大时，炉膛温度θ2（副变量）增加，副对象 “正”方向。 为使副回路构成一个负反馈系统，副控制器T2C选择“反” 方向。
第一节 串级控制系统
三、主、副控制器控制规律的选择 目的 为了高精度地稳定主变量。主控制器通常都选
用比例积分控制规律，以实现主变量的无差控 制。 副变量的给定值是随主控制器的输出变化而 变化的。副控制器一般采用比例控制规律。
23
第一节 串级控制系统
表13-1 主、副变量不同时应选用的控制规律
15
第一节 串级控制系统
2.系统的特性
(1)干扰作用于副回路 F2引起θ2变化，控制器T2C及时进行控制，使其很快稳 定下来； 如果干扰量小，经过副回路控制后，F2一般影响不到 温度θ1； 如果干扰量大，其大部分影响为副回路所克服， 波及到被控变量温度θ1再由主回路进一步控制， 彻底消除干扰的影响，使被控变量回复到给定值。
34
第二节 其他复杂控制系统 均匀控制的要求
（1）两个变量在控制过程中都应该是缓慢变化的。 （2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许 的范围内波动。
图13-8 前一设备的液位和后一设备的进料量之关系 1—液位变化曲线；2—流量变化曲线
35
第二节 其他复杂控制系统
2.均匀控制方案
（1）简单均匀控制
24
第一节 串级控制系统
四、主、副控制器正反作用的选择
1.副控制器作用方向的选择
串级控制系统中的副控制器作用方向的选择，根据工 艺安全等要求，选定执行器的气开、气关形式后，按照 使副控制回路成为一个负反馈系统的原则来确定。
例如图13-2所示的管式加热炉温度-温度串级控制系统 中的副回路。
气源中断，停止供给燃料油时，执行器选气开阀， “正”方向。 燃料量加大时，炉膛温度θ2（副变量）增加，副对象 “正”方向。 为使副回路构成一个负反馈系统，副控制器T2C选择“反” 方向。
串级控制系统课件
C2 V mT C1
Gmp ( + )
GPP ( + ) G PT ( + ) → P ↑ → T ↑
f2
f1
设：反向干扰， f1 → T↓; f2 → P↑ 反向干扰， 动作过程
GmP ( + ) GC 2 ( + ) GV ( − ) 副：P ↑ → e 2 ↑ u2 ↑ q ↓ → → → P →T GmT ( + ) GC ( − ) 主：T ↓ → e1 ↓ u1 ↑→ e 2 ↓→ q ↑ →
等效副对象传递函数： 等效副对象传递函数：
( s) P2 G ′ ( s) = P2 1 + G ( s )G ( s )G ( s )G P2 m2 c2 v( s) G
①提高系统的工作频率----时间常数 提高系统的工作频率 时间常数
令：GC2 = KC2, GV = KV, Gm2 = Km2， 代入前式： 代入前式： K P 2 (TP 2 s + 1)
a.串级控制系统工作频率 串级控制系统工作频率
串级控制等效方框图
由等效方框图， 由等效方框图，得串级控制系统传递函数为
′ GP 1 ( s )GP 2 ( s )GV ( s )GC 2 ( s )GC 1 ( s ) G( s) = ′ 1 + GP 1 ( s )GP 2 ( s )GV ( s )GC 2 ( s )GC 1 ( s )Gm 1
2.1.2 精馏塔塔釜温度串级控制动作分析
1）系统设定 方块图
(-) (+) (-) (+) (+)
(+)
(+)
设定元件作用方式： 设定元件作用方式： 温度对象：正作用（＋） 测量变送器：正作用（＋） 温度对象：正作用（＋） 测量变送器：正作用（＋） 压力对象：正作用（＋） 压力控制器：正作用（＋） 压力对象：正作用（＋） 压力控制器：正作用（＋） 调节阀门：气关阀（－） 温度控制器：副作用（－） 调节阀门：气关阀（－） 温度控制器：副作用（－）
Gmp ( + )
GPP ( + ) G PT ( + ) → P ↑ → T ↑
f2
f1
设：反向干扰， f1 → T↓; f2 → P↑ 反向干扰， 动作过程
GmP ( + ) GC 2 ( + ) GV ( − ) 副：P ↑ → e 2 ↑ u2 ↑ q ↓ → → → P →T GmT ( + ) GC ( − ) 主：T ↓ → e1 ↓ u1 ↑→ e 2 ↓→ q ↑ →
等效副对象传递函数： 等效副对象传递函数：
( s) P2 G ′ ( s) = P2 1 + G ( s )G ( s )G ( s )G P2 m2 c2 v( s) G
①提高系统的工作频率----时间常数 提高系统的工作频率 时间常数
令：GC2 = KC2, GV = KV, Gm2 = Km2， 代入前式： 代入前式： K P 2 (TP 2 s + 1)
a.串级控制系统工作频率 串级控制系统工作频率
串级控制等效方框图
由等效方框图， 由等效方框图，得串级控制系统传递函数为
′ GP 1 ( s )GP 2 ( s )GV ( s )GC 2 ( s )GC 1 ( s ) G( s) = ′ 1 + GP 1 ( s )GP 2 ( s )GV ( s )GC 2 ( s )GC 1 ( s )Gm 1
2.1.2 精馏塔塔釜温度串级控制动作分析
1）系统设定 方块图
(-) (+) (-) (+) (+)
(+)
(+)
