先進過程控制（APC）技術作為在生產裝置級的信息化應用，在優化裝置的控制水平和提高生產過程的管理水平的同時，還為企業創造了可觀的經濟效益。

1、什么是APC

先進過程控制，簡稱APC，并不是什么新概念。它僅僅只是一大類區別于經典控制的控制方法的統稱，包含的內容非常豐富。從廣泛的概念上來講，能夠獲得比經典PID控制更好的控制效果的控制策略都可以稱之為先進控制技術。

一般來講，我們通常所說的APC大致包含有三大類別的內容：一是傳統的先進控制技術，比如變增益控制、時滯補償控制、解耦控制、選擇性控制等；二是現行的先進控制技術，如模型預測控制（MPC）、統計質量控制（SQC）、內?？刂?#xff08;IMC）、自適控制、專家控制、神經控制器、模糊控制、最優控制等；三是新興的先進控制技術，如非線性控制、魯棒控制等。就目前來講，應用比較廣泛并且取得了良好效果的是模型預測控制，所以在現階段人們討論APC時，很多時候實際上是指MPC。

其實，模型預測控制亦有很多種形式，如動態矩陣控制（DMC）、廣義預測控制（GPC）等。但不管形式如何，都遵循一個基本的原理：模型預測、滾動優化、反饋校正。

2、為什么需要APC

我們要使用APC，那肯定是它有經典控制不可比擬的優勢。那我們就來簡單說一說相比于經典PID控制器，它有哪些優勢。

首先，APC與經典PID控制器的最大區別是不再只是單個變量的控制，而是對被控對象的整體進行多個變量的控制。這樣就消除了多個回路之間的相互影響。

其次，APC相較于經典PID控制器具有預測功能?？梢愿鶕壳岸鄠€回路的工況進行分析，從而對控制器內每一個回路的未來進行預測，根據預測的結果對回路進行調節，進而可以讓控制效果最大可能的得到優化。

三是，APC相較于經典PID控制器具有更強的適應能力和更好的魯棒性。適合于處理過程的大滯后、強耦合特性、并能有效地解決過程可測干擾。

還有就是相較于經典PID控制器，APC策略采用多變量優化算法，適合處理多層次、多目標和多約束控制問題，能夠更方便地讓生產過程控制反應生產過程的經濟指標。

3、如何使用APC

無論APC的優勢有多少，最終都是要落實到具體的應用上。我們先來看看，APC和整個系統是如何有機結合的，其結構框圖如下：

從上圖，我們可能會覺得只是在傳統控制系統上增加了一個APC的組件而已。其實不然，因為APC會與被控對象和控制系統發生深度作用，而且遵循模型預測、滾動優化、反饋校正的閉環控制。而且經典PID所控制的東西，APC也并沒舍棄，而是在此基礎上有所增加。

當然，APC也有更多不同于經典PID的東西，它的控制目標不再是某個參數，而是整個被控對象的全部控制參數。而且被控變量也在傳統的溫度、壓力、流量和液位四大參數的基礎上進行了拓展，增加了諸如產品質量指標和設備負荷等工藝生產所需要的變量，能夠從整體上提高裝置的穩定性，實現了產品質量的卡邊操作，為挖潛增效創造了條件。為了更詳細的描述APC的工作流程，我們做了如下的控制結構圖：

上圖看似復雜，其實如果你了解經典控制中的串級控制，它就很容易明白。APC只是針對某一個工藝控制對象做了整體的優化控制，也就是對多個變量同時協調控制，這也是它控制之效果優于單回路的根本原因。關于上面這個圖，我們有幾個問題需要詳細說明。

一是APC控制器的給定，我們稱之為工藝控制指標給定。對于經典的PID控制我們的被控變量無非是溫度、壓力、流量、物位等，系統根據操作人員的要求調節。無論是自動還是手動操作狀態，操作一團給定其SV值或MV值。在APC中也是如此，需要工藝過程操作員給出相應的控制參數設定。不過這些參數要比經典控制的范圍廣得多，除了上述的被控變量外，性能指標，限制條件等也都要求作為工藝參數設定到系統中。對于那些有流程模擬系統的，這些參數顯然可以有流程模擬系統直接給定。

二是APC控制器的模型優化。對于APC控制起來說，在獲得設定值以及實際參數后，通過預測模型計算出優化參數，并將這些優化參數以設定值的形式下發給PID控制器，這也是我們說它相似于串級調節的原因。那么很顯然，優化模型直接界定的控制的效果，所以優化模型的建立是關鍵。有了合適的模型是否就高枕無憂了呢？當然不是，在實際應用中我們還要不斷的調整優化。

此外APC控制器的調節周期也需要關注，調節的太快控制對象可能來不及反應，調節太慢控制優化有起不到作用，無論是太快還是太慢都很難找到最優點。

三是經典PID的參數整定。從上圖我們也可以看出，APC調節離不開經典的PID控制，因為最終的調節還需要傳統控制系統來執行。所以PID控制器的參數如何，能不能快速收斂，將直接影響控制的效果。所幸，現在的APC廠家和控制系統廠家都能提供PID參數正定工具。

4、來個小結

我們已經描述了APC和其執行過程，也知道了APC相較于傳統單回路控制的優勢。但有一個問題我們沒有談到，那就是APC控制器不可避免的模型退化問題。模型退化的問題一直困擾著APC的應用，因為各種原因工藝條件隨著時間推移總會發生一些變化，所以我們需要對模型進行修正，而在線修正模型也是APC的研究方向之一。

最后，我們不得不說APC確有其優勢，但要有良好的效果卻并不那么容易，這牽涉到的不僅僅是控制問題，在后續我們再談一談APC在實際中的應用及困難。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的先进过程控制之一：浅说APC的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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