第2章 集散型控制系统习题及答案
集散系统阶段练习二
集散系统阶段性练习 2 （第三章～第四章）：一、填空题1、集散控制系统性能评估的指标有可靠性、可组态性，实时性和经济性等。
2、衡量集散控制可靠性的指标有可靠度，MTBF，MTTF和失效率等。
3、为了提高集散控制系统的实时性，对减少无效通信量常采取的措施有例外报告、广播式通信和压缩数据的包装等。
4、横河公司对集散系统的可靠性设计提出三个准则，分别是：系统运行不受故障影响的准则、系统不易发生故障的准则和迅速排除故障的准则。
5、在集散控制系统，常采用冗余结构的部件或系统有供电系统、过程控制装臵、通信系统和操作站等。
（至少列出3个）6、对于扰动可测、不可控，扰动变化频繁且幅值较大的场合宜采用前馈控制（哪类控制算法构成的系统）。
7、生产过程中的被控变量有时不能直接测量，如果扰动也不能直接测得，则应采用推断控制（哪类控制算法构成的系统）。
8、针对一个生产装置的控制回路之间存在相互关联、相互耦合的存在，常采用解耦控制来减少和解除耦合（哪类控制算法构成的系统）。
9、系统数学模型参数未知，常采用自适应控制通过相应地改变控制器的参数，以适应系统特性的变化，从而可以保证系统的性能（哪类控制算法构成的系统）。
10、离散PID控制算法包括位臵算法，增量算法和速度算法等三种算法。
11、在集散系统的评估过程中常采用的方法有偏离表法和矩阵表法。
12、假设单机系统的可靠度是99.9%，那用这样的系统组成冗余的双机系统，其可靠度可达到99.9999%。
二、选择题1、下面属于衡量DCS系统的性能指标有①③④。
①可靠性；②分散性；③可组态性；④实时性。
2、衡量DCS系统可靠性的指标有①②③④。
①可靠度；② MTBF；③失效率（故障率）；④有效度。
3、提高集散控制系统可靠性的措施有①②③④。
①冗余设计技术；②系统运行不易发生故障的设计；③提高系统的自诊断功能；④采用专门的诊断、检修设备。
4、集散控制系统的操作功能包括②③④。
①过程显示功能；②过程组态功能；③过程画面调用功能；④过程操作功能5、在集散控制系统中，为了满足过程控制的要求，常设计出一些包含子功能的专用的功能模块，而子功能的有无则通过设置功能模块的①来确定。
集散系统阶习题1及答案
集散系统阶习题1及答案集散系统习题1及答案（第⼀章～第⼆章）：⼀、填空题：1、DCS是Distributed Control System的缩写，其主要特性是集中管理和分散控制。
2、最早提出集散控制系统设计思想的公司是Honeywell，于1975年推出第⼀个集散控制系统TDC2000。
3、从系统结构来看，DCS由以下三部分构成：分散过程控制装置、集中操作和管理装置、和通信系统。
4、由于现场总线的使⽤，使得集散控制系统实现了真正的分散控制。
6、常⽤典型的DCS系统产品有TPS、PCS7、I/A S和DELTA V。
7、冗余化结构常采⽤的四种冗余⽅式：同步运转⽅式、待机运转⽅式、后退运转⽅式和多级操作⽅式。
8、集散控制系统的结构具有递阶控制结构、分散控制结构和冗余化结构的特征。
9、在TPS系统中⽬前常使⽤的过程控制装置有PM，HPM和APM等。
10、构成Foxboro I/A S系统分散过程控制装置常采⽤模件式结构，⼀般有两类：CP+FBM (控制处理器+现场总线模件)和FBM+PC软件。
11、Delta V系统具有基⾦会现场总线总线标准的结构。
12、PCS 7中常采⽤的控制组态⼯具有：CFC和SFC。
⼆、选择题1、集散系统的主要特点为①④。
①分散控制；②分散管理；③集中控制；④集中管理；2、集散控制系统的结构特征有①②④。
①递阶控制结构；②分散控制结构；③集中控制结构；④冗余化结构；3、集散系统的基本构成包括①②④。
①通信系统；②分散控制装置；③常规模拟仪表；④操作管理装置。
4、1975年，Honeywell推出第⼀套集散系统为①。
① TDC-2000；② TDC-3000；③ TPS；④ I/A S。
5、递阶控制结构通常分为①③④。
①多层结构；②分散结构；③多级结构；④多重结构；6、在TPS系统中起分散控制装置作⽤的有①②③。
① PM；② HPM；③ LM；④ GUS7、在PCS 7系统中为了实现控制组态常采⽤以下⼯具①③④相结合。
集散控制系统原理及应用答案
