从工程视角谈谈控制的作用
2026年02月26日 08:56:17
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被认为是比更控制的控制算法，但是实际上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，控制不会超过PID。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。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。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。
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控制的根本原因。
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。这是控制的独特魅力。
从工程视角谈谈控制的作用
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。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。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，这赋予了控制工程师选择权。
2、试验权
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。但是使用控制验证也有技术成本。
作者：冯少辉博士
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