第6章_复杂规律计算机控制系统设计
于海生___微型计算机控制技术课后习题答案
第一章计算机控制系统概述习题及参考答案1.计算机控制系统的控制过程是怎样的?计算机控制系统的控制过程可归纳为以下三个步骤：(1)实时数据采集：对被控量的瞬时值进行检测.并输入给计算机。
(2)实时决策：对采集到的表征被控参数的状态量进行分析.并按已定的控制规律.决定下一步的控制过程。
(3)实时控制：根据决策.适时地对执行机构发出控制信号.完成控制任务。
2.实时、在线方式和离线方式的含义是什么？(1)实时：所谓“实时”.是指信号的输入、计算和输出都是在一定时间范围内完成的.即计算机对输入信息以足够快的速度进行处理.并在一定的时间内作出反应并进行控制.超出了这个时间就会失去控制时机.控制也就失去了意义。
(2)“在线”方式：在计算机控制系统中.如果生产过程设备直接与计算机连接.生产过程直接受计算机的控制.就叫做“联机”方式或“在线”方式。
(3)“离线”方式：若生产过程设备不直接与计算机相连接.其工作不直接受计算机的控制.而是通过中间记录介质.靠人进行联系并作相应操作的方式.则叫做“脱机”方式或“离线”方式。
3.微型计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？由四部分组成。
图1.1微机控制系统组成框图(1)主机：这是微型计算机控制系统的核心.通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令.同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。
主机的主要功能是控制整个生产过程.按控制规律进行各种控制运算(如调节规律运算、最优化计算等)和操作.根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督.使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告.打印制表等等。
(2)输入输出通道：这是微机和生产对象之间进行信息交换的桥梁和纽带。
过程输入通道把生产对象的被控参数转换成微机可以接收的数字代码。
过程输出通道把微机输出的控制命令和数据.转换成可以对生产对象进行控制的信号。
过程输入输出通道包括模拟量输入输出通道和数字量输入输出通道。
计算机控制系统
计算机控制系统复习题第一章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 控制器将反馈信号与设定值进行比较并产生控制量。
2. 变送器将被控参量转换成电信号。
3. 模数转换器(A/D转换器)将模拟量转换成数字量。
4. 数模转换器(D/A转换器)将数字量转换成模拟量。
5. 测量检测器对被控对象的参数进行检测。
6. 自动控制系统通常由被控对象、检测传感装置、控制器组成。
7. 计算机控制系统的典型结构有：操作指导控制系统ODC直接数字控制系统DDC计算机监督控制系统SCC集散控制系统DCS现场总线控制系统FCS8. 计算机控制系统常用的时域指标有：延迟时间t d、上升时间t r、峰值时间t p、调节时间t s、超调量匚% ；_9. 计算机控制系统包括计算机和生产过程两大部分。
10. 计算机控制系统是指采用了数字控制器的自动控制系统。
二、下列知识点可出名词解释和简答题1. 实时数据采集：对被控参数按一定的采样时间间隔进行检测，并将结果输入计算机。
2. 实时计算：对采集到的被控参数进行处理后，按预先设计好的控制算法进行计算，决定当前的控制量。
3. 实时控制：根据实时计算得到的控制量，通过D/A转换器将控制信号作用于执行机构。
4. 实时管理：根据采集到的被控参数和设备的状态，对系统的状态进行监督与管理。
5. 直接数字控制系统：计算机代替模拟控制器直接对被控对象进行控制。
6. 与连续控制系统相比，计算机控制系统具有哪些特点？(1) 计算机控制系统是模拟和数字的混合系统。