填充题和选择题答案一、填充题1.微处理器，集中管理和分散控制2.Honeywell，Emerson，Invensys，浙大中控的SUPCON、新华公司的XDPF、国电智深公司的EDPF等3.分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统4.多层结构、多级结构和多重结构5.可移植性、可操作性、可适宜性和可用性6.组织人事的分散、地域的分散、功能的分散、负荷的分散7.同步运转方式、待机运转方式、后退运转方式和多级操作方式8.智能化现场设备，高层设备，互连的，全数字、串行、双向传输的、多分支结构9.执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线10.开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制11.节省硬件数量和投资、节省安装费用和维护费用、多变量检测和传输、缩短安装时间和投运时间、消除模拟仪表通信的瓶颈现象、增大用户对产品的选择性12.分散控制和集中管理，综合自动化的组成部分；通信和传输的差别，数字传输技术13.现场总线数据传输速率、主站应用程序的大小和复杂程度；减少网络通信的吞吐量，保证一旦有通信要求就能立即实现通信、提高有效通信量、减少通信冲突的发生，保证通信的实时性、采用全双工通信模式和交换式以太网、采用塌缩的通信模型和通信协议、选用合适的现场总线仪表，减少通信量、采用发布方/预约接收方的通信结构等14.采用全数字通信技术、标准化功能模块与标准化的功能模块应用进程、系统测试技术的标准化、故障自诊断，状态传递，故障时输出设置、冗余和容错技术、智能诊断和管理技术、故障隔离技术等15.标准化、OPC技术、设备描述技术16.由17.可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性18.可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率19.（1，2）表决系统20.机器、零件或系统是否被设计得很容易维修、进行维修的技术人员的维修和判断技能、维修所需的备品备件供应情况。
集散控制期末复习题——终结版
本材料仅供参考。
第1章绪论1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。
答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。
例如温度控制系统。
1.2 计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分？各部分是怎样互相联系的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。
两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。
输入过程通道包括：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入；DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。
输出过程通道包括：D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。
1.3 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所示。
1.4 数字PID控制算法有几种形式？各有什么特点？答：数字PID控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
PID位置式根据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。
1.5 试推导计算机控制系统PD 控制算法的位置式、增量式和速度式。
答：模拟PD 控制算法为])()([)(dtt de T t e k t u D p += 其中，p k ----比例增益D T ----微分时间常数在采样周期相当短暂时，用后向差分法近似代替微分项T k e k e dt t de )1()()(--≈，其中T 为采样周期，k 为采样序号。
PD 位置式算法为：x D p u k e k e k k e k k u +--+=))1()(()()(PD 增量式算法为：))1()(()()(--+=k e k e k k e k k u D p ∆∆∆PD 速度式算法为：Tk e k e k T k e k T k u k v D p ))1()(()()()(--+==∆∆∆∆ 其中，x u -----偏差（它是初始阀门位置）)(k u ∆---第k 次输出的偏差校正值)(k e ∆---第k 次采样值的偏差校正值1.6 集散型控制系统产生的原因是什么？为什么集散型控制系统能得到广泛应用？答：随着生产规模的扩大，生产过程的复杂程度的提高，使像DDC 这样集中控制系统无法满足诸如控制回路增多、实现集中显示和操作、实现多变集散控制系统及现场总线复习资料量相关联对象的控制要求，导致集散控制系统的产生。
集散控制系统（DCS）题库.
