1、通過反饋控制改善擾動響應
采用溫控器進行測量控制的目的是希望使控制對象的狀態(測量溫度)快速收縮于目標值(溫度的設定等)，對于任何擾動，經常使目標值與控制對象的狀態的差為零。那么，反饋控制是怎樣抑制由擾動引起的控制狀態的混亂呢？如圖１所示，以采用溫控器進行藥液的溫度控制為例說明如下。
圖１ 單純反饋控制系統
構成單純反饋控制系統儀表配置
1、現場傳感器
2、執行器(調節閥、變頻器等)
3、單回路溫控器
如果用于溫度控制等大滯后工況，最好選擇帶人工智能或模糊控制算法并且帶自整定的調節器，以保證在大滯后工況無超調和欠調。
此單純溫度反饋控制系統是用閥門的開度改變蒸汽的流量，從而控制藥液的溫度，作為擾動的主要原因有蒸汽的溫度變化，蒸汽的壓力變化等。如果在此控制系統產生這些擾動時，采用反饋控制的話，因為這些影響作為藥液溫度的變化表現出來之前，是不能通過溫控器進行修正動作的，因此很難迅速收縮由擾動引起的響應混亂。
圖2 蒸汽溫度下降時的響應
2、通過與前饋控制并用改善擾動響應
在前圖１的控制系統，如果可測量蒸汽溫度的變化，且對于蒸汽溫度的變化，能夠明確知道需要的適當修正量(開度輸出MV)，那么與前饋控制并用的話，會比僅用反饋控制可以改善因蒸汽溫度變動引起的影響。
圖3 前饋控制系統
構成前饋控制系統儀表配置
1、現場傳感器
2、執行器(調節閥、變頻器等)
3、單回路PID調節器
如果用于溫度控制等大滯后工況，最好選擇帶人工智能或模糊控制算法并且帶自整定的調節器，以保證在大滯后工況無超調和欠調
4、加減法運算模塊
圖3是前饋控制系統，檢測出蒸汽的溫度，蒸汽溫度產生變動時，因為可盡快修正此變動，對于蒸汽溫度變化這種擾動，可以把藥液溫度的變動限制在最小限范圍。 但是、因為藥液溫度不受蒸汽流量的影響，一般正確把握蒸汽流量(擾動和溫度過程的狀態變化的關系)比較困難，通過并用前饋控制改善控制結果受到限制。另因為圖3的前饋控制系統僅對蒸汽溫度進行補償，所以對于蒸汽的壓力變動沒有作用。
3、通過串級控制改善擾動的響應
在圖１所示的控制系統假設的擾動是“蒸汽溫度的變化”和“蒸汽壓力的變化”，無論哪種場合，其變化都會反映為供給藥液能量的變化，作為其結果是藥液溫度產生變化。
因此，假設即使蒸汽的溫度或壓力變動了，由蒸汽供給藥液的能量也能保持一定的話，藥液溫度應該能保持在一定值。
從此觀點，把供給藥液能量的藥液槽下部的溫度檢測出來，加在控制回路進行控制的系統。
圖4 串級控制系統
構成串級控制系統儀表配置：
1、現場傳感器
2、執行器(調節閥、變頻器等)
3、單回路PID調節器
如果用于溫度控制等大滯后工況，最好選擇帶人工智能或模糊控制算法并且帶自整定的調節器，以保證在大滯后工況無超調的欠調）
4、外給定調節器
如圖4兩只調節器串聯起來工作，其中一個調節器的輸出作為另一個調節器的給定值(由多重回路構成)的控制方式叫“串級控制”，其動作如下：溫控器 MASTER(主)是為了使“藥液溫度”成為目標溫度，決定“藥液槽下部的溫度”，輸出溫控器 SLAVE(從屬)的目標溫度。溫控器 SLAVE(從屬)是為了使“藥液槽下部的溫度”成為由溫控器 MASTER(主)決定的目標溫度，而決定“開度輸出”。
圖5 串級控制回路方塊圖
SV：藥液目標設定溫度
FL：蒸汽的流量
SVs：藥液槽下部的目標設定溫度
PVS：藥液槽下部的測量溫度
MV：流量控制閥門的開度輸出
PV：藥液的測量溫度
G1：對于蒸汽流量的藥液槽下部溫度的響應特性
G2：從藥液槽下部的溫度到藥液溫度測量點的響應特性
在串級控制系統中，蒸汽的溫度或壓力一旦發生變化，SLAVE(從屬)控器把此變化作為藥液槽下部的溫度變化檢測出來，為了使與來自MASTER(主)溫控器輸出的藥液槽設定溫度值的溫度差為“０”，調節閥門的開度，由此可知比圖１單純的反饋控制系統可以快速抑制由擾動引起的溫度混亂。
圖6 ４、通過串級控制限制負載的控制范圍
圖7 單回路溫度控制系統
圖8 串級溫度控制系統如果是控制輸出值MV為100%的話，加熱器有可能燒斷。
想把加熱器的溫度控制在600℃以下使用，需要圖8的串級控制。 如想把從屬溫度控制器的輸入范圍設定為0-600℃，這樣主溫度控制器輸出的MV 0%-100%，即相當于從屬溫度控制器的目標值SV為0-600℃即可以讓加熱器的溫度工作在600℃以下。
5、串級控制小結
不知是否理解了由串級控制改善擾動響應特性的構成？
圖9 串級控制回路的方塊圖
如圖9所示，在串級控制的控制回路為2個，把反饋本來目的的控制量(PV)的回路叫“MASTER(主)回路”，把在“MASTER(主)回路”內側的回路叫“SLAVE(從屬)回路”。
6、串級控制要取得良好控制效果需要滿足以下條件
①可構成從屬回路。
②擾動發生在從屬回路內。
③對于主側控制對象的響應速度延遲，從屬側控制對象的響應速度慢延遲小。
請注意，如果不是如上條件時，則對于發生在主回路內的擾動等串級控制不能很好改善擾動響應，串級控制不能得到良好控制效果。
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