《化工過程控制》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、化工過程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書紹興文理學(xué)院教務(wù)處二零一三年三月目 錄實(shí)驗(yàn)一、一階單容上水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)3實(shí)驗(yàn)二、上水箱液位PID參數(shù)整定控制實(shí)驗(yàn)9實(shí)驗(yàn)三、鍋爐夾套和鍋爐內(nèi)膽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)17實(shí)驗(yàn)一、一階單容上水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）、熟悉單容水箱的數(shù)學(xué)模型及其階躍響應(yīng)曲線。2）、根據(jù)由實(shí)際測(cè)得的單容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線，用相關(guān)的方法分別確定它們的參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1）、 AE2000A型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置：配置：萬(wàn)用表、上位機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根、實(shí)驗(yàn)連接線。三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖單容水箱如圖1-1所示：圖1-1、 單容水箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖四、實(shí)驗(yàn)原理階躍響應(yīng)測(cè)

2、試法是系統(tǒng)在開環(huán)運(yùn)行條件下，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，通過調(diào)節(jié)器或其他操作器，手動(dòng)改變對(duì)象的輸入信號(hào)（階躍信號(hào)）。同時(shí)，記錄對(duì)象的輸出數(shù)據(jù)或階躍響應(yīng)曲線，然后根據(jù)已給定對(duì)象模型的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定模型中各參數(shù)。圖解法是確定模型參數(shù)的一種實(shí)用方法，不同的模型結(jié)構(gòu)，有不同的圖解方法。單容水箱對(duì)象模型用一階加時(shí)滯環(huán)節(jié)來近似描述時(shí)，常可用兩點(diǎn)法直接求取對(duì)象參數(shù)。 如圖1-1所示，設(shè)水箱的進(jìn)水量為Q1，出水量為Q2，水箱的液面高度為h，出水閥V2固定于某一開度值。根據(jù)物料動(dòng)態(tài)平衡的關(guān)系，求得：在零初始條件下，對(duì)上式求拉氏變換，得： Page: 4（1）式中，T為水箱的時(shí)間常數(shù)（注意：閥V2的開度大小

3、會(huì)影響到水箱的時(shí)間常數(shù)），T=R2*C，K=R2為過程的放大倍數(shù)，R2為V2閥的液阻，C 為水箱的容量系數(shù)。令輸入流量Q1（S）=RO/S，RO為常量，則輸出液位的高度為：當(dāng)t=T時(shí)，則有：h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h()即 h(t)=KR0(1-e-t/T)當(dāng)t>時(shí)，h（）=KR0，因而有K=h（）/R0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入式（1-2）表示一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，如圖1-2所示。當(dāng)由實(shí)驗(yàn)求得圖1-2所示的 圖1-2、 階躍響應(yīng)曲線階躍響應(yīng)曲線后，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%所對(duì)應(yīng)時(shí)間，就是水箱的時(shí)間常數(shù)T，該時(shí)間常數(shù)T也可以通過坐

4、標(biāo)原點(diǎn)對(duì)響應(yīng)曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點(diǎn) 所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)T，其理論依據(jù)是：上式表示h（t）若以在原點(diǎn)時(shí)的速度h（）/T 恒速變化，即只要花T秒時(shí)間就可達(dá)到穩(wěn)態(tài)值h（）。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、 設(shè)備的連接和檢查：（1）、關(guān)閉閥1、閥22將AE2000 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的儲(chǔ)水箱灌滿水（至最高高度）。（2）、打開以丹麥泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)組成的動(dòng)力支路至上水箱的出水閥門：閥1、閥4、閥6，關(guān)閉動(dòng)力支路上通往其他對(duì)象的切換閥門:閥2、閥10、閥17、閥20。（3）、打開上水箱的出水閥：閥8至適當(dāng)開度。（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉2、 系統(tǒng)連線圖：圖1-3、 實(shí)驗(yàn)接線圖1）、如圖1-3所示：將I