(2) 在计算机控制系统中，控制规律是由计算机通过程序实现的(数字控制器) ，修改一个控制规律，只需修改程序，因此具有很大的灵活性和适应性。
(3) 计算机控制系统能够实现模拟电路不能实现的复杂控制规律。
(4) 计算机控制系统并不是连续控制的，而是离散控制的。
(5) 一个数字控制器经常可以采用分时控制的方式，同时控制多个回路第二章一、下列知识点可出单选题或填空题1. 完成模拟量的采集并转换成数字量送人计算机的通道是模拟量输入通道。
计算机控制技术(曹立学)1-4章 (1)
第1章 绪论
2. (1) 串级调节。 在简单调节回路中， 选取干扰影响特别 明显的一个中间变量， 附加一个调节器， 组成内调节回路 (或副调节回路) ， 用来初步克服干扰的影响， 同时用原回 路(称主回路) 中的调节器(主调节器) 的输出作为副调节器的 给定值， 使副调节器跟随此值达到进一步的精细调节。 这是 用一个内回路对主要干扰影响进行初调的控制系统。
第1章 绪论
3. 设备管理系统可以提供设备自身及过程的诊断信息、 管 理信息、 设备(包括智能仪表)运行状态信息、 厂商提供的设 备制造信息。 例如， Fisher Rosemoune公司推出的AMS管理 系统， 它安装在主计算机内并完成管理功能， 可以构成一个 现场设备的综合管理系统信息库， 在此基础上实现设备的可 靠性分析以及预测性维护， 将被动的管理模式改变为可预测 的管理维护模式。 AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构， 在现场服务器上支撑模块化， 功能丰富， 为用户提供一个图 形化界面。
第1章 绪论
DDC控制系统中常使用小型计算机或微型机的分时系统来 实现多个点的控制功能。 实际上属于用控制机离散采样， 实 现离散多点控制。 这种DDC计算机控制系统已成为当前计算机 控制系统中的主要控制形式之一, DDC系统原理图如图1.2所示。
第1章 绪论 图 1.2 DDC系统原理图
第1章 绪论
第1章 绪论
(4) 分程调节。在需用不同的手段分阶段地控制一个参数 时， 采用这种调节。 例如:一个反应器的温度调节， 在正常 温度范围内用水冷却即可， 但温度达高限后需用冷冻水冷却， 低于低限时需用蒸汽加热， 方能保持正常反应。 满足这种需 要的调节称分程调节。 在分程调节中， 由一个测量元件、 一 个调节器及三个调节阀组成系统， 由三个调节阀分别控制冷水、 冷冻水和蒸汽的流量。 冷水阀通常调整到当温度在低限时全关， 高限时全开； 冷冻水阀在温度高限时全关， 温度超过高限时 开启； 蒸汽阀在温度低限时全关， 再低时开启。 为了避免冷 水阀及冷冻水阀在超高限时同时开启， 还要增加一个冷水阀超 高限自动关闭装置， 这样就可以进行分程调节了。 分程调节 系统的调节质量类似简单调节， 若需提高， 宜采用串级调节、 前馈调节等改进措施。
《计算机控制技术》习题答案
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
计算机控制技术-应用程序设计与实现技术(一)
6.1 程式設計技術
6.1.2 面向過程與面向對象的ห้องสมุดไป่ตู้式設計
1.面向過程的程式設計及其局限性 2.面向對象的程式設計
在概念上異同： （1）模組與對象 （2）過程調用和消息傳遞 （3）類型和類 （4）靜態鏈接和動態鏈接
6.1 程式設計技術
6.1.3 高級語言I/O控制臺編程
對於PC匯流排工業控制機，我們以Turbo C為例來說明其訪 問I/O端口的編程。
對於這樣得到的數據，一般要進行一些預處理，其中 最基本的處理有：誤差自動校準
線性化處理 標度變換
6.2 測量數據預處理技術
6.2.1 誤差自動校準
定義：系統誤差是指在相同條件下，經過多次測量， 誤差的數值(包括大小符號)保持恒定，或按某種已知的 規律變化的誤差。
特點：在一定的測量條件下，其變化規律是可以掌 握的，產生誤差的原因一般也是知道的。
