Hvad er Cascade Control?
i single-loop-kontrol indstilles regulatorens sætpunkt af en operatør, og dens output driver et endeligt kontrolelement. For eksempel: en niveauregulator, der kører en reguleringsventil for at holde niveauet på sit sætpunkt.

i et kaskadekontrolarrangement er der to (eller flere) controllere, hvoraf en controllers output driver setpunktet for en anden controller. Eksempel: en niveau controller kørsel setpunktet af en Strømningsregulator til at holde niveauet på sit setpunkt. Strømningsregulatoren driver igen en reguleringsventil for at matche strømmen med det sætpunkt, niveauregulatoren anmoder om.

controlleren, der kører setpunktet (niveauregulatoren i eksemplet ovenfor) kaldes den primære, ydre eller master controller. Den controller, der modtager setpunktet (strømningsregulator i eksemplet) kaldes den sekundære, indre eller slave controller.

Hvad er fordelene ved Kaskadekontrol?
der er flere fordele ved kaskadekontrol, og de fleste af dem koger ned til at isolere en langsom kontrolsløjfe fra ikke-linearitet i det endelige kontrolelement. I eksemplet ovenfor isoleres den relativt langsomme niveaukontrolsløjfe fra eventuelle reguleringsventilproblemer ved at få hurtigstrømskontrolsløjfen til at håndtere disse problemer.

Forestil dig, at reguleringsventilen har et stictionproblem (se blog om ventilproblemer.) Uden strømningskontrolsløjfen vil niveaukontrolsløjfen (kørsel af den klæbrige ventil) kontinuerligt svinge i en stick-slip-cyklus med en lang (langsom) periode, hvilket sandsynligvis vil påvirke nedstrømsprocessen. Med den hurtige strømningskontrolsløjfe på plads vil den klæbrige reguleringsventil få den til at svinge, men i en meget kortere (hurtigere) periode på grund af den iboende hurtige dynamiske opførsel af en velindstillet strømningssløjfe. Det er sandsynligt, at de hurtige svingninger vil blive dæmpet af nedstrømsprocessen uden at have meget af en negativ effekt.

eller forestil dig, at reguleringsventilen har en ikke-lineær strømningskarakteristik (se blog om ventilproblemer.) Dette kræver, at kontrolsløjfen, der kører den, afbrydes for at opretholde stabilitet i hele det mulige interval af strømningshastigheder. (Selvfølgelig er der bedre måder at håndtere ikke-lineariteter på, men det er emnet for en anden blog.) Hvis niveauregulatoren driver ventilen direkte, skal den afbrydes for at opretholde stabiliteten – hvilket muligvis resulterer i meget dårlig niveaukontrol. I et kaskadestyringsarrangement med en strømningskontrolsløjfe, der driver ventilen, vil strømningssløjfen blive afbrudt for at opretholde stabiliteten. Dette vil resultere i relativt dårlig strømningskontrol, men fordi strømningssløjfen er dynamisk så meget hurtigere end niveausløjfen, påvirkes niveaukontrolsløjfen næppe.

Hvornår skal Cascade Control bruges?Kaskadekontrol skal altid bruges, hvis du har en proces med relativt langsom dynamik (som niveau, temperatur, sammensætning, fugtighed), og en væske-eller gasstrøm eller en anden relativt hurtig proces skal manipuleres for at kontrollere den langsomme proces. For eksempel: ændring af kølevandstrømningshastighed for at kontrollere kondensatortryk (vakuum) eller ændring af dampstrømningshastighed for at kontrollere varmevekslerens udløbstemperatur. I begge tilfælde skal strømningskontrolsløjfer bruges som indre løkker i kaskadearrangementer.

har Kaskadekontrol nogen ulemper?
Cascade kontrol har tre ulemper. En, det kræver en yderligere måling (normalt strømningshastighed) for at arbejde. To, der er en ekstra controller, der skal indstilles. Og for det tredje er kontrolstrategien mere kompleks – både for ingeniører og operatører. Disse ulemper skal afvejes mod fordelene ved den forventede forbedring af kontrollen for at afgøre, om kaskadekontrol skal gennemføres.

Hvornår skal Cascade Control ikke bruges?Kaskadekontrol er kun gavnlig, hvis dynamikken i den indre sløjfe er hurtig sammenlignet med den ydre sløjfe. Kaskadekontrol bør generelt ikke bruges, hvis den indre sløjfe ikke er mindst tre gange hurtigere end den ydre sløjfe, fordi den forbedrede ydelse muligvis ikke retfærdiggør den ekstra kompleksitet.

ud over de formindskede fordele ved kaskadekontrol, når den indre sløjfe ikke er væsentligt hurtigere end den ydre sløjfe, er der også en risiko for interaktion mellem de to sløjfer, der kan resultere i ustabilitet – især hvis den indre sløjfe er indstillet meget aggressivt.

hvordan skal Kaskadekontroller indstilles?
et kaskadearrangement skal indstilles startende med den inderste sløjfe. Når den ene er indstillet, placeres den i kaskadekontrol eller ekstern setpunktstilstand, og derefter er sløjfen, der kører sit setpunkt, indstillet. Brug ikke justeringsregler for kvart amplitude-dæmpning (såsom de umodificerede lynlåse-Nichols og Cohen-Coon regler) til at indstille kontrolsløjfer i en kaskadestruktur, fordi det kan forårsage ustabilitet, hvis procesdynamikken i de indre og ydre sløjfer er ens.