串级控制系统
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基本原则：整个控制系统构成负反
馈系统
具体做法：主通道各环节放大系数
极性乘积必须为正 极性规定：与单回路系统相同
应用举例1：加热炉温度控制系统
T1C T2C T1T
热物料
T2T
燃料 冷物料 加热炉
主变量：出口温度；副变量：炉膛温度
燃料控制阀的选择：从安全角度出 发，一旦调节阀损坏，保证控制阀 处于全关状态，切断燃料进入加热 炉，确保设备安全，所以要选择气 开式调节阀。
R2 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s )
Y2 ( s)
Gm1 (s)
G02 (s) GC 2 (s) GV (s ) Gm2 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
G02 (s) Y2 (s) G02 (s) R2 (s) 1 GC 2 (s)GV (s)G02 (s)Gm2 (s)
KV 0
副回路的分析 当调节阀的开度增大 燃料流量
增大 炉膛温度升高 副过程为 正过程 K 02 0 按照KV K C 2 K 02 0的原则，K C 2 0 所以，副控制器为反作用形式
主回路的分析
当炉膛温度升高 炉出口温度升高 主过程为正过程 K 01 0 由于KV K C 2 K 02 0，所以要求： K C1 K 01 0，即： 主调节器为反作用形式
K01>0。
根据KC1K01<0，得出KC1<0，即主控制器
应选反作用形式。
系统工作过程
假设系统处于稳定的平衡状态，即:温度
控制器和流量控制器都处于稳定数值，
控制阀处于某一开度不变。
系统受到干扰，平衡被破坏，温度控制 器和流量控制器分三种情况进行调节。
f2(t)
f1(t)
R -
温度控制器
流量控制器
控制器输出增大。
主、副控制器输出信号方向不一致，不能
直接切换。在串级向主控切换的同时改变
主控制的正、反作用；由主控切换到串级 时，将主控器恢复到原来的作用。
串级控制系统的特点与分析
改善了被控过程的动态特性，提高
了系统的工作频率； 具有很强的抗干扰能力；
具有一定的自适应能力。
改善被控过程的动态特性分析
分析
K 02 假设G02 ( s ) , GC 2 ( s) K 2 T02 s 1 GV ( s ) KV , Gm 2 ( s ) K m 2，则 G02 ( s ) G02 ( s ) 1 G02 ( s )Gm 2 ( s )GC 2 ( s)GV ( s) K 02 1 K 02 K C 2 K m 2 KV T02 s
（ ）被加热物料的流量和初温f 1(t ); 1 (2)燃料热值的变化、压力波动、 流量的变化f 2(t ); （3）烟窗挡板位置的改变、抽力的 变化f 3(t ).
方案1的分析
系统的框图如下：
f 2 (t )
r (t )
y(t ) 调节器 调节阀 炉膛 管壁 物料
f 3 (t )
f1 (t )
y(t ) 调节器 调节阀 炉膛 管壁 物料
f 3 (t )
f1 (t )
测量变送器
方案2的分析
能及时有效地克服扰动f2(t)、f3(t) 的影响；
f1(t)未包含在环内，系统不能克服 扰动f1(t)对出口温度的影响。 总之，两种方案各有不同的优点， 因此，可以综合考虑二者的优点。
串级控制系统的构成
上述两种情况发生矛盾，无法实现Байду номын сангаас制。
构成串级控制系统
进料 F,zf
FT FC TC
精馏塔
TT
蒸汽 再沸器
LB
采出 B,xB
串级控制系统方框图
R
温度控制器 流量控制器 控制阀 流量对象 温度对象
Y
副变送器
主变送器
控制阀气开、气关形式的选择
依据安全要求，当出现故障无信号输入
时，应将阀关闭，防止将塔釜烧干损坏
GC1 (s)
z1
z2
GC 2 (s)
控制阀
炉膛 管壁 物料
副测量变送器 主测量变送器
串级控制系统的基本术语
主参数（主变量）：对象的主控参数 副参数（副变量）：为了稳定主参数 而引入的辅助参数 主对象：由主参数表征其特性的生产 过程 副对象：由副参数为输出的生产过程， 副回路所包含的对象。
串级控制系统的基本术语
