mikä on Kaskadinsäätö?
yksisilmukkaisessa ohjauksessa ohjaimen asetuspisteen määrää operaattori, ja sen ulostulo ajaa lopullisen ohjauselementin. Esimerkiksi: tasonsäädin, joka ohjaa säätöventtiiliä pitääkseen tason asetuspisteessään.
kaskadiohjausjärjestelyssä on kaksi (tai useampia) ohjainta, joista yhden ohjaimen ulostulo ohjaa toisen ohjaimen asetuspistettä. Esimerkiksi: tasosäädin, joka ohjaa virtaussäätimen asetuspistettä, jotta taso pysyy asetuspisteessään. Virtauksen ohjain puolestaan ajaa säätöventtiiliä, joka vastaa virtausta tasonsäätimen pyytämän asetuspisteen kanssa.
asetuspistettä ajavaa ohjainta (yllä olevassa esimerkissä olevaa tasosäädintä) kutsutaan ensisijaiseksi, ulommaksi tai pääohjaimeksi. Asetuspisteen vastaanottavaa ohjainta (virtausohjainta esimerkissä) kutsutaan toissijaiseksi, sisäiseksi tai orjaohjaimeksi.
Kaskadiohjaus voi parantaa ohjausjärjestelmän suorituskykyä yhden silmukan ohjauksessa aina, kun: (1) häiriöt vaikuttavat mitattavissa olevaan väli-tai sekundääriprosessin tuotokseen, joka vaikuttaa suoraan primaariprosessin tuotokseen, jota haluamme ohjata; tai (2) sekundääriprosessin, toimilaite mukaan lukien, voitto on epälineaarinen. Ensimmäisessä tapauksessa kaskadiohjausjärjestelmä voi rajoittaa sekundäärimuuttujaan tulevien häiriöiden vaikutusta primaaritehoon. Toisessa tapauksessa kaskadiohjausjärjestelmä voi rajoittaa toimilaitteen tai toissijaisen prosessin vahvistusvaihteluiden vaikutusta ohjausjärjestelmän suorituskykyyn. Tällaiset vahvistusvaihtelut johtuvat yleensä asetuspistemuutoksista tai jatkuvista häiriöistä johtuvista toimintapisteen muutoksista.
milloin Kaskadiohjausta tulisi käyttää?
Kaskadiohjausta tulee käyttää aina, jos prosessi, jonka dynamiikka on suhteellisen hidas (kuten taso, lämpötila, koostumus, kosteus) ja neste-tai kaasuvirtaa tai jotain muuta suhteellisen nopeaa prosessia on manipuloitava hitaan prosessin ohjaamiseksi. Esimerkiksi: jäähdytysveden virtauksen muuttaminen lauhduttimen paineen (tyhjiö) säätämiseksi tai höyryvirran muuttaminen lämmönvaihtimen ulostulolämpötilan säätämiseksi. Molemmissa tapauksissa virtauksen säätösilmukoita tulisi käyttää sisäsilmukoina kaskadijärjestelyissä.
onko Kaskadiohjauksesta haittaa?
Kaskadinhallinnassa on kolme haittapuolta. Yksi, se vaatii ylimääräisen mittauksen (yleensä virtausnopeus) toimiakseen. Kaksi, on ylimääräinen ohjain, joka on viritettävä. Ja kolmanneksi, ohjausstrategia on monimutkaisempi-insinööreille ja operaattoreille. Näitä haittoja on punnittava suhteessa torjunnan odotetusta parantumisesta saataviin hyötyihin, jotta voidaan päättää, olisiko kaskadinhallinta toteutettava.
milloin Kaskadiohjausta ei tulisi käyttää?
Kaskadiohjauksesta on hyötyä vain, jos sisemmän silmukan dynamiikka on nopea verrattuna ulomman silmukan dynamiikkaan. Kaskadiohjausta ei yleensä tulisi käyttää, jos sisempi silmukka ei ole vähintään kolme kertaa nopeampi kuin ulompi silmukka, koska parantunut suorituskyky ei välttämättä oikeuta lisättyä monimutkaisuutta.
sen lisäksi, että kaskadiohjauksen edut heikkenevät, kun sisempi silmukka ei ole merkittävästi nopeampi kuin ulompi silmukka, on olemassa myös riski kahden silmukan vuorovaikutuksesta, joka voi aiheuttaa epävakautta – varsinkin jos sisempi silmukka on viritetty hyvin aggressiivisesti.
miten Kaskadisäätimet pitäisi virittää?
kaskadijärjestely viritetään sisimmästä silmukasta alkaen. Kun se on viritetty, se asetetaan kaskadiohjaukseen eli ulkoiseen asetuspistetilaan, ja sitten sen asetuspistettä ajava silmukka viritetään. Älä käytä quarter-Amplitudi-vaimennussääntöjä (kuten muokkaamattomia Ziegler-Nichols-ja Cohen-Coon-sääntöjä) säätösilmukoiden virittämiseen kaskadirakenteessa, koska se voi aiheuttaa epävakautta, jos sisempien ja ulompien silmukoiden prosessidynamiikka on samanlainen.