5、/O信號(hào)接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到ON位置。2）、將上水箱液位+（正極）接到任意一個(gè)智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的+極），上小水箱液位-（負(fù)端）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的-極）。3）、將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出端的7端（即+極）接至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的420mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出端的5端（即-極）接至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的420mA輸入端的-（即負(fù)極）。4）、電源控制板上的三相電源、單相、單相的空氣開關(guān)、單相泵電源開關(guān)打在關(guān)的位置。5）、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的220V電源開關(guān)打在關(guān)的位置 。6）、智能調(diào)節(jié)儀的220V輸入的L端（即9端）和N端（即10端）也分別接單相（220

6、V/5A）的2L端和2N端。3、 啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置1）、將實(shí)驗(yàn)裝置電源插頭接到三相380V的三相交流電源。2）、打開電源三相帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)和總電源鑰匙開關(guān)。3）、按下電源控制屏上的啟動(dòng)按鈕，即可開啟電源，電壓表指示380V。4、實(shí)驗(yàn)步驟1）、開啟單相空氣開關(guān)、單相空氣開關(guān)根據(jù)儀表使用說明書和液位傳感器使用說明調(diào)整好儀表各項(xiàng)參數(shù)和液位傳感器的零位、增益，儀表輸出方式設(shè)為手動(dòng)輸出，初始值為0。2）、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)如圖所示：3）、雙擊設(shè)定輸出按鈕，進(jìn)行設(shè)定輸出值的大小，或者在儀表手動(dòng)狀態(tài)下，按住儀表的STOP鍵將儀表的輸出值上升到所想設(shè)定的值，這個(gè)值根據(jù)閥門開度的

7、大小來給定，一般初次設(shè)定值<5。開啟單相泵電源開關(guān)，啟動(dòng)動(dòng)力支路。將被控參數(shù)液位高度控制在20%處（一般為5cm）。4）、觀察系統(tǒng)的被調(diào)量：上水箱的水位是否趨于平衡狀態(tài)。若已平衡，應(yīng)記錄調(diào)節(jié)儀輸出值，以及水箱水位的高度h1和智能儀表的測(cè)量顯示值并填入下表。儀表輸出值水箱水位高度h1儀表顯示值0100cmcm5）、迅速增加儀表手動(dòng)輸出值，增加5%的輸出量，記錄此引起的階躍響應(yīng)的過程參數(shù)，均可在上位軟件上獲得，以此數(shù)據(jù)繪制變化曲線。t（秒）水箱水位h1(cm)儀表讀數(shù)(cm)6）、直到進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。再次記錄平衡時(shí)的下列數(shù)據(jù)，并填入下表：儀表輸出值水箱水位高度h1儀表顯示值0100cmcm

8、7）、將儀表輸出值調(diào)回到步驟5）前的位置，再用秒表和數(shù)字表記錄由此引起的階躍響應(yīng)過程參數(shù)與曲線。填入下表：t（秒）水箱水位h1(cm)儀表讀數(shù)(cm)7）、重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟。五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求（1）作出一階環(huán)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線。（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理中所述的方法，求出一階環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)。 六、注意事項(xiàng)（1）做本實(shí)驗(yàn)過程中，閥8不得任意改變開度大小。（2）階躍信號(hào)不能取得太大，以免影響正常運(yùn)行；但也不能過小，以防止對(duì)象特性的不真實(shí)性。一般階躍信號(hào)取正常輸入信號(hào)的5%15%。（3）在輸入階躍信號(hào)前，過程必須處于平衡狀態(tài)。七、思考題（1）在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么不能任意變化閥8的開度大小？ （2）用兩點(diǎn)法和用

9、切線對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，它們各有什么特點(diǎn)? 實(shí)驗(yàn)二、上水箱液位PID參數(shù)整定控制實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）、通過實(shí)驗(yàn)熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。2）、分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時(shí)的過程圖形曲線。3）、定性地研究P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1）、AE2000A型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置、上位機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。2）、萬(wàn)用表一只三、實(shí)驗(yàn)原理擾動(dòng)液位給定上小水箱電動(dòng)調(diào)節(jié)閥PID控制器+液位變送器圖4-1圖4-1為單回路上水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)象上用一個(gè)調(diào)節(jié)器來保持一個(gè)參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一

