先進(jìn)控制被認(rèn)為是比PID更先進(jìn)控制的控制算法，但是實(shí)際上先進(jìn)控制項(xiàng)目的實(shí)施離不開良好的底層PID控制，而且單變量強(qiáng)因果關(guān)系的控制，先進(jìn)控制不會(huì)超過PID。先進(jìn)控制被認(rèn)為擅長(zhǎng)解決復(fù)雜多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化控制問題，但是實(shí)際上超馳控制可以實(shí)現(xiàn)約束控制，而多操縱變量的協(xié)調(diào)可以通過分程控制、分級(jí)控制、分配控制、比值控制、閥位控制或者嵌套控制實(shí)現(xiàn)。先進(jìn)控制將控制方案設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模型和參數(shù)設(shè)置的隱式實(shí)現(xiàn)，而且規(guī)模很大。先進(jìn)控制采用統(tǒng)一的方式優(yōu)雅簡(jiǎn)單的解決多變量協(xié)調(diào)約束優(yōu)化問題。
先進(jìn)控制從發(fā)明到今天，在工業(yè)界日益推廣普及，成為和PID一樣有影響力的事實(shí)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的原因到底是什么呢？是模型預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正嗎？大部分的算法都是基于模型的。如果沒有反饋控制機(jī)制，一切算法都本質(zhì)上是前饋的，不能克服不確定性。所以這些特點(diǎn)不是工業(yè)界接受先進(jìn)控制的根本原因。
先進(jìn)控制在變量結(jié)構(gòu)不變的前提下，允許工程師隨著對(duì)裝置的理解，隨時(shí)更改控制策略。用顯式的確定性控制結(jié)構(gòu)，隱式的變化的控制策略是先進(jìn)控制的獨(dú)特之處。基于PID的控制策略是顯式的確定性單回路控制結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)確定的控制策略。這是先進(jìn)控制的獨(dú)特魅力。
從工程視角談?wù)勏冗M(jìn)控制的作用
1、選擇權(quán)
在控制方案中，有兩類不合理的控制方案可能存在。一種是不能用的錯(cuò)誤方案，一投用整個(gè)裝置就會(huì)波動(dòng)。實(shí)事求是的辦法是只能手動(dòng)，但是要更改控制方案，認(rèn)知和管理的難度都很大，這類手動(dòng)會(huì)長(zhǎng)期存在。另一種是能用的不合理方案，例如高回流比時(shí)，仍使用塔頂采出控制回流罐液位，塔釜出料很少時(shí)，仍使用塔釜出料控制塔釜液位，汽提塔的塔釜溫度控制。這類自動(dòng)更是沒有人會(huì)想到應(yīng)該被停用。先進(jìn)控制則可以用替代人工和替代PID的方式，將這類不合理的控制方案以變量形式保留，但是使用隱式的模型和參數(shù)，停用不合理的控制方案。先進(jìn)控制變量形式的一致性能實(shí)現(xiàn)不一樣的控制效果，關(guān)鍵是模型和參數(shù)的靈活性，這賦予了先進(jìn)控制工程師選擇權(quán)。
2、試驗(yàn)權(quán)
先進(jìn)控制可以將所有操縱手動(dòng)作為操縱變量，將所有測(cè)量作為被控變量，僅僅通過模型和參數(shù)實(shí)現(xiàn)和認(rèn)知匹配的控制方案。一個(gè)液位控制可以有多個(gè)操縱手段，DCS單回路控制可能沒有充分利用，從而導(dǎo)致異常需要人工干預(yù)，而先進(jìn)控制可以任意組合按工藝要求使用多個(gè)操縱變量。將塔釜溫度和進(jìn)料溫度同時(shí)作為被控變量，可以實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)程要求的塔釜溫度控制，也可以試驗(yàn)進(jìn)料溫度控制。在汽提塔光明正大的放棄塔釜溫度控制往往需要數(shù)年的先進(jìn)控制投用。否則解釋起來都很困難，接受一個(gè)新的觀念需要過程。
3、驗(yàn)證權(quán)
一旦一種操作方法形成，即使是手動(dòng)操作也很難被打破。貿(mào)然地以一種可行的控制方案進(jìn)行控制，就要必須確保組態(tài)正確、參數(shù)合理、精心投用。如果設(shè)計(jì)的控制策略出現(xiàn)問題。面臨的不僅僅是責(zé)罰，更可能喪失控制策略改進(jìn)的機(jī)會(huì)。不能正確地做事是問題長(zhǎng)期存在的根因。最近又聽到了在某合成氨裝置因?yàn)橄卵b導(dǎo)致停車的事故。下裝本身不會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)，但是細(xì)節(jié)錯(cuò)誤、自以為是、無知無畏肯定會(huì)發(fā)生事故。一旦出現(xiàn)了事故，任何控制策略修改都會(huì)被謹(jǐn)慎對(duì)待。而且還不知道這個(gè)控制策略是否真的有效。工廠里操作知識(shí)不能自動(dòng)化是常態(tài)。在先進(jìn)控制中試驗(yàn)控制策略的有效性是個(gè)好方法。復(fù)雜控制方案需要理解本質(zhì)、至簡(jiǎn)至優(yōu)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。能把所有細(xì)節(jié)都做對(duì)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工程師要求太高。一旦失敗，很容易放棄。但是使用先進(jìn)控制驗(yàn)證也有技術(shù)成本。
作者：馮少輝博士
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