Qu'est-ce que le contrôle en cascade?
Le contrôle en cascade fait référence à une stratégie de contrôle de processus dans laquelle une variable de processus est contrôlée en manipulant le point de consigne d'une variable de processus associée. Dans cette stratégie particulière, la variable d'intérêt est contrôlée par deux boucles de contrôle travaillant en tandem. Dans les industries de procédés chimiques, un système de contrôle en cascade est souvent utilisé pour réduire l'effet des perturbations et des perturbations sur l'objectif de contrôle principal.
Une boucle de contrôle en cascade est composée d’une boucle primaire et d’une boucle secondaire. Ces boucles peuvent également être appelées respectivement la boucle externe et la boucle interne. La boucle principale fournit à la boucle secondaire un point de consigne, ou cible, pour un processus lié à l'objectif de contrôle principal. La boucle principale est parfois appelée boucle principale car elle fournit un point de consigne que doit suivre la boucle secondaire, ou boucle esclave.
L'objectif principal de l'utilisation du contrôle en cascade en tant que stratégie de contrôle de processus est de permettre à la boucle secondaire de contrôler les perturbations avant qu'elles ne puissent affecter l'objectif de contrôle principal. Pour que ce système de contrôle fonctionne efficacement, la dynamique de processus de la boucle secondaire doit être beaucoup plus rapide que celle de la boucle primaire. En règle générale, la dynamique de processus de la boucle secondaire doit être au moins quatre fois plus rapide que la dynamique de processus de la boucle principale.
L'application la plus courante du contrôle en cascade pour la plupart des processus chimiques implique l'utilisation d'un contrôleur de flux en tant que boucle secondaire. La plupart des régulateurs de débit ont un temps de réponse très rapide, ce qui en fait des candidats appropriés pour les boucles secondaires. Les boucles principales ont tendance à se concentrer sur des variables telles que la température, le niveau, les niveaux d'hydrogène potentiel (pH) ou la composition chimique.
Le contrôle en cascade ne se limite pas nécessairement aux systèmes basés sur seulement deux boucles de contrôle. Les agencements en cascade multiples fonctionnent de la même manière qu'une boucle de contrôle en cascade traditionnelle, mais comportent plus de deux boucles. Par exemple, un analyseur de composition chimique et une boucle de régulation avec un temps mort important peuvent s’appuyer sur une boucle de régulation de la température pour éliminer les perturbations du processus. La boucle de régulation de la température pourrait alors s'appuyer sur un régulateur encore plus rapide, tel qu'un régulateur de débit.
Plusieurs facteurs sont pertinents dans le développement de contrôleurs en cascade pour un processus donné. Par exemple, un ingénieur de contrôle devrait déterminer si une boucle secondaire choisie a un effet important sur la boucle d’intérêt principale. L’ingénieur aurait également besoin de connaître la dynamique du processus de la boucle secondaire proposée. De tels facteurs pourraient déterminer si la boucle secondaire proposée est capable d’absorber les perturbations du processus et de les empêcher d’affecter la boucle primaire.