自动控制理论 第三章 控制系统的时域分析 3.8 控制系统的稳定性(7)

我们通过一个实例来说明串级控制原理。图5.37是夹套式反应釜温度控制的例子。反应釜中的放热化学反应所产生的热量必须被传输出去，以保证化学反应的温度条件。冷却水通过夹套把反映热带走。图5.37（a）是一个单回路控制系统。TT表示温度测量变送器，TC表示温度控制器。这个控制系统的结构图见图5.38。影响反应釜反应温度的因素来自反应物料和冷却水两个方面，用 表示物料方面的扰动，用 表示冷却水方面的扰动。因为这两个扰动的作用点不同，对反应釜温度 的影响也不一样。若冷却水发生扰动，如冷却水入口水温度突然升高或冷却水流量突然减小，这个扰动经过夹套、反应釜的槽壁、反应釜（反应槽）才能对 发生影响，由于被控对象热容量大，热传递过程的惯性很大。在 发生变化后，控制器才能开大冷却水进水调节阀，加大流量，但影响到 又要经过一个热传递过程。这将使反应釜的温度 发生较大的偏差。可见单回路系统不能满足控制的要求。

由于冷却水方面的扰动会很快影响到夹套温度，如果把单回路控制系统改变成图5.37（b）的形式，即增加一个夹套温度控制系统，当冷却水扰动发生时，这个控制回路会立即产生控制作用，稳定由于这个控制回路惯性小，反应快， 很快会被稳定下来， 基本上不受　　扰动的影响，控制质量就大大得到改善。图5.39是这个系统的结构图。

图5.38 夹套反映器单回路温度控制系统图5.39 夹套反应器串级温度控制系统