串级控制系统整理
(工业过程控制)5.串级控制系统
与模糊控制系统的比较
总结词
数据处理方式
详细描述
模糊控制系统处理的是模糊数据，将输入变量的精确值转换为模糊集合的隶属度；串级控制系统则直接处理输入 变量的精确值。
与模糊控制系统的比较
总结词：适用场景
详细描述：模糊控制系统适用于具有不确定性和非线性特性的复杂系统；串级控制系统适用于具有多个重要参数且需要精确 控制的过程。
测量元件是控制系统中的传感器和变 送器，用于检测系统参数和状态，并 将信号传输给控制器。
执行器应具备高精度、高可靠性和长 寿命等特点，以保证系统控制的准确 性和稳定性。
测量元件的选择与校准对于保证系统 测量的准确性和可靠性至关重要，应 根据具体需求进行选择和校准。
04
串级控制系统的调试与优化
系统调试
调试目的：确保系统正常 运行，满足工艺要求。
调试内容
检查硬件设备是否正常工 作。
测试系统逻辑控制功能。
系统优化பைடு நூலகம்
优化方法
优化目标：提高系统性能， 降低能耗。
01
调整控制参数，提高控制精
度。
02
03
优化控制逻辑，降低误操作 风险。
04
05
改进系统结构，提高响应速 度。
系统维护与升级
01
维护内容
02
定期检查硬件设备。
详细描述：多变量控制系统需要处理多个输入和输出变 量之间的耦合关系，系统复杂性较高；串级控制系统则 通过将系统分解为多个子系统来降低复杂性。
详细描述：多变量控制系统通常采用协调控制策略，以 实现多个变量之间的优化；串级控制系统则更注重单个 变量的优化和控制。
与模糊控制系统的比较
总结词：控制规则
详细描述：模糊控制系统基于模糊逻辑和模糊集合理论，通过模糊规则进行控制；串级控制系统则基 于经典控制理论，通过PID控制器等进行控制。
串级控制系统通用方块图
炉膛温度
7
主对象 — 由主变量表征其主要特征的工艺设备或过 程，其输入量为副变量，输出量为主变量。
副对象 — 由副变量表征其特性的工艺生产设备或过 程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。 炉出口温度对象
炉膛温度对象
8
主控制器 — 按主变量的测量值与给定值的偏差进行 工作的控制器，其输出作为副控制器的 给定值。
➢所以，主控制器的正、反作用就只取决于主对象的符号。
为了保证回路中各环节总的符号乘积为负，当主对象的符
号为 “+”时，主控制器必须是“－”号，即选择反作
用；而当主对象的符号为“－”时，主控制器必须是“+”
号，选择正作用。
15
【例题】 如图所示的精馏塔提馏段温度与加热蒸汽流量串 级控制系统中，执行器选为气关式，试确定主、副控制器的 正、反作用。
副控制器 — 按副变量的测量值与主控制器的输出信 号的偏差进行工作的控制器，其输出直 接控制执行器的动作。
炉出口温度控制器
炉膛温度控制器
9
主回路 — 由主测量变送器、主控制器、副回路等效 环节和主对象组成的闭合回路，又称外环 或主环。
副回路 — 由副测量变送器、副控制器、执行器和副 对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。
10
方块图：
工艺控制流程图：
11
串级控制系统通用方块图:
12
串级控制系统在结构上具有如下特点： ➢在串级控制系统中，有两个闭环负反馈回路，每个回路都有自 己的控制器、测量变送器和对象，但只有一个执行器。 ➢两个控制器采用串联控制方式，主控制器的输出作为副控制器 的给定值，而由副控制器的输出来控制执行器的动作。 ➢主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动控制系统。
串级控制系统
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。
2. 用于克服被控过程的纯滞后
被控过程中存在纯滞后会严重影响控制系统的动态特性，使控制系统不能满足生产工艺的要求。使用串级控制系统，在距离调节阀较近、纯滞后较小的位置构成副回路，把主要扰动包含在副回路中，提高副回路对系统的控制能力，可以减小纯滞后对主被控量的影响。改善控制系统的控制质量。
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)乘积必须为正，所以副调节器 K 2>0 ，副调节器作用方式为反作用方式。
1. 用于克服被控过程较大的容量滞后
在过程控制系统中，被控过程的容量滞后较大，特别是一些被控量是温度等参数时，控制要求较高，如果采用单回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求。利用串级控制系统存在二次回路而改善过程动态特性，提高系统工作频率，合理构造二次回路，减小容量滞后对过程的影响，加快响应速度。在构造二次回路时，应该选择一个滞后较小的副回路，保证快速动作的副回路。
关于串级控制系统
关于串级控制系统1．什么叫串级控制系统答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。
它是由主、副两个控制器串接工作的。
