??2.2?K?2.2?30%?66%；TI?0.85TK?0.85?3?2.55min计算PID参数
??1.2?S?1.2?40%?48%；TI?0.5TS?0.5?6?3min计算PID参数
??1.7?K?1.7?30%?51%；TI?0.5TK?0.5?3?1.5min；TD?0.125TK?0.125?3?0.375min
??0.8?S?0.8?40%?32%；TI?0.3TS?0.3?6?1.8min； TD?0.1TS?0.1?6?0.6min9．某控制系统用临界比例度法确定调节器的参数，测得11．某控制系统用n?10:1衰减曲线法确定调节器的参
。试确定采用PI作用和
'作用测得?S?50%，Tr?2min?K?20%，TK?4min。试确定采用P作用、PI数，
和PID作用时的控制器参数。
解： 查表： P作用时的参数
PID作用时的控制器参数。
解：
查表：计算PI参数
??1.2?S'?1.2?50%?60%；TI?2Tr?2?2?4min计算PID参数
??2?K?40%
计算PI参数
??2.2?K?2.2?20%?44%；TI?0.85TK?0.85?4?3.4min计算PID参数
??0.8?S'?0.8?50%?40%；
TI?1.2Tr?1.2?2?2.4min； TD?0.4Tr?0.4?2?0.8min1．当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，采用简单控制系统往往控制质量较差，满足不了工艺上的要求，这时，
可考虑采用串级控制系统。
2．前馈控制的原理是：当系统出现扰动时，立即将其测量
??1.7?K?1.7?20%?34%；TI?0.5TK?0.5?4?2min；TD?0.125TK?0.125?4?0.5min10．某控制系统用n数，测得?S?4:1衰减曲线法确定调节器的参
?40%，TS?6min出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以
。试确定采用P作用、
抵消扰动对被控参数的影响。
3．大滞后过程控制系统：在工业生产中，控制通道往往不同程度地存在着纯滞后。一般将纯滞后时间?0与时间常数T之比大于0.3（?0 / T＞0.3）的过程称之为大滞后过程。
4．比值控制系统：生产过程中，经常需要几种物料的流量保持一定的比例关系。例如，在锅炉的燃烧系统中，要保持燃料和空气量的一定比例，以保证燃烧的经济性。
PI作用和PID作用时的控制器参数。
解： 查表： 计算P作用参数
???S?40%
计算PI参数
5．均匀控制系统 5．适用于非线性过程
6．分程控制系统：在分程控制系统中，一个控制器的输出7．1-5．串级控制系统的主要特点有： 信号被分割成几个行程段，每一段行程各控制一个调节阀，故1．对进入副回路的干扰有很强的抑制能力； 取名为分程控制系统。
7．1．串级控制系统
7．1-1．串级控制系统基本结构及工作过程 1．结构特点：
2．能改善控制通道的动态特性，提高系统的快速反应能力； 3．对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的适应能力。
7．1-5．主、副调节器调节规律的选择
⑴系统有两个闭合回路，形成内外环。主变量是工艺要求1．主调调节器调节规律：定值控制；副调调节器调节规律：控制的变量，副变量是为了更好地控制主变量而选用的辅助变随动控制 量。
2．主被控参数要无静差→调节器调节规律为PI,PID调节；
⑵主、副调节器是串联工作的，主调节器的输出作为副调3．副被控参数允许有静差→调节器调节规律：P,不引入节器的给定值。
7．1-2．串级控制系统特点
PI；为保稳定，P选大时，可引入积分；不引入微分。
7．1-6．串级控制系统的参数整定
1．主环控制通道时间常数缩短，改善了系统的动态性能。1．逐步逼近整定法
2．副回路的引入，提高了系统的工作频率，也改善了系主开环、副闭环，整定副调的参数 统的动态性能。
3．串级系统特点总结：
⑴对进入副回路的干扰有很强的克服能力；
副回路等效成一个环节，闭合主回路，整定主调节器参数 观察过渡过程曲线，满足要求，所求调节器参数即为 否则，再整定副调节器参数，（此时副回路、主回路都已闭
⑵改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；合！）记为 对进入主回路的干扰控制效果也有改善；
⑶对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。 7．1-3．串级控制系统的设计与参数整定 7．1-4．串级控制系统的适用范围
反复进行，满意为止
该方法适用于主、副过程时间常数相差不大，主、副回路动态联系密切，需反复进行，费时较多
2．两步整定法
1．适用于容量滞后较大的过程：选容量滞后较小的辅助变主、副闭合，主调为比例,比例度为百分之一百，先用4量，减小时常，提高频率
比1衰减曲线法整定副调节器的参数，求得比例度和操作周
2．适用于纯滞后较大的过程：（图6－9, ）工艺要求：过期；