不管採用定點還是浮點數，輸入標準數0至1對應A/D 轉換結果的全0至全1；輸出標準數0至1對應D/A轉換器數 字位狀態的全0至全1。
本講課程結束！
人工自動校準特別適於感測器特性隨時間會發生變化的場 合。如常用的濕敏電容等濕度感測器。
6.2 測量數據預處理技術
6.2.2 線性化處理和非線性補償
1.鉑熱電阻的阻值與溫度的關係 2.熱電偶的熱電勢與溫度的關係 3.孔板差壓與流量的關係 4.氣體體積流量的非線性補償
6.2 測量數據預處理技術
6.2.3 標度變換方法
6.2.5 量化誤差來源
1.量化誤差 所謂截尾就是舍掉數值中小於q的餘數ε(ε＜q)，其截 尾誤差εt為：εt=xt-x，式中x為實際數值，xt為截尾後的 數值。顯然-q＜εt≤0。 所謂舍入是指，當被舍掉的餘數ε大於或等於量化單位 的一半時，則最小有效位加1；而當餘數ε小於量化單位的 一半時，則舍掉ε。這時舍入誤差為εr=xr-x，式中x為實際 數值，xr舍入後的數值。顯然，-q/2≤εr≤q/2。
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC 的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
东电考研大纲841、842、843、844、845、846
（1）841 自动控制原理一、考试形式与试卷结构1、试卷满分及考试时间试卷满分为150分，考试时间为180分钟2、考试方式考试方式为闭卷、笔试3、试卷的题型结构选择填空题，分析计算题，综合设计题二、考察的知识及范围第一章自动控制系统导论内容：（1）自动控制系统的一般性概念和基本工作原理；（2）反馈控制系统的基本组成、分类及对控制系统的基本要求；（3）《自动控制原理》课程研究的主要内容及其发展现状。
重点掌握：自动控制系统的一般性概念和基本工作原理；反馈控制系统的基本组成、分类及对控制系统的基本要求第二章控制系统的数学模型内容：（1）复数和复变函数的基本概念，拉普拉斯变换和拉普拉斯反变换；（2）控制系统研究中几种主要数学模型：微分方程、传递函数和频率特性的内在联系；（3）典型环节的数学模型；（4）常见电气系统和一般机械系统的数学建模；（5）方块图的化简法则；（6）利用梅逊公式求取系统的传递函数。
重点掌握：传递函数的概念、结构图的建立与等效变换、梅逊公式第三章自动控制系统的时域分析内容：（1）系统阶跃响应性能指标；（2）一阶、二阶系统阶跃响应的特点及一阶、二阶系统动态性能；（3）高阶系统动态性能（4）线性系统稳定的充要条件；（5）利用劳斯判剧判别系统的稳定性；（6）稳态误差的定义；（7）稳态误差系数的求取及减小或消除系统稳态误差的方法；重点掌握：稳定性、稳态误差、系统阶跃响应的特点及动态性能与系统参数间的关系等有关概念，有关的计算方法。
第四章根轨迹法内容：（1）根轨迹的定义、幅值和相角条件；（2）根轨迹的绘制法则；（3）利用根轨迹分析系统的特性。
重点掌握：根轨迹的绘制方法，利用根轨迹分析系统的特性。
第五章线性系统的频域分析法内容：（1）频率特性的定义、求法及性质；（2）线性系统极坐标图画法；Nyquist图稳定判据的应用；（3）线性系统伯德图的画法；最小相位系统的定义及性质；（4）利用Bode图求取系统稳态误差；增益裕量和相位裕量的定义、物理意义和求取；重点掌握：正确理解频率响应、频率特性的概念及特点，明确频率特性的物理意义；熟练掌握运用奈奎斯特稳定判据和对数频率判据判定系统稳定性的方法；熟练掌握计算稳定裕度的方法。
DCS控制系统讲解(计算机控制系统)
DCS控制系统第一章自控仪表工基础识图在讲DCS系统系统之前,先和大家一起回顾一下仪表工的基础识图，对今后大家日后的学习，仪表、控制系统检修维护都会有一定的意义。
1.1 仪表功能标志1.1.1 仪表功能标志组成仪表的功能标志由一个首位字母及一个或多个后继字母组成。
