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Cascade、inverse

重点：cascade、inverse的用法

难点：cascade、inverse的用法

课程类型:理论

教学内容：

一、简介

Hibernate中的inverse在表关系映射中经常应用。

inverse的值有两种，“true”和“false”。inverse="false"是默认

的值,如果设置为true 则表示对象的状态变化不会同步到数据库;设置成false则相反;

inverse的作用：在hibernate中是通过inverse的设置来决定是有谁来维护表和表之间的关系的。

我们说inverse设立不当会导致性能低下，其实是说inverse设立不当，会产生多余重复的SQL语句甚至致使JDBC exception的throw。这是我们在建立实体类关系时必须需要关注的地方。一般来说，inverse＝true 是推荐使用，双向关联中双方都设置inverse＝false的话，必会导致双方都重复更新同一个关系。但是如果双方都设立inverse＝true的话，双方都不维护关系的更新，这也是不行的，好在一对多中的一端:many-to-one 默认是inverse＝false，避免了这种错误的产生。但是多对多就没有这个默认设置了，所以很多人经常在多对多的两端都使用inverse＝true，结果导致连接表的数据根本没有记录，就是因为他们双分都没有责任维护关

系。所以说，双向关联中最好的设置是一端为inverse＝true，一端为

inverse＝false。一般inverse＝false会放在多的一端，那么有人提问了，many－to－many两边都是多的，inverse到底放在哪儿？其实hibernate

建立多对多关系也是将他们分离成两个一对多关系，中间连接一个连接表。所以通用存在一对多的关系，也可以这样说：一对多是多对多的基本组成部分。

cascade 有五个选项分别是:

all ,delete ,none,save-update,delete-orphan ;

all : 所有情况下均进行关联操作。

none：所有情况下均不进行关联操作。这是默认值。

save-update:在执行save/update/saveOrUpdate时进行关联操作。

delete：在执行delete时进行关联操作。

delete-orphan: 当save/update/saveOrUpdate时，相当于

save-update ；当删除操作时，相当于delete ；

二、到底在哪用cascade="..."？

cascade属性并不是多对多关系一定要用的，有了它只是让我们在插入或删除对像时更方便一些，只要在cascade的源头上插入或是删除，所有cascade的关系就会被自己动的插入或是删除。便是为了能正确的cascade，unsaved-value是个很重要的属性。Hibernate通过这个属性来判断一个对象应该save还是update，如果这个对象的id是unsaved-value的话，那说明这个对象不是 persistence object要save（insert)；如果id是非unsaved-value的话，那说明这个对象是persistence object（数据库中已存在），只要update就行了。saveOrUpdate方法用的也是这个机制。

三、到底在哪用inverse="ture"?

“set的inverse属性决定是否把对set的改动反映到数据库中去。inverse=false————反映；inverse=true————不反映”inverse属性默认为false

inverse属性默认是false的，就是说关系的两端都来维护关系。这个意思就是说，如有一个Student, Teacher和TeacherStudent表，Student 和Teacher是多对多对多关系，这个关系由TeacherStudent这个表来表现。那么什么时候插入或删除TeacherStudent表中的记录来维护关系呢？在用hibernate时，我们不会显示的对TeacherStudent表做操作。对TeacherStudent的操作是hibernate帮我们做的。hibernate就是看hbm 文件中指定的是"谁"维护关系，那个在插入或删除"谁"时，就会处发对关系表的操作。前提是"谁"这个对象已经知道这个关系了，就是说关系另一头的对象已经set 或是add到"谁"这个对象里来了。前面说过inverse默认是false，就是关系的两端都维护关系，对其中任一个操作都会处发对表系表的操作。当在关系的一头，如Student中的bag或set中用了inverse ＝"true"时，那就代表关系是由另一关维护的（Teacher）。就是说当这插入Student时，不会操作TeacherStudent表，即使Student已经知道了关系。只有当Teacher插入或删除时才会处发对关系表的操作。所以，当关系的两头都用inverse="true"是不对的，就会导致任何操作都不处发对关系表的操作。当两端都是inverse= "false"或是default值是，在代码对关系显示的维护也是不对的，会导致在关系表中插入两次关系。

在一对多关系中inverse就更有意义了。在多对多中，在哪端

inverse="true"效果差不多（在效率上）。但是在一对多中，如果要一方维护关系，就会使在插入或是删除"一"方时去update"多"方的每一个与这个"一"的对象有关系的对象。而如果让"多"方面维护关系时就不会有update 操作，因为关系就是在多方的对象中的，直指插入或是删除多方对

