反饋控制解決工藝問(wèn)題時(shí)，因?yàn)楣ぞ叩奶攸c(diǎn)不同，使用不同工具，設(shè)計(jì)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(wèn)題就是要把工藝需求轉(zhuǎn)化為一個(gè)個(gè)單回路設(shè)定值控制，構(gòu)建變量、重構(gòu)問(wèn)題是常用的方法。我管這個(gè)叫邏輯顯性控制化。基于PID的控制方案設(shè)計(jì)方法是復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化的設(shè)計(jì)方法，符合工程思維，是值得研究的方法。
例如：
1、在儲(chǔ)罐壓力用補(bǔ)氮閥和放空閥控制時(shí)，可以使用分程控制實(shí)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(gè)儲(chǔ)罐壓力控制回路分別控制補(bǔ)氮閥和放空閥。分級(jí)控制既容易實(shí)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(shí)，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(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，大閥實(shí)現(xiàn)基本定位，此時(shí)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(jìn)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(gè)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(dòng)，這類控制方案被稱為“嵌套控制”。
3、在緩沖罐液位用兩個(gè)來(lái)自不同罐區(qū)的兩個(gè)調(diào)節(jié)閥控制時(shí)，容易想到的控制方案是，把液位控制的輸出同時(shí)送到兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的分配控制。實(shí)際上把兩個(gè)調(diào)節(jié)閥當(dāng)作不同的兩個(gè)流量，把液位控制使用一個(gè)調(diào)節(jié)閥，另一個(gè)調(diào)節(jié)閥使用兩個(gè)調(diào)節(jié)閥的比值進(jìn)行控制，也是兩個(gè)單回路控制。
APC則是用優(yōu)化問(wèn)題求解實(shí)現(xiàn)工藝需求。APC可以同時(shí)完成控制和優(yōu)化問(wèn)題，所以APC可以很容易地處理自由度變化。使用APC解決問(wèn)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(wèn)題，只使用測(cè)量值和操縱變量，APC也能實(shí)現(xiàn)多變量控制。當(dāng)變量較多時(shí)，構(gòu)建變量、重構(gòu)問(wèn)題的PID控制方案設(shè)計(jì)難度較大、靈活性不足，使用APC會(huì)更容易進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)。僅僅把邏輯顯性控制化的控制方案搬到APC里實(shí)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(guò)模型和參數(shù)變化可以隨時(shí)修改控制方案，這是PID做不到的；其次當(dāng)個(gè)別變量失效時(shí)仍能實(shí)現(xiàn)次優(yōu)的控制，動(dòng)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(gè)案例里，基于PID的控制使用了分級(jí)控制、閥位控制、比值控制，每種方法適用的場(chǎng)景不同。基于APC實(shí)現(xiàn)這三個(gè)案例，都是1個(gè)被控變量，2個(gè)操縱變量的形式，并不需要構(gòu)建變量，APC通過(guò)模型和參數(shù)就能實(shí)現(xiàn)類似功能，滿足工藝需求。
1、分程控制
分程點(diǎn)和無(wú)擾切換都要注意。因?yàn)榉殖炭刂茮](méi)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(shí)，要使用MV的線性優(yōu)化功能。
2、閥位控制
如果小閥故障會(huì)導(dǎo)致流量失控，而先進(jìn)控制則可以實(shí)現(xiàn)大閥單獨(dú)控制流量。案例2APC控制時(shí)，要使用MV的期望值優(yōu)化功能。
在第三個(gè)案例中，如果液位控制的調(diào)節(jié)閥飽和，因?yàn)楸戎悼刂频脑蛞何豢刂撇⒉粫?huì)使用另一個(gè)調(diào)節(jié)閥進(jìn)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(shí)，要使用多MV的二次項(xiàng)優(yōu)化功能。
作者：馮少輝博士
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