控制系统也可认为是定值控制系统。 (4)控制性能 由于引入副环构成了串级控制，与简单控制系统相比，系统对于扰动反应更及时，克服 扰动的速度更快，能有效地克服系统滞后，改善控制精度和提高控制质量。 3、串级控制系统中副被控变量如何选择？ 提示：副被控变量的选择必须保证它是操纵变量到主被控变量这个控制通道中的一个适当的 中间变量。这是串级控制系统的设计关键。此外，还需考虑如下几点： (1)使主要扰动作用在副环上，这样才能充分发挥副环响应快速的特性，更快更好地克服 扰动。 (2)使副对象包含适当多的干扰 这实际上是副被控变量的选择问题。副被控变量越靠近主被控变量，它包含的扰动越多， 但通道变长，滞后增加：副被控变量越靠近操纵变量，所包含干扰越少，通道越短。因此， 要选择适当位置，使副对象在包含主要扰动的同时，能包含适当多的扰动，从而使副环的控 制作用得以更好地发挥。 (3)主、副对象时间常数不能太接近 4、如图8.1所示为反应器的温度控制系统，它通过调节进入反应器的冷却水的流量来保持 反应器温度的稳定。要求 TC (FC 反 应 器 冷却水 图8.1 反应器温度控制系统 (1) 画出该控制系统的方框图，并说明它是什么类型的控制系统： (2) 若反应器温度不能过高，否则会发生事故，试确定控制阀的气开、气关型式： (3) 确定主控制器和副控制器的正反作用： (4) 若冷却水压力突然升高，试简述该控制系统的调节过程。 提示：(1)本系统是串级控制系统，其方框图如图82所示。 冷却水流量 反应器温度 控制阀 副对象 主对象 副测量变送单元 主测量变送单元 图82反应器温度控制系统方框图 (2)因为反应器温度不能过高，控制阀在气源中断时应该是全开的，因此选用气关阀。 (3)先确定副控制器。因为副对象是正作用，控制阀是反作用，为了保证副环是负反馈， 副控制器选用正作用。 最后确定主控制器，把整个副环看作是一个正作用环节，主对象为反作用，为了保证主 环为负反馈，主控制器采用正作用。 (4)从副环来看，当冷却水压力升高时，冷却水的流量增加，由于副控制器是正作用，其 输出增加：又由于控制阀是气关阀，故其开度减小，因此冷却水流量减小，从而及时克服由 于压力升高引起的流量增加，使冷却水压力的波动几乎不影响到反应器温度。 从主环来看，若副环对冷却水压力的波动不能完全克服，而使反应器温度有微小降低。控制系统也可认为是定值控制系统。 （4）控制性能 由于引入副环构成了串级控制，与简单控制系统相比，系统对于扰动反应更及时，克服 扰动的速度更快，能有效地克服系统滞后，改善控制精度和提高控制质量。 3、 串级控制系统中副被控变量如何选择？ 提示：副被控变量的选择必须保证它是操纵变量到主被控变量这个控制通道中的一个适当的 中间变量。这是串级控制系统的设计关键。此外，还需考虑如下几点： （1） 使主要扰动作用在副环上，这样才能充分发挥副环响应快速的特性，更快更好地克服 扰动。 （2）使副对象包含适当多的干扰 这实际上是副被控变量的选择问题。副被控变量越靠近主被控变量，它包含的扰动越多， 但通道变长，滞后增加；副被控变量越靠近操纵变量，所包含干扰越少，通道越短。因此， 要选择适当位置，使副对象在包含主要扰动的同时，能包含适当多的扰动，从而使副环的控 制作用得以更好地发挥。 （3）主、副对象时间常数不能太接近 4、 如图 8.1 所示为反应器的温度控制系统，它通过调节进入反应器的冷却水的流量来保持 反应器温度的稳定。要求 图 8.1 反应器温度控制系统 （1） 画出该控制系统的方框图，并说明它是什么类型的控制系统； （2） 若反应器温度不能过高，否则会发生事故，试确定控制阀的气开、气关型式； （3） 确定主控制器和副控制器的正反作用； （4） 若冷却水压力突然升高，试简述该控制系统的调节过程。 提示：（1）本系统是串级控制系统，其方框图如图 8.2 所示。 冷却水流量 反应器温度 图 8.2 反应器温度控制系统方框图 （2）因为反应器温度不能过高，控制阀在气源中断时应该是全开的，因此选用气关阀。 （3）先确定副控制器。因为副对象是正作用，控制阀是反作用，为了保证副环是负反馈， 副控制器选用正作用。 最后确定主控制器，把整个副环看作是一个正作用环节，主对象为反作用，为了保证主 环为负反馈，主控制器采用正作用。 （4）从副环来看，当冷却水压力升高时，冷却水的流量增加，由于副控制器是正作用，其 输出增加；又由于控制阀是气关阀，故其开度减小，因此冷却水流量减小，从而及时克服由 于压力升高引起的流量增加，使冷却水压力的波动几乎不影响到反应器温度。 从主环来看，若副环对冷却水压力的波动不能完全克服，而使反应器温度有微小降低。 FC 控制阀 副对象 副测量变送单元 TC 主对象 － － 主测量变送单元 3