Co to jest kontrola kaskadowa?
Sterowanie kaskadowe odnosi się do strategii sterowania procesem, w której zmienna procesowa jest kontrolowana przez manipulowanie wartością zadaną powiązanej zmiennej procesowej. W tej konkretnej strategii zmienna będąca przedmiotem zainteresowania jest kontrolowana przez dwie pętle kontrolne pracujące w tandemie. W przemyśle procesów chemicznych często stosuje się kaskadowy system kontroli w celu zmniejszenia wpływu zakłóceń i zakłóceń na główny cel kontroli.
Kaskadowa pętla sterująca składa się z pętli pierwotnej i pętli wtórnej. Pętle te można również nazwać odpowiednio pętlą zewnętrzną i wewnętrzną. Pętla pierwotna zapewnia pętli wtórnej wartość zadaną lub docelową dla procesu związanego z podstawowym celem sterowania. Pętla pierwotna jest czasami znana jako pętla główna, ponieważ zapewnia wartość zadaną, którą musi przestrzegać pętla wtórna lub pętla podrzędna.
Podstawowym celem zastosowania sterowania kaskadowego jako strategii sterowania procesem jest umożliwienie wtórnej pętli kontrolowania zakłóceń, zanim wpłyną one na główny cel sterowania. Aby ten system sterowania działał skutecznie, dynamika procesu w pętli wtórnej musi być znacznie szybsza niż dynamika w pętli pierwotnej. Zasadniczo dynamika procesu w pętli wtórnej musi być co najmniej cztery razy szybsza niż dynamika procesu w pętli pierwotnej.
Najczęstszym zastosowaniem sterowania kaskadowego w większości procesów chemicznych jest zastosowanie kontrolera przepływu jako pętli wtórnej. Większość kontrolerów przepływu ma bardzo krótki czas reakcji, co czyni je odpowiednimi kandydatami do pętli wtórnych. Pętle pierwotne zwykle koncentrują się na zmiennych, takich jak temperatura, poziom, poziomy wodoru potenz (pH) lub skład chemiczny.
Sterowanie kaskadowe niekoniecznie ogranicza się do systemów opartych tylko na dwóch pętlach sterowania. Wiele układów kaskadowych działa w ten sam sposób, co tradycyjna pętla sterowania kaskadowego, ale ma więcej niż dwie pętle. Na przykład analizator składu chemicznego i pętla kontrolna o długim czasie martwym mogą polegać na pętli kontroli temperatury w celu wyeliminowania zakłóceń procesu. Pętla regulacji temperatury może wówczas polegać na jeszcze szybszym sterowniku, takim jak regulator przepływu.
Istnieje kilka czynników, które są istotne w rozwoju sterowników kaskadowych dla danego procesu. Na przykład inżynier automatyki musiałby rozważyć, czy wybrana pętla wtórna ma silny wpływ na pierwotną pętlę zainteresowania. Inżynier musiałby również znać dynamikę procesu proponowanej pętli wtórnej. Takie czynniki mogą determinować, czy proponowana pętla wtórna jest w stanie absorbować zakłócenia procesu i zapobiegać ich wpływowi na pętlę pierwotną.