集散控制系统（DCS）题库.⼀、填空题1.集散控制系统基本构成由分散过程控制装置、操作管理装置和通信系统组成。
4C指的是computer control communication CRT世界上第⼀台DCS系统是美国HONEYWELL公司推出的，型号为TDC20002.分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构和多重结构组成3.开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可⽤性。
4.常⽤的冗余⽅式有同步运转⽅式、待机运转⽅式、后退运转⽅式和多级操作⽅式。
5.现场总线可分为执⾏器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。
6.现场总线的特点是开放性、智能化、互操作性、环境适应性、分散控制。
7.保证互操作性的措施有标准化、OPC技术、设备描述技术等。
8.集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、实时性、环境适应性、开放性和经济性等。
9.集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均⽆故障时间MTBF、到发⽣故障的平均时间MTTF、故障率等。
10.集散控制系统可靠性设计三准则是系统运⾏不易发⽣故障的设计、系统运⾏不受故障影响的设计、能迅速排除故障的设计。
11.集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态、画⾯组态。
12.功能模块按功能分类，通常可分为输⼊、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、信号发⽣器类功能模块、转换类功能模块、信号选择和状态类功能模块等类。
13.趋势画⾯包括实时趋势和历史趋势两类。
14.⾹农（Shannon）定理规定采样频率应采样频率应不⼩于原系统最⾼频率的两倍。
15.等电位连接的⽬的是减⼩信息设备之间和信息设备与⾦属部件之间的电位差。
16.抗电磁⼲扰措施主要有屏蔽、滤波、接地、合理布线和选择电线等。
17.集散控制系统对⼈机交互系统的要求是实时性、易操作性、灵活性、可靠性和安全性等。
18.集散控制系统的组态包括硬件和软件组态。
19．数据库管理系统是对数据库内数据进⾏存储和管理的软件系统。
集散控制系统与现场总线试题习题及答案
本答案仅供参考。
第1章绪论什么是过程计算机控制系统它由哪几部分组成通过具体示例说明。
答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。
例如温度控制系统。
计算机控制工业生产过程有哪些种类型答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。
计算机控制系统的硬件一般有哪几大主要组成部分各部分是怎样互相联系的其中过程通道有几种基本类型它们在系统中起什么作用答：计算机控制系统的硬件一般包括：主机、外部设备、过程输入输出设备。
两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。
输入过程通道包括：A/D 通道---- 把模拟信号转换成数字信号后再输入；DI 通道直接输入开关量信号或数字量信号。
输出过程通道包括：D/A 通道---- 把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO 通道直接输出开关量信号或数字量信号。
直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成答：直接数字控制系统的硬件主要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所示。
数字PID控制算法有几种形式各有什么特点答：数字PID控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
据偏差计算阀门的位置，PID增量式根据偏差计算阀门的变化;度式根据偏差变化程度计算阀门的变化。
试推导计算机控制系统PI控制算法的位置式、增量式和速度式。
答：模拟PI控制算法为u(t) k p [e(t) =1 0e(t)dt]其中，k p----比例增益T I----积分时间常数其中T为采样周期，k为采样序号。
PI 位置式算法为:u(k) k p e(k) k I ke(i)i 0U xPI 增量式算法为:u(k) k p e(k) k I e(k) PI 速度式算法为:v(k)平e(k) Wk)PID位置式根PID速在采样周期相当短暂时，用矩形法近似代替积分项t0e(t)dtkTe(i)，其中，U x偏差(它是初始阀门位置)u(k)---第k 次输出的偏差校正值 e(k)---第k 次采样值的偏差校正值试推导计算机控制系统 PD 控制算法的位置式、增量式和速度式。