主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量定值控制。
2串级控制系统有哪些特点?答；串级控制系统的主要特点为：(1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统；(2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量}(3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰主变量的影响；(4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。
串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。
3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择?答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的副变量的选择原则是：．(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化；(2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰；(3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近；(4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统?答：串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。
副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。
5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规?答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。
串级控制系统中对副变量的要求不严。
串级控制系统
控制器、执行器和被控对象三个环节的作用 方向。
执行器及被控对象的正、反作用
执行器的作用方向： 1.气开阀是正作用方向。 2.气关阀是反作用方向。 3.气开或气关型式从工艺安全角度来确定。
被控对象的作用方向： 1.被控变量随操纵变量增加而增加的对象是正作 用方向。 2.被控变量随操纵变量的增加而降低的对象是反 作用方向。
串级控制系统中副回路的确定
1.主、副回路应有一定的内在联系； 2.副回路应尽可能多地包含干扰因素；
主要干扰应包含在副回路中；在可能条件下，使副回 路包含较多的次要干扰； 3.注意主、副回路的时间匹配，防止“共振”；
1.主副变量间应有一定的内在联系
1)选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量； 管式加热炉的温度串级控制系统中，选择的副变量是燃 料进入量至原料油出口温度通道中间的一个变量，即炉 膛温度。由于它的滞后小、反应快, 可以提前预报主变量 的变化。 2)选择的副变量就是操纵变量本身，这样能及时克服它的 波动，减少对主变量的影响。
管式加热炉串级控制系统
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给定值之差，进一步改 变燃料量，保持原料油出口温度的恒定。
管式加热炉串级控制系统基本工作原理
“粗调”作 用。 “细调”作用。 两个控制器协同工作直到原料油出口温度重 新稳定在给定值。
管式加热炉串级控制系统的方框图
2. 干扰作用于主对象
某一时刻，由于原料油的进口流量或温度变化，F2不存 在，只有F1作用于温度对象1上。
结论：在串级控制系统中，如果干扰作用于主对象，由 于副回路的存在，可以及时改变副变量的数值，以达到 稳定主变量的目的。
串级控制系统整理整理
串级控制系统整理手册一、串级控制系统概述串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，主要由两个或多个控制环组成，每个控制环都负责调节一个特定的过程变量。
这种系统具有结构紧凑、响应速度快、控制精度高等优点，广泛应用于各类工业生产过程中。
二、串级控制系统的组成1. 主控制环：主控制环负责监控整个过程的主要变量，通常与系统的输出直接相关。
主控制器根据主控制环的偏差，调整副控制器的设定值，以实现系统整体的控制目标。
2. 副控制环：副控制环位于主控制环内部，负责调节过程中的辅助变量。
副控制器根据副控制环的偏差，调整执行机构的输出，以影响主控制环的变量。
3. 执行机构：执行机构是串级控制系统的执行者，负责根据控制器的指令调整过程变量。
常见的执行机构有电机、阀门、变频器等。
4. 被控对象：被控对象是串级控制系统的作用对象，包括各种生产过程中的设备、工艺和参数。
