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AI在反馈控制中能替代PID吗?

产业智能 浏览:25 回复:0 收藏

fshaohui  2024-12-02 14:10

最近听到了一个将AI用于pH闭环控制的案例。应该说这也是一个大的进步,至少证明了AI算法用于闭环控制的技术可行性。如何及为何要在反馈控制中引入AI,是我很困惑的地方。在1930年代,PID控制器就和现在的AI一样,也是革命性的新玩意,用量少代价很大。当时大部分人都不理解PID算法的作用,更谈不上PID参数整定了。但是并不影响PID算法的持久影响。AI领域的大咖能拿今年的诺贝尔物理奖和化学奖,也说明AI已经重塑了人类社会,也会有持久的影响力。

AI在图像、文字、语言的处理上都显示出其威力,就算在逻辑、数学方面也能力非凡。基于AI的写作、查询、助理都对提高控制工程师的效率有很大的影响,所以每个人都应该学习使用AI。AI不会替代人类,但是不会AI的人类会被使用AI的人类替代。在公众号里回答问题的悟控就是搜索增强的AI。今时不同往日,AI已非吴下阿蒙。

AI在单变量反馈控制中是否可能替代PID呢?我是持比较谨慎的态度的。PID同时具有技术可行性和经济可行性,没有替代的必要。

从历史上看,在反馈控制框架下,PID很难被替代。在控制理论发之前,反馈控制主要使用PID算法随着控制理论从经典到现代,反馈控制使用的主要算法还是PID其实控制算法也提出了很多例如最优控制、自适应控制、鲁棒控制、无模型控制智能控制等等,总的来说都有意义,但是不足以撼动PID的地位

人造系统中,人类的操作思路是把复杂问题简单化。通过拆分或重新定义将复杂问题变成简单的问题,为了降低控制的难度甚至会定义很多边界条件。反馈控制是为了降低成本引入的复杂度。PID控制基本上是最简单的线性控制算法,但是在单变量强因果关系控制中,仍然主要使用PID算法。就算是预测控制,也是为了低成本的处理PID不擅长的多变量协调优化问题,被工业界接受的。所以想让AI在控制中被工业界接受,就必须找到之前的算法不擅长的控制问题。

问题决定了工具,不是工具决定了问题,我认为:在单变量控制问题上和PID比较,和历史上的其他算法一样,AI应该不会有太大的优势。用AI控制pH更多是技术可行性。用AI提高人类的劳动效率,并不是替代成熟的解决方案,而是找到原来存在问题的解决方案进行升级。我不看好用AI算法替代PID算法的尝试,AI对过程控制的影响应该有一个新的方式。这种方式可能超出了沉浸于PID控制的老派工程师,例如我的认识。这世界就是这样,总要找到一些之前没有办法处理的问题,总要想到一些之前没有想到的方法。AI是全新的技术,和银行做不好移动支付、柯达输给数码相机一样,传统的自动化公司革自己的命不容易。模糊控制、专家系统、预测函数、自抗扰、有界微分…

在控制优化中,PID和控制结构更重要,算法不是解决工程问题的关键。在工程上,拆分或重构问题并用成熟技术实现的渐进式创新,要比技术革命重要。为了解决问题引入AI而不是为了AI而AI。对工程师而言,思维方式和工程方法要比算法和AI重要,用好成熟技术比技术创新重要。对过程控制工程师而言,PID参数整定、控制方案设计和标准规范执行更有现实意义。


我知道了