過程控制工程師應該關注PID參數整定和控制方案設計。強調通過操作分析發現問題,通過理解設計意圖和操作思路分析問題,并用簡單、有效、規范的方法解決問題。這些方法主要是順控、PID整定和復雜控制。那么PID控制和APC先進控制哪個行?概括起來就三句話:PID行的,APC一定行;APC行的,PID不一定行;PID不行的,APC也不一定行。
PID行的,APC一定行
PID的強項在單變量強因果關系的控制中。本質上PID也是基于模型的控制,都是用控制器的模型和被控對象的模型組成閉環系統,APC也是用控制器的模型和被控對象的模型組成閉環系統。因為PID是簡單的三參數線性控制器,所以使用多參數的線性APC完全能替代PID進行控制。而且APC的多參數控制器能對高階控制器進行有效控制。所以PID行的,APC一定行。
為什么過程控制的工藝參數95%都用PID呢?主要是因為PID的成本比較低,實施比較容易。有棗沒棗打三竿,只要是控制就先用PID試試,結果效果差不多,其他算法就沒有機會了。如果PID的控制效果達不到控制要求,才會嘗試新算法。但是大多數新算法都沒有得到普及應用。APC算法消耗的資源更多,執行周期更慢,有時候這也是APC的一個不足之處。
APC行的,PID不一定行
APC除了單變量的強因果控制問題可以媲美PID外,它最重要的是多變量協調的能力。一個PID好比一個操作工。如果用的好,一個操作工可以勝任班長的工作,但是一個裝置很復雜、流程很長、耦合嚴重時必須要有一個協調全局的技術員。這個技術員就是APC。這也是為什么APC最早在煉油、石化行業流行的原因。APC在工業界逐漸成為主流控制技術還有兩個原因:①APC降低了多變量控制的難度,使得工藝工程師可以從事多變量控制的工作,因為APC使用統一的模型結構降低了多變量控制方案設計的難度;②APC以一種工業界能聽懂的方式闡述控制算法,而且還解決了很復雜的控制問題。
但是……
PID不行的,APC也不一定行
在實際工作中使用PID的效果有時候達不到控制要求。如果是單變量強因果關系,往往通過PID參數整定就能解決問題。通過參數整定,PID不行可以變行。APC往往也能行。如果是因為控制方案不合理,通過PID參數整定也解決不了。如果不理解設計意圖和操作思路,簡單使用APC的效果往往也不理想。這才是常見的PID不行,APC也不行的情況。當控制問題是一個真正多變量變約束優化控制問題時,是PID不行,APC行的情況。當然了如果是設備或者工藝有問題,連工藝專家都不知道如何操作,PID不行,APC一定也不行。
工具只是手段不是目的。學了工具,而陷入工具自身,卻不能顧及工具的用途,是為特定目標或目的服務的,特別是對工具的局限和適用邊界,無意識甚或陷入到無邊際的泛化遐想之中。
是目標目的及對象特性、要求決定了工具的選擇,而不是反過來。管理、順控、程序和PID、ARC、APC都是過程控制解決控制問題的工具,減少人的操作干預實現生產過程自動化才是過程控制的目的。
作者:馮少輝博士
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