二次控制,是指利用多个控制器对一个控制对象进行优化调节的方法,其中主控制器负责控制一级量,次控制器控制二级量。
二次控制是传统单级控制的进一步拓展,其控制方式可以分为串级、级联、反馈串级等多种形式。采用二次控制方式,在保证主控制器控制精度的同时,减小被控对象的干扰和抗干扰能力差的局限,从而提高了系统的稳定性和可靠性。在实际应用中,二次控制常用于加热、输送、冷却等多变量控制系统中。
相比于单级控制,二次控制有以下几个优点:
1)提高系统控制精度:利用二次控制,主控制器只需要控制一级量,次控制器控制二级量,从而减小了系统的误差;
2)提高系统稳定性:采用二次控制,可以根据被控对象的特性进行合理的优化调节,降低了系统的震荡、波动等现象,提高了系统的稳定性;
3)降低系统的成本:二次控制可以充分利用多个控制器的优势,减小被控对象的干扰和抗干扰能力差的局限,从而降低了系统成本;
4)提高系统的可靠性:二次控制采用了多级控制的方式,对于控制器故障或者外部因素的影响,可以通过预留备用控制器做到系统自动切换,提高了系统的可靠性。
二次控制的实现方式主要有以下几种:
1)串级控制:在单级控制的基础上,增加次级被控对象,将被控对象的输出直接作为下一级被控对象的输入,形成一条串联的控制回路。串级控制较为简单,但存在控制性能不高的局限。
2)级联控制:在主控制器控制一级量的基础上,次控制器控制二级量,将二级量的输出作为主控制器的设定值。级联控制可以克服串级控制的缺陷,提高控制性能,但也存在系统误差积累的问题。
3)反馈串级控制:在级联控制的基础上,增加次级被控对象的反馈回路,形成一条反馈串级控制回路。反馈串级控制可以修正级联控制存在的误差积累问题,提高控制精度。
二次控制在多变量系统中应用广泛,特别是在加热、输送、冷却、发酵等过程控制中常常使用。例如,在冷却系统中,主控制器控制冷却水流量,次控制器控制压缩机的冷却温度,从而完成控制。
此外,二次控制还广泛应用于环境控制、化工、造纸、钢铁、水泥等领域,并且随着自动化水平的提高,其应用范围也在不断扩大。