каскадное управление

В каскадном управлении используются два контроллера: выход главного контроллера служит входом для вспомогательного контроллера. В режиме дистанционного управления имеется контроллер, который управляет двумя или более клапанами

Каскадное управление предполагает наличие двух параметров и одного регулирующего клапана, тогда как управление с разделением диапазона подразумевает наличие одного параметра, который регулируется с помощью двух регулирующих клапанов.

Каскадное управление предполагает наличие двух параметров и одного регулирующего клапана, тогда как управление с разделением диапазона подразумевает наличие одного параметра, который регулируется с помощью двух регулирующих клапанов. Это очень точное описание

Система последовательного управления. I. Понятие системы последовательного управления. (I) Пример 1: Управление температурой в непрерывном реакторе. Параметр, подлежащий управлению: температура реакции T1. Средство регулирования: изменение расхода охлаждающей воды. Объект управления: реактор. Факторы, влияющие на процесс: расход материала, температура на входе, химический состав материала, температура воды для охлаждения, давление перед регулирующим клапаном. 1. Использование простой системы управления. (1) Процесс работы: если происходит изменение температуры охлаждающей воды – например, T_воды ↑ → T1 ↑ → регулятор посылает сигнал → клапан открывается → T1 ↓. (2) Проблема: от момента открытия клапана до снижения температуры T1 необходимо пройти через оболочку реактора и стенки реактора; это замедляет процесс регулирования и приводит к большим динамическим отклонениям. 2. Использование системы управления с последовательными звеньями (1) Принцип проектирования: После возникновения помех сначала контролируется температура в оболочке, а затем — температура на выходе. (2) Схема: (3) Процесс работы: (ⅰ) Если происходит нарушение в работе охлаждающей воды: сначала это сказывается на температуре воды в жилете T2; затем система T2C регулирует подачу охлаждающей воды, чтобы устранить это нарушение до того, как оно повлияет на температуру T1. (ⅱ) Если происходит нарушение в подаче сырья: T1 неизбежно меняется. Сигнал, генерируемый T1C, поступает на T2C, в результате чего путь регулирования сокращается, а скорость регулирования увеличивается. (II) Понятие системы последовательного управления 1. Система последовательного управления: использует два или более регуляторов, которые соединены между собой последовательно; выход одного регулятора служит входом для другого регулятора. 2. Схема классической системы последовательного управления: Несколько терминов: см. рисунок. II. Особенности системы последовательного управления (1) Высокая способность подавления воздействия помех, попадающих в вспомогательную цепь. По сравнению с простыми циклами, в системах с последовательным управлением в структуре добавляются дополнительные циклы GC1, GC2: передаточные функции основного и дополнительных регуляторов. 1. При наличии возмущения f2 схема преобразуется в следующую: рисунок 3-7. Простая схема: последовательная схема. Сравнивая два выражения, можно заметить, что благодаря контролирующему действию вспомогательной цепи её отрицательная обратная связь снижает влияние возмущения f2 на C2. III. Проектирование каскадных систем. Ключевым моментом в каскадном проектировании является вспомогательный цикл ； Ключ к проектированию вспомогательного кольца заключается в выборе вспомогательных параметров, при этом необходимо учитывать связь между основным и вспомогательным кольцами, а также технологическую целесообразность. (1) Проектирование основной и вспомогательной схем 1. Выбор основных параметров: следует выбрать такой измеримый технологический параметр, который может наиболее прямо, точно и быстро отражать требования к управлению. 2. Проектирование вспомогательной цепи: (1) При выборе вспомогательных параметров необходимо обеспечить небольшую временную константу вспомогательной цепи, короткий путь регулирования и высокую чувствительность к изменениям. (2) При выборе вспомогательных параметров следует обеспечить попадание во вспомогательную цепь как можно большего количества помех, особенно тех, которые характеризуются наибольшими изменениями, частотой возникновения и амплитудой. Существует противоречие: (3) основная и вспомогательная временные константы должны совпадать. В принципе: согласование временных констант должно обеспечивать, чтобы соотношение частот работы вспомогательной и основной цепей превышало 3; соотношение временных констант основного и вспомогательного устройств должно находиться в диапазоне от 3 до 10. (4) Разумность и возможность реализации проекта в области искусства. (5) Учитывайте экономичность производства. При проектировании вспомогательных циклов, если существует несколько возможных вариантов решения, необходимо сочетать принципы экономии с требованиями к качеству контроля, стремясь максимально сократить затраты на оборудование. (II) Выбор законов управления основным и вспомогательным контроллерами. Основной контроллер: так же, как и в простых цепях. PI, D — вспомогательные контроллеры для обеспечения качества продукции: как правило, выбирается режим P; при использовании вспомогательного контура расхода, благодаря его малой временной константе, также можно соответствующим образом применить интегрирующее действие. Выбор направления действия контроллера: Принцип определения: сделать так, чтобы весь цикл работал как система с отрицательной обратной связью. Конкретные шаги: (1) Выбрать способ открытия и закрытия регулирующего клапана в соответствии с принципами безопасности производственного оборудования. (2) Вспомогательный регулятор: обеспечивает, чтобы произведение Kc2KvKp2Km2 было положительным ； (3) Основной регулятор: обеспечивает отрицательную обратную связь в основном цикле. Пример: Система управления реактором. Решение: (1) С точки зрения безопасности производства: клапан управления охлаждающей водой должен быть типа с автоматическим закрытием. Kv принимает значение “-”. (2) При увеличении расхода охлаждающей воды T2↓. ∴Kp2 равно “-”, следовательно, Kc2 равно “+”. Это является примером контроллера с обратной связью. (3) T2↓, T1↓ → Kp1 равно “+”, следовательно, Kc1 также равно “+”. То есть это тоже пример контроллера с обратной связью. Проверка: при повышении температуры реакции T1 выход основного контроллера снижается, то есть значение установки вспомогательного контроллера уменьшается (при этом заданное значение остается неизменным, а измеряемое значение увеличивается). Выход вспомогательного контроллера снижается, что приводит к увеличению степени открытия регулирующего клапана и, как следствие, к увеличению потока охлаждающей воды. В результате температура реакции снижается. II. Проектирование системы контроля по этапам: 1. Сферы применения: расширение диапазона работы регулирующих клапанов, требования специальных технологических процессов, обеспечение безопасности. 2. Выбор направления действия регулятора: обеспечение отрицательной обратной связи ； 3. Диапазон регулировки исполнителя: определение диапазона регулировки ； 4. Варианты комбинированного управления ходом исполнителя: III. Несколько проблем при реализации: 1. Расход утечки у контрольного клапана должен быть низким ； 2. Регулирование по этапам можно осуществить с помощью позиционеров клапанов или других измерительных устройств. 3. Рациональный выбор характеристик расхода клапанов: в точке пересечения характеристик расхода двух управляющих клапанов необходимо, чтобы происходило плавное изменение параметров. Однако поскольку коэффициенты усиления Kv этих клапанов различаются, в точке их пересечения может возникнуть резкий скачок. Для сглаживания резких изменений коэффициента усиления в точках разделения используется метод наложения сигналов, например: 0,02 ~ 0,065 Мпа ； 0,055 ~ 0,1 МПа.

Как можно понять из названия, последовательный контроль представляет собой ситуацию, когда два регулятора работают последовательно для управления одним регулирующим клапаном, тогда как многоканальный контроль — это ситуация, когда один регулятор управляет двумя регулирующими клапанами.