ce este Cascade Control?
în controlul cu o singură buclă, punctul de setare al controlerului este setat de un operator, iar ieșirea acestuia conduce un element de control final. De exemplu: un controler de nivel care conduce o supapă de control pentru a menține nivelul la punctul său de setare.
într-un aranjament de control în cascadă, există două (sau mai multe) controlere din care ieșirea unui controler conduce punctul setat al altui controler. De exemplu: un controler de nivel de conducere punctul set de un controler de debit pentru a menține nivelul la punctul său set. La rândul său, regulatorul de debit acționează o supapă de control pentru a se potrivi debitului cu punctul de setare solicitat de controlerul de nivel.
controlerul care conduce punctul de setare (controlerul de nivel din exemplul de mai sus) se numește controlerul principal, exterior sau principal. Controlerul care primește punctul setat (controlerul de flux în exemplu) se numește controlerul secundar, interior sau sclav.
controlul în cascadă poate îmbunătăți performanța sistemului de control față de controlul cu o singură buclă ori de câte ori: (1) perturbațiile afectează o ieșire măsurabilă intermediară sau secundară a procesului care afectează în mod direct ieșirea primară a procesului pe care dorim să o controlăm; sau (2) câștigul procesului secundar, inclusiv actuatorul, este neliniar. În primul caz, un sistem de control în cascadă poate limita efectul perturbațiilor care intră în variabila secundară asupra ieșirii primare. În cel de-al doilea caz, un sistem de control în cascadă poate limita efectul variațiilor de acționare sau de câștig secundar al procesului asupra performanței sistemului de control. Astfel de variații de câștig apar de obicei din modificări ale punctului de funcționare datorate modificărilor punctului de referință sau perturbațiilor susținute.
când trebuie utilizat controlul în cascadă?
controlul în cascadă trebuie utilizat întotdeauna dacă aveți un proces cu o dinamică relativ lentă (cum ar fi nivelul, temperatura, compoziția, umiditatea) și un flux de lichid sau gaz sau un alt proces relativ rapid trebuie manipulat pentru a controla procesul lent. De exemplu: schimbarea debitului apei de răcire pentru a controla presiunea condensatorului (vid) sau schimbarea debitului de abur pentru a controla temperatura de ieșire a schimbătorului de căldură. În ambele cazuri, buclele de control al fluxului trebuie utilizate ca bucle interioare în aranjamente în cascadă.
controlul cascadei are dezavantaje?
controlul cascadei are trei dezavantaje. În primul rând, este nevoie de o măsurare suplimentară (de obicei debitul) pentru a funcționa. Doi, există un controler suplimentar care trebuie reglat. Și trei, strategia de control este mai complexă – atât pentru ingineri, cât și pentru operatori. Aceste dezavantaje trebuie puse în balanță cu beneficiile îmbunătățirii preconizate a controlului pentru a decide dacă ar trebui implementat controlul în cascadă.
când nu trebuie utilizat controlul în cascadă?
controlul în cascadă este benefic numai dacă dinamica buclei interioare este rapidă în comparație cu cea a buclei exterioare. În general, controlul cascadei nu trebuie utilizat dacă bucla interioară nu este de cel puțin trei ori mai rapidă decât bucla exterioară, deoarece performanța îmbunătățită poate să nu justifice complexitatea adăugată.
în plus față de beneficiile diminuate ale controlului în cascadă atunci când bucla interioară nu este semnificativ mai rapidă decât bucla exterioară, există, de asemenea, un risc de interacțiune între cele două bucle care ar putea duce la instabilitate – mai ales dacă bucla interioară este reglată foarte agresiv.
cum ar trebui reglate comenzile în cascadă?
un aranjament în cascadă trebuie reglat începând cu bucla cea mai interioară. Odată ce acesta este reglat, acesta este plasat în control cascadă sau în modul punct de setare extern, iar apoi bucla care conduce punctul său de setare este reglată. Nu utilizați reguli de reglare a amortizării sfertului de amplitudine (cum ar fi Regulile nemodificate Ziegler-Nichols și Cohen-Coon) pentru a regla buclele de control într-o structură în cascadă, deoarece poate provoca instabilitate dacă dinamica procesului buclelor interioare și exterioare este similară.