反饋控制解決工藝問題時，因為工具的特點不同，使用不同工具，設(shè)計方法也不同。

PID是基于偏差的單回路反饋控制。所以使用PID解決問題就是要把工藝需求轉(zhuǎn)化為一個個單回路設(shè)定值控制，構(gòu)建變量、重構(gòu)問題是常用的方法。我管這個叫邏輯顯性控制化。基于PID的控制方案設(shè)計方法是復(fù)雜問題簡單化的設(shè)計方法，符合工程思維，是值得研究的方法。

例如：
1、在儲罐壓力用補氮閥和放空閥控制時，可以使用分程控制實現(xiàn)單回路設(shè)定值控制，也可以使用不同設(shè)定值的兩個儲罐壓力控制回路分別控制補氮閥和放空閥。分級控制既容易實現(xiàn)，也容易理解，整定還很容易。

2、在流量用小閥和大閥控制時，工藝需求可能并不是小流量用小閥，大流量用大閥，而是希望用小閥實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，大閥實現(xiàn)基本定位，此時分程控制就不能發(fā)揮設(shè)備潛力，滿足工藝需求。流量使用小閥控制，用小閥的閥位作為PV，使用大閥進行控制的閥位控制，才是更合理的控制方案。閥位控制從形式上看，是兩個單回路的設(shè)定值PID。但是從內(nèi)容上看，閥位控制的生效，需要流量控制先投自動，這類控制方案被稱為“嵌套控制”。



3、在緩沖罐液位用兩個來自不同罐區(qū)的兩個調(diào)節(jié)閥控制時，容易想到的控制方案是，把液位控制的輸出同時送到兩個調(diào)節(jié)閥的分配控制。實際上把兩個調(diào)節(jié)閥當作不同的兩個流量，把液位控制使用一個調(diào)節(jié)閥，另一個調(diào)節(jié)閥使用兩個調(diào)節(jié)閥的比值進行控制，也是兩個單回路控制。

APC則是用優(yōu)化問題求解實現(xiàn)工藝需求。APC可以同時完成控制和優(yōu)化問題，所以APC可以很容易地處理自由度變化。使用APC解決問題就是要充分利用優(yōu)化功能，模型和參數(shù)是關(guān)鍵。

APC和PID的設(shè)法方法不同，并不要求單回路設(shè)定值。不構(gòu)建變量、不重構(gòu)問題，只使用測量值和操縱變量，APC也能實現(xiàn)多變量控制。當變量較多時，構(gòu)建變量、重構(gòu)問題的PID控制方案設(shè)計難度較大、靈活性不足，使用APC會更容易進行控制方案設(shè)計。僅僅把邏輯顯性控制化的控制方案搬到APC里實現(xiàn)，反而限制了APC的發(fā)揮。

APC的好處很多，首先形式比較統(tǒng)一，通過模型和參數(shù)變化可以隨時修改控制方案，這是PID做不到的；其次當個別變量失效時仍能實現(xiàn)次優(yōu)的控制，動態(tài)約束控制特別適合做RTO的橋梁，可惜大部分都只替代了PID，只發(fā)揮了傳遞功能。

上面的三個案例里，基于PID的控制使用了分級控制、閥位控制、比值控制，每種方法適用的場景不同。基于APC實現(xiàn)這三個案例，都是1個被控變量，2個操縱變量的形式，并不需要構(gòu)建變量，APC通過模型和參數(shù)就能實現(xiàn)類似功能，滿足工藝需求。

1、分程控制
分程點和無擾切換都要注意。因為分程控制沒有狀態(tài)反饋，如果底層不是調(diào)節(jié)閥，分程控制就不適用了。案例1APC控制時，要使用MV的線性優(yōu)化功能。

2、閥位控制

如果小閥故障會導(dǎo)致流量失控，而先進控制則可以實現(xiàn)大閥單獨控制流量。案例2APC控制時，要使用MV的期望值優(yōu)化功能。

在第三個案例中，如果液位控制的調(diào)節(jié)閥飽和，因為比值控制的原因液位控制并不會使用另一個調(diào)節(jié)閥進行控制，而APC則可以放棄比值，盡可能的優(yōu)先保證液位控制。案例3用APC控制時，要使用多MV的二次項優(yōu)化功能。

作者：馮少輝博士

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