串級PID控制原理

串級計算機控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如下圖所示，系統(tǒng)中有兩個PID控制器，Gc2(s)稱為副調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)，包圍Gc2(s)的內(nèi)環(huán)稱為副回路。Gc1(s)稱為主調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)，包圍Gc1(s)的外環(huán)稱為主回咱。主調(diào)節(jié)器的輸出控制量u1作為副回路的給定量R2(s).

串級控制系統(tǒng)的計算機順序是先主回路(PID1),后副回路(PID2)。控制方式有兩種：一種是異步采樣控制，即主回路的采樣控制周期T1是副回路采樣控制周期T2的整數(shù)倍。這是因為一般串級控制系統(tǒng)中主控對象的響應(yīng)速度慢、副控對象的響應(yīng)速度快的緣故。另一種是同頻采樣控制，即主、副回路的采樣控制周期相同。這時，應(yīng)根據(jù)副回路選擇采樣周期，因為副回路的受控對象的響應(yīng)速度較快。

串級控制的主要優(yōu)點：
1、將干擾加到副回路中，由副回路控制對其進(jìn)行抑制；
2、副回路中參數(shù)的變化，由副回路給予控制，對被控制量Gc1的影響大為減弱；
3、副回路的慣性由副回路給予調(diào)節(jié)，因而提高了整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
副回路是串級系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)健。副回路設(shè)計的方式有很多種，下面介紹按預(yù)期閉環(huán)特性設(shè)計副調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法。
由副回路框圖可得副回路閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：