10、個(gè)測(cè)量信號(hào)，其輸出也只控制一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務(wù)是控制上小水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個(gè)閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當(dāng)調(diào)節(jié)方案確定之后，接下來就是整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，一個(gè)單回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝就緒之后，控制質(zhì)量的好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關(guān)系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會(huì)使控制質(zhì)量變壞，達(dá)不到預(yù)期效果。因此，當(dāng)一個(gè)單回路系統(tǒng)組成好以后，如何整定好控制器參數(shù)是一個(gè)很重要的實(shí)際問題。一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)好以后，系統(tǒng)的投運(yùn)和參數(shù)整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）調(diào)

11、節(jié)器的系統(tǒng)是一個(gè)有差系統(tǒng)，比例度的大小不僅會(huì)影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能密切相關(guān)。比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)，Ti調(diào)節(jié)合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)分別如圖5-2中的曲線、所示。 圖4-2、P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)曲線 一、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、設(shè)備的連接和檢查：（1）、將AE2000A 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的儲(chǔ)水箱灌滿水（至最高高度）。（2）、打開

12、以丹麥泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)組成的動(dòng)力支路至上水箱的出水閥門：閥1、閥4、閥6，關(guān)閉動(dòng)力支路上通往其他對(duì)象的切換閥門:閥2、閥10、閥17、閥20。（3）、打開上水箱的出水閥：閥8，至適當(dāng)開度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4-2所示：圖4-2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖（4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。2、系統(tǒng)連線如圖4-3所示：圖4-3、上水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖1）、將I/O信號(hào)接口板上的上水箱液位的鈕子開關(guān)打到ON位置。2）、將上水箱液位+（正極）接到任意一個(gè)智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的+極），將上水箱液位-（負(fù)端）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的-極）。3）、將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出端的7端（即+極）接

13、至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的420mA輸入端的+端（即正極），將智能調(diào)節(jié)儀的420mA輸出端的5端（即-極）接至電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的420mA輸入端的-（即負(fù)極）。4）、智能調(diào)節(jié)儀的220V輸入的L端（即9端）和N端（即10端）分別接單相（220V/5A）的2L端和2N端。5）、三相電源、單相、單相空氣開關(guān)打在關(guān)的位置3、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置1）、將實(shí)驗(yàn)裝置電源插頭接到三相380V的三相交流電源。2）、打開電源三相帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)和總電源鑰匙開關(guān)。3）、按下電源控制屏上的啟動(dòng)按鈕，即可開啟電源，電壓表指示380V。4）、開啟單相、單相空氣開關(guān)，調(diào)整好儀表各項(xiàng)參數(shù)（儀表初始狀態(tài)為手動(dòng)且為0）和液位傳感器的零位。5）、啟動(dòng)智

14、能儀表，設(shè)置好儀表參數(shù)。（一） 比例調(diào)節(jié)控制1）、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，如圖所示：2）、打開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和單相電源泵開關(guān)，開始實(shí)驗(yàn)。3）、設(shè)定給定值，調(diào)整P參數(shù)。4）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對(duì)系統(tǒng)加擾動(dòng)信號(hào)（在純比例的基礎(chǔ)上加擾動(dòng)，一般可通過改變?cè)O(shè)定值實(shí)現(xiàn)）。記錄曲線在經(jīng)過幾次波動(dòng)穩(wěn)定下來后，系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，并記錄余差大小。7）、減小P重復(fù)步驟5，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。8）、增大P重復(fù)步驟5，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。9）、選擇合適的P，可以得到較滿意的過渡過程曲線。改變?cè)O(shè)定值（如設(shè)定值由50變?yōu)?0），同樣可以得到一條過渡過程曲線。10）、注意：每

