以一个过热蒸汽温度控制对象为例，其导前区传递函数为 ，惰性区传递函数为 。对其设计了一个串级控制系统和一个串级模糊控制系统，并使用MATLAB进行了仿真，比较其实际控制效果[ ]。

对串级控制系统和串级模糊控制系统分别加入一个相同的扰动，扰动为在900~920s产生一个阶跃脉冲通过传递函数 叠加在输出变量上，用以模拟过热蒸汽温度控制系统中的烟气扰动，再次对两者分别进行仿真，并比较两者对于烟气扰动的调节能力。文献综述

在两种控制系统的内环路加入一个起始时间为900s，阶跃量为10的阶跃信号，用以模拟蒸汽流量扰动，仿真和比较两种控制系统对蒸汽流量扰动的调节能力。

2 串级控制系统

过热汽温对象是具有大延迟、大惯性、非线性等特性的复杂控制对象，使用简单PID控制会导致系统超调量大、响应时间长、控制不精准等问题。而串级控制系统能较好地克服控制对象的容量滞后和纯滞后，具有提高系统工作频率，较好地去除干扰和更好地适应负荷变化的能力[ ]，是过热蒸汽温度控制中一种常用的常用控制方法，能在一定程度上解决简单PID控制系统应用于过热汽温控制的问题。

2.1 串级控制系统简介

2.1.1 采用串级控制系统的条件

采用串级控制系统需满足以下两个条件[ ]：

a) 对象可以分段。即对象可以在物理上分成两段，两段分别具有传递函数 和 ，对象的总传递函数为 。其中 称作对象的导前区，一般是一个低阶环节； 是对象的惰性区。

b) 中间量可以测量。导前区 的输出量（同时是惰性区的输入量）必须是可以测量的。系统的被调量即惰性区的输出量要求为给定值，但是，一般条件下不要求中间量为某一固定数值。

2.1.2 串级控制系统的结构源.自/优尔·论\文'网·www.youerw.com/

串级控制系统的结构如图2.1所示。串级控制系统中采用了两个控制器 和 。系统中两个闭合回路，其中 和 构成的回路称为副回路， 和 构成的回路称为主回路。