早期的控制系統(tǒng)都是機(jī)械或者氣動(dòng)的，這些控制器都需要專門的設(shè)備非常巧妙地來實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)控制器都需要精心選擇、認(rèn)真整定。增加一個(gè)新控制器的難度和成本都非常高。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)某個(gè)過程變量的自動(dòng)控制當(dāng)時(shí)是非常創(chuàng)新和神奇的事情，對(duì)控制的精度要求也不高。隨著計(jì)算機(jī)等電子技術(shù)的發(fā)展這些控制系統(tǒng)都進(jìn)化成了PLC和DCS?，F(xiàn)代工業(yè)更大、更復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也更高，一個(gè)大型裝置往往有上萬個(gè)檢測(cè)元件，成千的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
每個(gè)工藝都是工程師發(fā)明創(chuàng)造出來的。為了實(shí)現(xiàn)過程控制，工程師往往會(huì)根據(jù)控制需求和工藝條件提供多種檢測(cè)元件和控制手段。由于工藝的耦合關(guān)系某個(gè)控制手段也可能同時(shí)影響多個(gè)被控變量。必須要通過控制方案設(shè)計(jì)才能讓這些變量協(xié)調(diào)工作，在當(dāng)前工藝條件下實(shí)現(xiàn)控制需求。
首先是如何進(jìn)行單回路變量配對(duì)實(shí)現(xiàn)解耦和極端情況下按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行控制。不合理的單回路變量配對(duì)會(huì)增加PID整定的難度，導(dǎo)致較差的控制性能甚至不能投用。不合理的變量配對(duì)在極端情況，例如執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和或安全約束時(shí)需要人員干預(yù)才能維持。單回路變量配對(duì)是控制方案設(shè)計(jì)的第一步，合理的變量配對(duì)有連續(xù)性，一般不需要隨著控制需求的變化而變化。這其實(shí)是控制方案設(shè)計(jì)最重要的一步，后面要圍繞變量配對(duì)后的基礎(chǔ)方案進(jìn)一步進(jìn)行功能擴(kuò)展。
單回路變量配對(duì)后就要通過PID參數(shù)整定達(dá)到控制性能，單回路性能能夠解決主要依靠Lambda整定方法。在Lambda整定上昌暉儀表下了一些功夫，取得了一些成果。當(dāng)然也可能必須進(jìn)行單回路的結(jié)構(gòu)改進(jìn)才能克服過程側(cè)和控制側(cè)的干擾。
其次工業(yè)過程希望能充分挖掘裝置的潛力，這就要求裝置在多種約束的邊界穩(wěn)定的工作。多變量約束下的控制是現(xiàn)在工業(yè)的核心要求，這超出了單回路的能力必須要進(jìn)行控制方案設(shè)計(jì)進(jìn)行功能擴(kuò)展。工業(yè)過程大部分情況下在所有控制需求滿足后還有一些剩余控制手段，對(duì)這些剩余手段充分利用往往可以實(shí)現(xiàn)更安全更高效的生產(chǎn)。如何使用這些自由度也需要對(duì)控制方案進(jìn)行功能擴(kuò)展。這些工作都屬于多變量約束層，可以通過復(fù)雜控制實(shí)現(xiàn)也可以通過先進(jìn)控制實(shí)現(xiàn)。
知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)比工具重要，對(duì)復(fù)雜控制我們沒有給予充分的認(rèn)識(shí)。"我們能成為高手并沒有什么秘訣，而是對(duì)與基本技能相關(guān)的東西有更深的理解"。醫(yī)生都使用幾乎一樣的設(shè)備和治療標(biāo)準(zhǔn)但是治療的效果差別很大。先進(jìn)控制有時(shí)候做的效果一般根子在控制機(jī)構(gòu)和模型，和實(shí)施人員的能力相關(guān)和軟件的功能關(guān)系不大。很多公司開發(fā)先進(jìn)控制軟件最終失敗其實(shí)是工程實(shí)施的問題，這一點(diǎn)很多人沒有認(rèn)識(shí)到。
最后當(dāng)裝置控制問題高度復(fù)雜后，可能需要?jiǎng)討B(tài)的處理約束和優(yōu)化。例如實(shí)時(shí)優(yōu)化會(huì)根據(jù)市場(chǎng)和約束動(dòng)態(tài)的提供最優(yōu)操作點(diǎn)，在約束變化的情況下動(dòng)態(tài)安全地將過程保持在可行的最優(yōu)點(diǎn)是核心要求。這往往需要先進(jìn)控制超出了復(fù)雜控制的能力。借助先進(jìn)控制這個(gè)工具再依靠知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)這個(gè)問題可以優(yōu)雅地實(shí)現(xiàn)。過去很難或很繁雜的過程控制問題使用先進(jìn)控制這個(gè)新工具后實(shí)現(xiàn)起來更容易和簡(jiǎn)便，降低了實(shí)施難度擴(kuò)展了實(shí)施隊(duì)伍。這聽起來如此矛盾是因?yàn)榇蠹覍?duì)多變量約束控制方案設(shè)計(jì)的實(shí)施成本和技術(shù)難度認(rèn)識(shí)嚴(yán)重不足。解決多變量約束控制問題從來都不是一件容易的事情。