TT
热蒸汽 再沸器
LB 采出
B,xB
增设一个流量控制系统
进料 F,zf
FT FC TC
精馏塔
两个系统 相互关联， 无法工作。
TT
蒸汽
V2
V1 再沸器
LB
采出 B,xB
关联情况分析
当进料量增大，提馏段温度下降，TC开始 调节，V1开度增大，蒸汽流量增大。 由于流量是个闭环系统，当检测到流量增 加，FC开始调节，使流量等于设定值，即 将V2关小。
综合考虑两种方案的优点：选取炉
出口温度为主被控变量，选取炉膛
温度为副被控变量，把炉出口温度
控制器的输出作为炉膛控制器的给 定值。
串级控制系统流程图
T 1C T 1T
热物料
T 2C T 2T
燃料 冷物料 加热炉
串级控制系统的框图
f 2 (t )
r1 r2
f 3 (t ) f1 (t )
y1 y2
第二种情况：干扰来自主环
假设某一时刻进料量突增，塔釜液位上 升，提馏段温度下降，温度控制器输出 增大（反作用形式），流量控制器给定 增大，流量控制器输出增大（随动系 统），控制阀开度增大，进入再沸器的 蒸汽量增多，提馏段温度回升。
第三种情况：主、副环同时干扰
副环干扰使蒸汽量增大，而主环干扰使 提馏段温度降低。
测量变送器
方案1的分析
所有的扰动都包含在环内 ，理论上
都可以由温度控制器予以克服； 控制通道的时间常数和容量滞后比 较大，控制作用不及时，系统克服 扰动的能力比较差。
方案2：选择炉膛温度为被控参数
T 1C T 1T
热物料
燃料 冷物料 加热炉
方案2的分析：
系统的框图如下：
f 2 (t )
r (t )
控制阀
流量对象
温度对象
Y
副变送器 主变送器
第一种情况：干扰来自副环
假设某一时刻，蒸汽流量突然增大。由于 再沸器和塔釜具有一定的容量滞后，干扰 响应滞后，提馏段温度暂时不变。 蒸汽流量增加，副变送器输出增加，副控 制器输出减小（反作用），控制阀开度减 小（气开式），蒸汽流量变小。 随着时间的推移，提馏段温度上升，主控 制器输出减小，副控制器给定减小，进一 步减小蒸汽流量。
T1T
热物料
T2T
燃料 冷物料 加热炉
加热炉串级控制系统工作过程
当系统受到扰动，其调 节过程如下： （ ）f 2 (t )、f 3 (t )作用：副调节器开始调 1 节，如果扰动不大，不 影响炉出口温 度，如果扰动大，主回 路进一步调节。 (2) f1 (t )作用：主回路、主调节 器校正。
(3) f1 (t )、f 2 (t )、f 3 (t )作用： 1 ）一、二次扰动使主参数、副参数同时 调节速度很快； 2）一、二次扰动使主参数、副参数一个 变大，一个变小，主、副调节器控制调 节阀的方向相反，阀的开度变化较小就 能满足要求。
主调节器（主控制器）：按主参数 的测量值与给定值的偏差进行工作 的调节器。 副调节器（副控制器）：按副参数 的测量值与主调节器输出的偏差进 行工作的调节器。 主回路与副回路
串级控制系统的基本术语
一次扰动：不包括在副回路内的扰动。
二次扰动：包括在副回路内的扰动。
加热炉串级控制系统流程图
T1C
T2C
副变送器 主变送器
串级控制系统的实施
主、副控制器控制规律的选择；
主、副控制器正、反作用形式的选择； 串级与主控直接切换条件。
主、副控制器控制规律选择
主控制器控制规律：主控制器起定 值控制作用，主变量是主要指标，
允许波动小，一般要求无余差，因
此一般要选择PI或PID。
主、副控制器控制规律选择
副控制器起随动控制作用，副变量
串级控制系统的结构与工作过程
基本思路： 以加热炉控制为例，介绍串级控制 思想的提出、串级控制系统的基本
构成、基本术语与工作过程
加热炉温度控制系统
控制要求：被加热物料温度为定值
热物料
燃料 冷物料 加热炉
方案1：出口温度为被控参数 燃料量为控制参数
T 1C T 1T
热物料
燃料 冷物料 加热炉
影响出口温度的因素：
串级控制系统的典型结构如下： F1 s）为一次扰动，F2 s）为二次扰动 （ （
R1 ( s ) R2 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s ) G02 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
z1
z2