象就行了。当然这时也要遍历"多"方的每一个对象显示的操作修关系的变化体现到DB中。不管怎样说，还是让"多"方维护关系更直观一些。

（1）对one-to-many而言，改变set，会让hibernate执行一系列的update语句，不会delete/insert数据

（2）对many-to-many而言，改变set,只修改关系表的数据，不会影响many-to-many的另一方。

（3）虽然one-to-many和many-to-many的数据库操作不一样，但目的都是一个：维护数据的一致性。

四、cascade和inverse有什么区别？

可以这样理解，cascade定义的是关系两端对象到对象的级联关系；而inverse定义的是关系和对象的级联关系。

inverse只对set+one-to-many(或many-to-many)有效，对

many-to-one, one-to-one无效。cascade对关系标记都有效。

inverse对集合对象整体起作用，cascade对集合对象中的一个一个元素起作用，如果集合为空，那么cascade不会引发关联操作。

比如将集合对象置为null，school.setStudentSet(null)

inverse导致hibernate执行:udpate STUDENT set SCHOOL_ID=null where SCHOOL_ID=?

cascade则不会执行对STUDENT表的关联更新，因为集合中没有元素。

再比新增一个school, session.save(school)

inverse导致hibernate执行：

for( 对(school的每一个student ){

udpate STUDENT set SCHOOL_ID=? where STUDENT_ID=? //将学生的school_id改为新的school的id

}

cascade导致hibernate执行：

for( 对school的每一个student ){

session.save(aStudent); //对学生执行save操作

}

extends:如果改变集合中的部分元素（比如新增一个元素），

inverse: hibernate先判断哪些元素改变了，对改变的元素执行相应的sql

cascade: 它总是对集合中的每个元素执行关联操作。

（在关联操作中，hibernate会判断操作的对象是否改变）

两个起作用的时机不同：

cascade：在对主控方操作时，级联发生。

inverse: 在flush时（commit会自动执行flush)，对session中的所有set，hibernate判断每个set是否有变化，

对有变化的set执行相应的sql，执行之前，会有个判断：if( inverse == true ) return;可以看出cascade在先，inverse在后。

inverse 对set + one-to-many 和 set + many-to-many 起的作用不同。hibernate生成的sql不同。

对one-to-many，hibernate对many方的数据库表执行update语句。

对many-to-many, hibernate对关系表执行insert/update/delte语句，注意不是对many方的数据库表而是关系表。

cascase 对set都是一致的，不管one-to-many还是many-to-many。都简单地把操作传递到set中的每个元素。所以它总是更新many方的数据库表。

五、cascade和inverse有什么相同？

这两个属性本身互不影响，但起的作用有些类似，都能引发对关系表的更新。

建议：只对set + many-to-many设置inverse=false，其他的标记不考虑inverse属性，都设为inverse=true。对cascade，一般对

many-to-one，many-to-many，constrained=true的one-to-one 不设置级联删除。

串级控制系统

习题六 1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。 2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合? 答串级控制系统的主要特点为： (1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量} (3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响； (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择? 答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。副变量的选择原则是：． (1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化； (2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰； (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生 4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统? 答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而

主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。 6．如何选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用? 答副控制器的作用方向与副对象特性、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正、反作用的选择方法相同，是按照使副回路成为—个负反馈系统的原则来确定的。主控制器作用方向的选择可按下述方法进行：当主、副变量在增加(或减小时)，如果要求控制阀的动作方向是一致的，则主控制器应选“反”作用的；反之，则应选“正”作用的。从上述方法可以看出，串级控制系统中主控制器作用方向的选择完全由工艺情况确定，或者说，只取决于主对象的特性，而与执行器的气开、气关型式及副控制器的作用方向完全无关。这种情况可以这样来理解：如果将整个副回路看作是构成主回路的一个环节时，副回路这个环节的输入就是主控制器的输出(即副回路的给定)，而其输出就是副变量。由于副回路的作用总是使副变量跟随主控制器的输出变化而变化，不管副回路中副对象的特性及执行器的特性如何，当主控制器输出增加时，副变量总是增加的，所以在主回路中，副回路这个环节的特性总是“正”作用方向的。由图可见，在主回路中，由于副回路、主测量变送这两个环节的特性始终为“正”，所以为了使整个主回路构成负反馈，主控制器的作用方向仅取决于主对象的特性。主对象具有“正”作用特性(即副变量增加时，主变量亦增加)时，主控制器应选“反”作用方向，反之，当主对象具有“反”作用特性时，主控制器应选“正”作用方向。

什么叫串级控制系统

1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。 2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合? 答串级控制系统的主要特点为： (1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量} (3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响； (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择? 答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。副变量的选择原则是：． (1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化； (2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰； (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生 4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统? 答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。 5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律?