设定元件作用方式： 设定元件作用方式： 温度对象：正作用（＋） 测量变送器：正作用（＋） 温度对象：正作用（＋） 测量变送器：正作用（＋） 压力对象：正作用（＋） 压力控制器：正作用（＋） 压力对象：正作用（＋） 压力控制器：正作用（＋） 调节阀门：气关阀（－） 温度控制器：副作用（－） 调节阀门：气关阀（－） 温度控制器：副作用（－）
《串级控制系统》课件
5 保证系统的可靠性
采取措施确保系统的可靠性，如备份控制器、 故障检测和自动切换等。
串级控制系统的实现1Fra bibliotek软件实现
2
串级控制系统的软件实现包括控制算法
的设计、编程和调试。
3
硬件组成
串级控制系统的硬件组成包括传感器、 执行器、控制器和通信设备。
实现过程
串级控制系统的实现包括系统设计、参 数调整和系统测试等多个步骤。
串级控制系统的应用领域
化工工业
串级控制系统在化工 工业中有广泛的应用， 能够稳定控制各种化 学过程。
食品工业
食品工业中的串级控 制系统能够确保食品 生产过程的高效、稳 定和安全。
制造业
制造业中的串级控制 系统能够提高产品的 质量和生产效率，实 现精细化生产。
冶金工业
冶金工业中的串级控 制系统能够优化冶金 过程，提高冶金产品 的质量和产量。
1 改善系统稳定性
串级控制系统能够减小系统的波动幅度，提 高系统的稳定性。
2 提高系统精度和可靠性
通过串级控制系统，我们能够降低系统的误 差，提高系统的精度和可靠性。
3 减小控制器的负担
串级控制系统能够分担控制器的负荷，使其 更加高效且稳定。
4 减小设备的故障率
串级控制系统能够有效减小设备故障的概率， 提高设备的可靠性和使用寿命。
设计原则
1 正确选择控制器
根据系统需求和特点，选 择合适的控制器类型和参 数。
2 合理设置控制参数
3 统一参考信号
根据系统需求和运行状况， 合理设置控制参数，以达 到最佳控制效果。
将所有控制器的输入信号 统一为相同的参考信号， 以保证系统的稳定性和一 致性。
4 建立完善的监测系统
13串级控制系统1 自动化仪表 教学课件
400 450 500
副回路（副环）：由副变量检测变送器、副控制器、调节阀、 副对象组成的回路。处在串级控制系统内部的，在控制过程中 起着“粗调”的作用。
主回路（主环）：由副回路、主控制器、主对象、主变量检测 变送器组成的回路，在控制系统中起着“细调”的作用。
一次干扰：进入主回路的干扰 二次干扰：进入副回路的干扰
第七章之一 串级控制系统 《化工过程自动化技术》
第七章之一 串级控制系统 《化工过程自动化技术》
串级控制系统的设计原则
单回路控制不能满足性能要求； 有反映系统主要干扰的可测副参数； 调节阀与副参数之间具有因果关系； 副参数的选择应使副对象的时间常数比主对象的时间常数 小，调节通道短，反应灵敏； 尽可能将带有非线性或时变特性的环节包含于副回路中。
具有两个回路。
两套检测变送器、两个调节器、两个被控对象、和一个调节阀组成， 其中的调节器串联工作，前一个调节器的输出为后一个调节器的给定值， 后一个调节器的输出送往调节阀。
第七章之一 串级控制系统 《化工过程自动化技术》
三、常用术语：
主变量：主要目标 副变量：被控对象引出的中间变量 副对象：副变量与操纵变量之间的通道特性 主对象：主变量与副变量之间的通道特性 副控制器：接受副变量的偏差，其输出控制阀门 主控制器：接受主变量的偏差，其输出是副控制器的设定值
第七章之一 串级控制系统 《化工过程自动化技术》 加热炉温度单回路控制响应曲线
Temperature (°C)
69 68 67 66 65 64 63 62 61 60
0
D2 response
D1 response
不太好！ 什么原因
？
50 100
150 200 250 300 350 Time(min)
仪表串级控制课件
双容对象的串级控制系统如下图所示：
W（2 S）
X1(S)
X 2 (S )
K c1
Kc2
K2 1T02S
Y2 (S)
K1
1T01S
Y1(S)
则：W（2 S）
T02
Kc2K2 (Kc2K2 1)
T02
S 1
(Kc2K2 1)
K 2
同理可得：
d 2 02
122
T01 T02 T01T02
其பைடு நூலகம்： T02
二、串级控制系统的工作过程（参见P198）
仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析温度-流量串级控 制系统克服干扰的过程。
调节阀：气开式 温度调节器、流量调节器：反作用
情况一：干扰来自燃料油流量的变化
• 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变，流量控 制器就按照变化了的测量值与没变的设定值之差进行控制， 改变执行阀的原有开度，使燃料油向原来的设定值靠近。
X (S)
Kc
K2 1T02S
K1 1T01S
Y (S )
其特征方程式为：
T01T02S 2 (T01 T02 )S (1 Kc K1K2 ) 0
则:
2 1 01
T01 T02 T01T02
阻尼比
阻尼振荡频率为：
自然振 荡频率
d1 01
1 12
T01 T02 T01T02
1 12 21
E1 (s)
Wc1 (s)
X 2 (s) +
-
E2 (s) Wc2 (s) + -
Z1(s)
Z2 (s)
F2 (s) +
WV (s)
W02 (s)
第4章(串级控制)过程控制课件
副回路为正作用; 最后可选温度控制器为反作用.
