昌晖仪表网有大量文章讨论过一个过程变量、一个控制器和一个最终控制元件的单回路控制问题。典型的过程控制方案要复杂得多，有多个过程变量、多个控制器或者多个最终控制元件。自下而上模块化方法是设计这类系统的一种方法。在这个过程中，控制方案是由简单的基础模块组成的。控制方案通常在集散控制系统中实现，集散控制系统的软件通过选择和连接基础模块来进行组态。随后更新的序列文章将介绍构建复杂控制方案所需的基础模块和指导复杂控制方案设计的基本准则。
一组控制方案用于从简单的基础模块构建多变量复杂控制方案。反馈是最重要、最基本、最核心的控制策略。简单的反馈控制回路用于保持过程变量不变或使过程变量以特定的方式变化。反馈控制的主要作用是确定操纵变量的大小以将过程变量控制在设定值。本文我们将讨论其他控制方案。
复杂控制也称为多变量PID控制，是在单回路控制系统的基础上，再增加计算环节、控制环节或者其他环节的基于PID算法的组合控制算法。包括：串级控制、前馈控制、比值控制、超驰控制、分程控制、阀位控制等。三冲量汽包液位控制、交叉限幅控制、支路温度平衡控制等特定用途的组合控制算法是专用的复杂控制。复杂控制是区别于单回路控制并为了解决现场的特殊控制要求而发展的复杂控制方案的统称。
常用的复杂控制方案包括
①串级控制(两个控制回路嵌套)：两个过程变量，两个控制回路，只有一个PID控制器输出到最终控制元件，主控制器输出是副控制器的设定值，通常用于主控制器过程变量响应缓慢、副控制器过程变量响应快的过程。
②前馈控制：通过观察情况、收集整理信息、掌握规律、预测趋势，正确预计未来可能出现的问题，提前采取措施的开环控制系统。当扰动发生变化时，前馈不等待干扰对过程变量产生影响和由此产生的偏差，按算法直接计算控制器输出并执行。干扰可以是单个测量，也可以是多个测量的计算组合。前馈控制是控制辅助算法，和PID类似，并常常和反馈控制组成联合控制。
③比值控制(两个过程变量关联)：一个控制器确定两个过程变量之间的期望比值，然后一个过程变量乘以该比率成为第二个控制器的设定值。当主过程变量改变时，主过程变量乘以比率来确定从过程变量控制器的设定值。比值控制其实属于前馈控制的一种。
④超驰控制(两个控制器使用一个最终控制元件)：把生产过程中对某些工艺参数的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常的自动控制系统上的组合控制方案。系统由正常控制部分和超驰控制部分组成，正常情况下正常控制部分工作，超驰控制部分不工作；当生产过程某个参数趋于危险极限但还未进入危险区域时，超驰控制部分工作，而正常控制部分不工作，直到生产重新恢复正常，然后正常控制部分又重新工作。这种能自动切换使控制系统在正常和异常情况下均能工作的控制系统也叫选择性控制系统，是常用的约束控制方法。
⑤分程控制(一个控制器同时控制多个最终控制元件)：分程控制本质上还是一个PID控制器，只是将控制器输出信号全程分割成若干个信号段，每个信号段控制一个最终控制元件，每个最终控制元件仅在控制器输出信号整个范围的某段内工作，它主要用于带有逻辑关系的多种控制手段而又具有同一控制目的的系统中，是为协调不同控制手段的动作逻辑而设计的。
⑥阀位控制(两个控制器协调控制)：也叫双重控制，指多个控制器协同工作，阀位控制的本质是改变自由度，通过“间接影响”实现多种控制手段分工合作的目标，用于解决控制系统的动特性(快速性，有效性)与经济性及合理性的协调问题。阀位控制方案赋予PID控制器优化协调能力。
复杂控制的大多数技术在模拟控制时代就已经出现。然而，除了偶尔出现的串级回路外，成本、可靠性等问题阻碍了它们的应用。这些复杂控制技术得到应用是在引入集散控制系统之后，在模型预测控制广泛应用之前。复杂控制的复杂性在简单PID控制和模型预测控制之间。复杂控制是PID控制算法的高级应用，在模型预测控制出现之前是解决多变量问题的主要手段。复杂控制由于不需要额外的软硬件，也是低成本解决复杂过程控制问题的有效方法。