示例如下:例1 PI——功能标志P——首位字母（表示被测变量）I——后继字母（表示功能）例2 TIC——功能标志T——首位字母（表示被测变量）IC——后继字母（表示功能）表示连锁功能）1.1.2仪表功能字母代号仪表功能标志的字母代号见表1.1表1.1 常用仪表功能字母代号1.2 仪表检测流程图常见图形符号 1.2.1 常用仪表流程图符号及其含义a) 常规仪表b) 引入计算机或DCS 控制系统仪表1.3 仪表检测流程图识图MFRISA 30101MMPRISA 30102TSA 30103PIS 30104PIS 30105HL图1.1 工艺检测控制流程图1.4 仪表接线图识图（略）第二章 计算机控制系统及DCS 基础知识集散控制系统(Distributed Control System, DCS)是计算机控制系统的一种结构形式。
计算机控制是以自动控制理论和计算机技术为基础的，自动控制理论是计算机控制的理论支柱，计算机技术的发展又促进了自动控制理论的发展与应用。
计算机控制系统有多种结构形式，DCS就是其中的一种。
2.1 计算机控制系统基础知识2.1.1 计算机控制系统的一般概念计算机控制是关于计算机技术如何应用于工业生产过程自动化的一门综合性学问。
计算机控制的应用领域是非常广泛的，从计算机应用的角度出发，工业自动化是其重要的一个领域；而从自动化的领域来看，计算机控制系统又是其主要的实现手段。
可以说，计算机控制系统与用于科学计算及数据处理的一般计算机是两类不同用途、不同结构组成的计算机系统。
计算机控制系统是融计算机技术与工业过程控制于一体的综合性技术，它是在常规仪表控制系统的基础上发展起来的。
第六章-专家系统PPT课件
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6.1.2 专家系统的类型
(1) 解释专家系统 ……
作为解释专家系统的例子有语音理解、图象分 析、系统监视、化学结构分析和信号解释等。 例如，卫星图象(云图等)分析、集成电路分析、 DENDRAL化学结构分析、ELAS石油测井数据分 析、染色体分类、PROSPECTOR地质勘探数据解 释和丘陵找水等实用系统。
的MACSYMA符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发 的计算机程序设计语言和物理智能计算机辅助教学系统以 及聋哑人语言训练专家系统等。
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6.1.2 专家系统的类型
(10) 修理专家系统 修理专家系统的任务是对发生故障的对象(系
统或设备)进行处理，使其恢复正常工作。修理专 家系统具有诊断、调试、计划和执行等功能。美 国贝尔实验室的ACI电话和有线电视维护修理系统 是修理专家系统的一个应用实例。
预测专家系统的例子有气象预报、军事预测、人口预 测、交通预测、经济预测和谷物产量预测等。例如，恶劣 气候(包括暴雨、飓风、冰雹等)预报、战场前景预测和农 作物病虫害预报等专家系统
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6.1.2 专家系统的类型
(3) 诊断专家系统 诊断专家系统的任务是根据观察到的情况(数据)来推
问题求解过程就是一个推理过程，所以专家系统 必须有推理机构。
ES的核心是知识库和推理机。
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6.1.1 专家系统的特点—特点
(3) 具有启发性 ES除要利用大量专业知识外，还必须利用经
验的判断知识来对求解问题作出多个假设。 依据某些条件选定一个假设，使推理继续
进行。
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(3) 诊断专家系统 ……
《计算机控制技术》习题参考答案(完整版)