Y2 ( s)
Gm 2 ( s) Gm1 ( s)
等效变换
R1 ( s ) R2 ( s )
发度不同（沸点不同）使液相中的轻组
分（低沸物）和液相中的重组分（高沸
物）互相转移，从而实现分离。
精馏塔示意图
精馏塔
冷凝冷却器
回流罐 L LD
进料
F,zf
回流泵 D,xD LB
采出 B,xB
热蒸汽 再沸器
提馏段温度控制系统
进料 F,zf
TC
精馏塔
控制阀的蒸汽 流量不仅与阀 的开度有关， 而且与阀前后 的压力有关。 如果蒸汽压力 波动比较大、 比较频繁，而 塔釜容量比较 大，控制将很 不及时，控制 效果会很差。
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s )
Y2 ( s)
Gm1 (s)
G02 (s) GC 2 (s) GV (s ) Gm2 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
R1 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s)
GV (s ) Gm1 (s)
G02 (s)
Y2 ( s)
G01 ( s )
设备，因此，选择气开式控制阀。
KV>0
副控制器正、反作用形式选择
副对象：当阀门开大，流量增加，所以
副对象为正过程，K02>0。
根据KC2K02KV<0，得出KC2<0，即副控
制器为反作用形式。
主控制器正、反作用形式选择
主对象：主对象的输入为燃料流量（副
变量），输出信号为温度。当副变量增
大，温度上升，所以主对象为正过程，
调节过程
反作用形式
相当于测量值增加 随动系统
出口温 度升高
主控制器 输出减小 炉膛温 度下降
副控制器 给定减小
加热炉 燃料减少
副控制器 输出减小 控制阀 开度减小
出口温 度下降
形成闭环控制
气开式
应用举例2：精馏塔提馏段温度控制系统 精馏过程：将混合物料中各组分分离， 达到规定的纯度。
分离的机理：利用混合物中各组分的挥
当主控制器输出增大，相当于副变量测量
值减小，副控制器输出增大；当主控制器
输出减小，相当于副变量测量值增大，副
控制器输出减小。
主、副控制器输出信号方向一致，可以直
接切换。
当副控制器为正作用时：假设副变量不变，
当主控制器输出增大，相当于副变量测量
值减小，副控制器输出减小；当主控制器
输出减小，相当于副变量测量值增大，副
温度↓→主控制器输出↑→流量控制器给定↑→阀开度↑ 蒸汽流量↑→流量测量值↑→流量控制器输出↓→阀开度↓
二者相互抵消
副环干扰使蒸汽量增大，而主环干扰使 提馏段温度升高。
温度↑→主控制器输出↓→流量控制器给定↓→阀开度↓ 蒸汽流量↑→流量测量值↑→流量控制器输出↓→阀开度↓
二者综合起来，能加速调节过程
变大或变小，调节阀大幅度开大或关小，
串级控制系统的实施方案
一般的串级方案
R
Y
主控制器
副控制器
电气转换器
控制阀
副对象
主对象
双笔记录仪 副变送器 主变送器
通过双笔记录仪对主、副变量记录。 电气转换器是阀门定位器。
串级控制系统的实施方案
能实现主控-串级切换的串级方案
R
主控制器 副控制器
Y 双笔记录仪 T 电气转换器 控制阀 副对象 主对象
的设置是为了保证主变量的控制质 量，对快速性要求较高，可以在一
定范围内变化，允许有余差，因此
副调节器一般选P控制规律即可。
副调节器一般不引入I或D
引入I：会延长控制作用，减弱副回
路的快速作用。
引入D：因为副回路本身起快速作用，
再引入D会使控制阀动作过大，对控 制不利。
主副控制器正、反作用方式的选择
Y1 ( s)
R1 ( s )
Y2 ( s)
GC1 (s)
GC 2 (s)
GV (s ) Gm1 (s)
G02 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
由图可见： 1.串级控制系统以主、副控制器代替了单 回路系统的一只控制器； 2.等效副对象G02代替了原来的副对象G02。
R1 ( s )
串级与主控直接切换条件
R 主控制器 副控制器
Y 双笔记录仪
T 电气转换器 副变送器 主变送器 控制阀 副对象 主对象
