先進控制被認為是比PID更先進控制的控制算法,但是實際上先進控制項目的實施離不開良好的底層PID控制,而且單變量強因果關系的控制,先進控制不會超過PID。先進控制被認為擅長解決復雜多變量協調優化控制問題,但是實際上超馳控制可以實現約束控制,而多操縱變量的協調可以通過分程控制、分級控制、分配控制、比值控制、閥位控制或者嵌套控制實現。先進控制將控制方案設計轉化為模型和參數設置的隱式實現,而且規模很大。先進控制采用統一的方式優雅簡單的解決多變量協調約束優化問題。
先進控制從發明到今天,在工業界日益推廣普及,成為和PID一樣有影響力的事實工業標準的原因到底是什么呢?是模型預測、滾動優化、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制,一切算法都本質上是前饋的,不能克服不確定性。所以這些特點不是工業界接受先進控制的根本原因。
先進控制在變量結構不變的前提下,允許工程師隨著對裝置的理解,隨時更改控制策略。用顯式的確定性控制結構,隱式的變化的控制策略是先進控制的獨特之處。基于PID的控制策略是顯式的確定性單回路控制結構,實現確定的控制策略。這是先進控制的獨特魅力。
從工程視角談談先進控制的作用
1、選擇權
在控制方案中,有兩類不合理的控制方案可能存在。一種是不能用的錯誤方案,一投用整個裝置就會波動。實事求是的辦法是只能手動,但是要更改控制方案,認知和管理的難度都很大,這類手動會長期存在。另一種是能用的不合理方案,例如高回流比時,仍使用塔頂采出控制回流罐液位,塔釜出料很少時,仍使用塔釜出料控制塔釜液位,汽提塔的塔釜溫度控制。這類自動更是沒有人會想到應該被停用。先進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,停用不合理的控制方案。先進控制變量形式的一致性能實現不一樣的控制效果,關鍵是模型和參數的靈活性,這賦予了先進控制工程師選擇權。
2、試驗權
先進控制可以將所有操縱手動作為操縱變量,將所有測量作為被控變量,僅僅通過模型和參數實現和認知匹配的控制方案。一個液位控制可以有多個操縱手段,DCS單回路控制可能沒有充分利用,從而導致異常需要人工干預,而先進控制可以任意組合按工藝要求使用多個操縱變量。將塔釜溫度和進料溫度同時作為被控變量,可以實現工藝規程要求的塔釜溫度控制,也可以試驗進料溫度控制。在汽提塔光明正大的放棄塔釜溫度控制往往需要數年的先進控制投用。否則解釋起來都很困難,接受一個新的觀念需要過程。
3、驗證權
一旦一種操作方法形成,即使是手動操作也很難被打破。貿然地以一種可行的控制方案進行控制,就要必須確保組態正確、參數合理、精心投用。如果設計的控制策略出現問題。面臨的不僅僅是責罰,更可能喪失控制策略改進的機會。不能正確地做事是問題長期存在的根因。最近又聽到了在某合成氨裝置因為下裝導致停車的事故。下裝本身不會有風險,但是細節錯誤、自以為是、無知無畏肯定會發生事故。一旦出現了事故,任何控制策略修改都會被謹慎對待。而且還不知道這個控制策略是否真的有效。工廠里操作知識不能自動化是常態。在先進控制中試驗控制策略的有效性是個好方法。復雜控制方案需要理解本質、至簡至優、標準規范。能把所有細節都做對,對現場的工程師要求太高。一旦失敗,很容易放棄。但是使用先進控制驗證也有技術成本。
作者:馮少輝博士
相關閱讀
◆APC先進過程控制的主要技術內容
◆先進控制、優化控制和智能控制的概念
◆先進過程控制(APC):基于矩陣的現代多變量控制
共有訪客發表了評論
網友評論