串級控制系統（Cascade Control System）是一種先進的過程控制策略，廣泛應用于工業生產過程中，以提高系統的性能和穩定性。在這種控制結構中，兩個或多個控制器串聯連接，其中一個控制器的輸出成為另一個控制器的設定值。這種控制策略的主要目的是提高系統對擾動的抑制能力，加快系統的響應速度，并提高控制精度。

串級控制系統的基本組成部分包括主控制器、副控制器、執行器、過程和傳感器。主控制器負責接收來自主傳感器的測量信號，并根據設定值計算出控制信號。這個控制信號作為副控制器的設定值，副控制器根據副傳感器的測量信號調整執行器的操作。執行器將控制信號轉換為實際的操作變量，如流量、壓力或溫度等，以影響過程的運行。

串級控制系統的特點

1. 具有兩個控制器的雙回路結構：

串級控制系統可以有效地抑制過程中的擾動，提高系統的穩定性。當擾動發生時，副控制器可以迅速作出反應，調整執行器的操作，從而減小擾動對主控變量的影響。

主控制器位于外環，稱為主回路，而副控制器位于內環，稱為副回路。主控制器的輸出被用作副控制器的設定值，副控制器的輸出則控制執行器，從而改變副變量以實現對主變量的定值控制。由于引入了副回路，當干擾進入副回路引起副變量變化時，系統會在主變量發生變化之前就開始發揮控制作用。即使主變量發生變化，其變化量也會大大減少。這種超前控制的作用使得串級控制系統相對于簡單控制系統具有更快的控制過程，能夠有效地克服滯后，改善被控對象的特性，從而提高控制質量。

2. 具有一定的自適應能力：

在負荷和操作條件有較大變化的場合，如果對象具有非線性特性，隨著負荷和操作條件的改變，對象特性就會發生變化。串級控制系統可以利用副回路的負反饋控制作用來改善非線性特性。此外，主控制器會根據操作條件和生產負荷變化所引起的主變量變化的情況去改變輸出值，調整副控制器的設定值以控制被控變量，使之適應操作條件或生產負荷變化。

串級控制系統廣泛應用于各種工業生產過程中，如石油化工、電力、冶金、造紙、食品加工等領域。在這些過程中，串級控制系統可以實現對關鍵參數的精確控制，從而提高產品質量、降低能耗、減少廢品率等。

總之，串級控制系統是一種有效的過程控制策略，具有許多優點。通過合理地設計和應用串級控制系統，可以顯著提高工業生產過程的性能和穩定性。