从串级切到主控时，用主控器输出代替原先副 控制器的输出去控制控制阀； 从主控切到串级时，用副控制器的输出代替主 控制器的输出去控制控制阀。
直接切换条件： 保证去控制阀的控制信号方向一致 当副控制器为反作用时：假设副变量不变，
馈系统
具体做法：主通道各环节放大系数
极性乘积必须为正 极性规定：与单回路系统相同
应用举例1：加热炉温度控制系统
T1C T2C T1T
热物料
T2T
燃料 冷物料 加热炉
主变量：出口温度；副变量：炉膛温度
燃料控制阀的选择：从安全角度出 发，一旦调节阀损坏，保证控制阀 处于全关状态，切断燃料进入加热 炉，确保设备安全，所以要选择气 开式调节阀。
R2 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s )
Y2 ( s)
Gm1 (s)
G02 (s) GC 2 (s) GV (s ) Gm2 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
G02 (s) Y2 (s) G02 (s) R2 (s) 1 GC 2 (s)GV (s)G02 (s)Gm2 (s)
KV 0
副回路的分析 当调节阀的开度增大 燃料流量
增大 炉膛温度升高 副过程为 正过程 K 02 0 按照KV K C 2 K 02 0的原则，K C 2 0 所以，副控制器为反作用形式
主回路的分析
当炉膛温度升高 炉出口温度升高 主过程为正过程 K 01 0 由于KV K C 2 K 02 0，所以要求： K C1 K 01 0，即： 主调节器为反作用形式
K01>0。
根据KC1K01<0，得出KC1<0，即主控制器
应选反作用形式。
系统工作过程
假设系统处于稳定的平衡状态，即:温度
控制器和流量控制器都处于稳定数值，
控制阀处于某一开度不变。
系统受到干扰，平衡被破坏，温度控制 器和流量控制器分三种情况进行调节。
f2(t)
f1(t)
R -
温度控制器
流量控制器
控制器输出增大。
主、副控制器输出信号方向不一致，不能
直接切换。在串级向主控切换的同时改变
主控制的正、反作用；由主控切换到串级 时，将主控器恢复到原来的作用。
串级控制系统的特点与分析
改善了被控过程的动态特性，提高
了系统的工作频率； 具有很强的抗干扰能力；
具有一定的自适应能力。
改善被控过程的动态特性分析
分析
K 02 假设G02 ( s ) , GC 2 ( s) K 2 T02 s 1 GV ( s ) KV , Gm 2 ( s ) K m 2，则 G02 ( s ) G02 ( s ) 1 G02 ( s )Gm 2 ( s )GC 2 ( s)GV ( s) K 02 1 K 02 K C 2 K m 2 KV T02 s
（ ）被加热物料的流量和初温f 1(t ); 1 (2)燃料热值的变化、压力波动、 流量的变化f 2(t ); （3）烟窗挡板位置的改变、抽力的 变化f 3(t ).
方案1的分析
系统的框图如下：
f 2 (t )
r (t )
y(t ) 调节器 调节阀 炉膛 管壁 物料
f 3 (t )
f1 (t )
y(t ) 调节器 调节阀 炉膛 管壁 物料
f 3 (t )
f1 (t )
测量变送器
方案2的分析
能及时有效地克服扰动f2(t)、f3(t) 的影响；
f1(t)未包含在环内，系统不能克服 扰动f1(t)对出口温度的影响。 总之，两种方案各有不同的优点， 因此，可以综合考虑二者的优点。
串级控制系统的构成
上述两种情况发生矛盾，无法实现Байду номын сангаас制。
构成串级控制系统
进料 F,zf
FT FC TC
精馏塔
TT
蒸汽 再沸器
LB
采出 B,xB
串级控制系统方框图
R
温度控制器 流量控制器 控制阀 流量对象 温度对象
Y
副变送器
主变送器
控制阀气开、气关形式的选择
依据安全要求，当出现故障无信号输入
时，应将阀关闭，防止将塔釜烧干损坏
GC1 (s)
z1
z2
GC 2 (s)
控制阀
炉膛 管壁 物料
副测量变送器 主测量变送器
串级控制系统的基本术语
主参数（主变量）：对象的主控参数 副参数（副变量）：为了稳定主参数 而引入的辅助参数 主对象：由主参数表征其特性的生产 过程 副对象：由副参数为输出的生产过程， 副回路所包含的对象。
