先進(jìn)控制是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路控制，并具有比常規(guī)PID控制效果更好的控制策略的統(tǒng)稱，而非專指某種計(jì)算機(jī)控制算法。主要的先進(jìn)控制策略有：預(yù)測(cè)控制、推斷控制、統(tǒng)計(jì)過程控制、模糊控制、神經(jīng)控制、非線性控制以及魯棒控制等。
經(jīng)典復(fù)雜控制來源于實(shí)踐，其實(shí)反映了工程師解決控制問題的思路，更像一個(gè)群英會(huì)。例如三沖量本質(zhì)上屬于前饋串級(jí)聯(lián)合控制，前饋控制則是和PID控制完全不同的控制方式，分程控制實(shí)際上仍是一個(gè)單回路PID控制，閥位控制擅長自由度處理屬于協(xié)調(diào)優(yōu)化控制方案。復(fù)雜控制可以分兩類：單入單出(SISO)過程的控制改進(jìn)和多變量邏輯協(xié)調(diào)優(yōu)化。
單入單出SISO過程的控制改進(jìn)包括：①PID算法的改進(jìn)，例如比例微分先行，抗積分飽和，變?cè)鲆?；②控制算法改進(jìn)，例如內(nèi)?？刂?、ADRC、模糊控制、專家控制……；③PID變結(jié)構(gòu)改進(jìn)主要是克服控制側(cè)干擾的串級(jí)控制改進(jìn)和克服過程側(cè)干擾的前饋控制改進(jìn)。第一種改進(jìn)歸類到PID算法本身，這類技巧改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的PID控制模塊一般都包括。第二類改進(jìn)由于不是工業(yè)實(shí)際使用的標(biāo)準(zhǔn)算法，可以歸類到廣義的先進(jìn)控制范疇我們認(rèn)為這一類也不屬于經(jīng)典復(fù)雜控制的內(nèi)容。這樣只有第三種PID變結(jié)構(gòu)改進(jìn)屬于經(jīng)典復(fù)雜控制。
任何SISO過程控制問題首先想到使用PID單回路解決。如果單回路的性能不能滿足要求就要考慮串級(jí)和/或前饋改進(jìn)。如果閉環(huán)性能還是不能滿足要求建議的考慮方向是變量配對(duì)改進(jìn)、設(shè)備改進(jìn)、工藝改進(jìn)。
由于過程工藝非常復(fù)雜，很多都是多變量的控制問題。經(jīng)典復(fù)雜控制的很多改進(jìn)都是為了擴(kuò)展PID的多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化能力。多變量控制的實(shí)現(xiàn)方式包括：①多變量控制算法，包括模型預(yù)測(cè)控制、解耦控制、LQG；②自己寫代碼的專家系統(tǒng)；③基于PID的多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化。第一類沒有基于PID不屬于復(fù)雜控制。雖然自己寫代碼可以很容易的實(shí)現(xiàn)特殊控制要求，但是第二類自己寫代碼實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化是非標(biāo)準(zhǔn)的工作方法不推薦。很顯然第三種才屬于我們說的經(jīng)典復(fù)雜控制。
我們現(xiàn)在非常清晰的把涉及多變量協(xié)調(diào)的經(jīng)典復(fù)雜控制分為三類：①被控變量優(yōu)先級(jí)切換的超馳控制；②操縱變量優(yōu)先級(jí)切換的分程控制；③操縱變量優(yōu)先級(jí)切換的閥位控制。
如果不存在MV飽和或者本質(zhì)是SIMO/MISO的系統(tǒng)可能只需要被控變量或者操縱變量的優(yōu)先級(jí)切換算法。分程控制適用于直接到多個(gè)最終控制元件，并按固定順序使用的多操縱變量場合。優(yōu)先使用分程控制解決多操縱變量協(xié)調(diào)問題，如果涉及狀態(tài)串級(jí)、快速性和經(jīng)濟(jì)性的不同等就需要使用閥位控制來解決多操縱變量協(xié)調(diào)。一般來說閥位控制的速度要慢一些更側(cè)重優(yōu)化。
多被控變量和多操縱變量的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要根據(jù)變量間的關(guān)系從優(yōu)先級(jí)和自由度分析入手。常見的多變量控制系統(tǒng)的方案都是基于分程/閥位+超馳控制?；A(chǔ)組件和邏輯工具構(gòu)成了復(fù)雜控制方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。這些類似于多變量模型預(yù)測(cè)控制的軟件功能。由于實(shí)際過程問題多種多樣，在解決問題的過程種形成了一些復(fù)雜控制的高級(jí)應(yīng)用，例如三沖量控制本質(zhì)是前饋串級(jí)的組合控制，交叉限幅屬于多變量復(fù)雜邏輯優(yōu)化，常見的支路溫度平衡也是使用多個(gè)復(fù)雜控制組件的復(fù)雜控制高級(jí)應(yīng)用。
具體控制方案設(shè)計(jì)中隨著控制目標(biāo)、工藝條件的不同可能控制方案也顯著不同。例如交叉限幅要比比值控制復(fù)雜很多，支路流量耦合的流量控制要不比單回路流量控制復(fù)雜很多。控制方案設(shè)計(jì)原則：①控制目標(biāo)；②模型關(guān)系；③變量配對(duì)；④優(yōu)先級(jí)；⑤自由度分析。
關(guān)于復(fù)雜控制，由于很多工程師都不了解。很多控制方案都是非最優(yōu)的，而且復(fù)雜控制應(yīng)用的也非常少。這是普遍問題，推廣應(yīng)用復(fù)雜控制作用非常明顯。很多工廠在智能工廠建設(shè)中把生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平的提高簡單理解為應(yīng)用先進(jìn)控制是片面的往往效果不好。
同時(shí)也要認(rèn)識(shí)到復(fù)雜控制處理的變量個(gè)數(shù)有限而且處理約束的靈活性不足。多變量模型預(yù)測(cè)控制則是一種專門解決多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化問題的架構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)大部分復(fù)雜控制功能而且變量規(guī)模更大更靈活，可以作為實(shí)時(shí)優(yōu)化和底層控制回路的橋梁。許多復(fù)雜控制方案都可以用先進(jìn)控制實(shí)現(xiàn)并獲得更好的性能。雖然這兩種控制技術(shù)有很大的不同，但它們基于相同的過程分析和操作要求。不同之處在于，通過升級(jí)，控制目標(biāo)可以更充分優(yōu)雅地實(shí)現(xiàn)。
作者：馮少輝博士(現(xiàn)從事先進(jìn)控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實(shí)際的過程控制專家)
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