下面分析串级控制系统的工作过程.
R1 (s) E1 (s)
Z1 (s)
温度控制器
R2 (s) E2 (s)
Z 2 ( s)
“-”
流量控制器
“+”
控制阀
流量检测变送器 温度检测变送器
流量对象
D2 (s) Y2 (s)
温度对象
D1 (s) Y1 (s)
“-”
控制阀 原料油
降到最低程度. 此方案的缺点是出口
温度不是被控量, 燃料油流量是间接被控量, 这就要求燃料 油流量对出口温度有足够的灵敏度且两者间有一一对应的 关系. 但影响出口温度的还有燃料油的热值﹑炉膛的压力
(影响燃烧所需的空气含氧量)﹑原料油入口温度及入口 流量等诸多因素, 且当上述因素引起出口温度变化时, 由 于出口温度未反馈到系统的输入端, 故此方案无法克服上 述因素的干扰将温度调节到理想状态. 上面两种方案各有优缺点, 下图是把两种方案结合 在此方案中, 用温度控制器的 起来的一种控制方案. 温度变送器 输出作为流量控制器的设定值 TC 温度测量值 由流量控制器的输出去调节 温度设定值 燃料油的流量. 从结构上 流量测量值 QC 看, 其特点是 出口温度 两个控制器串 控制量 流量变送器 接使用故此方 燃料油 案可叫加 控制阀 热炉出口温度与
Z1 (s)
Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)
R2 ( s)
'
Wo 2 (s)
'
Y2 (s)
Wo1 (s)
Y1 (s)
Hm1 (s)
1 Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)Wo 2 ' (s)Wo1 (s) Hm1 (s) 0
下面分析串级控制系统的工作过程.
R1 (s) E1 (s)
Z1 (s)
温度控制器
R2 (s) E2 (s)
Z 2 ( s)
“-”
流量控制器
“+”
控制阀
流量检测变送器 温度检测变送器
流量对象
D2 (s) Y2 (s)
温度对象
D1 (s) Y1 (s)
“-”
控制阀 原料油
降到最低程度. 此方案的缺点是出口
温度不是被控量, 燃料油流量是间接被控量, 这就要求燃料 油流量对出口温度有足够的灵敏度且两者间有一一对应的 关系. 但影响出口温度的还有燃料油的热值﹑炉膛的压力
(影响燃烧所需的空气含氧量)﹑原料油入口温度及入口 流量等诸多因素, 且当上述因素引起出口温度变化时, 由 于出口温度未反馈到系统的输入端, 故此方案无法克服上 述因素的干扰将温度调节到理想状态. 上面两种方案各有优缺点, 下图是把两种方案结合 在此方案中, 用温度控制器的 起来的一种控制方案. 温度变送器 输出作为流量控制器的设定值 TC 温度测量值 由流量控制器的输出去调节 温度设定值 燃料油的流量. 从结构上 流量测量值 QC 看, 其特点是 出口温度 两个控制器串 控制量 流量变送器 接使用故此方 燃料油 案可叫加 控制阀 热炉出口温度与
Z1 (s)
Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)
R2 ( s)
'
Wo 2 (s)
'
Y2 (s)
Wo1 (s)
Y1 (s)
Hm1 (s)
1 Wc1 (s)Wc 2 (s)Wv (s)Wo 2 ' (s)Wo1 (s) Hm1 (s) 0
15串级控制系统 《过程控制系统及仪表》课件
工艺过程 催化裂化的流程包括三个部分：①原料油催化裂化；②催化剂再生；③产 物分离。原料经换热后与回炼油混合喷入提升管反应器下部，在此处与高温催化剂混 合、气化并发生反应。反应温度480～530℃,压力0.14MPa（表压）。反应油气与催化 剂在沉降器和旋风分离器(简称旋分器)，分离后，进入分馏塔分出汽油、柴油和重质 回炼油。裂化气经压缩后去气体分离系统。结焦的催化剂在再生器用空气烧去焦炭后 循环使用，再生温度为600～730℃。
辽宁科技大学
四、串级系统的实施方案 主、副变量，主、副控制器选型确定之后，可考虑串级系统
的具体构成方案。 仪表选型； 主、副环是否单独运行，或选择遥控方案； 是否有积分饱和现象； 各种数据的显示、记录、报警； 系统维修方便，投资少。故障时，应能立即切入手动。
实例：图4 22、4 23。
辽宁科技大学
上式说明，频率的提高
与主、副对象的时间常
（4 - 16）
数比 To1 / To2
辽宁科技大学
辽宁科技大学
有关。 41见 。 8 图 可见 To1/T ， o2较 在小串 时 /单 ， 增长 较快， To1/而 To2较 在大时增长慢下来。
辽宁科技大学
系统设计时，希望 To 2小些，以使副回路灵敏 些，控制 作用快一点。但 To 2过小， To1 / To 2便增大，此时对提高系 统的工作频率意义已不 大。 To 2 过小将使副回路过于灵 敏 而不稳定。因此，在选 择副回路时，主、副回 路的时间常
主控制器： PI 或 PID 克服容量滞后，进一步 提高控制质量。 副控制器： P 作用。当 To2 较小， 较大时，可引入积分。 2. 工艺对主变量要求比较 高，对付变量要求也比 较高。 主控制器： PI; 副控制器： PI 。 注意：如主控制器输出 变化太剧烈，即使副控 制器有积分 作用，副变量也不能稳 定在工艺要求的数值上 。整定时应考 虑这一点。
辽宁科技大学
四、串级系统的实施方案 主、副变量，主、副控制器选型确定之后，可考虑串级系统
的具体构成方案。 仪表选型； 主、副环是否单独运行，或选择遥控方案； 是否有积分饱和现象； 各种数据的显示、记录、报警； 系统维修方便，投资少。故障时，应能立即切入手动。
实例：图4 22、4 23。
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上式说明，频率的提高
与主、副对象的时间常
（4 - 16）
数比 To1 / To2
