过程控制工程实验报告
实验名称：串级控制系统
班级：
组员：
思考题
1． 若控制阀为气闭式，试分析液位-液位串级系统中主、副控制器的正、反作用应如何选？
主控制器选反作用， 副控制器选正作用
分析：在串级控制系统中主副控制器正、反作用的选择遵循先副后主的原则； 副回路确定与单回路相同，即各环节放大倍数乘积为负，控制阀为气闭阀即为负，变送器和水箱液位都为正，故副控制器应为正作用； 主回路中，把负回路等效为一正环节，因为液位变送器和水箱液位都为正，故主控制器应为负作用。

2. 如何才能保证串级控制系统的无扰动切换？
先副后主：调节主控制器的输出，使其等于副回路的测量值，这时副回路的偏差为0，则副控制器的自动电流将跟踪等于手动电流，于是可将副控制器切入自动； 当副环切入自动控制稳定，主变量接近或等于设定值时，调整主控制器器的设定值，使主控制器偏差为0，此时主控制器的自动输出电流跟踪等于手动输出电流，于是可将主控制器切入自动。

3．串级系统投运整定前需要做好哪几项工作？
①检查管路、阀门（闸板的高度），设备加电；进行控制系统信号连线，构建一个有主参数、副参数，主控制器、副控制器和控制阀的完整串级控制系统。

②启动实验软件，置主、副控制器皆为手动状态；先调整副控制器的手动输出为50-60%，开启副回路动力装置；待系统达到平稳，各控制量处于中间合适位置即可。

③控制系统投自动前，务必要确认控制系统闭环后一定是负反馈的，即控制作用是消弱而不是增强干扰作用的影响。

根据调节回路中各环节作用关系、控制阀的开闭方向来判定、确定主、副控制器的正、反作用。

4．一步整定法的依据是什么？
依据：在串级控制系统中一般来说，主变量时工艺的主要操作指标，直接关系产品的质量，因此对它要求比较严格。

而副的设立主要是为了提高主变量的控制质量，对副变量本身没有很高的要求，允许它在一定范围内变化，因此在整定时不必将过多的精力放在副环上，只要主变量达到规定的质量指标要求即可。

此外对于一个具体的出串级控制系统来说，在一
Z2 (s)
Z1 (s)
定范围内主、副控制器的放大倍数是可以互相匹配的，只要主、副控制器的放大倍数及Kc1与Kc2的乘积等于Ks （Ks 为主变量呈4:1衰减震荡时的控制比例放大系数），系统就能产生4:1衰减过程。

虽然按照经验一次放上的副控制器参数不一定合适，但是可通过调整主控制器的放大倍数进行补偿，结果仍然可使主变量呈4:1衰减。

5.分析对比中水箱中闸板放下时串级系统的控制质量有何不同，为什么？
此串级系统将失去控制作用
中水箱闸板放下后，中水箱将不能为下水箱提供水，即Y2（s ）到Go1（s ）的通道被切断，然后下水箱的液位持续下降，即Gm1减小，偏差Z1（s ）为负偏差，主控制器为反作用，故输出增大，中水箱液位升高，即Gm2（s ）增大，偏差z2（s ）增加还是减小不确定，且中水箱和下水箱通路切断，故失去控制作用。

实验过程曲线图：
100200300
400500600700
51015202530
35404550t/3s
%
P = 17,I = 100
Z2 (s)
Z1 (s)。