《计算机控制技术》（机械工业出版社范立南、李雪飞）习题参考答案第1章1．填空题(1) 闭环控制系统，开环控制系统(2) 实时数据采集，实时决策控制，实时控制输出(3) 计算机，生产过程(4) 模拟量输入通道，数字量输入通道，模拟量输出通道，数字量输出通道(5) 系统软件，应用软件2．选择题(1) A (2) B (3) C (4) A (5) B3．简答题(1) 将闭环自动控制系统中的模拟控制器和和比较环节用计算机来代替，再加上A/D转换器、D/A转换器等器件，就构成了计算机控制系统，其基本框图如图所示。
计算机控制系统由计算机（通常称为工业控制机）和生产过程两大部分组成。
工业控制机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
生产过程包括被控对象、测量变送、执行机构、电气开关等装置。
(2)操作指导控制系统：其优点是控制过程简单，且安全可靠。
适用于控制规律不是很清楚的系统，或用于试验新的数学模型和调试新的控制程序等。
其缺点是它是开环控制结构，需要人工操作，速度不能太快，控制的回路也不能太多，不能充分发挥计算机的作用。
直接数字控制系统：设计灵活方便，经济可靠。
能有效地实现较复杂的控制，如串级控制、自适应控制等。
监督计算机控制系统：它不仅可以进行给定值的控制，还可以进行顺序控制、最优控制、自适应控制等。
其中SCC+模拟调节器的控制系统，特别适合老企业的技术改造，既用上了原有的模拟调节器，又可以实现最佳给定值控制。
SCC+DDC的控制系统，更接近于生产实际，系统简单，使用灵活，但是其缺点是数学模型的建立比较困难。
集散控制系统：又称分布式控制系统，具有通用性强、系统组态灵活，控制功能完善、数据处理方便，显示操作集中，调试方便，运行安全可靠，提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率等优点。
缺点是系统比较复杂。
计算机集成制造系统：既能完成直接面向过程的控制和优化任务，还能完成整个生产过程的综合管理、指挥调度和经营管理的任务。
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1第六章复杂规律计算机控制系统设计2
自动控制系统基本概念
人工控制：测量——求偏差——再控制以纠正偏差
加热电阻丝调压器∽220V
自动控制系统：用控制器代替人的职能
电压放大器功率放大器执行电机减速器比较
给定信号3主机
系
统总线D/A执行机构被控对象传感器滤波整流I/V前置放大器A/D接口接口功率放大器检测被控对象输出量抑制无用频率信号交流信号转为直流电流信号转为电压放大信号模拟信号转为数字格式或电平转换﹑信息传输或缓冲数字信号转为模拟控制信号转换成位移（直线或角）、形变调节机构
改变被控对象的物质流或能量流
计算机控制系统的基本组成4
自动控制系统基本概念加热电阻丝调压器∽220V
电压放大器功率放大器执行电机减速器比较
给定信号
输入量：给定量（给定信号）；输出量：被控制量（温度）；反馈：输出量通过适当的测量装置将信号全部或一部分返回输入端，使之与输入量比；
偏差：输入量与输出量的比较结果。5
自动控制系统基本概念加热电阻丝调压器∽220V
电压放大器功率放大器执行电机减速器比较
给定信号
开环控制系统
闭环控制系统加热电阻丝调压器
∽220V6
自动控制系统基本概念加热电阻丝调压器∽220V
电压放大器功率放大器执行电机减速器比较
给定信号
恒温箱温度控制系统电压功率放大器恒温箱
执行
电机减速器输入量：给定信号调压器
热电偶恒温箱温度控制系统方框图
输出量：温度7
多回路计算机控制系统串级控制：两个以上调节器串联工作，抑制扰动能力强
前馈控制：直接对扰动进行控制，及时克服扰动
解耦控制：解除多控制回路各变量之间的耦合
比值控制：使多个变量自动保持一定比例关系
均匀控制：使被控参数的变化保持在一定范围之内
分程控制：一个调节器同时对多个执行机构进行控制8
6.1 串级控制6.1.1串级控制系统的组成和工作原理例：管壳式换热器出口气温控制
1、单回路控制：温度控制回路工艺气流量q烟气入口
烟气出口工艺气出口温度y1(t)
2、串级控制：温度控制回路和压力控制回路同时作用
压力测量
