mi a Kaszkádvezérlés?
az egyhurokos vezérlésben a vezérlő alappontját egy operátor állítja be, kimenete pedig egy végső vezérlőelemet hajt. Például: egy szintszabályozó, amely egy vezérlőszelepet vezet, hogy a szintet a beállított ponton tartsa.
kaszkádvezérlési elrendezésben két (vagy több) vezérlő van, amelyek közül az egyik vezérlő kimenete egy másik vezérlő alapértékét hajtja meg. Például: a szintszabályozó vezetés a beállított pont egy áramlásszabályozó tartani a szintet a beállított ponton. Az áramlásszabályozó viszont egy vezérlőszelepet hajt, hogy megfeleljen az áramlásnak a szintszabályozó által kért alappontnak.
az alappontot vezérlő vezérlőt (a fenti példában a szintvezérlőt) elsődleges, külső vagy fő vezérlőnek nevezzük. A beállított pontot fogadó vezérlőt (a példában az áramlásszabályozót) másodlagos, belső vagy slave vezérlőnek nevezzük.
a Kaszkádvezérlés javíthatja a vezérlőrendszer teljesítményét az egyhurokos vezérlésnél, amikor: (1) a zavarok olyan mérhető közbenső vagy másodlagos folyamat kimenetet érintenek, amely közvetlenül befolyásolja az elsődleges folyamat kimenetét, amelyet ellenőrizni akarunk; vagy (2) a másodlagos folyamat nyeresége, beleértve a működtetőt is, nemlineáris. Az első esetben egy kaszkádvezérlő rendszer korlátozhatja a másodlagos változóba belépő zavarok hatását az elsődleges kimenetre. A második esetben egy kaszkádvezérlő rendszer korlátozhatja a hajtómű vagy a másodlagos folyamaterősítés variációinak hatását a vezérlőrendszer teljesítményére. Az ilyen nyereségváltozások általában a működési pont változásaiból származnak az alapérték változásai vagy tartós zavarok miatt.
mikor kell használni a Kaszkádvezérlést?
a Kaszkádvezérlést mindig akkor kell használni, ha viszonylag lassú dinamikájú (például szint, hőmérséklet, összetétel, Páratartalom) folyamat van, és folyadék-vagy gázáramot vagy más viszonylag gyors folyamatot kell manipulálni a lassú folyamat szabályozásához. Például: a hűtővíz áramlási sebességének megváltoztatása a kondenzátor nyomásának (vákuum) szabályozására, vagy a gőz áramlási sebességének megváltoztatása a hőcserélő kimeneti hőmérsékletének szabályozására. Mindkét esetben az áramlásszabályozó hurkokat belső hurkokként kell használni a kaszkád elrendezésekben.
van-e hátránya a Kaszkádvezérlésnek?
a Kaszkádvezérlésnek három hátránya van. Az egyik, hogy további mérést igényel (általában áramlási sebesség) a működéshez. Kettő, van egy további vezérlő, amelyet be kell hangolni. Harmadszor, a vezérlési stratégia összetettebb-a mérnökök és az üzemeltetők számára egyaránt. Ezeket a hátrányokat össze kell vetni a kontroll várható javulásának előnyeivel annak eldöntése érdekében, hogy a kaszkádszabályozást végre kell-e hajtani.
mikor nem használható a Cascade Control?
a Kaszkádvezérlés csak akkor előnyös, ha a belső hurok dinamikája gyors a külső hurok dinamikájához képest. A kaszkádvezérlést általában nem szabad használni, ha a belső hurok nem legalább háromszor gyorsabb, mint a külső hurok, mert a jobb teljesítmény nem indokolhatja a hozzáadott összetettséget.
a kaszkádvezérlés csökkent előnyei mellett, amikor a belső hurok nem szignifikánsan gyorsabb, mint a külső hurok, fennáll a két hurok közötti kölcsönhatás veszélye is, amely instabilitást eredményezhet – különösen, ha a belső hurok nagyon agresszíven van hangolva.
hogyan kell beállítani a Kaszkádvezérlőket?
a kaszkád elrendezést a legbelső huroktól kezdve kell beállítani. Miután az egyik be van hangolva, kaszkádvezérlésbe vagy külső beállítási pont módba kerül, majd a beállított pontját hajtó hurok be van hangolva. Ne használjon negyed amplitúdó-csillapító hangolási szabályokat (például a módosítatlan Ziegler-Nichols és Cohen-Coon Szabályokat) a vezérlőhurkok kaszkádszerkezetben történő hangolására, mert instabilitást okozhat, ha a belső és a külső hurok folyamatdinamikája hasonló.