串级控制系统的原理及设计

串级控制系统的原理及设计中应注意的问题摘要：介绍了串级控制系统的基本原理，性能和设计中应注意的几个问题。关键词：内环；外环；增益；时间常数；对象；共振现象；积分饱和现象。 1、概述 1.1串级控制系统介绍单回路控制系统只用一个调节器,调节器只有一个输入信号,即只有一个闭环,在大多数情况下，这种简单系统能够满足工艺生产的要求。但是也有一些另外的情况,譬如调节对象的动态特性决定了它很难控制,而工艺对调节质量的要求又很高;或者对调节对象的控制任务要求特殊,则单回路控制系统就无能为力了。另外,随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展,对操作条件要求更加严格,参数间相互关系更加复杂,对控制系统的精度和功能提出许多新的要求,为此,需要在单回路的基础上,采取其他措施,组成复杂控制系统。串级控制是改善调节过程的一种极为有效的方法,并且在实际中得到了广泛的应用。我厂的生产过程自动控制系统中，串级控制系统是应用最为广泛的复杂控制系统。 1.2 （简单控制系统）图1.1是精馏塔底部示意图,在再沸器中,用蒸汽加热塔釜液产生蒸汽,然后在塔釜中与下降物料流进行传质传热。为了保证生产过程顺利进行,需要把提馏段温度t保持恒定。为此，在蒸汽管路上装一个调节阀，用它来控制加热蒸汽流量。从调节阀动作到温度t发生变化，需要相继通过很多热容积。实践证明，加热蒸汽压力的波动对温度t的影响很大。此外，还有来自液相加料方面的各种扰动，包括他的流量、温度和组分等，它们通过提馏段的传质传热过程，以及再沸器中的传热条件（塔釜温度、再沸器液面等），最后也影响到温度t。当加热蒸汽压力较大时，如果采用图1.1所示的简单控制系统，调节质量一般都不能满足生产要求。如果采用一个附加的蒸汽压力控制系统，把蒸汽压力的干扰克服在入塔前，这样也提高了温度调节的品质，但这样就需要增加一只调节阀并增加了蒸汽管路的压力损失，在经济上很不合理。比较好的方法是采用串级控制，如图1.2所示。

串级控制系统参数整定

实验三：串级控制系统参数整定 PID 控制器由于自身具有的相对容易理解和实现的特点而被广泛应用于过程控制工业中。在实践中，它经常被融入一个复杂的控制结构中，以达到一个更好的控制效果。在这些复杂的控制结构中，通常利用串级控制组合来减小干扰引起的最大偏差和积分误差。容易实现的优点和潜在的大控制性能的提高导致串级控制广泛应用达数十年。它已经成为一个由工业过程控制器提供的标准应用。串级控制系统由两个控制回路构成：一个可以快速动态消除输入干扰的内部回路，和一个可以调节输出效果的外部回路。通常，他们是通过一个连续的方式来整定的。首先，外部回路控制器设置为手动，对内部回路进行整定。随后，启用内部回路的整定结果，接着整定外部回路。如果控制效果不理想，应该调换整定的顺序。所以，整定串级控制系统是一项相当笨重耗时的任务，特别是具有大时间常数和时间延迟的系统。 PID 自整定解除了手动整定控制器的烦恼，并且已经成功的应用于很多工业领域中。但是，到目前为止，却很少有关于串级系统自整定技术的发展的文学报道。其中，Li et al 利用模糊逻辑进行串级控制器的自整定。Hang et al. 应用一个重复的延迟自动整定方法来整定串级控制系统，延迟反馈测试被验证了两次，一次在内部回路，另一次在外部回路。虽然特殊的控制器整定已经被自动化，但整定过程的自然顺序并没有改变。Tan 提出了一个在一个实验中实行整体整定过程的方法，但是这个实验需要过程的过去的信息。而且，外部回路设计时所用的极限频率是基于未考虑内部回路控制参数改变的初始极限频率。这篇论文提供了串级控制系统自整定的一种新方法。通过利用串级控制系统的基本性能，在外部回路中利用一个简单的延迟反馈测试来确定内部和外部回路过程模型参数。一个基于Pade 系数和Markov 参数，匹配PID 控制器整定方法的模型，被提出来控制整体系统效果。两个例子来说明该方法的有效性。 2.串级控制系统的基本原理图1 串级控制组合的结构如图1，内部回路嵌套于外部回路里，外部回路的输出变量是被控对象。控制系统由两个过程和两个控制器组成。分别为外部回路传递函数1p G ，内部回路传递函数2p G ，外部回路控制器1c G 和内部回路控制器2c G 。串级控制系统的两个控制器都是标准的反馈控制器。通常情况下，内部回路为一个比例控制器，当内部回路过程包含基本时间延迟时需要用到积分作用，外部过程使内部回路增益是有限的。为了在它影响到外部回路之前减小或消除内部回路干扰 d 2，内部回路比外部回路应该有一个更快的动态响应（工业经验法则里，至少应快5倍以上）。因此，内部闭环回路的相位滞后应该比外部回路小。这个特点就是应用串级控制的基本原理。内部回路的交叉频率比外部回路高，使内部回路控制器有更高的增益，能够在没有危及系统的稳定性的情况下

