由于調(diào)節(jié)閥非線性，排液閥門的不同位置對(duì)液位的影響可能會(huì)顯著不同，為了克服調(diào)節(jié)閥非線性，必須調(diào)整排液流量，而不是閥門位置。
圖1 緩沖罐液位單回路控制
串級(jí)控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
在串級(jí)控制中，有兩個(gè)(或更多)PID控制器，其中一個(gè)控制器的輸出驅(qū)動(dòng)另一個(gè)控制器的設(shè)定值。例如：液位控制器驅(qū)動(dòng)流量控制器的設(shè)定值以將液位保持在設(shè)定值，流量控制器進(jìn)而驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥以使流量與液位控制器提供的流量設(shè)定值相匹配。
表1總結(jié)了串級(jí)控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，遵守這些準(zhǔn)則可確保串級(jí)控制設(shè)計(jì)正確，并僅在適當(dāng)?shù)那闆r下使用。前兩項(xiàng)涉及串級(jí)控制的選擇。當(dāng)然，只有當(dāng)單回路控制不能提供可接受的控制性能時(shí)，才有必要進(jìn)行諸如串級(jí)控制之類的改進(jìn)。單回路控制在被控對(duì)象動(dòng)態(tài)速度快、純滯后時(shí)間小、干擾小且速度慢的情況下可以提供良好的控制性能。第二個(gè)條件要求以合理的成本提供或添加可接受的副過程變量的測量。
表1 串級(jí)控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
◆實(shí)施串級(jí)控制的條件：
①單回路控制不能提供滿意的控制性能。
②有副過程變量的測量值
◆副過程變量必須滿足下列要求：
③副過程變量必須表征重要干擾的發(fā)生。
④最終控制元件和副過程變量必須有因果關(guān)系。
⑤副過程變量動(dòng)態(tài)必須比主過程變量動(dòng)態(tài)快。
潛在的副過程變量必須滿足三個(gè)要求。首先，它必須能顯示出重大擾動(dòng)的出現(xiàn)。也就是說，每次擾動(dòng)發(fā)生時(shí)，副過程變量必須以可預(yù)測的方式響應(yīng)。當(dāng)然，干擾必須是重要的(對(duì)過程變量有顯著影響，且頻繁發(fā)生)，否則沒必要減弱其影響。其次，副回路過程變量必須受到最終控制元件的影響。這種因果關(guān)系是必需的，這樣副回路才能觀測到擾動(dòng)的影響并采取恰當(dāng)?shù)募m正動(dòng)作。最后，最終控制元件與副回路過程變量之間的動(dòng)態(tài)特性必須比其與主回路過程變量之間的動(dòng)態(tài)特性快。副回路控制必須相對(duì)較快，以便在干擾影響主要過程變量之前抑制干擾。一般的指導(dǎo)原則：主回路期望閉環(huán)時(shí)間常數(shù)(λ主)應(yīng)該是副回路期望閉環(huán)時(shí)間常數(shù)(λ副)的三倍以上。
