1. APC控制基本概念與控制原理

先進過程控制（APC）是一類區別于傳統PID控制的控制策略統稱，主要用來處理常規控制效果不好，甚至無法控制的復雜工業控制問題。主要的先進過程控制有解耦控制、模型預測控制、統計質量控制、自適應質量控制、內模控制、模糊控制、神經網絡控制等。在硫酸生產改造中最常用的是模型預測控制（MPC）。模型預測控制是一種基于過程動態模型的控制策略，通過預測模型預估被控變量未來的變化趨勢，并以被控變量的當前實測值與上一時刻對當前時刻的預測值之間的偏差，修正對未來時刻的預測，進而提前做出控制決策，優化當前時刻的控制輸入。模型預測控制通過模型預測、反饋校正和滾動優化三大核心步驟，使模型失配、外部干擾等引起的不確定性及時得到克服，從而大大改善控制系統的動態性能。模型預測控制無論算法是怎樣設計的，都具備預測模型、滾動優化和反饋校正這三個基本特征。假設現場工藝需要設定值達到300℃而同時得到的反饋是298℃，滾動優化拿到設定溫度和反饋溫度經過內部的優化算法整理出一系列方案比如現在把閥門開大1%下一步再開大2%，方案就會推送到預測模型中預測軌跡數據返回給滾動優化，滾動優化會通過反復嘗試與設定值做比較，選出一個最優的閥門調整動作然后被控對象會發生改變，實際反饋值與預測反饋進入反饋校正模塊后會有預測誤差，通過校正算法會對預測模型結果進行修正再次將誤差進行滾動重復最開始的步驟直到達到目標溫度300℃。

2. APC多變量解耦過程

工業現場多變量強耦合有很多例子，以鍋爐系統為具體實例：

假設燃料閥門開度為MV1，引風機轉速為MV2，爐膛溫度PV1，爐膛負壓PV2

他們之間存在的耦合關系是，當開大燃料閥門開度（MV1）爐膛溫度就會隨之上升同時燃燒劇烈爐膛負壓也會隨之上上升，引風機轉速上升溫度和負壓又會下降。采用傳統PID控制兩個回路勢必會打架，所產生的結果就是系統會持續發生振蕩。而APC解決這類問題的手段是選擇在建模時就將變量間的耦合關系包含在內，滾動優化考慮所有的PV和MV,當需要升高溫度時MPC的優化器就會計算當燃料閥開度增大溫度達到要求了，負壓也會上升可能超過上限，其操作就會是稍微提高引風機轉速來抵消負壓的上升，協調兩者的關系來達到工藝要求。傳統解耦方式是將兩者的關系拆開來進行解耦控制，當控制A變量時B變量要通過計算來確定B變量需要動多少以實現補償。相比MPC只需要知道工藝要的結果AB變量通過MPC優化器相互協作達到控制目標。MPC的解耦不是通過額外的“解耦器”實現的，耦合關系通過預測模型的動態矩陣自然納入優化。最優解必然協調了所有變量之間的相互影響。

3. APC的誤區

現在部分企業盲目相信先進控制，認為升級改造APC之后能做到無人控制，但是實際上將整個控制系統比作人體，先進控制手段類似于我們的大腦，根據數據和建模實現預測，但是傳統的PID相當于我們的神經，它沒有思考能力有著很快的調節速度。而我們現場儀表和執行器相當于眼睛和四肢。準確的儀表，良好的執行器，優秀的PID整定對APC的實施是至關重要的，是缺一不可的。在自動化升級的浪潮中，往往不能實現自動化其實大部分情況是儀表故障率高和儀表選型有問題，基本的PID沒有整定完善，即使加入了先進控制其實也不能達到理想的控制效果?，F代工業還是以PID調節為主，即使多變量在PID能解決的基礎上也不會考慮APC。在生產中有強耦合，大滯后，高價值問題考慮利用先進控制，APC的出現不是代替PID，PID控制是APC的基底，而APC是對PID的優化，“多管齊下，多手并抓”是想達到理想控制效果繞不開的步驟。我們需要對先進控制技術去魅，以務實的態度去面對自動化升級浪潮，而不是盲目崇拜，不然到頭來只能是功虧一簣。