为什么需要APC?
要使用APC,肯定是它有经典控制不可比拟的优势。相比于经典PID控制器,它有哪些优势?
如何使用APC?
据上图,可能会觉得只是在传统控制系统上增加了一个APC的组件而已。其实不然,APC会与被控对象和控制系统发生深度作用,而且遵循模型预测、滚动优化、反馈校正的闭环控制。
经典PID所控制的东西,APC也并没舍弃,而是在此基础上有所增加。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:
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。
图 控制结构图
上图看似复杂,其实如果了解经典控制中的串级控制,它就很容易明白。APC只是针对某一个工艺控制对象做了整体的优化控制,也就是对多个变量同时协调控制,这也是它控制之效果优于单回路的根本原因。关于上图,有几个问题需要详细说明:
(1)APC控制器的给定,我们称之为工艺控制指标给定。对于经典的PID控制被控变量无非是温度、压力、流量、物位等,系统根据操作人员的要求调节。无论是自动还是手动操作状态,操作给定其SV值或MV值。
在APC中也是如此,需要工艺过程操作员给出相应的控制参数设定。不过这些参数要比经典控制的范围广得多,除了上述的被控变量外,性能指标,限制条件等也都要求作为工艺参数设定到系统中。对于那些有流程模拟系统的,这些参数显然可以有流程模拟系统直接给定;
无论APC的优势有多少,最终都是要落实到具体的应用上。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。
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。
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。
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。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。
问:什么是APC?
答:先进过程控制,简称APC,并不是什么新概念。它仅仅只是一大类区别于经典控制的控制方法的统称,包含的内容非常丰富。从广泛的概念上来讲,能够获得比经典PID控制更好的控制效果的控制策略都可以称之为先进控制技术。
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