过程控制工程师应该关注PID参数整定和控制方案设计。强调通过操作分析发现问题,通过理解设计意图和操作思路分析问题,并用简单、有效、规范的方法解决问题。这些方法主要是顺控、PID整定和复杂控制。那么PID控制和APC先进控制哪个行?概括起来就三句话: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的强项在单变量强因果关系的控制中。本质上PID也是基于模型的控制,都是用控制器的模型和被控对象的模型组成闭环系统,APC也是用控制器的模型和被控对象的模型组成闭环系统。因为PID是简单的三参数线性控制器,所以使用多参数的线性APC完全能替代PID进行控制。而且APC的多参数控制器能对高阶控制器进行有效控制。所以PID行的,APC一定行。
为什么过程控制的工艺参数95%都用PID呢?主要是因为PID的成本比较低,实施比较容易。有枣没枣打三竿,只要是控制就先用PID试试,结果效果差不多,其他算法就没有机会了。如果PID的控制效果达不到控制要求,才会尝试新算法。但是大多数新算法都没有得到普及应用。APC算法消耗的资源更多,执行周期更慢,有时候这也是APC的一个不足之处。
APC行的,PID不一定行
APC除了单变量的强因果控制问题可以媲美PID外,它最重要的是多变量协调的能力。一个PID好比一个操作工。如果用的好,一个操作工可以胜任班长的工作,但是一个装置很复杂、流程很长、耦合严重时必须要有一个协调全局的技术员。这个技术员就是APC。这也是为什么APC最早在炼油、石化行业流行的原因。APC在工业界逐渐成为主流控制技术还有两个原因:①APC降低了多变量控制的难度,使得工艺工程师可以从事多变量控制的工作,因为APC使用统一的模型结构降低了多变量控制方案设计的难度;②APC以一种工业界能听懂的方式阐述控制算法,而且还解决了很复杂的控制问题。
但是……
PID不行的,APC也不一定行
在实际工作中使用PID的效果有时候达不到控制要求。如果是单变量强因果关系,往往通过PID参数整定就能解决问题。通过参数整定,PID不行可以变行。APC往往也能行。如果是因为控制方案不合理,通过PID参数整定也解决不了。如果不理解设计意图和操作思路,简单使用APC的效果往往也不理想。这才是常见的PID不行,APC也不行的情况。当控制问题是一个真正多变量变约束优化控制问题时,是PID不行,APC行的情况。当然了如果是设备或者工艺有问题,连工艺专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。学了工具,而陷入工具自身,却不能顾及工具的用途,是为特定目标或目的服务的,特别是对工具的局限和适用边界,无意识甚或陷入到无边际的泛化遐想之中。
是目标目的及对象特性、要求决定了工具的选择,而不是反过来。管理、顺控、程序和PID、ARC、APC都是过程控制解决控制问题的工具,减少人的操作干预实现生产过程自动化才是过程控制的目的。
作者:冯少辉博士