串级控制系统

第三章串级控制系统简单控制系统由于结构简单，而得到广泛的应用，其数量占有所有控制系统总数的80% 以上，在绝大多数场合下已能满足生产要求。但随着科技的发展，新工艺、新设备的出现，生产过程的大型化和复杂化，必然导致对操作条件的要求更加严格，变量之间的关系更加复杂。同时，现代化生产往往对产品的质量提出更高的要求，例如甲醇精馏塔的温度偏离不允许超过1℃石油裂解气的生冷分离中，乙烯纯度要求达到99.99%等，此外，生产过程中的某些特殊要求，如物料配比、前后生产工序协调问题、为了安全而采取的软保护的问题、管理与控制一体化问题等，这些问题的解决都是简单控制系统所不能胜任的，因此，相应地就出现了复杂控制系统。在简单反馈回路中增加了计算环节、控制环节或其他环节的控制系统统称为复杂控系统。复杂控制系统种类较多，按其所满足的控制要求可分为两大类：以提高系统控制质量为目的的复杂控制系统，主要有串级和前馈控制系统；满足某些特定要求的控制系统，主要有比值、均匀、分程、选择性等。本章将重点介绍串级控制系统。串级控制系统是所有复杂控制系统中应用最多的一种，它对改善控制产品有独到之处。当过程的容量之后较大，负荷或扰动变化比较剧烈、比较频繁、或是工艺对生产质量提出的要求很高，采用单控制系统不能满足要求时，可考虑采用串级控制系统。 3.1 串级控制系统概述图3-1串级控制系统方框图

3.2 串级控制系统的特点串级控制系统从总体来看，仍然是一个定制控制系统，因此主变量在扰动作用下的过渡过程和简单定制控制系统的过渡过程具有相同的品质指标和类似的形式。但是串级控制系统和简单控制系统相比，在结构上增加了一个与之相连的副回路，因此具有一系列特点。由于副回路的存在，改善了过程的动态特性提高了系统的工作频率。串级控制系统在结构上区别于接单控制系统的主要标志是用一个闭合的副回路代替了原来的一部分被控对象。所以，也可以把整个副回路看作是主回路的一个环节，或把副回路称为等效副对象。由于副过程在一般情况下可以用一阶滞后环节来表示，如果副控制器采用比例作用，那么串级控制系统由于副回路的存在，改善了过程的动态特性，是。而等效副对象的时间常数减小，意味着对象的容量滞后减小，这会使系统的反应速度增加，控制更为及时。另一方面，由于等效副对象的时间常数减小，系统的工作频率可获得提高。当主副对象都是一阶惯性环节，主副控制器均采用纯比例作用是，与简单控制系统相比，在相同衰减比的条件下，串级系统的工作频率要高于简单控制系统。所以，串级控制系统由于副回路的存在，改善了被控对象的动态特性，是控制过程加快，从而有效地克服容量滞后、使整个系统的工作频率有所提高，进一步提高了控制质量，其主要优点表现在： ①能及时克服进入副回路的扰动影响，提高了系统抗扰动能力与同等条件下的简单控制系统相比较，串级控制系统由于副回路的存在，能迅速克服进入副回路扰动的影响，从而大大提高了抗二次扰动的能力，抗一次扰动的能力也有所提高。这是因为当扰动进入副回路后，在他还未影响到主变量之前，首先由副变量检测到扰动的影响，并通过副回路的定值控制作用，及时调节操纵变量，师傅变量回复到设定值，从而是扰动对主主变量的影响减少。即副回路对扰动进行粗调，主回路对扰动进行细调。由于对进入副回路的扰动有两级控制措施，即使扰动作用影响主环，也比单回路的控制及时，因此，串级控制系统能迅速克服副回路的影响。 ②具有一定的自适应能力。在简单控制系统中，控制器的参数是在一定的负荷、一定的操作条件下，根据该