15、當(dāng)做完一次試驗(yàn)后，必須待系統(tǒng)穩(wěn)定后再做另一次試驗(yàn)。（二）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）控制1）、在比例調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加入積分作用，即在界面上設(shè)置I參數(shù)不為0，觀察被控制量是否能回到設(shè)定值，以驗(yàn)證PI控制下，系統(tǒng)對(duì)階躍擾動(dòng)無余差存在。2）、固定比例P值（中等大?。淖働I調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)值Ti，然后觀察加階躍擾動(dòng)后被調(diào)量的輸出波形，并記錄不同Ti值時(shí)的超調(diào)量p。 表二、不同Ti時(shí)的超調(diào)量p積分時(shí)間常數(shù)Ti大中小超調(diào)量p3）、固定于某一中間值，然后改變P的大小，觀察加擾動(dòng)后被調(diào)量輸出的動(dòng)態(tài)波形，據(jù)此列表記錄不同值Ti下的超調(diào)量p。 表三、不同值下的p比例P大中小超調(diào)量p4）、選擇合適的P和Ti

16、值，使系統(tǒng)對(duì)階躍輸入擾動(dòng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線。此曲線可通過改變?cè)O(shè)定值（如設(shè)定值由50%變?yōu)?0%）來獲得。（三）、比例積分微分調(diào)節(jié)（PID）控制1）、在PI調(diào)節(jié)器控制實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再引入適量的微分作用，即把軟件界面上設(shè)置D參數(shù)，然后加上與前面實(shí)驗(yàn)幅值完全相等的擾動(dòng)，記錄系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動(dòng)態(tài)曲線，并與實(shí)驗(yàn)（二）PI控制下的曲線相比較，由此可看到微分D對(duì)系統(tǒng)性能的影響。2）、選擇合適的P、Ti和Td，使系統(tǒng)的輸出響應(yīng)為一條較滿意的過渡過程曲線（階躍輸入可由給定值從50%突變至60%來實(shí)現(xiàn)）。3）、在歷史曲線中選擇一條較滿意的過渡過程曲線進(jìn)行記錄。（四）、用臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器的

17、參數(shù) 在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中，PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)常用下述實(shí)驗(yàn)的方法來確定。用臨界比例度法去整定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)是既方便又實(shí)用的。它的具體做法是：1）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，逐步減小調(diào)節(jié)器的比例度（即1/P），并且每當(dāng)減小一次比例度，待被調(diào)量回復(fù)到平衡狀態(tài)后，再手動(dòng)給系統(tǒng)施加一個(gè)5%15%的階躍擾動(dòng)，觀察被調(diào)量變化的動(dòng)態(tài)過程。若被調(diào)量為衰減的振蕩曲線，則應(yīng)繼續(xù)減小比例度，直到輸出響應(yīng)曲線呈現(xiàn)等幅振蕩為止。如果響應(yīng)曲線出現(xiàn)發(fā)散振蕩，則表示比例度調(diào)節(jié)得過小，應(yīng)適當(dāng)增大，使之出現(xiàn)等幅振蕩。圖5-2為它的實(shí)驗(yàn)方塊圖。圖5-3、具有比例調(diào)節(jié)器的閉環(huán)系統(tǒng)2）、在圖5-3所示的系統(tǒng)中，當(dāng)被調(diào)量作等幅蕩時(shí)，此時(shí)的比例度就是臨界

18、比例度，用k表示之，相應(yīng)的振蕩周期就是臨界周期Tk。據(jù)此，按下表可確定PID調(diào)節(jié)器的三個(gè)參數(shù)、Ti和Td。 圖5-4、具有周期TK的等幅振蕩 表四 、用臨界比例度k整定PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)節(jié)器參數(shù)調(diào)節(jié)器名稱kTi(S)Td(S)P2kPI2.2kTk/1.2PID1.6k0.5Tk0.125Tk3）、必須指出，表格中給出的參數(shù)值是對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)的一個(gè)初略設(shè)計(jì)，因?yàn)樗歉鶕?jù)大量實(shí)驗(yàn)而得出的結(jié)論。若要就得更滿意的動(dòng)態(tài)過程（例如：在階躍作用下，被調(diào)參量作4：1地衰減振蕩），則要在表格給出參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)、Ti（或Td）作適當(dāng)調(diào)整。三、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1）、畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。2）、用接好線

