实时优化为什么总是以先进控制做桥梁不直接修改基础PID的设定值？- 大数跨境

上海华理自动化系统工程有限公司

2025-12-19

导读：实时优化RTO一般都是把最优解传递给先进控制APC实施，用先进控制作为桥梁，很少直接修改给基础PID的设定值

实时优化RTO一般都是把最优解传递给先进控制APC实施，用先进控制作为桥梁，很少直接修改给基础PID的设定值。

这个说法其实和实时优化的定义有关系，实际上PID以合适的控制结构也能实现优化，只是这些优化都是以逻辑的方式出现的。例如阀位控制既可以实现多操纵变量的协同，也可以利用阀位自由度进行优化，超驰控制则是典型的动态约束控制，分程控制是通过操纵变量按逻辑先后使用实现优化。

自优化控制SOC是Sigud教授于2000年提出的一种通过选择/构造被控变量实现化工过程实时优化的控制系统设计方法。按Sigurd的观点先进控制也不是必需的，更不要说实时优化了。叶凌箭. 化工过程的自优化控制：原理、发展与应用展望[J]. 化工学报, 2023, 74(11): 4445-4465.

先进控制在石化行业得到了普遍应用，国外大型炼化装置大部分都普及了先进控制。先进控制可以以统一范式，更低综合成本实现多变量控制，并能在保证装置安全的前提下，利用机会成本进行卡边优化，而且先进控制常常考虑的是更大范围的协调优化、约束控制问题，例如整个精馏塔，多个精馏塔，甚至整套装置等。在递阶控制结构中，先进控制被定义为分钟级控制用于给PID修改设定值。现在先进控制的执行速度很快，在锅炉上我见过全部用先进控制替代DCS的PID控制的做法。我的看法是没有经济可行性，能在基层解决的绝不麻烦领导。

有两类问题先进控制处理起来就比较麻烦，第一类：尽管是线性的但是问题的规模很大，例如计划优化；第二类：模型有拐点、鞍点等变方向的非边界最优点。在递阶控制结构中将计划优化按时间尺度分离为一类专门的线性优化问题。模型非线性就要靠机理模型解决，实际上计划优化也要靠机理模型的灵敏度分析校正线性模型。如果机理模型一次性给出确定性的最优解，定期把最优解给控制层就可以了。但是有时候想更高频率的执行机理模型优化求解，但是机理模型往往是稳态的，又很难做到分钟级的优化。小时级的实时优化RTO就这么自然出现。如果不需要高频优化或者在约束边界上，实时优化是不需要的。如果实时优化的费效比低不用也罢。

在按时间尺度分离的递阶控制结构中，实时优化在先进控制的上层。理论上分钟级的机理模型优化，能够考虑动态性和安全约束处理，是能够替代先进控制的多变量控制的。可惜在实时优化技术发展的时候，算力和动态模型技术都还没有发展，而先进控制已经在流程工业得到了大量应用，依托于现有技术的具有经济可行性的解决方案就是做自己最擅长的事情。

实时优化，重点使用的是先进控制的动态性和实时的安全约束处理机制。先进控制作为实时优化的二传手，重要是保证安全和动态的协调，如果不是因为这个，实时优化直接给基础PID的设定值就好了。

问题是先进控制是否很好的发挥了中层的作用，是否把战略目标根据具体情况转化为可行的战术目标呢？如果定义在替代PID而不是多变量控制，如果定义为对优化目标的机械传递，先进控制这个中层干部就作用有限。

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