串級(jí)系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)的區(qū)別在于前者可以得到可測(cè)量的中間變量，并利用它形成一個(gè)負(fù)反饋回路，對(duì)影響中間變量的干擾進(jìn)行預(yù)處理，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。然而，由于串級(jí)系統(tǒng)中的主次回路之間存在共振現(xiàn)象。很難對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)典的調(diào)諧方法主要是基于試錯(cuò)，很難達(dá)到預(yù)期的控制效果。針對(duì)系統(tǒng)的固有穩(wěn)定過程，采用頻域快速傅立葉變換(FFT)對(duì)主次回路對(duì)象的特性進(jìn)行了辨識(shí)，并給出了相應(yīng)的降價(jià)模型。根據(jù)串級(jí)系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，給出了PID參數(shù)的自動(dòng)整定公式。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定通常分為兩步和一步完成。串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定的思想和方法不同于單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

第一個(gè)：串級(jí)控制系統(tǒng)PID參數(shù)的一步整定方法。

這些步驟如下：

A.首先，根據(jù)子回路參數(shù)的類型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法選擇子調(diào)節(jié)器的比例。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值設(shè)置子調(diào)節(jié)器，再根據(jù)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)器系統(tǒng)(單回路調(diào)節(jié)器系統(tǒng))的單回路調(diào)節(jié)器參數(shù)法設(shè)置主要調(diào)節(jié)器參數(shù)。觀察調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過程。根據(jù)主調(diào)節(jié)器(單回路調(diào)節(jié)器)和次級(jí)調(diào)節(jié)器(外部給定調(diào)節(jié)器)放大系數(shù)匹配的原則，適當(dāng)調(diào)整主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使主要參數(shù)的質(zhì)量最好。

B.如果串級(jí)調(diào)節(jié)參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中出現(xiàn)振蕩，可以增大主調(diào)節(jié)器或副調(diào)節(jié)器的任何參數(shù)，以消除系統(tǒng)振蕩。

C.如果出現(xiàn)嚴(yán)重振蕩，系統(tǒng)可轉(zhuǎn)為人工操作，穩(wěn)定生產(chǎn)后投入運(yùn)行并重新設(shè)定。

第二：串級(jí)控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定的兩步法。

這些步驟如下：

A.關(guān)閉串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主回路，使主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間最大，微分時(shí)間最小。

B.將主調(diào)節(jié)器的比例放在100%的比例上，并按照一定的衰減率(例如4：1)設(shè)置副回路。子調(diào)整器在此衰減率下的衰減率可通過從子調(diào)整器的比例由大到小的逐步變化來計(jì)算。在此衰減率下，副調(diào)節(jié)器的衰減率可計(jì)算為δ2S和衰減期T2 s。

C.將副調(diào)節(jié)器(外部給定調(diào)節(jié)器)的比例度放置在增量2s的位置。用相同的方法和衰減率設(shè)置主回路，計(jì)算衰減比下主調(diào)節(jié)器(單回路調(diào)節(jié)器)的衰減率δ1s和衰減期T1s。

D.根據(jù)δ2s、T2 s和δ1s、T1s的數(shù)據(jù)，結(jié)合穩(wěn)壓器的選型，根據(jù)試驗(yàn)中選定的衰減率，選擇合適的經(jīng)驗(yàn)公式，得到主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。

E.1衰減曲線法PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式10：1衰減曲線法PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式。

F.根據(jù)“先從主”和“先成比例后積分再微分”的順序，對(duì)主調(diào)節(jié)器和二次調(diào)節(jié)器的計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置。

G.觀察自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制過程，

必要時(shí)適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)。針對(duì)串級(jí)系統(tǒng)的固有穩(wěn)定過程，利用FFT變換對(duì)串級(jí)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到主次對(duì)象的頻域特性。