简单控制系统
简单控制系统：是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统，因此也称为单回路控制系统。
选择被控变量的原则
1.被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要变量。
2.被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持被控变量的恒定，需要较频繁的调节。
3.尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。 4.被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。
5.选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。 6.被控变量是独立可控的。 操纵变量的选择原则：
1.操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
2.操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。
3.在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性。
控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运行与安全操作的重要问题。 作用方向：指输入变化后，输出的变化方向。 测量元件及变送器，其作用方向一般都是“正”的。 执行器，它的作用方向取决于是气开阀还是气关阀。
通过改变控制器的正、反作用，以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭环系统。 建立负反馈系统
1.执行器的正反（气关→开、气开→关） 2.测量元件变送器（正）
3.对象的正反（操纵被控变量） 4.控制器的正反（乘法原则）
复杂控制系统
串级控制系统 一、PID&方块图
当对象的滞后较大，干扰比较剧烈、频繁时，可考虑采用串级控制系统。
Eg.以原料油出口温度为主要被控变量的炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统：
串级控制系统中常用的名词
主变量工艺控制指标，在串级控制系统中起主导作用的被控变量。
副变量串级控制系统中为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。 主对象为主变量表征其特性的生产设备。 副对象为副变量表征其特性的工艺生产设备。
主控制器按主变量的测量值与给定值而工作，其输出作为副变量给定值的那个控制器。
副控制器其给定值来自主控制器的输出，并按副变量的测量值与给定值的偏差而工作的那个控制器。
主回路由主变量的测量变送装置，主、副控制器，执行器和主、副对象构成的外回路。 副回路由副变量的测量变送装置，副控制器执行器和副对象所构成的内回路。
二、串级控制系统的工作过程 (1)干扰作用于副回路 (2)干扰作用于主对象
(3)干扰同时作用于副回路和主对象
在串级控制系统中，由于引入一个闭合的副回路，不仅能迅速克服作用于副回路的干扰，而且对作用于主对象上的干扰也能加速克服过程。副回路具有先调、粗调、快调的特点；主回路具有后调、细调、慢调的特点，并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。因此，在串级控制系统中，由于主、副回路相互配合、相互补充，充分发挥了控制作用，大大提高了控制质量。
三、串级控制系统的特点
（1）有两个闭合回路，两个控制器，两个测量变送。 （2）有两个变量。
（3）由于副回路的引进，改善了对象特性，使控制过程加快，具有超前控制的作用，从而有效的克服滞后，提高了控制质量。
（4）串级控制系统的副回路为随动系统，具有自适应能力。 四、如何建立一个负反馈系统
1、先确定副回路（同简单控制系统） 原则：
（1）主副变量间应有一定的内在联系
①选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量。如前面讲过的管式加热炉的例子。 ②选择的副变量就是操纵变量本身,这样能及时克服它的波动,减小对主变量的影响。 （2）要使主要干扰包围在副回路内
串级控制系统中的副控制器作用方向的选择，根据工艺安全等要求，选定执行器的气开、气关形式后，按照使副控制回路成为一个负反馈系统的原则来确定。
Eg.图7-2所示的管式加热炉温度-温度串级控制系统中的副回路。 气源中断，停止供给燃料油时，执行器选气开阀， “正”方向。 燃料量加大时，炉膛温度θ2（副变量）增加，副对象 “正”方向。 为使副回路构成一个负反馈系统，副控制器T2C选择“反” 方向。
2、判断主控制器正反
当主、副变量增加（减小）时，如果由工艺分析得出，为使主、副变量减小（增加），要求控制阀的动作方向是一致的时候，主控制器应选“反”作用；反之，则应选“正”作用。
Eg.图7-2所示的管式加热炉串级控制系统。
主变量θ1或副变量θ2增加时，都要求关小控制阀，减少供给的燃料量，才能使θ1或θ2
降下来，所以此时主控制器T1C应确定为反作用方向。
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