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辽宁科技大学
有关。 41见 。 8 图 可见 To1/T ， o2较 在小串 时 /单 ， 增长 较快， To1/而 To2较 在大时增长慢下来。
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系统设计时，希望 To 2小些，以使副回路灵敏 些，控制 作用快一点。但 To 2过小， To1 / To 2便增大，此时对提高系 统的工作频率意义已不 大。 To 2 过小将使副回路过于灵 敏 而不稳定。因此，在选 择副回路时，主、副回 路的时间常
主控制器： PI 或 PID 克服容量滞后，进一步 提高控制质量。 副控制器： P 作用。当 To2 较小， 较大时，可引入积分。 2. 工艺对主变量要求比较 高，对付变量要求也比 较高。 主控制器： PI; 副控制器： PI 。 注意：如主控制器输出 变化太剧烈，即使副控 制器有积分 作用，副变量也不能稳 定在工艺要求的数值上 。整定时应考 虑这一点。
串级控制系统资料课件
特点
串级控制系统具有较好的抗干扰能力和对负荷变化的适应性 ，能够提高系统的控制品质和降低对控制参数的敏感性。
串级控制系统基本组成
01
02
03
控制器
是系统的核心部分，负责 接收输入信号并输出控制 信号。
内回路
由控制器、测量变送器和 执行机构组成，负责将控 制器的输出信号转换为实 际的控制动作。
外回路
串级控制系统资料课件
目录
• 串级控制系统概述 • 串级控制系统的设计 • 串级控制系统的应用 • 串级控制系统的优化 • 串级控制系统的案例分析 • 串级控制系统的未来发展与挑战
01
串级控制系统概述
定义与特点
定义
串级控制系统是一种常用的工业控制系统，由两个或更多控 制器串联组成，每个控制器控制一个内回路，内回路的输出 作为下一级控制器的给定值，形成多级控制回路。
内回路的输出值作为 下一级控制器的给定 值，下一级控制器根 据给定值和实际测量 值的偏差计算出控制 信号，调整内回路的 执行机构；
通过多级控制回路的 协同作用，最终实现 系统输出值与目标值 的接近。
02
串级控制系统的设计
设计原则与步骤
01
确定系统结构
根据工艺要求和控制目标，确定 串级控制系统的主控制器和从控 制器。
算法优化
并行计算
利用多核处理器或分布式计算资源，加速控制算法的计算 过程，提高系统的实时性。
01
参数优化
通过智能优化算法，对控制算法的参数 进行优化，以获得更好的控制效果。
02
03
近似算法
在保证控制精度的前提下，采用近似 算法降低计算复杂度，提高系统的响 应速度。
系统结构优化
模块化设计
串级控制系统具有较好的抗干扰能力和对负荷变化的适应性 ，能够提高系统的控制品质和降低对控制参数的敏感性。
串级控制系统基本组成
01
02
03
控制器
是系统的核心部分，负责 接收输入信号并输出控制 信号。
内回路
由控制器、测量变送器和 执行机构组成，负责将控 制器的输出信号转换为实 际的控制动作。
外回路
串级控制系统资料课件
目录
• 串级控制系统概述 • 串级控制系统的设计 • 串级控制系统的应用 • 串级控制系统的优化 • 串级控制系统的案例分析 • 串级控制系统的未来发展与挑战
01
串级控制系统概述
定义与特点
定义
串级控制系统是一种常用的工业控制系统，由两个或更多控 制器串联组成，每个控制器控制一个内回路，内回路的输出 作为下一级控制器的给定值，形成多级控制回路。
内回路的输出值作为 下一级控制器的给定 值，下一级控制器根 据给定值和实际测量 值的偏差计算出控制 信号，调整内回路的 执行机构；
通过多级控制回路的 协同作用，最终实现 系统输出值与目标值 的接近。
02
串级控制系统的设计
设计原则与步骤
01
确定系统结构
根据工艺要求和控制目标，确定 串级控制系统的主控制器和从控 制器。
算法优化
并行计算
利用多核处理器或分布式计算资源，加速控制算法的计算 过程，提高系统的实时性。
01
参数优化
通过智能优化算法，对控制算法的参数 进行优化，以获得更好的控制效果。
02
03
近似算法
在保证控制精度的前提下，采用近似 算法降低计算复杂度，提高系统的响 应速度。
系统结构优化
模块化设计
串级控制系统课件
冶金行业
用于控制钢水温度、成分等参 数，实现高效、低耗的冶炼过
程。
02
串级控制系统的设计与实现
控制器设计
01
控制器类型选择
根据被控对象的特性，选择合适 的控制器类型，如PID控制器、 模糊控制器等。
02
控制器参数整定
03
控制器结构调整
根据系统性能要求，对控制器参 数进行整定，以获得良好的控制 效果。
升系统的决策能力。
人工智能技术
03
利用机器学习和深度学习技术，实现自适应学习和智能决策，
提高系统的自主性和智能化程度。
系统集成与优化
系统集成
将多个子系统进行集成，实现信息共享和协同工作，提高系统的 整体性能和效率。
系统优化
通过优化算法和智能技术，对系统进行性能分析和优化设计，提高 系统的稳定性和可靠性。
系统优化
根据调试结果，对系统设计进行优化，提高系统性能、降低能耗等。
03
串级控制系统的性能分析
稳定性分析
稳定性是控制系统的重要性能指标，它决定了 系统在受到扰动后能否回到原始状态的能力。
稳定性分析主要通过判断系统的极点和零点散 布来进行，极点越靠近虚轴，系统越不稳定； 零点越远离虚轴，对系统稳定性的影响越大。
主回路设计
主回路功能确定
明确主回路在系统中的作用，如保证主参数 稳定、克服主要扰动等。
主回路控制器选择
根据主回路功能要求，选择合适的主回路控 制器。
主回路参数整定
根据主回路控制效果，对主回路控制器参数 进行整定，以优化系统性能。
系统调试与优化
系统调试
在系统初步设计完成后，进行实际调试，检查系统各部分是否正常工作、控制效果是否到达预期。
