可以在几个 网站备案,谷歌应用商店下载,门户网站建设必要性,企业推广方案先进过程控制#xff08;APC#xff09;技术作为在生产装置级的信息化应用#xff0c;在优化装置的控制水平和提高生产过程的管理水平的同时#xff0c;还为企业创造了可观的经济效益。
1、什么是APC
先进过程控制#xff0c;简称APC#xff0c;并不是什么新概念。它仅…先进过程控制APC技术作为在生产装置级的信息化应用在优化装置的控制水平和提高生产过程的管理水平的同时还为企业创造了可观的经济效益。
1、什么是APC
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。
一般来讲我们通常所说的APC大致包含有三大类别的内容一是传统的先进控制技术比如变增益控制、时滞补偿控制、解耦控制、选择性控制等二是现行的先进控制技术如模型预测控制MPC、统计质量控制SQC、内模控制IMC、自适控制、专家控制、神经控制器、模糊控制、最优控制等三是新兴的先进控制技术如非线性控制、鲁棒控制等。就目前来讲应用比较广泛并且取得了良好效果的是模型预测控制所以在现阶段人们讨论APC时很多时候实际上是指MPC。
其实模型预测控制亦有很多种形式如动态矩阵控制DMC、广义预测控制GPC等。但不管形式如何都遵循一个基本的原理模型预测、滚动优化、反馈校正。
2、为什么需要APC
我们要使用APC那肯定是它有经典控制不可比拟的优势。那我们就来简单说一说相比于经典PID控制器它有哪些优势。
首先APC与经典PID控制器的最大区别是不再只是单个变量的控制而是对被控对象的整体进行多个变量的控制。这样就消除了多个回路之间的相互影响。
其次APC相较于经典PID控制器具有预测功能。可以根据目前多个回路的工况进行分析从而对控制器内每一个回路的未来进行预测根据预测的结果对回路进行调节进而可以让控制效果最大可能的得到优化。
三是APC相较于经典PID控制器具有更强的适应能力和更好的鲁棒性。适合于处理过程的大滞后、强耦合特性、并能有效地解决过程可测干扰。
还有就是相较于经典PID控制器APC策略采用多变量优化算法适合处理多层次、多目标和多约束控制问题能够更方便地让生产过程控制反应生产过程的经济指标。
3、如何使用APC
无论APC的优势有多少最终都是要落实到具体的应用上。我们先来看看APC和整个系统是如何有机结合的其结构框图如下 从上图我们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。其实不然因为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。而且经典PID所控制的东西APC也并没舍弃而是在此基础上有所增加。
当然APC也有更多不同于经典PID的东西它的控制目标不再是某个参数而是整个被控对象的全部控制参数。而且被控变量也在传统的温度、压力、流量和液位四大参数的基础上进行了拓展增加了诸如产品质量指标和设备负荷等工艺生产所需要的变量能够从整体上提高装置的稳定性实现了产品质量的卡边操作为挖潜增效创造了条件。为了更详细的描述APC的工作流程我们做了如下的控制结构图 上图看似复杂其实如果你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。关于上面这个图我们有几个问题需要详细说明。
一是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控制我们的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一团给定其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。
二是APC控制器的模型优化。对于APC控制起来说在获得设定值以及实际参数后通过预测模型计算出优化参数并将这些优化参数以设定值的形式下发给PID控制器这也是我们说它相似于串级调节的原因。那么很显然优化模型直接界定的控制的效果所以优化模型的建立是关键。有了合适的模型是否就高枕无忧了呢当然不是在实际应用中我们还要不断的调整优化。
此外APC控制器的调节周期也需要关注调节的太快控制对象可能来不及反应调节太慢控制优化有起不到作用无论是太快还是太慢都很难找到最优点。
三是经典PID的参数整定。从上图我们也可以看出APC调节离不开经典的PID控制因为最终的调节还需要传统控制系统来执行。所以PID控制器的参数如何能不能快速收敛将直接影响控制的效果。所幸现在的APC厂家和控制系统厂家都能提供PID参数正定工具。
4、来个小结
我们已经描述了APC和其执行过程也知道了APC相较于传统单回路控制的优势。但有一个问题我们没有谈到那就是APC控制器不可避免的模型退化问题。模型退化的问题一直困扰着APC的应用因为各种原因工艺条件随着时间推移总会发生一些变化所以我们需要对模型进行修正而在线修正模型也是APC的研究方向之一。
最后我们不得不说APC确有其优势但要有良好的效果却并不那么容易这牵涉到的不仅仅是控制问题在后续我们再谈一谈APC在实际中的应用及困难。
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