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常用词典

[自] 串级控制；[自] 级联控制

例句

This paper presents a multi-loop cascade control method.

本文介绍一种多回路串级控制方法。

Such as cascade control, feedforward control, large time delay control.

如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。

This paper stu***s control drawings of cascade control and ratio control.

文中采用控制回路图连接的方法进行控制站的组态。

Cascade control scheme to be applied to develop power and voltage control.

在功率和电压控制中采用了级联控制方法。

The control of pulp consistence has used themodel, ratio and cascade control.

其磨矿浓度的控制采用了模型、比例、串级控制。

专业解析

在控制工程领域，串级控制（Cascade Control） 是一种通过嵌套多个控制回路来提升系统动态响应性能和抗干扰能力的先进控制策略。其核心结构包含一个主控制器（Primary Controller） 和一个或多个副控制器（Secondary Controller），通过层级传递设定值实现协同控制。

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一、核心结构与工作原理

1. 主控制回路（外环）

   监测系统最终输出（如反应器温度），与目标值比较后生成设定值，传递给副控制器。主控制器通常响应较慢，关注整体工艺目标。

2. 副控制回路（内环）

   接收主回路的设定值，快速调节执行器（如阀门开度）以控制中间变量（如蒸汽流量）。副回路动态响应快，可抑制内环扰动（如蒸汽压力波动）。

典型流程：

主控制器输出 → 副控制器设定值 → 副控制器调节执行器 → 影响中间变量 → 最终作用于主被控变量。

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二、技术优势

• 抗干扰能力增强：副回路可快速抑制内环扰动（如流量波动），避免其传播至主回路。
• 动态响应优化：内环缩短了系统响应时间，例如温度控制中流量回路的快速调节可加速温度稳定。
• 鲁棒性提升：双回路结构降低参数敏感性，尤其在非线性系统中表现更优。

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三、典型应用场景

1. 化工过程控制

   反应器温度控制：主回路控温，副回路调节加热蒸汽流量（抑制蒸汽压力扰动）。

2. 电力系统调速

   发电机转速控制：主回路调转速，副回路调燃油阀开度（补偿燃油粘度变化）。

3. 暖通空调系统

   室温控制：主回路控室温，副回路调节冷媒流量（应对负荷突变）。

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四、设计关键点

• 副回路响应速度需显著快于主回路（通常快3-5倍），否则可能引发振荡。
• 避免回路耦合：主、副被控变量需具备因果关系（如流量变化直接影响温度）。
• 控制器参数整定：遵循“先内环后外环”原则，优先稳定副回路再整定主控制器。

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权威参考来源：

• 国际自动化学会（ISA）标准《过程控制系统设计指南》
• IEEE控制系统协会（CSS）期刊《Control Systems Technology》
• 化工过程控制经典教材《Process Control: Modeling, Design, and Simulation》

注：因未提供具体可引用链接，此处仅标注知识来源机构及文献。实际应用中建议参考IEEE Xplore、ScienceDirect等学术平台的权威文献。

网络扩展资料

Cascade Control（串级/级联控制） 是一种通过多个控制器串联实现复杂系统调节的控制策略，常见于工业自动化、伺服系统和机械控制领域。以下是其核心概念和应用解析：

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1. 基本定义与结构

• 核心含义：Cascade Control 包含主控制器（Primary Controller）和从控制器（Secondary Controller），主控制器的输出作为从控制器的设定值，形成层级控制结构。例如，汽车控制中，外环控制位置，内环控制速度。
• 词源延伸：英文“cascade”意为“小瀑布”，比喻控制信号像水流一样逐级传递。

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2. 工作原理

• 主控制器：负责调节系统的最终目标（如温度、位置等），根据目标值与实际值的偏差生成次级设定值。
• 从控制器：接收主控制器的输出作为设定值，快速响应内环扰动（如电机转速波动），提高系统动态性能。

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3. 典型应用场景

• 工业过程控制：如焦炉加热系统中优化温度控制。
• 伺服系统：采用位置环、速度环、电流环的三环PID控制，提升响应速度和稳定性。
• 汽车控制：位置环与速度环的串级设计，兼顾定位精度和抗干扰能力。

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4. 优势与特点

• 抗扰动性：内环快速抑制干扰，外环保证整体精度。
• 动态响应：分层调节缩短响应时间，适合高动态系统。
• 灵活性：可根据需求设计多级控制，如三环PID。

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5. 与串联控制的区别

• 串联控制：单个控制器串联多个执行环节，无层级设定值传递。
• 串级控制：多个独立控制器协同工作，形成层级反馈结构。

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如需进一步了解技术细节，可参考工业控制教材或相关论文（部分示例来源于）。

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