过程校制原狸与寇用我术月 中周她质大学（武议）安剑奇 7.1.2串级控制系统特点与分析 >为了便于比较，给出上述过程的单回路控制系统 F1(s) F2( R(s) Yi(s) Gd(s) Gus) Go(s) Gor(s) Z(s) Gm(s) >在给定信号R1(S)的作用下，传递函数为 Y(s) G(S)G(s)G2(S)Go(S) R(s) 1+G(s)G,(s)G2(s)Go(S)Gm(s) >在干扰F2的作用下，传递函数为 Y(s) Go2(s)Go(s) F(s) 1+G(s)G(S)Go2(s)Go(S)G(s) 19
过程控制原理与应用技术I 中国地质大学（武汉）安剑奇 7.1.2 串级控制系统特点与分析 为了便于比较，给出上述过程的单回路控制系统 Gc(s) G02(s) G01(s) Gm(s) R1(s) F2(s) - F1(s) Y1(s) Z1(s) Gv(s) 在给定信号𝑅𝑅1(𝑠𝑠) 的作用下，传递函数为 在干扰𝐹𝐹2 的作用下，传递函数为 1 02 01 1 02 01 ( ) () () () () () 1 () () () () () c v c v m Y s G sG sG sG s R s G sG sG sG sG s = + 1 02 01 2 02 01 1 ( ) () () () 1 () () () () () c v m Y s G sG s F s G sG sG sG sG s = + 19
过程校制原狸与寇用我术月 中周她质大学（武议）安剑奇 7.1.2串级控制系统特点与分析 >由上式可得单回路控制系统的控制性能和抗干扰能力的综合指标为： Y(s)/R(5)=G.(s)G.(s) Y(s)F(s) >假设 G.(S)=K,G(S)=K, 产则 Y(s)/R(5)=KK, Y(s)/F(s) 20
过程控制原理与应用技术I 中国地质大学（武汉）安剑奇 7.1.2 串级控制系统特点与分析 由上式可得单回路控制系统的控制性能和抗干扰能力的综合指标为： 假设 则 1 1 c v 1 2 () () () () () () Ys Rs G sG s Ys Fs = c cv () , () Gs KGs K = = v 1 1 1 2 () () () () c v Ys Rs K K Ys Fs = 20
过程校制原狸与寇用我术月 中周她质大学（武议）安剑奇 7.1.2串级控制系统特点与分析 >单回路综合指标为 Y(s)/R(5) =KK, Y(s)/F(s) >串级系统的综合指标为 Y(s)/R(5)=KaKc2K, Y(s)/F(s) > 在一般情况下，KK2>K。 结论：串级系统副回路提高控制作用的总放大系数，能迅速克服 副回路干扰，使控制性能和抗干扰能力的综合指标有明显的提高 21
过程控制原理与应用技术I 中国地质大学（武汉）安剑奇 7.1.2 串级控制系统特点与分析 在一般情况下， 1 1 1 2 1 2 () () () () cc v Ys Rs KKK Ys Fs = KK K c1 c2 > c 21 1 1 1 2 () () () () c v Ys Rs K K Ys Fs = 单回路综合指标为 串级系统的综合指标为 结论：串级系统副回路提高控制作用的总放大系数，能迅速克服 副回路干扰，使控制性能和抗干扰能力的综合指标有明显的提高
过程校制原狸与寇用我术月 中周她质大学（武议）安剑奇 7.1.2串级控制系统特点与分析 >串级控制系统优势2：改善过程动态特性，提高系统工作频率 ·将副回路看成一个等效过程，其传递函数： G'2(s)= Y2(s) G2(s)G,(s)Gn(s) R(s) 1+G2(s)G,(s)G2(s)Gnm2(s) F(s) R(s) E(s) R(s) E(s) U(s) Y(s)1 Y(s) Gel(s) Ge(s) G(s) Go2(s) G01(S Z2(s) Gm2(s) Z(s) GmI(s) 22
过程控制原理与应用技术I 中国地质大学（武汉）安剑奇 • 将副回路看成一个等效过程，其传递函数： 7.1.2 串级控制系统特点与分析 串级控制系统优势2：改善过程动态特性，提高系统工作频率 Gc1(s) Gv(s) G02(s) G01(s) Gm1(s) R1(s) F2(s) Gm2(s) - Gc2(s) - E1(s) R2(s) E2 U(s) Q(s) (s) Y2(s) F1(s) Y1(s) Z1(s) Z2(s) ( ) ( ) 2 2 02 02 2 2 02 2 () () () ( ) 1 () () () () c v cv m Y s G sG sG s G s R s G sG sG sG s ′ = = + 22
过程校制原狸与寇用我术月 中图她质大学（武改）要剑奇 7.1.2串级控制系统特点与分析 > 假设副回路中各环节的传递函数为 G2(s)= T2s+1 Gc2(s)=Kc2 → K2K,Ko2/(T2S+1)-K2 G.(s)=K, Go(s)-1+Kek KoKm/(Ts+1)Ts+1 Gm2(s)=Km2 √式中K2、T2为等效过程的放大系数和时间常数 KeKKo2 Kor()-I+KaK.KoKw T2(s)= To2 1+K2KyK02Km2 23
过程控制原理与应用技术I 中国地质大学（武汉）安剑奇 7.1.2 串级控制系统特点与分析 假设副回路中各环节的传递函数为 式中 、 为等效过程的放大系数和时间常数 02 02 02 ( ) 1 K G s T s = + 2 2 ( ) Gs K c c = ( ) Gs K v v = 2 2 ( ) Gs K m m = ' ' c2 v 02 02 02 02 ' c2 v 02 m2 02 02 ( 1) ( ) 1 ( 1) 1 K KK T s K G s K KK K T s T s + = = + ++ ' K02 ' T02 ' c2 v 02 02 c2 v 02 m2 ( ) 1 K KK K s K KK K = + ' 02 02 c2 v 02 m2 ( ) 1 T T s K KK K = + 23