5.2.1.2串级控制系统的特点

与单回路控制系统比较，串级控稱系统增加了副控制回路，控制系统控制品质进行改善，主要表现在下列方面。

(1)能迅速克服进人副回路扰动的影响

©定性分祈。当扰动进人副回路后，首先，副被控制变量检测到扰动的影响，并通过副回膝的定值控制作用，及时调节操级/变量，便割被控变量回复到副设定值，从而使扰动对主被控变置的影响减少，即副回路对扰动进行粗调，主回路对化动进行细测。[对此，串级輕制 系绽能趣速克服进人副囘路扰动的影响。

©定量分祈。根据串级控制系统框图，阀四路传速函数如式（IMS)所示。

单回路控制系统中副回路的传递函数是aGOGpsG，）。单尚路控制系统中副问路扰动通道的传递函数是：

根据负反馈控制系统准则，副路成为负提馈控削系统必有因此，扰动进人副回路的等效值大大降低。

同样，串级輕制系统在副圓路进人的扰动作相下，控制系统的余差为单岡路控制系统余。

因此，串级控制系部能够迅速克服进人副回路扰动的影响，共摧系统余差大大减小。图5-11是同样扰动的作用下，进人副回路扰动对单回路禮制系统和串级控禍系统影响的仿真结果比较。可见，串级控制系统能够极大地削弱进人副回路扰动的影响。

实践和仿真结果表明，采用串级控制系统时，同样扰动从副回路进人，興偏差要比单回 路控制时小10-^100倍；扰动从主环进人，则因串级控制系统的工作频寧提高，其衙分误差 也比单回路控制要小2〜5倍。

(2)改善主控制器Gc1的广义对象特性，提高工作频率

©当反馈通道增益为1时，副回路可近似为1:1的比例环节。从副回路频率特性看，当副控刷回路按随动控制系统整定成衰减振荡状态时，等效副回路可近似为一个一阶振动环节，图5-12显示了等效副回路的频率特性。

图中，低频段幅值比的对数值为1，相位移为0。即副回路可以等效为1 ;：1的比例 环节。

从输人输岀关系看，当副控制器含积分控制作用时，副回路的测量与设定在静态时应相等，这表示副回路的输人与输出相等，即副回路是1:1的比例环节。当副回路检测变送环节是非线性环节时，副回路特性将成为非线性环节。

从传速函数看，副回路等效传递函数G副（s)如式（5-13)所示，副回路增益为根据负反馈准则，副回路控制回路应满足负反馈条件，因此，Kc2

KvKpsKnzX)，即等效副回路增益K副的分母项大于1，副控制回路总增益很大时，因此，当副Am?

回路检测变送环常增益为1时，副回路等效増益为1，即副回路近似为1:1的比例环节。

分析表明，当反馈通道增益是非线性时，例如，采用非线性凸轮的阀门定位器组成的串级控制系统中，反馈通道增益是非钱性关系，这时，串级控制暴统副回路的增益可近拟为底 馈通道增益的倒数。因此，采用非线性反馈凸轮，可以愧副阀路外特性成为非线性特性，从而可对于补偿被控对象的非特性

©提髙控制系统的工作频率。

串级控制系统的特征方程为；