滤前的压力稳定在250Pa;特点：距离长，纯滞后时间长。仿等效副回路，整定主调参数，求得主回路在4比1衰减比丝胶液压力与压力串级控制
3．适用于干扰变化剧烈、幅度大的过程： 4．适用于参数互相关联的过程：
下的比例度和操作周期；根据两种情况下的比例度和操作周期，按经验公式求出主、副调节器的积分时间和微分时间，然后再按先副后主、先比例后积分再微分的次序投入运行，观察
曲线，适当调整，满意为止。
3．一步整定法
思路：先根据副过程特性或经验确定副调节器的参数，然后一步完成主调节器的参数的整定。理论依据：主、副调节器的放大系数在0?Kc1一定时，Kc1?Kc2?0.5的条件下，主、副过程特性
7．1-7．串级控制系统的方案设计
?Kc2为一常数
1．副回路设计中，最重要的是选择副回路的被控参数（串
⑴ 主、副调节器均置比例控制，根据约束条件或经验确定
级系统的副参数）。副参数的选择一般应遵循下面几个原则：
Kc2
⑵ 等效副回路，按衰减曲线法整定主调节器参数；
⑴主、副变量有对应关系
⑵副参数的选择必须使副回路包含变化剧烈的主要干扰，
⑶ 观察曲线，在约束条件下，适当调整主、副调节器的参
并尽可能多包含一些干扰 数，满意为止。
7．1-6*．串级控制系统的参数整定
⑶副参数的选择应考虑主、副回路中控制过程的时间常数的匹配，以防“共振” 的发生
1．串级控制系统的参数整定有逐步逼近法、两步整定法和
⑷应注意工艺上的合理性和经济性 一步整定法
2．逐步逼近法：
⑴断开主回路，整定副回路、取得参数
2．主、副调节器调节规律的选择：主调节器通常选用PI调节，或PID调节。控制副参数是为了提高主参数的控制质量，对副参数的要求一般不严格，允许有静差。因此，副调节器一
⑵整定好的副回路作为主回路的一个环节，整定主回路、
般选P调节就可以了。 取得参数
⑶主回路、副回路闭环，再次整定副回路、取得参数 ⑷重新整定主回路、取得参数
3．主、副调节器正、反作用方式的确定
对串级控制系统来说，主、副调节器正、反作用方式的选
择原则依然是使系统构成负反馈。
⑸依次整定副回路、主回路。并循环进行，逐步接近主、
选择时的顺序是： 副回路最佳控制状态。
⑴根据工艺安全或节能要求确定调节阀的正、反作用；
3．两步整定法：系统处于串级工作状态，第一步按单回路
⑵按照副回路构成负反馈的原则确定副调节器的正、反作方法整定副调节器参数；第二步把已经整定好的副回路视为一
用； 个环节，仍按单回路对主调节器进行参数整定。
⑶依据主回路构成负反馈的原则，确定主调节器的正、反
4．一步整定法：所谓一步整定法，就是根据经验，先将副
作用。
调节器参数一次调好，不再变动，然后按一般单回路控制系统
7.1-8．某串级控制系统采用两步法整定控制器参数，测得的整定方法直接整定主调节器参数。
4：1衰减法的过程参数：
1s．静态前馈控制系统：所谓静态前馈控制，是前馈控制器?1S?8%，T1S?100s；?2S?40%，T2S?10；的补偿控制规律，只考虑静态增益补偿，不考虑速度补偿。
若已知主控制器选用PID控制规律，副控制器选用P控制规律。试求主、副控制器的参数。
解：
?1?0.8?1s?0.8?8%?6.4%T1I?0.3T1S?0.3?100?30sT1D?0.1T1S?0.1?100?10s
Y(s)?GF(s)?GB(s)?Go(s)?0F(s)
GF(s)GB(s)??Go(s)2．静态前馈系统结构简单、易于实现，前馈控制器就是一个比例放大器。但控制过程中，动态偏差依然存在。
3．动态前馈控制系统：完全按照补偿控制规律制作控制器。 4．理论上，动态前馈控制能在每个时刻都完全补偿扰动对被控参数的影响。但补偿控制规律比较复杂，常常无法获得精确表达式，也难以精确实现。
5．前馈—反馈复合控制系统：为了克服前馈控制的局限性，
?2??2S?40%
7．2．前馈控制系统
7．2-1．前馈控制的工作原理及其特点
1．反馈控制的特点与不足：不论是什么干扰，只要引起被将前馈控制和反馈控制结合起来，组成前馈—反馈复合控制系调参数的变化，调节器均可根据偏差进行调节。但必须被调参统。 数变化后才进行调节，调节速度难以进一步提高。
2．前馈控制的特点：
7．2-3．前馈控制的特点及局限性 1．前馈控制的特点
⑴前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的， 称为开环控制；比反馈控制及时；补偿器为专用 “扰动补偿”。如果补偿精确，被调变量不会变化，能实现“不2．前馈控制的局限性：无法实现对干扰的完全补偿 变性”控制。
只能抑制可测干扰；
⑵前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰同步产生，不能对每个干扰实现补偿； 是事先调节，速度快。
补偿器难以精确得到，即使得到有时物理上也难以实现
⑶前馈控制器的控制规律不是PID控制，是由对象特性决7．2-3．前馈－反馈复合控制 定的。
⑷前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其它干扰无效。 7．2-2．前馈控制系统的结构