(总)DCS试题资料
DCS试题DCS集散控制系统复习题一、填空题（每空2分，共30分）1集散控制系统是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。
集散控制系统的主要特点是集中管理和分散控制。
2集散控制系统基本构成由现场过程控制装置、操作管理装置、通信系统组成。
其中分散过程控制装置是DCS的核心，操作管理装置是人—机接口。
3分级递阶控制系统结构分为多层结构、多级结构、多重结构组成4开放系统的标志是可移植性、可操作性、可适宜性和可用性。
5常用的冗余方式有同步运转方式、待机运转方式、和多级操作方式。
6现场总线可分为执行器传感器现场总线、设备现场总线和全服务现场总线。
7现场总线的特点是开放性、智能化、互操作性和分散控制。
8保证互操作性的措施有标准化、OPC技术和设备描述技术等。
9集散控制系统的性能评估指标有可靠性、易操作性、可组态性、可扩展性、开放性和经济性等。
10集散控制系统的可靠性指标有可靠度、平均无故障时间MTBF、到发生故障的平均时间MTTF、故障率等。
11集散控制系统可靠性设计三准则是系统运行不易发生故障的设计、系统运行不受故障影响的设计和能迅速排除故障的设计。
12集散控制系统的组态包括系统组态、控制组态和画面组态。
13功能模块按功能分类，通常可分为输入、输出类功能模块、控制算法类功能模块、运算类功能模块、转换类功能模块、信号发生器类功能模块和信号选择和状态类功能模块等类。
14趋势画面包括实时趋势和历史趋势两类。
15媒体存取控制指节点在向通信媒体存信息或从通信媒体取信息时的控制规则。
16香农（Shannon）定理规定采样频率应不小于原系统最高频率的两倍。
17软件滤波采用计算方法，常用软件滤波有一阶低通滤波、一阶高通滤波和递推平均（加权）滤波、程序判别滤波。
18用计算机控制装置实现比值控制时，不计算仪表比值系数，不进行仪表系数的转换，也没有K大于1等问题。
19过程检测和控制流程图用文字符号中，TRC-210、FO-103、LIC-101、PT-104分别表示温度记录控制功能、流量计算器和液位指示控制器、压力变送器功能。
集散控制系统与现场总线试题习题及答案
本答案仅供参考。
第1章绪论1.1 什么是过程计算机控制系统？它由哪几部分组成？通过具体示例说明。
答：它是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置构成，以实现生产过程闭环控制的系统，它综合了计算机过程控制和生产工艺过程。
例如温度控制系统。
1.2 计算机控制工业生产过程有哪些种类型？答：计算机控制工业生产过程一般有五种类型：操作指导控制系统；直接数字控制系统；监督控制系统；集散控制系统；现场总线控制系统。
1.3 计算机控制系统的硬件一般有哪几大重要组成部分？各部分是如何互相联系的？其中过程通道有几种基本类型？它们在系统中起什么作用？答：计算机控制系统的硬件一般涉及：主机、外部设备、过程输入输出设备。
两个过程通道，一个是输入通道，另一个为输出过程通道。
输入过程通道涉及：A/D通道----把模拟信号转换成数字信号后再输入；DI通道-----直接输入开关量信号或数字量信号。
输出过程通道涉及：D/A通道----把数字信号转换成模拟信号后再输出；DO通道-----直接输出开关量信号或数字量信号。
1.4 直接数字控制系统的硬件由哪几部分组成？答：直接数字控制系统的硬件重要有计算机（主机）、过程输入输出通道、操作台和计算机辅助设备组成。
如下图所示。
1.5 数字PID 控制算法有几种形式？各有什么特点？答：数字PID 控制算法有位置式、增量式、速度式三种形式。
PID 位置式根据偏差计算阀门的位置，PID 增量式根据偏差计算阀门的变化；PID 速度式根据偏差变化限度计算阀门的变化。
1.6 试推导计算机控制系统PI 控制算法的位置式、增量式和速度式。
答：模拟PI 控制算法为])(1)([)(0⎰+=tI p dt t e T t e k t u 其中，p k ----比例增益I T ----积分时间常数在采样周期相称短暂时，用矩形法近似代替积分项∑⎰=≈ki ti Te dt t e 00)()(，其中T 为采样周期，k 为采样序号。
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第2章集散型控制系统（DCS）的导论2.1 什么是集散型控制系统？它的主要特点是什么？答：集散控制系统又称为分布式控制系统，是计算机技术(computer)、通信技术(communication)、图形显示技术(CRT)、控制技术(control)（简称4C技术）的发展产物，它是一个通过通信网络将现场控制站、操作员站、工程师站联系起来，共同完成分级控制、集中管理的综合控制系统。
它的主要特点是：①可靠性高②灵活的扩展性③完善的自主控制性④完善的通信网络。
2.2 集散型控制系统的设计思想是什么？答：集散控制系统的设计思想是：危险分散、控制功能分散，而操作和管理集中。
