1、复杂控制系统简单控制系统是生产过程自动控制中最简单、最基本、应用最广的一种形式，是一种单输入、单输出的单回路控制系统，在工厂中约占全部自动控制系统的 80左右。 对于被控对象比较特殊，被控量不止一个，生产工艺对控制品质的要求比较高或者被控对象特性并不复杂，但控制要求却比较特殊，对于这些情况简单回路控制系统就无能为力了。为此，需要在单回路控制系统基础上，采取一些措施组成复杂控制系统。 在复杂控制系统中可能有几个过程测 量值、几个 PID控制器以及不止一个执行机构；或者尽管主控制回路中被控量、 PID控制器和执行机构各有一个，但还有其他的过程测量值、运算器或补偿器构成辅助控制系统，这样主、辅控制回
2、路协同完成复杂控制功能。复杂控制系统中有几个闭环回路，因而也称多回路控制系统。 复杂控制系统种类繁多，根据系统的结构和所担负的任务来说，常见的复杂控制系统有：串级、均匀、比值、分程、前馈、取代、解藕等控制系统。 在 PTA二期项目中，大量使用了串级、比值、分程控制，下面详细讲述这三种复杂控制系统。一、串级控制系统 当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。串级控制系统由两个被控参数构成，由两个 PID控制器串联而成。 控制原理图如下所示： 主变量：使它保持稳定是控制的主要目标。 副变量：它是被控制过程中引出的中间变量。 副对象：它反映了副变量与操纵变量的通道特性。 主对象
3、：它反映了主变量与副变量关系的通道特性。 主控制器：接受的是主变量的偏差，其输出是去改变副控 制器的设定值。 副控制器：接受的是副变量的偏差，其输出是操纵阀门。 副回路：处于串级控制系统内部的，由副变量测量变送、 副控制器、控制阀、副对象组成的回路。 主回路：若将副回路看成一个以主控制器输出为输入，以 副变量为输出的等效环，则串级系统转化成一个单回路， 这个单回路为主回路。 由方块图可以看出：主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出作用于执行器（如阀门），实施控制功能。两个控制器都有各自的测量输入，但只有主控制器具有自己独立的设定值，只有副控制器的输出信号送给被控制过程。 在串级控制
4、系统中有内、外两个闭环回路，其中副控制器执行器和副对象形成的内闭环称为副环或副回路；主控制器和主对象形成的外闭环称为主环或主回路。串级控制系统中副环是典型的单回路 PID控制系统，如果把副环看作一个广义的对象，那目主环也是典型的单回路 PID控制系统，也就是说， 串级控制系统包环两个单回路PID控制系统。 副回路具有先调、粗调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。因此、在串级控制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。 串级控制的主要优点是： 1、由于副回路的快速作用，发生于副回路的干扰，在影响主变量之前可由副控制器予以校正。 2、副对象的相位滞后，由于构成副回路而显得减小，从而改善了主回路的响应速度。这对克服进入主、副回路的干扰是有利的。 3、串级系统对副对象及控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。 4、副回路可以按照主回路的需要对于质量流和能量流进行精确的控制。