串级复杂控制系统考试试卷答案

石化公司维修公司（仪表维修工）串级复杂控制系统考试试卷答案（考试时间：年月日考试时长：120 分钟）一、填空题（每空1分，满分 30分） 1.串级控制系统是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； 2.串级控制系统的目的在于通过改变副变量来提高对主变量的控制质量由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；系统对负荷改变时有一定的自适应能力。 3.串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 4.在串级控制系统中，主、副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路一般要求无差，主调节器的控制规律应选取PI或PID控制规律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情况选取P控制规律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用；也没有必要引入 D控制，因为副回路采用 P 控制已经起到了快速控制作用，引入D控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制 5.P控制作用的特点是保证过程的稳定性。 I控制作用的特点是保证控制过程作无差控制。 D控制作用的特点是补偿控制对象的迟延和惯性 6.过度过程要有较好的稳定性和快速性一般希望调节过程具有较大的衰减比，超调量要小些，调节时间越短越好，又要没有余差二、简答题（共 6 题，每题5分，满分 30 分） 1. 简述串级控制系统的投用步骤？参考答案：（1）将副调节器“内、外”给定置外给定，“自动、手动”放在“手动”。主调节器 “内、外”给定置内给定，“自动、手动”放在“手动”，并把“正、反”作用开关分别放在正确位置，调节器参数分别放在预定值。（2）用副调节器手动控制（3）当主参数接近给定值，副参数也较平稳后，调节主调节器手动输出，使副调节器偏差为零，将副调节器由手动切到自动。（4）调节主调节器给定值，使主调节器偏差为零（5）将主调节器由手动切到自动。 2.简述串级控制系统主、副控制器作用方式的选择依据？参考答案：（主控制器±）（副对象±）（主对象±）＝（—）因此：当主、副变量同向变化时，主控制器应选反作用方式，反向变化则应选正作用方式。副控制器作用方式选择：（副控制器±）（控制阀±）（副对象±）＝（—） 3. 简述单回路控制系统的投用步骤？参考答案： 1. 设置好控制器正反作用和Ｐ、Ｉ、Ｄ参数。 2. 先手动控制使测量值逐步接近给定值，并保持测量值稳定 3. 按无扰动切换（指手、自动切换时阀上信号基本不变）的要求将控制器切入自动 4. 简述单回路控制系统的“4 :1衰减振荡”参数整定方法？参考答案：第 1 页共3页

串级控制系统

第二章串级控制系统 2.1概述一、串级控制系统的基本原理及结构举例：串级控制系统方案(温度---流量) 串级控制系统：用两台控制器相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的输入。方框图标准形式如下：

二、常用名词：主被控变量（主参数、主变量）Y1(S) 副被控变量（副参数、副变量）Y2(S) 主控制器G c1(S) 副控制器G c2(S) 主回路（主环）副回路（副环）三、串级控制系统的工作过程分析温度---流量串级控制系统设：控制阀为气开，温度和流量两控制器选为反作用 1）、干扰作用于副环（副控制器起“粗调”，主控制器起“细调”） 2）、干扰作用于主环（蒸汽量随温度控制的要求随时改变） 3）、干扰同时主环和副环 a.作用方向相同 b.作用方向相反 1）干扰作用于副环蒸汽压力↑→FT↑→FC↓(反作用)→FV↓(气开阀) →FT↓FT的变化对精馏塔塔釜温度的影响就很小，并且可由温度控制器进行微调。 2）干扰作用于主环干扰使得 T↓←F↓ 由于有主副两个控制器相串联，系统总的放大倍数将增大，工作频率提高克服干扰的大大增大。 3）干扰同时同时主环和副环 a.作用方向相同干扰同时使TT↑→TC↓) FV↓↓ F↓↓ b.作用方向相反干扰作用使TT↑→TC↓(反作用)→FC↓FC↑(反作用) FV变化很小蒸汽流量F变化不大 2.2 串级控制系统的实施选择实施方案时，需考虑的问题： 1）、所选用的仪表信号必须匹配。 2）、所选用的副控制器必需具有外给定输入接口。 3）、在选择实施方案，应考虑是否增加一只切换开关，作“串级”与“主控”的切换之用。 4）、实施方案应力求实用，少花钱多办事。 5）、实施方案应便于操作。一、用电动Ⅲ型仪表构成串级控制方案串级控制一般方案：