用于控制钢水温度、成分等参 数，实现高效、低耗的冶炼过
程。
02
串级控制系统的设计与实现
控制器设计
01
控制器类型选择
根据被控对象的特性，选择合适 的控制器类型，如PID控制器、 模糊控制器等。
02
控制器参数整定
03
控制器结构调整
根据系统性能要求，对控制器参 数进行整定，以获得良好的控制 效果。
升系统的决策能力。
人工智能技术
03
利用机器学习和深度学习技术，实现自适应学习和智能决策，
提高系统的自主性和智能化程度。
系统集成与优化
系统集成
将多个子系统进行集成，实现信息共享和协同工作，提高系统的 整体性能和效率。
系统优化
通过优化算法和智能技术，对系统进行性能分析和优化设计，提高 系统的稳定性和可靠性。
系统优化
根据调试结果，对系统设计进行优化，提高系统性能、降低能耗等。
03
串级控制系统的性能分析
稳定性分析
稳定性是控制系统的重要性能指标，它决定了 系统在受到扰动后能否回到原始状态的能力。
稳定性分析主要通过判断系统的极点和零点散 布来进行，极点越靠近虚轴，系统越不稳定； 零点越远离虚轴，对系统稳定性的影响越大。
主回路设计
主回路功能确定
明确主回路在系统中的作用，如保证主参数 稳定、克服主要扰动等。
主回路控制器选择
根据主回路功能要求，选择合适的主回路控 制器。
主回路参数整定
根据主回路控制效果，对主回路控制器参数 进行整定，以优化系统性能。
系统调试与优化
系统调试
在系统初步设计完成后，进行实际调试，检查系统各部分是否正常工作、控制效果是否到达预期。
《串级控制系统》课件 (2)
串级控制系统的应用
工业自动化
串级控制系统被广泛应用于工 业自动化领域，实现精确控制 和优化生产过程。
汽车控制系统
在汽车制造业中，串级控制系 统可用于提高车辆性能和燃油 效率。
机器人控制系统
串级控制系统在机器人控制系 统中的应用使机器人能够更准 确和高效地执行任务。
串级控制系统的设计与实现
1
系统结构设计
《串级控制系统》PPT课件 (2)
Learn about cascade control systems with this engaging presentation that explains what they are, why we need them, their components, working principles, applications, and design and implementation steps.
串级控制系统的工作原理
1
主控制器发送控制信号
主控制器根据系统需求发送控制信号给
从控制器接收信号并响应
2
从控制器。
从控制器接收主控制器的信号，并根据
控制算法作出响应。
3
传感器感知过程变量
传感器实时感知系统中的过程变量，并
执行器执行相应操作
4
将数据传输给主控制器和从控制器。
执行器根据控制信号对系统进行调节， 确保系统的稳定运行。
根据系统要求和控制策略设计串级控制
系统参数设计
2
系统的整体结构。
选择适当的参数值和控制算法，确保系
统的稳定性和性能。
3
系统程序设计
编写控制系统的程序代码，实现控制算
实例分析
4
法和通信功能。
串级控制系统ppt课件
最新课件
0.013 21
串级控制系统的特点及应用范围
特点
1、两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统，
其中主回路是定值控制，副回路是随动控制
2、副回路的引入，大大克服了二次扰动对系统被调量的影响
3、迅速克服进入副回路扰动的影响，提高系统的抗扰动能力
4、对负荷变化有一定的自适应能力（适应操作条件的变化）
最新课件
27
主被控变量的选择
③ 尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得 直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时， 可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为 被控变量。 ④ 被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏 度。
⑤ 选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪 表产品现状。⑥ 被控变量应是独立可控的。源自什么样的影响？最新课件
2
课堂提问
采用PI控制，Ti调小时为保持系统稳定性，比
例度应该怎样变化？ 调大
工程整定方法有哪几种？主要步骤是什么？
× 系统的投运是使执行器从手动平稳过渡到自动 状态，该说法对不对？
最新课件
3
最新课件
4
最新课件
5
主要内容
了解串级控制系统的概念与特点； 掌握串级控制系统的方框图表示法； 结合控制原理，掌握串级系统的分析方法； 了解串级控制系统的设计原则； 掌握串级控制系统的参数整定方法；
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。
最新课件
22
应用范围
1、纯滞后大 2、容量滞后大 3、扰动变化剧烈、幅值大 4、具有非线性特性的过程 容量滞后：物料或能量的传递需要通过一定阻力
串级控制系统ppt课件
副参数塔底流量波动使系统状况发生变化时,它会迅速反映出这种情况,副调节器便 立即进行调节.对于幅度小的干扰,经过副回路的及时调节,一般影响不到液面的变化. 当干扰很大时在副回路快速调节下干扰幅值大大减少,尽管还将影响到主参数----塔底 液面,当主调节器投入调节过程后,很快可以克服干扰. 2.干扰作用于副回路 假如塔底流量正常,进料流量发生变化,至使塔底液面偏离给定值,此时主调节器立即 工作,输出相应变化,通过改变副调节器的给定值与塔底流量的偏差发出相应的输出信 号,改变调节阀的开度从而使塔底液面尽快回到给定值上.