三、串级控制系统的特点1. 快速响应：串级控制系统通过多个控制环的协同作用，能够迅速响应过程变化，提高系统的动态性能。
2. 高精度：串级控制系统可以实现对外部干扰的有效抑制，提高控制精度，确保产品质量。
3. 灵活性：串级控制系统可根据实际生产需求，调整控制参数，适应不同工况。
4. 易于维护：串级控制系统结构清晰，便于故障排查和日常维护。
四、串级控制系统的设计要点1. 确定控制目标：明确串级控制系统的主、副控制环控制目标，确保系统稳定运行。
2. 选择合适的控制器：根据被控对象的特性，选择合适的控制器类型和参数。
3. 优化控制参数：通过调整控制器参数，使串级控制系统达到最佳控制效果。
4. 考虑系统抗干扰能力：在设计过程中，充分考虑外部干扰因素，提高系统的抗干扰能力。
5. 系统调试与优化：在系统投运后，根据实际运行情况，不断调整和优化控制参数，确保系统稳定、高效运行。
五、串级控制系统的实施步骤1. 系统分析与建模：深入了解生产工艺，对被控对象进行详细分析，建立准确的数学模型，为控制器设计提供依据。
PID,串级控制总结1版
PID是由比例、微分、积分三个部分组成的，在实际应用中经常只使用其中的一项或者两项，如P、PI、PD、PID等。
就可以达到控制要求...PLC编程指令里都会有PID这个功能指令...至于P,I,D 数值的确定要在现场的多次调试确定...比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t);u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。
也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。
如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制. 比例积分控制（PI）：积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。
其公式有很多种，但大多差别不大，标准公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0u(t)——输出Kp——比例放大系数Ki——积分放大系数e(t)——误差u0——控制量基准值（基础偏差）大家可以看到积分项是一个历史误差的累积值，如果光用比例控制时，我们知道要不就是达不到设定值要不就是振荡，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的静态误差问题，比方说一个控制中使用了PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使输出u(t)越来越大，最终达到消除静态误差的目的。
第五章串级控制系统
(s)
W01
(s)
Wm2 Wm1
(s) (s)
1 WT1(s)
（1） 适当选择主调节器WT1(s)的参数，以造成一个动 态特性较好的等效控制对象WO*(s)。
（2）选择好W1(s)的参数和得到了等效控制对象WO*(s) 后，就可以按单回路系统整定等效调节器[WT1(s)WT2(s)]， 从面得出副调节器WT2(s)的参数。
WT 2 (s) KT 2;
可得： WZ (s) KZ ; W (s) K ; Wm2 (s) Km2
W0*2
(s)
K0*2 T0*2s 1
其中：
K
* 02
KT 2 KZ K K02
1 KT 2 KZ K K02 Km2
T0*2
1
T02 KT 2 KZ K K02 Km2
二、两步整定法
1．先整定副调节器：副回路的方框图如5－8（a）所示。按 单回路系统的方法整定副调节器参数即可。
2．整定主调节器：在主回路中副回路可看作一个比例环节， 如图5－8（b）所示。可按单回路系统的整定方法整定主调节器 的参数。
要达到此要求整定时应考虑以下几点问题：
（1）对象的动态特性 控制对象导前区动态特性与整个控制对象的
（3）由于副回路的存在，使串级系统有一定的自适应能 力。
在串级系统中，负荷变化引起副回路内各环节参数的 变化，可以较少影响或不影响系统的控制质量。
K0*2
Байду номын сангаас
1
KT 2 KZ K K02 KT 2 KZ K K02 Km2
一方面 ，副对象增益或调节阀的特性随负荷变化时，
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▲5 串级控制系统主负控制器正、反作用方向的确定▲副控制器的作用方向的确定原则：按简单（单回路）控制系统各环节的正、反作用方向的确定原则确定，以构成负反馈闭环控制回路。
▲主控制器正、反作用的确定原则：主、副变量同方向变化时，都要求操纵变量同方向变化（即：同时要求操纵变量都增大或都减小），此时主控制器方向规定为“反”作用方向。
主、副变量同方向变化时，要求操纵变量的变化方向是相反的（即：主变量要求操纵变量都增大（或减小），而副变量要求操纵变量都减小（或增大），此时主控制器为“正”作用方向。
例1 管式加热炉出口温度串级控制系统。
