在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中應(yīng)用兩個調(diào)節(jié)器申接,即主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器串接起來而組成串級調(diào)節(jié)。主調(diào)節(jié)器的輸出信號,作為副調(diào)節(jié)器的給定值,也就是副調(diào)節(jié)器的給定值由主調(diào)節(jié)器所決定。這樣副調(diào)節(jié)器的工作是隨動調(diào)節(jié),而主調(diào)節(jié)器的工作是定值調(diào)節(jié)。
例如恒溫室的溫度調(diào)節(jié),如采用圖1-3所示的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng),則在干擾發(fā)生后,必須等被調(diào)參數(shù)(室溫)出現(xiàn)偏差后調(diào)節(jié)器才能調(diào)節(jié)。如果選擇室內(nèi)溫度為主要被調(diào)參數(shù)(主參數(shù)),送風(fēng)溫度為輔助信號(即副參數(shù)),設(shè)計一個串級調(diào)節(jié)系統(tǒng),使反映在送風(fēng)方面的擾動主要由副調(diào)節(jié)器指令電加熱器(執(zhí)行器)來克服,反映在室內(nèi)的擾動則由主調(diào)節(jié)器來克服。方框圖如圖1-26所示。
假如擾動來自送風(fēng)方面(如加熱器前送風(fēng)溫度變化,電壓波動等),送風(fēng)調(diào)節(jié)器(副調(diào)節(jié)器)立即發(fā)出校正信號,改變電加熱器的功率,及時克服上述擾動對室內(nèi)溫度的影響。如果擾動量不大,經(jīng)過副回路的及時調(diào)節(jié),一般可以不影響恒溫室沮度;如果擾動量的幅度較大,繭然經(jīng)過副回路的及時校正,但還將影響室內(nèi)溫度的變化,此時,再由主回路進(jìn)一步調(diào)節(jié),從而完全克服上述擾動,使室內(nèi)溫度回到設(shè)定值。如果擾動來自室內(nèi),使室內(nèi)溫度偏離設(shè)定值,由主回路來校正。可以看出,當(dāng)干擾進(jìn)入副回路,由于副回路的快速調(diào)節(jié)作用,具有很強的克服力,因此這種干擾在影響到主參數(shù)稍有波動之前,即已被克服;當(dāng)干擾進(jìn)入主回路,由于副回路的存在,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的等效對象時間常數(shù)有所減小,對象特性改善,因此對克服干擾的能力也有所提高。
串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)與單回路反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比較,在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上多了一個副回路,形成了兩個閉環(huán),若將它等效為單回路系統(tǒng),見圖1-27。
采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量,但同時也使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一般用在對象滯后較大,慣性較大,干擾變化激烈而且幅度大,參數(shù)間相互關(guān)聯(lián),調(diào)節(jié)質(zhì)量要求高的場合。