19、路的單回路系統(tǒng)進(jìn)行投運(yùn)練習(xí)，并敘述無擾動(dòng)切換的方法。3）、用臨界比例度法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，寫出三種調(diào)節(jié)器的余差和超調(diào)量。4）、作出P調(diào)節(jié)器控制時(shí)，不同值下的階躍響應(yīng)曲線。5）、作出PI調(diào)節(jié)器控制時(shí)，不同和Ti值時(shí)的階躍響應(yīng)曲線。6）、畫出PID控制時(shí)的階躍響應(yīng)曲線，并分析微分D的作用。7）、比較P、PI和PID三種調(diào)節(jié)器對(duì)系統(tǒng)無差度和動(dòng)態(tài)性能的影響。四、 注意事項(xiàng)1）、實(shí)驗(yàn)線路接好后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師檢查認(rèn)可后方可接通電源。五、 思考題1）、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在運(yùn)行前應(yīng)做好哪能些準(zhǔn)備工作？2）、為什么要強(qiáng)調(diào)無擾動(dòng)切換？3）、試定性地分析三種調(diào)節(jié)器的參數(shù)、（、Ti）和（、Ti和Td）。的變化對(duì)控制過程各產(chǎn)生

20、什么影響？4）、如何實(shí)現(xiàn)減小或消除余差？純比例控制能否消除余差？實(shí)驗(yàn)三、鍋爐夾套和鍋爐內(nèi)膽溫度串級(jí)控制系統(tǒng)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?）、熟悉串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與控制特點(diǎn)。2）、掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定方法3）、研究階躍擾動(dòng)分別作用在副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主被控量的影響。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備AE2000A型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置： 配置：上位機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖： 圖11-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖四、實(shí)驗(yàn)原理 圖11-2 溫度串級(jí)控制系統(tǒng)1、串級(jí)控制系統(tǒng)的組成圖12-2為一溫度串級(jí)控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有2個(gè)調(diào)節(jié)器和2 個(gè)閉合回路和兩個(gè)執(zhí)行對(duì)象，2個(gè)調(diào)節(jié)器分別設(shè)置在

21、主、副回路中，設(shè)在主回路的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，設(shè)在副回路的調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器。兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)連接，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副回路的給定量，主、副調(diào)節(jié)器的輸出分別去控制二個(gè)執(zhí)行元件。主對(duì)象的輸出為系統(tǒng)的被控制量鍋爐夾套溫度，副對(duì)象的輸出是一個(gè)輔助控制變量。2、串級(jí)系統(tǒng)的抗干擾能力串級(jí)系統(tǒng)由于增加了副回路，對(duì)于進(jìn)入副環(huán)內(nèi)的干擾具有很強(qiáng)的抑制作用，因此作用于副環(huán)的干擾對(duì)主變量的影響就比較小，系統(tǒng)的主回路是定值控制，而副回環(huán)是一個(gè)隨動(dòng)控制。在設(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)，要求系統(tǒng)副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)要遠(yuǎn)小于主對(duì)象。此外，為了指示系統(tǒng)的控制精度，一般主調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)成PI或PID調(diào)節(jié)器，而副調(diào)節(jié)器一般設(shè)計(jì)為比例P控制，以提高副回路的快速響應(yīng)。在搭實(shí)驗(yàn)線路時(shí)，要注意到兩個(gè)調(diào)節(jié)器的極性（目的是保證主、副回路都是負(fù)反饋控制）。 3、串級(jí)控制系統(tǒng)與單回路的控制系統(tǒng)相比 串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的存在，改善了對(duì)象的特性，使等效副對(duì)象的時(shí)間常數(shù)減小，系統(tǒng)的工作頻率提高，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，使系統(tǒng)的響應(yīng)加快，控制及時(shí)。同時(shí)，由于串級(jí)系統(tǒng)具有主副兩只控制器的總放大倍數(shù)增大，系統(tǒng)的