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北方民族大学学士学位论文 基于 MATLAB 的液位与流量串级控制设计与仿真
2.3.1 主回路的设计
串级控制系统的主回路是定值控制,其设计单回路控制系统的设计类似,
设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。这里主要解决串级控制系统
中两个回路的协调工作问题。主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回
路的原则等问题。
2.3.2.副回路的设计
由于副回路是随动系统, 对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力
和自适应能力,二次扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小,因
此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰
动包括在副回路中,此外要尽可能包含较多的扰动。
归纳如下。
(1) 在设计中要将主要扰动包括在副回路中。
(2) 将更多的扰动包括在副回路中。
(3) 副被控过程的滞后不能太大,以保持副回路的快速相应特性。
(4) 要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。
(5) 在需要以流量实现精确跟踪时,可选流量为副被控量。
在这里要注意(2)和(3)存在明显的矛盾,将更多的扰动包括在副回路中
有可能导致副回路的滞后过大,这就会影响到副回路的快速控制作用的发挥,
因此,在实际系统的设计中要兼顾(2)和(3)的综合。
2.3.3 主、副回路的匹配
(1)主、副回路中包含的扰动数量、时间常数的匹配
设计中考虑使二次回路中应尽可能包含较多的扰动,同时也要注意主、
副回路扰动数量的匹配问题。副回路中如果包括的扰动越多,其通道就越长,
时间常数就越大,副回路控制作用就不明显了,其快速控制的效果就会降低。
如果所有的扰动都包括在副回路中,主调节器也就失去了控制作用。原则上,
在设计中要保证主、副回路扰动数量、时间常数之比值在 3~10 之间。比值
过高,即副回路的时间常数较主回路的时间常数小得太多,副回路反应灵敏,
控制作用快,但副回路中包含的扰动数量过少,对于改善系统的控制性能不
利;比值过低,副回路的时间常数接近主回路的时间常数,甚至大于主回路