先进控制被认为是比PID更先进控制的控制算法,但是实际上先进控制项目的实施离不开良好的底层PID控制,而且单变量强因果关系的控制,先进控制不会超过PID。先进控制被认为擅长解决复杂多变量协调优化控制问题,但是实际上超驰控制可以实现约束控制,而多操纵变量的协调可以通过分程控制、分级控制、分配控制、比值控制、阀位控制或者嵌套控制实现。先进控制将控制方案设计转化为模型和参数设置的隐式实现,而且规模很大。先进控制采用统一的方式优雅简单的解决多变量协调约束优化问题。
先进控制从发明到今天,在工业界日益推广普及,成为和PID一样有影响力的事实工业标准的原因到底是什么呢?是模型预测、滚动优化、反馈校正吗?大部分的算法都是基于模型的。如果没有反馈控制机制,一切算法都本质上是前馈的,不能克服不确定性。所以这些特点不是工业界接受先进控制的根本原因。
先进控制在变量结构不变的前提下,允许工程师随着对装置的理解,随时更改控制策略。用显式的确定性控制结构,隐式的变化的控制策略是先进控制的独特之处。基于PID的控制策略是显式的确定性单回路控制结构,实现确定的控制策略。这是先进控制的独特魅力。
从工程视角谈谈先进控制的作用
1、选择权
在控制方案中,有两类不合理的控制方案可能存在。一种是不能用的错误方案,一投用整个装置就会波动。实事求是的办法是只能手动,但是要更改控制方案,认知和管理的难度都很大,这类手动会长期存在。另一种是能用的不合理方案,例如高回流比时,仍使用塔顶采出控制回流罐液位,塔釜出料很少时,仍使用塔釜出料控制塔釜液位,汽提塔的塔釜温度控制。这类自动更是没有人会想到应该被停用。先进控制则可以用替代人工和替代PID的方式,将这类不合理的控制方案以变量形式保留,但是使用隐式的模型和参数,停用不合理的控制方案。先进控制变量形式的一致性能实现不一样的控制效果,关键是模型和参数的灵活性,这赋予了先进控制工程师选择权。
2、试验权
先进控制可以将所有操纵手动作为操纵变量,将所有测量作为被控变量,仅仅通过模型和参数实现和认知匹配的控制方案。一个液位控制可以有多个操纵手段,DCS单回路控制可能没有充分利用,从而导致异常需要人工干预,而先进控制可以任意组合按工艺要求使用多个操纵变量。将塔釜温度和进料温度同时作为被控变量,可以实现工艺规程要求的塔釜温度控制,也可以试验进料温度控制。在汽提塔光明正大的放弃塔釜温度控制往往需要数年的先进控制投用。否则解释起来都很困难,接受一个新的观念需要过程。
3、验证权
一旦一种操作方法形成,即使是手动操作也很难被打破。贸然地以一种可行的控制方案进行控制,就要必须确保组态正确、参数合理、精心投用。如果设计的控制策略出现问题。面临的不仅仅是责罚,更可能丧失控制策略改进的机会。不能正确地做事是问题长期存在的根因。最近又听到了在某合成氨装置因为下装导致停车的事故。下装本身不会有风险,但是细节错误、自以为是、无知无畏肯定会发生事故。一旦出现了事故,任何控制策略修改都会被谨慎对待。而且还不知道这个控制策略是否真的有效。工厂里操作知识不能自动化是常态。在先进控制中试验控制策略的有效性是个好方法。复杂控制方案需要理解本质、至简至优、标准规范。能把所有细节都做对,对现场的工程师要求太高。一旦失败,很容易放弃。但是使用先进控制验证也有技术成本。
作者:冯少辉博士
相关阅读
◆APC先进过程控制的主要技术内容
◆先进控制、优化控制和智能控制的概念
◆先进过程控制(APC):基于矩阵的现代多变量控制
共有访客发表了评论
网友评论