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
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
第三章串级控制系统 过程控制系统课件
仍以管式加热炉为例，来说明串级控制系统是如何有效地克服 被控对象的容量滞后而提高控制质量的。对于图3.2所示的加热炉出 口温度与炉膛温度串级控制系统，为了便于分析，先假定已根据工艺 的实际情况选定控制阀为气开式，断起时关闭控制阀，以防止炉管烧 坏而酿成事故。温度控制器 T1 C 和 T 2 C 都采用反作用方式（控制 阀气开、气关形式的选择原则与简单控制系统时相同，主、副控制器 的正、反作用方式的选择原则留待下面再介绍），并且假定系统在扰 动作用之前处于稳定的“平衡”状态，即此时被加热物料的流量和温 度不变，燃料的流量与热值不变，烟囱抽力也不变，炉出口温度和炉 膛温度均处在相对平衡状态，燃料控制阀也相应地保持在一定的开度 上，此时炉出口温度稳定在设定值上。 当某一时刻系统中突然引进了某个扰动时，系统的稳定状态就 遭到破坏，串级控制系统便开始了其控制过程。下面针对不同的扰动 情况来分析该系统的工作过程。
（a）出口温度控制系统
（b）炉膛温度控制系统
图3.1 加热炉温度简单控制系统
综上分析，为了解决管式加热炉的原料油出口温度的控制问 题，人们在生产实践中，往往根据炉膛温度的变化，先改变燃料 量，然后再根据原料油出口温度与其设定值之差，进一步改变燃 料量，以保持原料油出口温度的恒定。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控变量的炉出口温度与炉膛 温度的串级控制系统，如图3.2所示。该串级控制系统的方框图 如图3.3所示。
副回路内的扰动。如上例中燃料方面的扰动 变化 。
和烟囱抽力的
f 2 (t )
f 3 (t ) 一般来说，主控制器的设定值是由工艺规定的，它是一个 定值，因此，主环是一个定值控制系统。而副控制器的设定值 是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出的变化而变化， 因此，副回路是一个随动控制系统。
（a）出口温度控制系统
（b）炉膛温度控制系统
图3.1 加热炉温度简单控制系统
综上分析，为了解决管式加热炉的原料油出口温度的控制问 题，人们在生产实践中，往往根据炉膛温度的变化，先改变燃料 量，然后再根据原料油出口温度与其设定值之差，进一步改变燃 料量，以保持原料油出口温度的恒定。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控变量的炉出口温度与炉膛 温度的串级控制系统，如图3.2所示。该串级控制系统的方框图 如图3.3所示。
副回路内的扰动。如上例中燃料方面的扰动 变化 。
和烟囱抽力的
f 2 (t )
f 3 (t ) 一般来说，主控制器的设定值是由工艺规定的，它是一个 定值，因此，主环是一个定值控制系统。而副控制器的设定值 是由主控制器的输出提供的，它随主控制器输出的变化而变化， 因此，副回路是一个随动控制系统。
串级控制系统课件
值增大。由于燃料流量的变化，并不能立即引起烧成带 温度T1的变化。所以此时主控制器的输出暂时还没有变 化，因此副控制器处于定值控制状态。根据副控制器的 “反”作用，其输出将减小，“气开”式的控制阀门将 被关小，燃料流量将被调节回稳定状态时的大小。
精选ppt
18
如果这个干扰幅度并不大，经副回路的调节，很快 得到克服，不至于引起主变量的改变。如果这个干 扰作用比较强，尽管副回路的控制作用已大大削弱 了它对主变量的影响，但随着时间的推移，主变量 仍会受到它的影响偏离了稳态值而升高。经主温度 检测变送器后，主控制器接受到的测量信号增大。 主控制器是定值控制，而且是“反”作用，所以主 控制器的输出会减小。这就意味着副控制器的设定 值减小，从而会使得副控制器在原来的基础上变的 更小，也即阀门开度也将再关小一点，以克服干扰 对主变量的影响。
如果两个干扰引起副控制器的设定值和测量值的同向变化不 相同，也就是说二次干扰还不足以补偿一次干扰时，副控制器 再根据偏差的性质作小范围调节即可将主变量稳定在设定值上 。
精选ppt
23
从串级控制系统的工作过程可以看出，两个控制器 串联工作，以主控制器为主导，保证主变量稳定为目 的，两个控制器协调一致，互相配合。尤其是对于二 次干扰，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进 一步“细调”。因此控制质量必然高于简单控制系统 。
例6-1 隔焰式隧道 窑温度控制系统。 （见图6-1）。 隧道窑是对陶瓷制 品进行预热、烧成、 冷却的装置。
精选ppt
3
如果火焰直接在窑道烧成带燃烧，燃烧气体中
的有害物质将会影响产品的光泽和颜色，所以
