串级调节

由主、副两个调节器串接的双回路调节系统

串级调节是指一种由主、副两个调节器彼此串接的双回路调节系统。主调节器根据主参数与给定值的偏差输出信号,作为副调节器的给定值,副调节器同时接受副参数信号和给定值并控制调节机构。

简介

凡用两个调节器串接工作，主调节器的输出作为副调节器的给定值的系统，称为串级调节系统。

主参数是工艺控制指标，在串级调节系统中起主导作用的被调参数。

副参数是为了稳定主参数，或因某种需要而引入的辅助参数。

主对象是由主参数表征其主要特性的生产设备。

副对象是由辅助参数表征其特性的生产设备。

主调节器按主参数与工艺规定的给定值的偏差工作，其输出作为副调节器的给定值，在系统中起主导作用。

副调节器按副参数与主调节器来的给定值的偏差工作，其输出直接操纵调节阀动作。

主回路是由主测量变送器、主副调节器、执行器和主副对象构成的外回路，亦称外环。

副回路是由副测量变送器、副调节器、执行器和副对象所构成的内回路，亦称内环。

串级调节特点

串级调节系统有如下特点：

①串级调节系统可以等效为单回路调节系统，而串级调节系统的副回路成为等效调节对象的一部分，因此串级调节系统被看成是改善了调节对象动态特性的单回路调节系统。

②由于副回路的存在，调节系统的工作频率有了较大的提高。

③提高了对于进入副回路的干扰的抑制能力。

④由于副回路是一个快速随动系统，使串级调节系统一定的适应能力。

串级调节系统的分析

串级调节系统和单回路调节系统在结构和组成上相比多了一个测量单元、一个调节单元和一个闭合回路。测量单元测量到的物理量作为系统的辅助被调量，增加的一个调节单元作为系统的辅助调节器(称为副调节器)，增加一个较小的闭合回路作为系统的副回路(也称为内回路)。串级调节系统的调节任务仍然是使被调量等于给定值，系统中的执行器和调节机构都仍然只有一个。串级调节系统的结构方框图如图《串级调节系统的分析》所示。

串级调节系统的整定

串级调节系统属于复杂调节系统，它具有内、外两个回路，其整定的方法也有多种，这里只介绍一种“先内后外”的整定方法，在具体的整定过程中，可灵活地采用合适的整定法，如衰减曲线法或图表整定法等。

如果扰动发生在串级系统的内回路，内回路应迅速地消除扰动作用，使辅助被调量(即中间信号)恢复原有数值，以至使系统被调量受扰动的影响减少到最低限度。如果扰动发生在串级系统内回路之外，内回路应作为外回路的随动系统，迅速地配合主调节器，使系统被调量恢复到给定值。所以，主调节器应能实现无偏差的调节，必须引入积分作用，可以采用比例积分调节器，对大迟延大惯性的被调对象可以采用比例积分微分调节器，对于副调节器一般采用比例调节器或比例微分调节器，使内回路尽快消除扰动，成为快速随动系统，如果辅助被调量也要求维持在一个确定的数值，那么副调节器必须引入积分作用。

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