Hva Er Cascade Control?
i single-loop control er kontrollørens settpunkt satt av en operatør, og utgangen driver et endelig kontrollelement. For eksempel: en nivåregulator som kjører en reguleringsventil for å holde nivået på sitt settpunkt.
i et kaskadekontrollarrangement er det to (eller flere) kontrollere hvorav en kontrollerens utgang driver settpunktet til en annen kontroller. Eksempelvis: en nivåkontroller kjører settpunktet til en flytkontroll for å holde nivået på sitt settpunkt. Strømningsregulatoren driver i sin tur en kontrollventil for å matche strømmen med settpunktet som nivåregulatoren ber om.
kontrolleren som kjører settpunktet (nivåkontrolleren i eksemplet ovenfor) kalles primær -, ytre-eller hovedkontrolleren. Kontrolleren som mottar settpunktet (flytkontroll i eksemplet) kalles sekundær, indre eller slavekontroller.
Cascade control kan forbedre kontrollsystemets ytelse over single-loop control når enten: (1) Forstyrrelser påvirker en målbar mellomliggende eller sekundær prosessutgang som direkte påvirker den primære prosessutgangen som vi ønsker å kontrollere; eller (2) gevinsten av den sekundære prosessen, inkludert aktuatoren, er ikke-lineær. I det første tilfellet kan et kaskadekontrollsystem begrense effekten av forstyrrelsene som kommer inn i sekundærvariabelen på primærutgangen. I andre tilfelle kan et kaskadekontrollsystem begrense effekten av aktuator eller sekundære prosessforsterkningsvariasjoner på styresystemets ytelse. Slike gevinstvariasjoner oppstår vanligvis fra endringer i driftspunkt på grunn av settpunktendringer eller vedvarende forstyrrelser.
Når Skal Cascade Control Brukes?
Kaskadekontroll bør alltid brukes hvis du har en prosess med relativt langsom dynamikk (som nivå, temperatur, sammensetning, fuktighet) og en væske-eller gasstrøm, eller en annen relativt rask prosess, må manipuleres for å kontrollere den langsomme prosessen. Eksempelvis: endre kjølevannsstrømningshastighet for å kontrollere kondensatortrykk( vakuum), eller endre dampstrømningshastighet for å kontrollere varmevekslerutløpstemperaturen. I begge tilfeller bør flytkontrollsløyfer brukes som indre løkker i kaskadearrangementer.
Har Kaskadekontroll Noen Ulemper?
Kaskadekontroll har tre ulemper. En, det krever en ekstra måling (vanligvis strømningshastighet) for å fungere. To, det er en ekstra kontroller som må innstilles. Og tre, kontrollstrategien er mer kompleks-både for ingeniører og operatører. Disse ulempene må veies opp mot fordelene ved den forventede forbedringen i kontrollen for å avgjøre om kaskadekontroll skal implementeres.
Når Skal Cascade Control Ikke Brukes?
Kaskadekontroll er kun gunstig hvis dynamikken i den indre sløyfen er rask sammenlignet med den ytre sløyfens. Kaskadekontroll bør generelt ikke brukes hvis den indre sløyfen ikke er minst tre ganger raskere enn den ytre sløyfen, fordi den forbedrede ytelsen kanskje ikke rettferdiggjør den ekstra kompleksiteten.
i tillegg til de reduserte fordelene med kaskadekontroll når den indre sløyfen ikke er betydelig raskere enn den ytre sløyfen, er det også en risiko for samspill mellom de to løkkene som kan føre til ustabilitet – spesielt hvis den indre sløyfen er innstilt veldig aggressivt.
Hvordan Bør Cascade Kontroller Være Innstilt?
en kaskadearrangement bør innstilles med den innerste sløyfen. Når den ene er innstilt, plasseres den i kaskadekontroll, eller ekstern settpunktmodus, og deretter er sløyfen som kjører sitt settpunkt innstilt. Ikke bruk quarter-amplitude-demping tuning regler (for eksempel umodifiserte Ziegler-Nichols og Cohen-Coon regler) for å justere kontroll sløyfer i en kaskade struktur fordi det kan føre til ustabilitet hvis prosessen dynamikken i indre og ytre sløyfer er like.