1）指出该系统中主、副对象、主、副变量、操纵变量、主、副扰动变量、主、副调节器各是什么？2）画出该控制系统的方块图，并确定各个环节的正反作用方向；3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。
解：1）主对象：加热炉内加热管的管壁；副对象：加热炉的炉膛主变量：原料的出口温度T1；副变量：炉膛内的温度T2；操纵变量：燃料的流量；主扰动量f1：被加热原料的进口的温度、压力、流量副扰动量f2：燃料油的压力、温度；雾化燃料油用的过热蒸汽的压力、流量；燃烧器的配风、炉膛的漏风以及环境温度等。
3）当燃料油负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。
在稳定工况下，原料油出口温度和炉膛温度处于相对稳定状态，控制燃料油的阀门保持在一定的开度。
当燃料油负荷突然增加，这个干扰会使炉膛的温度T2升高，原料油出口温度T1也会随之提高，此时温度检测变送器TT1将信号送给主控制器TC1， e1增大，主控制器输出u1减小，即副控制器的给定值减小，副控制器的输入偏差e2增大，副控制器的输出信号u2减小，控制阀开度减小，即操纵变量燃料油m减小，炉膛温度T2下降，从而炉管内原料油出口温度T1也会随之下降。
例题3：如图所示为聚合釜温度控制系统，冷却水通入夹套内，以移走聚合反应所产生的热量。
试问：（1）这是一个什么类型的控制系统？试画出它的方块图。
（2）如果聚合温度不允许过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开、气关形式。
（3）确定主、副控制器的正、反作用。
（4）简述当冷却水压力变化时的控制过程。
（5）如果冷却水的温度是经常波动的，上述系统应如何改进？（6）如果选择夹套内的温度作为副变量构成串级控制系统，试画出它的方块图，并确定主、副控制器的正、反方向。
（2）如果聚合温度不允许过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开、气关形式。
答：气关型（3）确定主、副控制器的正、反作用。
副控制器按单回路方法确定为：FC为正作用主控制器TC的作用方向的确定：由于副变量F增加时，要求冷却水控制阀关小，而主变量T1升高时，又要求冷却水控制阀开大，即主、副变量同方向变化时，要求操纵变量的变化方向是相反的，所以主控制器应为“正”作用方向。
（4）简述当冷却水压力变化时的控制过程。
如主要干扰是冷却水压力波动，整个串级控制系统的工作过程是这样的：设冷却水压力增加，则冷却水流量增加，FC的输出u2增加，控制阀将关小，即操纵变量冷却水的流量减小，副回路的调节作用，克服了冷却水压力的增加对流量的影响，从而减少对主变量温度的影响。
（5）如果冷却水的温度是经常波动的，上述系统应如何改进？应采用以聚合温度为主变量，夹套温度为副变量的串级控制系统。
（6）如果选择夹套内的温度作为副变量构成串级控制系统，试画出它的方块图，并确定主、副控制器的正、反方向。
副控制器按单回路方法确定为：“反”作用方向主控制器正、反确定原则：主、副变量同方向变化，都要求操纵变量冷却水的流量同方向变化，所以主控制器为“反”作用方向。
三串级控制系统的主要特点及应用特点：1 在系统结构上，它是由两个串级工作的控制器构成的双闭环控制系统。
2 系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量，副回路起快速的“粗调”作用，主回路则起“细调”作用。
“鲁棒性”又称“强壮性”——是用来描述控制系统的控制品质对对象特性变化的敏感程度。
系统的控制品质对对象特征变化越不敏感，则“鲁棒性”越好。
特点①前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时有效②前馈控制是属于“开环”控制③前馈控制使用的是一种视对象特性而定的“专用”控制器④一种前馈作用只能克服一种干扰前馈控制的缺点：①干扰多时，所需前馈通道数增加，控制系统投资增加；②受前馈控制模型精度的限制，模型误差会导致非完全补偿；③前馈控制算式中包含超前纯微分环节时，计算是近似的；脱火现象——阀后压力过高，大量燃料气就会因未燃烧而导致烟窗冒黑烟，一方面会污染环境，另一方面因燃料室内积存大量燃料气与空气混和物，会有爆炸的危险。
补充题5：如图所示为聚合釜温度控制系统，冷却水通入夹套内，以移走聚合反应所产生的热量。
试问：（1）这是一个什么类型的控制系统？试画出它的方块图。
（2）如果聚合温度不允许过高，否则易发生事故，试确定控制阀的气开、气关形式。
（3）确定主、副控制器的正、反作用。
（4）简述当冷却水压力变化时的控制过程。
（5）如果冷却水的温度是经常波动的，上述系统应如何改进？（6）如果选择夹套内的温度作为副变量构成串级控制系统，试画出它的方块图，并确定主、副控制器的正、反方向。
(7) 如果物料的流量增大，简述控制系统是如何实现自动控制调节的？如图所示的控制系统，QA、QB分别为A、B物料的流量，试问：（1）这是一个什么控制系统？[是一个双闭环比值控制系统]（2）主物料和从物料分别指什么？ [主物料是A,从物料是B.]（3）如A、B物料比值要求严格控制，试确定控制阀的气开、气关形式。
