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本文目录一览：

• 1、串级控制系统的系统的设计
• 2、什么是单回路控制系统
• 3、单回路控制系统有什么特点
• 4、如何设计自动控制系统
• 5、单回路控制系统的整定方法有哪些
• 6、单回路控制器的环节组成

串级控制系统的系统的设计

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)乘积必须为负，所以副调节器 K 20 ，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，所以主调节器的放大系数 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。

什么是单回路控制系统

网友您好！所谓单回路控制系统其实就是一个PID控制器。详细如下：

单回路反馈控制系统简称单回路控制系统。在所有的反馈控制系统中它是最简单最基本的一种，因此它又被称为简单控制系统。

单回路控制系统有4个基本环节组成，即1被控对象或者被控过程，2测量变送装置，3控制器，4控制阀。

也是一个简单的PID控制。

希望的回答帮到您！

单回路控制系统有什么特点

单回路控制系统又称单回路反馈控制系统。在所有的反馈控制系统中它是最简单最基本的一种，因此它又被称为简单控制系统。单回路控制系统有4个基本环节组成，即1被控对象或者被控过程，2测量变送装置，3控制器，4控制阀。也是一个简单的PID控制。

单回路控制系统的特点如下：

1它由一个测量变送装置、一个控制器、一个控制阀和相应的被控对象所组成。

2控制器是根据被控变量与给定值的偏差来进行控制的。

3系统结构简单，所需自动化技术工具少（仪表少），投资比较低，操作维护也比较方便，一般情况下都能满足控制质量的要求。因此在生产过程中70%以上的控制系统是单回路控制系统。

如何设计自动控制系统

明确控制目的，确定控制变量和被控变量；

建立数学模型，分析系统动态和稳态性能；

设计控制系统，分析加入控制后的系统性能，具体的控制方法有很多，比如PID、自适应控制、最优控制、鲁棒控制等。控制结构有单回路反馈控制、前馈-串级控制、选择性控制、解耦控制等。从特征根的角度来看，若被控系统闭环稳定，则只需要根据需求将主导极点移动到指定位置附近，若闭环系统不稳定，则需要用其他方法先使闭环系统稳定，再根据需求移动闭环主导极点；

仿真验证，实搭验证，修改矫正直到满足要求。

（PS：本人很菜，没有工程经验，上述只是我的想法，不详细和不对的地方，希望有大佬批评指正。不过我的初衷是抛砖引玉，大家共同交流学习。）

单回路控制系统的整定方法有哪些

常见的仪表控制回路设计有哪些？并简述说明其特点。 总结： 1、简单控制系统 又称单回路反馈控制系统，是由一个被控对象、一测量变送器、一调节器和一调节阀所组成的单回路闭合控制系统。特点：结构简单、少、易于调整和投运。适用于被控对象纯滞后小、时间常数小、负荷和干扰变化比较平缓或者对被控变量要求不高的场合。 2、串级控制系统 包括主对象、主控制器、副回路等效环节和主变量测量变送器。特点是对进入副回路的扰动具有较迅速、较强的克服能力；可以改善对象特性、提高工作频率；可消除调节阀等非线性的影响；具有一定的自适应能力。适用于时间常数及纯滞后较大的被控对象，如加热炉的温度控制等。 3、比值控制系统 工业生产上为保持两种或两种以上物料比值为一定的控制叫比值控制。常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭环比值和串级比值三种。单闭环比值控制系统特点：物料流量的比值较为精确，但当主流量出现大的扰动或负荷频繁波动时，副流量在调节过程中相对于控制器的给定值会出现比较大的偏差，不适用于需严格要求动态比值的化学反应。 双闭环比值控制系统特点：能克服单闭环的缺点，提降负荷比较方便。串级比值控制系统特点：比值可变化，精度高，应用范围广。 4、选择性控制系统：常见为高低值或数值比较选择，然后进行相应的控制 5、分程控制系统 特点：一个控制器输出同时可控制几个工作范围不同的调节阀。 6、前馈控制系统特点：按被控变量的偏差进行控制。 7、三冲量控制系统常见的有锅炉汽包液位控制。

单回路控制器的环节组成

单回路控制由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称过程）、测量变送装置、控制器和控制阀。

单回路控制器就是对控制系统的整定，对于一个已经设计并安装就绪的控制系统，通过控制器参数的调整，使得系统的过渡过程达到最为满意的质量指标要求。

单回路控制器具有两个控制回路：比例积分模拟回路和比例积分温度控制回路。

单回路反馈控制系统简称单回路控制系统。在所有的反馈控制系统中它是最简单最基本的一种,因此它又被称...即1被控对象或者被控过程,2测量变送装置,3控制器,4控制阀。也是一个简单的PID控制。...