最近在讨论一个先进控制方案的时候,遇到一个问题非常能说明设计动态控制方案的复杂性。
塔顶温度用回流控制是常见的基础串级控制。有时候先进控制需要代替原设计,APC直接使用回流控制温度。但是正常生产运行中不允许塔顶温度长期手动控制。
在进行模型测试时,如果测试回流则温度控制手动,测试其他变量则温度控制自动。这导致一个后果:回流模型的增益要比其他操纵变量的增益大很多。因为如果所有回路都自动,只有回流变化的时候精馏塔所有塔板温度肯定变化比较大。
但是如果塔顶温度串级控制回流时,其他操纵变量只能改变温度差。其他变量的影响会在影响到塔顶温度后,被塔顶温度的控制作用对冲掉绝大部分。此时回流的动作不具有独立性!
为什么这个技术细节不被重视。因为:1.APC都设计成了单回路,这个模型关系没有被利用,多变量了反而就乱了;2.模型的增益不重要而且可以在线调整。这体现了多变量控制的复杂性,也说明方案简单的重要性,更是APC多变量协调和APC单回路控制的宣传和实际的不一致性。即使APC可行,在控制速度上也要考虑塔顶温度的控制要比其他温度控制快很多。这个才是测试时的工况。如果真的的认为都是孤立的单回路,恐怕控制效果还不如保留原有的塔顶温度控制。
先进控制不能认为给一个多变量模型和控制条件就能正常工作,也不能仅仅是试凑。看起来都是一样的操纵变量和一样的被控变量,但是具体条件、约束不同先进控制方案也一定要不同。在上述情况下,回流对其他温度控制的模型虽然影响看起来很大,但是其实就算是干扰变量也不能使用。因为回流对其他温度的影响,其实在塔顶温度串级回流后,并没有独立性。
MV的独立性很少被先进控制方案设计考虑,可能是先进控制方案设计更偏工艺视角,其实先进控制和控制方案设计基于相同的过程分析和操作要求。
在单回路控制方案设计中,有些单回路也不具有独立性。例如嵌套回路、阀位控制等。耦合不一定是有害的!
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