2.3 集散型控制系统一般由哪几部分组成？各自主要功能是什么？答：集散控制系统一般由过程控制单元、数据采集器、CRT显示操作站、管理计算机以及高速数据通路五部分组成。
过程控制单元：实现对DCS的一个或多个回路的较复杂闭环控制。
数据采集器：针对生产过程中非控制变量而言，实现数据采集、预处理以及实时数据的进一步加工，供CRT操作站显示和打印，实现开环监视。
CRT显示操作站：它是DCS与外界联系的人机接口，具有显示控制过程中各种信息、监视操作、输出报表，还对DCS的PCU和PIU进行组态，实现系统的操作和管理。
高速数据通路：它将过程控制单元、操作站、管理计算机等设备连接成一个完整的DCS，以一定速率在各单元之间完成数据、指令及其它信息的传输，一般设置成冗余结构。
管理计算机：综合监视DCS的单元，管理DCS的所有信息，具有进行大型复杂运算的能力以及多输入、多输出控制功能，以实现系统的最优控制和全厂的优化管理。
2.4 什么是计算机网络？集散型控制系统的通信网络常采用什么类型的网络形式？答：凡是将地理位置不同而且具有独立功能的各个计算机系统通过通信设备和线路将它们连接起来，由功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式、控制程序和网络操作系统）实现网络资源（硬件、软件、信息）共享。
集散控制系统常用总线网和环形总线网络。
2.5 什么是通信网络协议？常用的通信网络协议有哪几种？答：由网络全体“成员”共同遵守的一套“约定”，以实现彼此通信和共享资源，这就是网络协议。
常见的网络协议有：开放系统互连参考模型OSI；IEEE802标准局域网标准；MAP制造业自动化通信协议；PROWAY过程数据高速公路。
2.6 试分别画出数字量：（1）65H和（2）BAH的不归零、归零及差分曼彻斯特编码的信号波形图。
答：65H转换为二进制是：01100101BBAH转换为二进制是：10111010B2.7 已知数据传输中发送端的码元序列为01101101B ，试求接收端码元序列分别为01101100B 和01100011B 时的差错码元序列。
答：当接收端的码元序列为01101100B 时的差错码元序列为B RC E 000000010110110001101101=⊕=⊕=当接收端的码元序列为01100011B 时的差错码元序列为B RC E 000011100110001101101101=⊕=⊕=2.8 已知信息码m =1011，要生成循环码（8，4），设采用的循环码生成多项式为：1)(234+++=x x x x g ，求生成的循环码。
答：由题意，信息码为m =1011，对应的多项式为1)(3++=x x x m为了获得循环冗余码，将)(x m 两边乘以4x ，得457344)1()(x x x x x x x m x ++=++⨯=⨯利用余式定理，再除以生成多项式)(x g ，得余式)(x r 为1)(3++=x x x r于是，循环冗余码所对应的多项式为1)(3457+++++=x x x x x x v对应二进制循环冗余码为 101110112.9 已知数据传送的信噪比为10，频带宽度为3kHz ，试求（1）无噪声信道上理论极限传输能力；（2）噪声信道上理论极限传输能力；（3）双绞线噪声信道实际传输能力。
答：由题意，信噪比为10=NS ，频带宽度为kHz H 3=。
无噪声信道上理论极限传输能力为v H R 2log 2=2log 103223⨯⨯⨯=k 6= bit/s噪声信道上理论极限传输能力为)1(log 2NS H R += )101(log 10323+⨯⨯=k 38.10= bit/s双绞线噪声信道实际传输能力为9600 bit/s2.10 OSI 参考模型分为几层？各层的主要作用是什么？答：OSI 参考模型分为七层，各层的主要作用如下表所示。
2.11 IEEE802标准包括哪些内容？答：IEEE802标准的内容包括：IEEE802.1：系统结构和网络互连；IEEE802.2：逻辑链路控制；IEEE802.3：CSMA/CD总线访问方法和物理层技术规范；IEEE802.4：Token Passing Bus访问方法和物理层技术规范；IEEE802.5：Token Passing Ring访问方法和物理层技术规范；IEEE802.6：城市网络访问方法和物理层技术规范；IEEE802.7：宽带网络标准；IEEE802.8：光纤网络标准；IEEE802.9：集成声音数据网络。
2.12 说明IEEE802.3，IEEE802.4 ，IEEE802.5通信协议主要解决网络通信哪一层的问题？各有什么特点？答：IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5通信协议主要解决网络通信中的数据链路层的问题。
