连续搅拌反应釜串级控制系统

连续搅拌反应釜如下图所示。物料进入反应釜进行放热反应，反应所产生的热量被流经夹套的冷却剂带走。系统的控制目标是使反应混合物温度θ恒定在设定值。控制手段是调节冷却剂流量Qc。扰动主要来自两个方面，一是来自物料方面的有物料温度θf和流量Qf的变化。二是来自冷却剂方面的冷源压力Pf，c和温度θf，c的变化。

选择控制方案。首先选择单回路控制方案。如下图。

单回路控制分析。由于来自物料温度θf和流量Qf的变化可以很快的由θ反映出来，所以采用该控制方案可以克服该干扰。但是来自冷却剂方面的冷源压力Pf，c和温度θf，c的变化，要反映到θ上需要很长时间。所以该单回路控制系统对克服来自冷却剂方面的干扰不是很及时。为了兼顾两个干扰，需要设计串级控制系统。

设计串级控制系统流程图如下图。来自物料温度θf和流量Qf的变化由主回路来克服。自冷却剂方面的冷源压力Pf，c和温度θf，c的变化由副回路来克服。提高了控制精度。

绘制串级控制方框图。如下图所示。

串级控制系统设计规则。单回路不能满足要求的情况下才考虑串级控制。具有能够检测的副变量。且主要干扰应该包括在副回路中。副对象滞后不能太大，以保持副回路的快速响应性能。将对象中的显著非线性或时变特性的部分归于副对象中。

主、副对象的时间常数有合适的搭配，一般希望主对象的时间常数为副对象时间常数的3-4倍，这样可以避免主、副回路相互影响，产生“共振”现象，也便于调节器的参数整定。

一般是控制要求高，对象时间常数大，干扰幅度大，干扰频繁的场合。