What is Cascade Control?
no controle de ciclo único, o ponto de conjunto do controlador é definido por um operador, e sua saída aciona um elemento de controle final. Por exemplo: um controlador de nível que conduz uma válvula de comando para manter o nível no seu ponto de referência.
Single Loop Control
numa disposição de controlo em cascata, existem dois (ou mais) controladores dos quais a saída de um controlador conduz o ponto definido de outro controlador. Por exemplo: um controlador de nível que conduz o ponto de jogo de um regulador de caudal para manter o nível no seu ponto de regulação. O regulador de fluxo, por sua vez, aciona uma válvula de controle para combinar o fluxo com o ponto definido que o controlador de nível está solicitando.
Cascade Control
O controlador que conduz o ponto definido (o controlador de nível no exemplo acima) é chamado de controlador primário, externo ou principal. O controlador que recebe o ponto set (controlador de fluxo no exemplo) é chamado de controlador secundário, interno ou escravo.quais são as vantagens do controlo em cascata?
existem várias vantagens do controle em cascata, e a maioria delas resume-se a isolar um loop de controle lento de não-linearidade no elemento de controle final. No exemplo acima, o loop de controle de nível relativamente lento é isolado de qualquer problema de válvula de controle por ter o loop de controle de fluxo rápido lidar com esses problemas.
Imagine que a válvula de controle tem um problema de stiction (veja blog sobre problemas da válvula.) Sem o circuito de controle de fluxo, o circuito de controle de nível (dirigindo a válvula pegajosa) vai continuamente oscilar em um ciclo de escorregamento com um longo (lento) período, O que provavelmente afetará o processo a jusante. Com o loop de controle de fluxo rápido no lugar, a válvula de controle pegajoso fará com que ela oscile, mas em um período muito mais curto (mais rápido) devido ao comportamento dinâmico inerente de um loop de fluxo bem sintonizado. É provável que as oscilações rápidas sejam atenuadas pelo processo a jusante sem ter muito efeito adverso.
ou imagine que a válvula de controle tem uma característica de fluxo não linear (ver blog sobre problemas de válvulas.) Isto requer que o circuito de controle de condução seja separado para manter a estabilidade em toda a possível gama de taxas de fluxo. (Claro que há melhores maneiras de lidar com não lineares, mas esse é o tema de outro blog.) Se o controlador de nível dirige diretamente a válvula, ela deve ser destacada para manter a estabilidade – possivelmente resultando em um controle de nível muito fraco. Em um esquema de controle em cascata com um circuito de controle de fluxo dirigindo a válvula, o circuito de fluxo será separado para manter a estabilidade. Isso resultará em um controle de fluxo relativamente fraco, mas como o loop de fluxo é dinamicamente muito mais rápido do que o loop de nível, o loop de controle de nível é dificilmente afetado.quando deve ser utilizado o controlo em cascata?o Controle de cascata deve ser sempre usado se você tiver um processo com dinâmica relativamente lenta (como Nível, Temperatura, composição, umidade) e um fluxo de líquido ou gás, ou algum outro processo relativamente rápido, tem que ser manipulado para controlar o processo lento. Por exemplo: mudar o fluxo de água de resfriamento para controlar a pressão do condensador (vácuo), ou mudar o fluxo de vapor para controlar a temperatura de saída do trocador de calor. Em ambos os casos, os loops de controlo de fluxo devem ser utilizados como loops internos em Cascatas.o controlo em cascata tem alguma desvantagem?o Controle de Cascade tem três desvantagens. Primeiro, requer uma medição adicional (geralmente caudal) para funcionar. Segundo, há um controlador adicional que tem de ser ajustado. E terceiro, a estratégia de controle é mais complexa-tanto para engenheiros como para operadores. Estas desvantagens têm de ser ponderadas em função dos benefícios da esperada melhoria do controlo para decidir se o controlo em cascata deve ser implementado.quando não deve ser utilizado o controlo em cascata?o Controle de cascata só é benéfico se a dinâmica do laço interior for rápida em comparação com a do laço exterior. O controle em cascata geralmente não deve ser usado se o laço interno não for pelo menos três vezes mais rápido do que o laço exterior, porque o desempenho melhorado pode não justificar a complexidade adicionada.
além dos benefícios diminuídos do controle em cascata quando o laço interior não é significativamente mais rápido do que o laço exterior, há também um risco de interação entre os dois laços que pode resultar em instabilidade – especialmente se o laço interior é sintonizado de forma muito agressiva.como devem ser ajustados Os controlos em cascata?um arranjo em cascata deve ser ajustado a partir do laço mais interior. Uma vez que um está sintonizado, ele é colocado em controle em cascata, ou modo de ponto de set externo, e, em seguida, o laço dirigindo seu ponto de set é sintonizado. Não use regras de ajuste de amplitude quarter-amplitude-damping (tais como as regras não modificadas Ziegler-Nichols e Cohen-Coon) para sintonizar loops de controle em uma estrutura em cascata porque pode causar instabilidade se a dinâmica de processo dos loops internos e externos são semelhantes.
