カスケード制御はどのように機能しますか？

カスケード制御とは何ですか？

2つ以上の容量を持つアプリケーション(加熱されたジャケットなど)は、大きなオーバーシュートと許容できないラグのために、単一の制御ループで制御することは本質的に困難です。 解決策は、2つ以上の制御ループのカスケードであり、それぞれが独自の入力を持ち、直列に1つの調整装置を形成します。

マスタ制御ループに製品設定温度が設定されます。 これは製品温度と比較され、マスターのPID出力がスレーブのリモート-セット-ポイントを設定するために使用されます。 これは予想される温度に適するために量られる。 スレーブループの自然応答時間は、理想的にはマスターの5倍以上高速である必要があります。

歴史的にカスケード制御は、一般的に2つ以上の個々のコントローラを使用して達成されてきましたが、カスケード制御機能を提供するデュアルまたはマルチループコントローラを使用してこれを達成することは可能です。

カスケード制御のチューニング

最初にマスターをマニュアルモードに設定します。 比例制御のみを使用してスレーブ制御ループを調整し(I&Dは通常は必要ありません)、マスターを調整する前にマスターを自動モードに戻します。

カスケード制御アプリケーションの例

以下の例では、製品の温度は加熱されたオイルジャケットを介して制御されています。 従って最高の入力は400º cを表し、ジャケットの温度を制限する。

起動時に、マスターは製品温度(周囲温度)とその設定値(300º C)を比較し、最大出力を与えます。 これは最高のヒーターの出力を与えるジャケットの温度(包囲された)と比較される奴隷の最高(400º c)セット-ポイントを置く。

ジャケットの温度が設定値に向かって上昇すると、スレーブのヒーター出力が低下します。 製品の温度も、ジャケットと製品との間の移動遅延に依存する速度で上昇し始めます。 これにより、マスタPID出力が減少し、スレーブ上の”ジャケット”設定値が減少し、ヒーターへの出力が効果的に減少します。 これは、システムが平衡になるまで続きます。

ジャケットの温度を許容範囲内に保ちながら、オーバーシュートを最小限に抑え、負荷の変化に対処できるため、より迅速でスムーズな制御が可能です。