反饋控制解決工藝問題時，因為工具的特點不同，使用不同工具，設計方法也不同。

PID是基于偏差的單回路反饋控制。所以使用PID解決問題就是要把工藝需求轉化為一個個單回路設定值控制，構建變量、重構問題是常用的方法。我管這個叫邏輯顯性控制化。基于PID的控制方案設計方法是復雜問題簡單化的設計方法，符合工程思維，是值得研究的方法。

例如：
1、在儲罐壓力用補氮閥和放空閥控制時，可以使用分程控制實現單回路設定值控制，也可以使用不同設定值的兩個儲罐壓力控制回路分別控制補氮閥和放空閥。分級控制既容易實現，也容易理解，整定還很容易。

2、在流量用小閥和大閥控制時，工藝需求可能并不是小流量用小閥，大流量用大閥，而是希望用小閥實現精確調節，大閥實現基本定位，此時分程控制就不能發揮設備潛力，滿足工藝需求。流量使用小閥控制，用小閥的閥位作為PV，使用大閥進行控制的閥位控制，才是更合理的控制方案。閥位控制從形式上看，是兩個單回路的設定值PID。但是從內容上看，閥位控制的生效，需要流量控制先投自動，這類控制方案被稱為“嵌套控制”。



3、在緩沖罐液位用兩個來自不同罐區的兩個調節閥控制時，容易想到的控制方案是，把液位控制的輸出同時送到兩個調節閥的分配控制。實際上把兩個調節閥當作不同的兩個流量，把液位控制使用一個調節閥，另一個調節閥使用兩個調節閥的比值進行控制，也是兩個單回路控制。

APC則是用優化問題求解實現工藝需求。APC可以同時完成控制和優化問題，所以APC可以很容易地處理自由度變化。使用APC解決問題就是要充分利用優化功能，模型和參數是關鍵。

APC和PID的設法方法不同，并不要求單回路設定值。不構建變量、不重構問題，只使用測量值和操縱變量，APC也能實現多變量控制。當變量較多時，構建變量、重構問題的PID控制方案設計難度較大、靈活性不足，使用APC會更容易進行控制方案設計。僅僅把邏輯顯性控制化的控制方案搬到APC里實現，反而限制了APC的發揮。

APC的好處很多，首先形式比較統一，通過模型和參數變化可以隨時修改控制方案，這是PID做不到的；其次當個別變量失效時仍能實現次優的控制，動態約束控制特別適合做RTO的橋梁，可惜大部分都只替代了PID，只發揮了傳遞功能。

上面的三個案例里，基于PID的控制使用了分級控制、閥位控制、比值控制，每種方法適用的場景不同。基于APC實現這三個案例，都是1個被控變量，2個操縱變量的形式，并不需要構建變量，APC通過模型和參數就能實現類似功能，滿足工藝需求。

1、分程控制
分程點和無擾切換都要注意。因為分程控制沒有狀態反饋，如果底層不是調節閥，分程控制就不適用了。案例1APC控制時，要使用MV的線性優化功能。

2、閥位控制

如果小閥故障會導致流量失控，而先進控制則可以實現大閥單獨控制流量。案例2APC控制時，要使用MV的期望值優化功能。

在第三個案例中，如果液位控制的調節閥飽和，因為比值控制的原因液位控制并不會使用另一個調節閥進行控制，而APC則可以放棄比值，盡可能的優先保證液位控制。案例3用APC控制時，要使用多MV的二次項優化功能。

作者：馮少輝博士

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