串级控制系统的基本术语
TT
热蒸汽 再沸器
LB 采出
B,xB
增设一个流量控制系统
进料 F,zf
FT FC TC
精馏塔
两个系统 相互关联， 无法工作。
TT
蒸汽
V2
V1 再沸器
LB
采出 B,xB
关联情况分析
当进料量增大，提馏段温度下降，TC开始 调节，V1开度增大，蒸汽流量增大。 由于流量是个闭环系统，当检测到流量增 加，FC开始调节，使流量等于设定值，即 将V2关小。
综合考虑两种方案的优点：选取炉
出口温度为主被控变量，选取炉膛
温度为副被控变量，把炉出口温度
控制器的输出作为炉膛控制器的给 定值。
串级控制系统流程图
T 1C T 1T
热物料
T 2C T 2T
燃料 冷物料 加热炉
串级控制系统的框图
f 2 (t )
r1 r2
f 3 (t ) f1 (t )
y1 y2
第二种情况：干扰来自主环
假设某一时刻进料量突增，塔釜液位上 升，提馏段温度下降，温度控制器输出 增大（反作用形式），流量控制器给定 增大，流量控制器输出增大（随动系 统），控制阀开度增大，进入再沸器的 蒸汽量增多，提馏段温度回升。
第三种情况：主、副环同时干扰
副环干扰使蒸汽量增大，而主环干扰使 提馏段温度降低。
测量变送器
方案1的分析
所有的扰动都包含在环内 ，理论上
都可以由温度控制器予以克服； 控制通道的时间常数和容量滞后比 较大，控制作用不及时，系统克服 扰动的能力比较差。
方案2：选择炉膛温度为被控参数
T 1C T 1T
热物料
燃料 冷物料 加热炉
方案2的分析：
系统的框图如下：
f 2 (t )
r (t )
控制阀
流量对象
温度对象
Y
副变送器 主变送器
第一种情况：干扰来自副环
假设某一时刻，蒸汽流量突然增大。由于 再沸器和塔釜具有一定的容量滞后，干扰 响应滞后，提馏段温度暂时不变。 蒸汽流量增加，副变送器输出增加，副控 制器输出减小（反作用），控制阀开度减 小（气开式），蒸汽流量变小。 随着时间的推移，提馏段温度上升，主控 制器输出减小，副控制器给定减小，进一 步减小蒸汽流量。
T1T
热物料
T2T
燃料 冷物料 加热炉
加热炉串级控制系统工作过程
当系统受到扰动，其调 节过程如下： （ ）f 2 (t )、f 3 (t )作用：副调节器开始调 1 节，如果扰动不大，不 影响炉出口温 度，如果扰动大，主回 路进一步调节。 (2) f1 (t )作用：主回路、主调节 器校正。
(3) f1 (t )、f 2 (t )、f 3 (t )作用： 1 ）一、二次扰动使主参数、副参数同时 调节速度很快； 2）一、二次扰动使主参数、副参数一个 变大，一个变小，主、副调节器控制调 节阀的方向相反，阀的开度变化较小就 能满足要求。
主调节器（主控制器）：按主参数 的测量值与给定值的偏差进行工作 的调节器。 副调节器（副控制器）：按副参数 的测量值与主调节器输出的偏差进 行工作的调节器。 主回路与副回路
串级控制系统的基本术语
一次扰动：不包括在副回路内的扰动。
二次扰动：包括在副回路内的扰动。
加热炉串级控制系统流程图
T1C
T2C
副变送器 主变送器
串级控制系统的实施
主、副控制器控制规律的选择；
主、副控制器正、反作用形式的选择； 串级与主控直接切换条件。
主、副控制器控制规律选择
主控制器控制规律：主控制器起定 值控制作用，主变量是主要指标，
允许波动小，一般要求无余差，因
此一般要选择PI或PID。
主、副控制器控制规律选择
副控制器起随动控制作用，副变量
串级控制系统的结构与工作过程
基本思路： 以加热炉控制为例，介绍串级控制 思想的提出、串级控制系统的基本
构成、基本术语与工作过程
加热炉温度控制系统
控制要求：被加热物料温度为定值
热物料
燃料 冷物料 加热炉
方案1：出口温度为被控参数 燃料量为控制参数
T 1C T 1T
热物料
燃料 冷物料 加热炉
影响出口温度的因素：
串级控制系统的典型结构如下： F1 s）为一次扰动，F2 s）为二次扰动 （ （
R1 ( s ) R2 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s ) G02 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