关于串级控制系统

关于串级控制系统 1．什么叫串级控制系统答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量定值控制。 2串级控制系统有哪些特点? 答；串级控制系统的主要特点为： (1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量} (3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰主变量的影响； (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择? 答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的副变量的选择原则是：． (1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化； (2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰； (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生 4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统? 答：串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。 5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规? 答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。 6．如何选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用? 答：副控制器的作用方向与副对象特性、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正、反作用的选择方法相同，是按照使副回路成为—个负反馈系统的原则来确定的。主控制器作用方向的选择可按下述方法进行：当主、副变量在增加(或减小时)，如果要求控制阀的动作方向是一致的，则主控制器应选“反”作用的；反之，则应选“正”作用的。

串级复杂控制系统考试试卷答案

石化公司维修公司（仪表维修工）串级复杂控制系统考试试卷答案（考试时间：年月日考试时长： 120 分钟）一、填空题（每空1分，满分 30分） 1.串级控制系统是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； 2.串级控制系统的目的在于通过改变副变量来提高对主变量的控制质量由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响；系统对负荷改变时有一定的自适应能力。 3.串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 4.在串级控制系统中，主、副调节器的作用是不同的。主调节器是定值控制，副调节器是随动控制。系统对二个回路的要求有所不同。主回路一般要求无差，主调节器的控制规律应选取PI 或PID 控制规律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情况选取P 控制规律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制，会延长控制过程，减弱副回路的快速控制作用；也没有必要引入 D 控制，因为副回路采用 P 控制已经起到了快速控制作用，引入D 控制会使调节阀的动作过大，不利于整个系统的控制 5.P 控制作用的特点是保证过程的稳定性。 I 控制作用的特点是保证控制过程作无差控制。 D 控制作用的特点是补偿控制对象的迟延和惯性 6.过度过程要有较好的稳定性和快速性一般希望调节过程具有较大的衰减比，超调量要小些，调节时间越短越好，又要没有余差二、简答题（共 6 题，每题5分，满分 30 分） 1. 简述串级控制系统的投用步骤？参考答案：（1）将副调节器“内、外”给定置外给定，“自动、手动”放在“手动”。主调节器 “内、外”给定置内给定，“自动、手动”放在“手动”，并把“正、反”作用开关分别放在正确位置，调节器参数分别放在预定值。（2）用副调节器手动控制（3）当主参数接近给定值，副参数也较平稳后，调节主调节器手动输出，使副调节器偏差为零，将副调节器由手动切到自动。（4）调节主调节器给定值，使主调节器偏差为零（5）将主调节器由手动切到自动。 2.简述串级控制系统主、副控制器作用方式的选择依据？参考答案：（主控制器± ）（副对象± ）（主对象± ）＝（ — ）因此：当主、副变量同向变化时，主控制器应选反作用方式，反向变化则应选正作用方式。副控制器作用方式选择：（副控制器± ）（控制阀± ）（副对象± ）＝（ — ） 3. 简述单回路控制系统的投用步骤？参考答案： 1. 设置好控制器正反作用和Ｐ、Ｉ、Ｄ参数。 2. 先手动控制使测量值逐步接近给定值，并保持测量值稳定 3. 按无扰动切换（指手、自动切换时阀上信号基本不变）的要求将控制器切入自动 4. 简述单回路控制系统的“4 :1衰减振荡”参数整定方法？参考答案：

什么叫串级控制系统

(1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化； (2)经过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰； (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生 4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统? 答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而主变量就是主回路的输出，因此说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，因此在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，因此主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，因此副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作