[两阀都应选气开型].（4）确定控制器的正、反作用。
[两控制器都应选“反”作用]（5）画出系统的方块图，说明对于物料A、B来说，是定值系统还是随动系统？ [A物料的控制系统为定值系统,B物料的控制系统为随动系统（6）如果A、B物料流量同时变化，试说明系统的控制过程C输出降低,控制阀关小,以控制B物料的流量。
如A 答：如B物料流量增加,FB物料流量增加,FC输出降低,控制阀关小,以稳定A物料的流量.与此同时,在AAC的给定值亦变化,使B物料流量亦物料流量的变化过程中,通过比值器K,使FB变化,始终保持A、B两物料流量的比值关系。
补充题7解答：如图所示为一单闭环比值控制系统，要求：（1）画出系统的方块图；[略]（2）系统中为什么要采用开方器；答：因为节流装置的输出差压信号是与流量的平方成正比的，加开方器后使其输出信号与流量成线性关系（3）为什么说该系统对主物料来说是开环的？而对从物料来说是一个随动控制系统；答：由于主物料只测量，不控制，故是开环的。
从物料的流量控制器FC的给定值是随主物料的流量变化而变化，要求从物料的流量亦随主物料的流量变化而变化，故为随动控制系统（4）如果后续设备对从物料老说，是不允许断料的，试选择控制阀的气开、气关型式；答：应选气关型（5）确定FC的正、反作用；答：应选正作用5 试从图2-67某对象的反应曲线中，表示出该对象的放大系数、时间常数和滞后时间。
解：① K=△H|△q v1 ② H （T ）= 0.632H （ ∞ ）所对应的时间T ，如图③ τ =0补充作业题2：为了测定某重油预热炉的对象特性，在某瞬间（假定t0=0）突然将燃气量从2.5t/h 增加到3.0 t/h ，重油出口温度记录仪得到的阶跃反映曲线如图所示。
假定对象为一阶对象，试描述该重油预热炉特性方程式（分别以温度变化量与燃气变化量为输出量与输入量），并解出燃料量变化量为单位阶跃变化量时温度变化量的函数表达式。
（温度测量仪表的测量范围为0~200℃；流量测量仪表的测量范围为0~5t/h 。
）解：放大倍数：时间常数：T = 8 －2 = 6 min 滞后时间：τ= 2 min∴ 重油预热炉的微分方程：13 在比例积分微分调节器中可以调整的参数有哪几个？试说明调整其中一个参数时，对调节器的控制作用有什么影响？答： K p （δ）, T 1, T D01()111(27)1(27)1t t Tt T dH T H KQ dtH K Q e H KA e H T KA e KA----+=⇒∆=∆--=--=-（）写成：（）当t=T时，（）（）=0.6321．K p上升比例控制作用上升，K p下降比例控制作用下降而δ 上升比例控制作用下降，δ下降比例控制作用上升2.T I ，K I 积分作用，积分速度，消除余差速度快，稳定性3.T D上升，微分作用上升，稳定性上升。
T D下降，过度灵敏，会出现高频震荡。
比例（P）、比例积分（PI）、比例积分微分（PID）的比较控制规律数学表达式可调参数优缺点适应场合（1）比例（P） u=K p e K p ,（δ控制及时、过渡时间短、克服干扰能力强。
但控制结果有余差.如：液位（2）比例积分（PI）p，T1用于控制通道滞后较小，负荷变化较小，工艺参数不允许有余差的系统.如：压力、流量等（3）比例积分微分（PID p, T1, T D用于容量滞后较大，负荷变化大，控制质量要求较高的系统。
如温度、成分16 设计控制系统时，必须确定和考虑哪些方面的问题？答：1 首先要对被控对象动态和静态特性作全面的了解，还要对工艺、设备有深入了解。
2确定正确的控制方案：包括①被控变量的选择；②操纵变量的选择；③检测变送元件及检测位置的选择；④执行器的选择；⑤控制器及控制规律的选择。
3对控制器的参数进行工程整定，调到最佳值。
补充题3：图为一蒸汽加热器，利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出，试问：①影响物料出口温度的主要因素有哪些？一般情况下，其中哪些为可控量，哪些为不可控量？②如果要设计一温度控制系统，一般应选择什么量为被控变量和操纵变量？为什么？③如果物料温度过高时会分解，试确定控制阀的气开、气关形式和控制器的正、反作用方向？答：①影响物料出口温度的主要因素有：加热蒸汽的流量、压力；被加热物料的流量、入口温度；传热情况等。
一般情况下，可控量为加热蒸汽流量，其它量为不可控量。
②如果要设计一温度控制系统，一般应选择加热器内的物料温度或物料出口温度为被控变量，这是工艺生产中的主要直接操作指标。
应选择加热蒸汽量为操纵变量，因为它是可控量，而且对物料温度的影响较显著。
（3）应选气开阀，反作用控制器。
补充题4：有一冷却器，以冷却水作为冷剂，来冷却物料温度，现选择冷却水流量为操纵变量，物料出口温度为被控变量。
试确定在下述三种情况下的控制阀气开、气关型式和控制器的正反作用方向。
①被冷却物料温度不能太高，否则对后续生产不利；②被冷却物料温度不能太低，否则易凝结；③冷却器置于室外，而该地区冬季温度最低达0℃以下。
：①气关型，反作用②气开型，正作用③气关型，反作用。