它们的特点为IEEE802.3：用于CSMA/CD总线访问方法和物理层技术规范；IEEE802.4：用于Token Passing Bus访问方法和物理层技术规范；IEEE802.5：用于Token Passing Ring访问方法和物理层技术规范；2.13 在DCS中，对通信网络访问的存取控制技术主要有哪几种？答：在DCS中，常用的存取访问控制技术有：轮询(Poll)、令牌传送(Token Passing)、带有碰撞检测的载波监听多重访问(CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection)。
2.14 提高集散型控制系统的可靠性的途径有哪些？在软件、硬件方面各有什么措施？答：DCS充分利用计算机技术、通信技术、显示技术、人机交换技术、硬件制造技术和其它电子技术上的一系列最新技术成果，为了提高DCS的可靠性，在系统的结构、CRT操作站的设置、通信系统的配置、系统的自诊断与在线维护功能、电源系统设计以及其它许多环节上均采取一系列措施。
DCS在软件、硬件方面采取如下措施以提高可靠性：1．DCS的硬件采用宇航工艺，可靠性和性能价格比得到提高；2．所有I/O卡具有良好的浪涌电压吸收器及采取滤波、屏蔽等措施，能承受雷雨天气的强烈电磁干扰；3．对DCS的管理计算机采取一系列安全保密措施，如设置各种权限，提高对数据库和文件等资源的保护；4．对操作员键盘和工程师键盘加以区别，采用键锁手段，防止人为造成的系统故障。
2.15 集散型控制系统中，通常对关键性部件、系统要采用哪些冗余结构？答：通常对DCS的关键性环节均采用冗余化结构。
即多重化构成的自动备用方式，具体形式为同步运转方式；待机运转方式；后退运转方式。
2.16 串级控制技术的基本思想是什么？它有哪些优点？答：串级控制是在单回路单参数控制系统的基础上发展起来的一种控制技术。
由于一般的单回路PID控制很难满足被控对象在各种干扰因素同时作用下，实现高精度的控制要求。
为此，引进了新的控制技术，即在原控制系统的控制回路中，增加一个或多个控制内回路，而且是相互串接，一个控制回路的输出是另一个控制回路的设定值，以达到控制可能引起被控对象发生变化的各种干扰因素，提高控制系统的性能指标，这就是串级控制技术的基本思想。
串级控制系统中，副回路给系统带来许多优点：由于副回路的作用，串级控制比单回路控制更具有抑制各种干扰的能力，因此设计时应把主要的干扰包含在副回路中；采用串级控制可以克服被控对象的纯滞后影响，改善系统的控制性能；若系统中含有非线性被控对象，把非线性被控对象包含在副回路中，能够适应操作条件和负荷的变化，自动改变副回路控制器的给定值，因而控制系统仍具有良好的自适应能力。
2.17 前馈控制的基本思想是什么？前馈和反馈相结合有什么好处？答：前馈控制实质上是一种按扰动进行调节的开环控制系统。
当扰动产生后，被控变量还未显示出变化前，根据扰动作用大小进行调节，以补偿扰动作用对被控变量的影响。
这种前馈作用运用恰当，可以使被控变量不会因扰动作用而产生偏差，比反馈控制要及时，并且不受系统滞后的影响。
对于精确的控制对象和扰动数学模型，如果补偿得当，对于某一特定扰动，前馈控制系统的品质十分理想，明显优于反馈控制系统。
但是，要实现完全补偿并非易事，因为工业过程的数学模型是时变的、非线性的；同时，扰动也是不可完全预见的，前馈控制只能在一定程度上补偿扰动对被控制变量的影响。
因此，为了保证有更大的适应性，在工业过程中经常把前馈控制与反馈控制结合起来，构成前馈-反馈控制系统。
前馈控制克服主要扰动的影响，反馈控制克服其余扰动及前馈补偿不完全部分。
这样，系统即使在大而频繁的扰动下，依然可以获得良好的控制品质。
2.18 试述Smith预估补偿控制系统的设计思想及其实现。
答：Smith预估补偿控制系统的设计思想：在控制系统设计时，为了提高系统的控制质量，应尽量减少处于闭合回路中的时滞，克服大时间滞后对控制系统的影响。
它的实现过程为：未加入Smith 预估器时，系统闭环传递函数的)(s G B 分母中含有时滞s e τ-，它降低了系统的稳定性。
如果τ足够大，则系统将不稳定，这就是时滞过程难以控制的原因。
为了改善系统的控制品质，引入Smith 预估器，使原闭环特征方程中不含时滞s e τ-， 则要求Smith 预估器的传递函数为)1)(()(0s c e s G s G τ--=经过Smith 预估器的补偿作用后，系统的特征方程中不含s e τ-项，消除了时滞项对控制系统的影响，s e τ-仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间τ，此时系统的过渡过程及控制品质与无时滞的完全一致。
2.19 常用的顺序控制系统编程方法有哪几种？其功能是什么？答：常用的顺序控制系统编程方法很多。
如梯形逻辑图、功能模块、助记符及编程语言等。
梯形逻辑图法是采用梯形逻辑图来描述顺序控制系统的逻辑顺序关系；功能模块法把逻辑运算作为功能模块处理，按功能块组态的方法连接起来完成编程；助记符方法在可编程逻辑控制器编程时经常采用，它通常由操作码、标识符和元素参数表示；编程语言采用集散型控制系统提供的语言或通用的高级语言来编程。