3　复杂控制系统

在前两章中，主要讨论了控制系统中最简单的一类——单回路控制系统，也就是说控制系统中只使用了一个控制器、一个执行器和一个检测变送器。从系统的方框图看，只有一个闭环，即一个回路，由此称为单回路控制系统。在大多数情况下，这种简单控制系统已能够满足生产工艺的要求。因此，它是一种最基本的、使用最广泛的控制系统。但也有另外一些情况，例如被控对象的动态特性决定了它很难控制，而工艺对控制质量的要求又很高；或者被控对象的动态特性虽然并不复杂，但控制的任务却比较特殊，此时单回路控制系统就显得无能为力了。另外还应看到，随着生产过程向大型化、连续化和集成化方向发展，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了许多新的要求，对能源消耗和环境污染也有明确的限制。为此，需要在单回路控制的基础上，设计开发一类复杂控制系统，以满足生产过程控制的要求。

对于复杂控制系统，通常可根据其开发目的的差异，将其分为两大类。

①为提高响应曲线的性能指标而开发的控制系统　开发这类系统的目的，主要是试图获得比单回路PID控制更优越的过渡过程质量，如串级控制系统、前馈控制系统等。

②按某些特殊目的而开发的控制系统　这是为满足不同的工业生产工艺、操作方式乃至特殊的控制性能指标而开发的控制系统，如比值控制系统、分程控制系统等。

本章将从基本原理、结构和工业应用等方面对目前生产过程中常用的几种复杂控制系统分别加以讨论。