就出现了隔焰式隧道窑。火焰在燃烧室中燃烧
，热量经过隔焰板辐射加热烧成带。制品在窑
道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧
精选ppt
18
如果这个干扰幅度并不大，经副回路的调节，很快 得到克服，不至于引起主变量的改变。如果这个干 扰作用比较强，尽管副回路的控制作用已大大削弱 了它对主变量的影响，但随着时间的推移，主变量 仍会受到它的影响偏离了稳态值而升高。经主温度 检测变送器后，主控制器接受到的测量信号增大。 主控制器是定值控制，而且是“反”作用，所以主 控制器的输出会减小。这就意味着副控制器的设定 值减小，从而会使得副控制器在原来的基础上变的 更小，也即阀门开度也将再关小一点，以克服干扰 对主变量的影响。
如果两个干扰引起副控制器的设定值和测量值的同向变化不 相同，也就是说二次干扰还不足以补偿一次干扰时，副控制器 再根据偏差的性质作小范围调节即可将主变量稳定在设定值上 。
精选ppt
23
从串级控制系统的工作过程可以看出，两个控制器 串联工作，以主控制器为主导，保证主变量稳定为目 的，两个控制器协调一致，互相配合。尤其是对于二 次干扰，副控制器首先进行“粗调”，主控制器再进 一步“细调”。因此控制质量必然高于简单控制系统 。
例6-1 隔焰式隧道 窑温度控制系统。 （见图6-1）。 隧道窑是对陶瓷制 品进行预热、烧成、 冷却的装置。
精选ppt
3
如果火焰直接在窑道烧成带燃烧，燃烧气体中
的有害物质将会影响产品的光泽和颜色，所以
就出现了隔焰式隧道窑。火焰在燃烧室中燃烧
，热量经过隔焰板辐射加热烧成带。制品在窑
道的烧成带内按工艺规定的温度进行烧结，烧
化工仪表之复杂控制系培训课件(pdf 31张)
8.2 均匀控制系统 均匀控制系统是指其所起的作用而言。
8.2.1 均匀控制系统的目的和要求
炼油、化工都是连续生产过程，前一设备的出料
往往就是后一设备的进料。如图所示前塔的出料就是 后塔的进料。
为了保证前塔的分 馏过程正常进行， 需要维持塔底液位 稳定。
为了使操作稳定，
后塔进料流量也应 该平稳，
要求前塔塔底液位和流出量两个变量都稳定显 然是有矛盾的，解决这一矛盾的方法是采用均匀
r+
e1
u1 e2
u2
q
f2 c2
f1
主控制器 +
副控制器 控制阀
副过程
主过程
c1
-
-
y2 y1
副检测变送
主检测变送
8.1.1.3 串级控制系统的工作过程
原料油
TT1 TC1 TT2 TC2
燃料油
ABC副及变扰扰扰时量若若动动动进同进例扰同作行作如时入动控时用用：升加制作作于于燃高热，用用主料副以或炉使压于过回维同的力主副程路持时原发、回炉生降料副膛路变低油温变和化，流度量主，稳此量按首过定时发先同程。主生影一如响、变方果炉副化扰向膛调而动变温量节影化度小器响，，，对到副即经调调炉主过节节出副、器阀口回 温的路度控及变制时化方控时向制， 是后则 一，一由 致般主的不调，影节有响器利炉起于出口控提温高制度控作。制用在质，大量此幅度。时扰副动回下路，虽其不大 能主部路直、分来接副若影消克调扰响除服节动被，扰器作副此动对回时用路副，调使克调但节主服节由阀、，器于的副小的副控变部测回制分量量影值路方朝响与的向相炉设存是反出定在相方口值而反向温两改的度方变善的面，化扰的了阀，动变过门则则化程开此由加特度时主在性只回一， 缩作口起短小温，了小度控控变升制制动高作通 就 ，用道 能 而加强， 符 燃，因合料使此控压主控制力变制要降量质求低尽快量。使地例炉有恢如膛所复，温提到原 度高设料 降。定值量 低上减 。来小。使炉出
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在这个方案中，炉出口温度不是被控量，当来自原料入 口温度和初始温度等干扰因素使出口温度发生变化时，此间 接控制系统无法将变化了的温度调回来；
管式加热炉出口温度的间接控制（2）
期望炉膛 温度
方案三：加热炉出口温度与燃料流量的串级控制
用温度控制器的输出作为流量控制器的设定值，由流量 控制器的输出去控制燃料油管线的控制阀，可以抑制燃料 油流量的扰动 同样：加热炉出口温度与炉膛温度的串级控制可以抑制燃料油
第六章 串级控制系统设计
§6.1 串级控制原理 §6.2 串级控制系统的特点 §6.3 串级控制系统的设计 §6.4 串级控制系统的参数整定 §6.5 串级控制系统的工业应用
返回
§6.1 串级控制原理
一、串级控制系统的组成
例 ：管式加热炉是炼油厂经常采用的设备之一（如下所示），
其工艺要求是：炉出口温度保持恒定。
流量的扰动和热值扰动。
温度-流量串级控制系统的方框图如下：
R（1 S） E（1 S） 温 度 调 R（2 S） E（2 S） 流 量 调
节器
节器
执行阀
D（2 S） D（1 S）
流量
流量
温度
对象
对象
原料出口温度
流量检测变送器
温度检测变送器
