串级PID控制的应用和优化方法

串级PID控制有主、辅两个控制回路，现以某煤气燃烧炉的温度控制为例对其作说明。图4-48所示该系统的简图。

从图4-48可知，它用了两个PID函数块，主PID函数块（控制温度）及辅PID函数块（控制流量）。

主PID函数块T反馈输入信号为“实际温度”，它是把检测到的加热炉温度，经输入转换得来的。主PID函数块的给定值为“给定温度”，按加热炉的温度要求选定。主PID函数块的控制输出为燃气“给定流量”。用它作辅助控制回路的给定值。

图4-48 串级PID控制简图(www.xing528.com)

辅PID函数块G反馈输入信号为“实际流量”，它是把检测到的燃气管道中的流量，经输入转换得来的。主PID函数块的控制输出“给定流量”，即为辅PID的设定值。辅PID函数块的控制输出，经输出转换，加载给调节阀，以确保有合适流量的燃气流入加热炉。

从PID函数控制原理可知，当加热炉“实际温度”低于“给定温度”时，主PID函数块的控制输出，“给定流量”，将增加。即，辅PID函数块的给定流量增加。这时，如实际流量没有变化，则流量偏差将增大。经辅PID函数块调节，将增大对调节阀的控制输出，使阀门开大，进而，增加燃气流量。

显然，燃气流量增加，将使加热炉温度上升，即实现对温度的调节。

这里，由于可使所控制的炉温免受或少受燃气压力波动的干扰，从而提高系统的控制品质。