z1
z2
Y2 ( s)
Gm 2 ( s) Gm1 ( s)
等效变换
R1 ( s ) R2 ( s )
发度不同（沸点不同）使液相中的轻组
分（低沸物）和液相中的重组分（高沸
物）互相转移，从而实现分离。
精馏塔示意图
精馏塔
冷凝冷却器
回流罐 L LD
进料
F,zf
回流泵 D,xD LB
采出 B,xB
热蒸汽 再沸器
提馏段温度控制系统
进料 F,zf
TC
精馏塔
控制阀的蒸汽 流量不仅与阀 的开度有关， 而且与阀前后 的压力有关。 如果蒸汽压力 波动比较大、 比较频繁，而 塔釜容量比较 大，控制将很 不及时，控制 效果会很差。
GC1 (s)
GC 2 (s) GV (s )
Y2 ( s)
Gm1 (s)
G02 (s) GC 2 (s) GV (s ) Gm2 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
R1 ( s )
GC1 (s)
GC 2 (s)
GV (s ) Gm1 (s)
G02 (s)
Y2 ( s)
G01 ( s )
设备，因此，选择气开式控制阀。
KV>0
副控制器正、反作用形式选择
副对象：当阀门开大，流量增加，所以
副对象为正过程，K02>0。
根据KC2K02KV<0，得出KC2<0，即副控
制器为反作用形式。
主控制器正、反作用形式选择
主对象：主对象的输入为燃料流量（副
变量），输出信号为温度。当副变量增
大，温度上升，所以主对象为正过程，
调节过程
反作用形式
相当于测量值增加 随动系统
出口温 度升高
主控制器 输出减小 炉膛温 度下降
副控制器 给定减小
加热炉 燃料减少
副控制器 输出减小 控制阀 开度减小
出口温 度下降
形成闭环控制
气开式
应用举例2：精馏塔提馏段温度控制系统 精馏过程：将混合物料中各组分分离， 达到规定的纯度。
分离的机理：利用混合物中各组分的挥
当主控制器输出增大，相当于副变量测量
值减小，副控制器输出增大；当主控制器
输出减小，相当于副变量测量值增大，副
控制器输出减小。
主、副控制器输出信号方向一致，可以直
接切换。
当副控制器为正作用时：假设副变量不变，
当主控制器输出增大，相当于副变量测量
值减小，副控制器输出减小；当主控制器
输出减小，相当于副变量测量值增大，副
温度↓→主控制器输出↑→流量控制器给定↑→阀开度↑ 蒸汽流量↑→流量测量值↑→流量控制器输出↓→阀开度↓
二者相互抵消
副环干扰使蒸汽量增大，而主环干扰使 提馏段温度升高。
温度↑→主控制器输出↓→流量控制器给定↓→阀开度↓ 蒸汽流量↑→流量测量值↑→流量控制器输出↓→阀开度↓
二者综合起来，能加速调节过程
变大或变小，调节阀大幅度开大或关小，
串级控制系统的实施方案
一般的串级方案
R
Y
主控制器
副控制器
电气转换器
控制阀
副对象
主对象
双笔记录仪 副变送器 主变送器
通过双笔记录仪对主、副变量记录。 电气转换器是阀门定位器。
串级控制系统的实施方案
能实现主控-串级切换的串级方案
R
主控制器 副控制器
Y 双笔记录仪 T 电气转换器 控制阀 副对象 主对象
的设置是为了保证主变量的控制质 量，对快速性要求较高，可以在一
定范围内变化，允许有余差，因此
副调节器一般选P控制规律即可。
副调节器一般不引入I或D
引入I：会延长控制作用，减弱副回
路的快速作用。
引入D：因为副回路本身起快速作用，
再引入D会使控制阀动作过大，对控 制不利。
主副控制器正、反作用方式的选择
Y1 ( s)
R1 ( s )
Y2 ( s)
GC1 (s)
GC 2 (s)
GV (s ) Gm1 (s)
G02 (s)
G01 ( s )
Y1 ( s)
由图可见： 1.串级控制系统以主、副控制器代替了单 回路系统的一只控制器； 2.等效副对象G02代替了原来的副对象G02。
R1 ( s )
串级与主控直接切换条件
R 主控制器 副控制器
Y 双笔记录仪
T 电气转换器 副变送器 主变送器 控制阀 副对象 主对象
从串级切到主控时，用主控器输出代替原先副 控制器的输出去控制控制阀； 从主控切到串级时，用副控制器的输出代替主 控制器的输出去控制控制阀。
直接切换条件： 保证去控制阀的控制信号方向一致 当副控制器为反作用时：假设副变量不变，