压力调节器温度测量温度调节器
温度给定值r(t)
压力控制回路管壳式换热器9工艺气流量q
烟气入口
烟气出口工艺气出口温度y1(t)压力测量
压力调节器温度测量温度调节器
温度给定值r(t)
管壳式换热器一次扰动N1(s)D1(s)G1(s)Km1主调节器主控对象主控回路（气温控制回路）R(s)Y1(s)-++温度调节器换热器GV(s)执行器调节阀+G2(s)D2(s)Km2副调节器副控对象压力测量副控回路（压力控制回路）二次扰动N2(s)Y2(s)-
++
+压力调节器管道
温度测量10
串级控制系统方框图1、结构特点：至少两个调节器、调节器串联、多回路；2、回路性质：主回路为定值回路、副回路为随动回路；3、主回路输出为副回路给定值（变化的）；4、扰动：主（副）回路的扰动为一（二）次扰动；
D1(s)G2(s)GV(s)D2(s)G1(s)Km1
Km2
主调节器副调节器执行器副控对象主控对象压力测量副控回路（随动）
主控回路（定值）
二次扰动N2(s)一次扰动N1(s)R(s)Y1(s)Y2(s)
--++++++
温度调节器压力调节器调节阀管道换热器
温度测量11
(1)减少副控对象的等效时间常数6.1.2串级控制系统的优点及应用一、串级控制系统的优点
Y1(s)-+U1(s)KP1N1(s)N2(s)R(s)U2(z)Y2(s)+++
T
2-
++KP2K
V
K2
1+T s2
______K1
1+T s1
______
Km2
Km1
主控调节器副控调节器副控对象主控对象调节阀
通常：所以：1222mVPKKKK
22
'KK
2'2TT
副控回路的传递函数：sTKsKKKKTKKKKKKKsUsYsGmVPmVPVP'2'222222222212'21111)()()(12
副控回路的传递函数：通常：所以分析：1.由于等效时间常数，系统动作灵敏，反应速度快，调节及时；
2.与成反比，则副控调节器增加，降低；
3.由于，则可提高，有助于抑制一次扰动。
1222mVPKKKK22'KK
2'2TT
'2T
2'2TT'2T
2221mVPKKKK
2P
K
22'KK1PK
sTKsKKKKTKKKKKKKsUsYsGmVPmVPVP'2'222222222212'21111)()()(13
(2)提高系统的工作频率串级控制系统的特征方程为：Y1(s)-+U1(s)KP1N1(s)N2(s)R(s)U2(z)Y2(s)+++
T
2-
++KP2K
V
K2
1+T s2
______K1
1+T s1
______
Km2
Km1
主控调节器副控调节器副控对象主控对象调节阀
0/)1(/)(2112121222211222212TTKKKKKKKKKKTTTKKKKTTssmVPPmVPmVP
20
02
022002ss可写为：
21122112222120TT
TKKKKTTmVPsr工作频率：14
相应的单回路控制系统的工作频率：令则
分析1.串级控制系统提高了系统的工作频率，改善系统的动态特性；
2.副控调节器的比例系数越大，工作频率的提高越显著。
'2'122121TTTTsg
'
11211222TT
TKKKKmVPsgsr
15
(3)提高抑制二次扰动的能力将串级控制做等效变换Y1(s)-+
N2(s)R(s)-++Km2Km1D1(s)D2(s)Gv(s)G2(s)G1(s)Y2(s)
Gv(s)D2(s)+
N1(s)+
+
D1(s)G2(s)GV(s)D2(s)G1(s)Km1
Km2
N2(s)N1(s)R(s)Y1(s)Y2(s)
--++++++
u1y2e2
y2'16(3)提高抑制二次扰动的能力将串级控制做等效变换
Y1(s)-+
N2(s)R(s)-++Km2Km1D1(s)D2(s)Gv(s)G2(s)G1(s)Y2(s)
Gv(s)D2(s)+
N1(s)+
+
Y1(s)N2(s)R(s)-
-+Km2
Km1D1(s)D2(s)Gv(s)
G2(s)G1(s)Y2(s)Gv(s)D2(s)+
N1(s)+
+++