串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。
E1 (s)
Wc1 (s)
X 2 (s) +
-
E2 (s) Wc2 (s) + -
Z1(s)
Z2 (s)
F2 (s) +
WV (s)
W02 (s)
Y2 (s) +
F1 (s) +
W01 (s)
Wm2 (s)
Y1 (s)
Wm1 (s)
输出对于二次扰动的传递函数：
FY（（12 SS）） 1
WV (s)W02 (s)W01(s) Wc1(s)Wc2 (s)WV (s)W02 (s)W01(s)Wm1(s) Wc2 (s)WV (s)W02 (s)Wm2 (s)
返回
§6.2 串级控制系统的特点
1、能迅速克服进入副回路的二次干扰 串级控制系统方框图如下：
X1(s) +
E1 (s)
Wc1 (s)
X 2 (s) +
-
E2 (s) Wc2 (s) + -
Z1(s)
Z2 (s)
F2 (s) +
WV (s)
W02 (s)
Y2 (s) +
F1 (s) +
W01 (s)
X（S）
F（2 S） Wc (S)
WV (S)
F（1 S） W02(S)
Y（S） W01(S)
Wm (S )
Y(S)
Wc (s)WV (s)W02 (s)W01(s)
X (S ) 1 Wc (s)WV (s)W02 (s)W01(s)Wm (s)
Y（S） F（2 S）
1
Wc
WV (s)W02 (s)W01(s) (s)WV (s)W02 (s)W01(s)Wm
若克服二次干扰的能力 用Y（1 S）/ X（1 S）来表示 Y（1 S）/ F（2 S）
则
Y（1 S）/ Y（1 S）/
XF（（21 SS））
Wc1
(S
)Wc
2
(
S
)
K c1 K c 2
假设主、副调节器均采 用比例调节器，即 Wc1(S) Kc1，Wc2 (S) Kc2
单回路控制系统方框图如下：
二、串级控制系统的工作过程（参见P198）
仍以管式加热炉出口温度控制为例，分析温度-流量串级控 制系统克服干扰的过程。
调节阀：气开式 温度调节器、流量调节器：反作用
情况一：干扰来自燃料油流量的变化
• 初始阶段，出口温度不变，温度控制器的输出不变，流量控 制器就按照变化了的测量值与没变的设定值之差进行控制， 改变执行阀的原有开度，使燃料油向原来的设定值靠近。
情况三：一次干扰和二次干扰同时存在
➢ 主、副变量同向变化 主、副调节器共同作用，执行阀的开度大幅度变化，使得
炉出口温度很快恢复到设定值。 ➢ 主、副变量反向变化
两种干扰作用相互抵消，或燃料油流量只作很小的调整。
通过分析可知：副控制器具有“粗调”的作用，而主控制 器具有“细调”的作用，两者互相配合，控制质量必然高于单回 路控制系统。
串级控制系统中常见的名词术语：
主、副变量，主、副控制器（调节器），主、副对象，主、 副检测变送器，主、副回路。
作用在主、副对象上的干扰分别为一、二次干扰。
串级控制系统的通用方框图：
二次扰动 一次扰动
设定值
主调节器
副调节器
执行阀
副检测变送器
副 对象
主 对象
副参数
主参数
主检测变送器
内回路选取时应包含主要干扰，同时时间常数不宜过长。
X (S)
Kc
K2 1T02S
K1 1T01S
Y (S )
其特征方程式为：
T01T02S 2 (T01 T02 )S (1 Kc K1K2 ) 0
则:
2 1 01
T01 T02 T01T02
阻尼比
阻尼振荡频率为：
自然振 荡频率
干扰：
原料的流量、初始温度； 燃料的流量、燃料热值。
方案一：管式加热炉出口温度的单回路控制
温度检测 变送器
期望 温度
存在的问题：
温度控 制器
由于原料、燃料的流量等扰动导致控制作用不及时； 偏差大，控制质量差。
方案二：管式加热炉出口温度的间接控制（1）
流量检测 变送器
期望 流量
存度控制器不断改变着流量控制器 的设定值，流量控制器就按照测量值与变化了的设定值之差 进行控制，直到炉出口温度重新恢复到设定值 。
先副回路， 后主回路
情况二：干扰来自原料油方面，使炉出口温度升高
• 出口温度
温度控制器输出
流量控制器设定值 。
• 燃料油流量为适应温度控制的需要而不断变化。
Wm2 (s)
Y1 (s)
Wm1 (s)
输出对于输入的传递函数：
XY（（11 SS）） 1
Wc1(s)Wc2 (s)WV (s)W02 (s)W01(s) Wc1(s)Wc2 (s)WV (s)W02 (s)W01(s)Wm1(s) Wc2 (s)WV (s)W02 (s)Wm2 (s)
X1(s) +
(s)
则：YY（（SS））// XF（（2 SS）） Wc (S) Kc
假设：Wc (S) Kc
一般
K
c
取值较大，
2
K c1
Kc
Kc1 Kc2 Kc
即：串级控制系统克服二次干扰的能力大于单回路控制系统 （约10～100倍）。
串级控制系统克服一次干扰的能力也比单回路控制系统强。
2、提高了系统的工作频率 双容对象的单回路控制系统如下图所示：