先進(jìn)控制里的自由度往往指被控變量和操縱變量的個(gè)數(shù)。如果被控變量比操縱變量多就是個(gè)約束控制問題，需要考慮放棄哪些被控變量的控制如何放棄。如果被控變量比操縱變量少，除了控制還應(yīng)該考慮優(yōu)化問題，以利用多余的自由度。
當(dāng)有兩個(gè)比如流量控制一個(gè)總流量時(shí)，有的設(shè)計(jì)成一個(gè)被控變量：總流量，兩個(gè)操縱變量：兩個(gè)分流量。認(rèn)為兩個(gè)模型一樣權(quán)重一樣應(yīng)該有同樣的控制動(dòng)作。這樣設(shè)計(jì)是有問題的。
還有一個(gè)常見瑕疵，在先進(jìn)控制方案里有的會(huì)有高低限一樣的多個(gè)被控變量，類似裂解爐有多個(gè)一樣的汽烴比，操作上往往要一起修改。其實(shí)是有辦法只修改一次的，關(guān)鍵是認(rèn)知。這些技巧和經(jīng)驗(yàn)都是技能層面的東西，格局和認(rèn)知到了才能發(fā)現(xiàn)問題解決問題。
本文的自由度和上面不同，自由度指的是裝置中可以被操縱的變量，在流程工業(yè)不管是設(shè)定值還是閥位只要需要被操縱的都是自由度。
例如在一個(gè)精餾塔中，再沸器流量調(diào)節(jié)閥是一個(gè)自由度。設(shè)計(jì)一個(gè)流量控制回路流量調(diào)節(jié)閥，這個(gè)自由度因?yàn)椴辉倌懿倏v就被消耗掉了。但是流量控制回路的自動(dòng)重構(gòu)了過程，流量的設(shè)定值也需要根據(jù)情況進(jìn)行操縱。在滿足流量控制的前提下其實(shí)即使是投自動(dòng)后，流量調(diào)節(jié)閥仍有一定的優(yōu)化自由度，這一點(diǎn)往往被忽視。
使用塔釜溫度或者提餾段溫度和流量控制組成串級(jí)控制是實(shí)現(xiàn)組分控制的常見替代方法。如果溫度不能代替組分則需要再組成組分到溫度再到流量的三串級(jí)。當(dāng)組分是工藝指標(biāo)而且不需要修改是我們認(rèn)為組分維持在設(shè)定值就處于最優(yōu)工作點(diǎn)，此時(shí)這個(gè)自由度才被充分利用充分而且不需要人工干預(yù)。如果溫度可以代表組分直接使用溫度控制也可以，這要具體情況具體分析。
如果塔頂有溫度控制回路，再沸器流量控制后，流量設(shè)定值的自由度如何使用呢？
很多時(shí)候這個(gè)流量會(huì)被忽視掉，工業(yè)上再沸器流量或者回流單回路的存在，是對(duì)自由度的不理解和控制手段的浪費(fèi)！
如果塔頂有溫度控制回路，再沸器流量可以用于優(yōu)化回流比，當(dāng)回流比優(yōu)化和塔釜損失需要找個(gè)能耗和產(chǎn)品損失的最優(yōu)點(diǎn)時(shí)，回流比控制回路的設(shè)定值也應(yīng)該被修改。當(dāng)回流比在高負(fù)荷會(huì)引起液泛時(shí)則要考慮回流比和壓差的超馳控制。在人造系統(tǒng)中充分利用自由度挖潛增效是一種持續(xù)改進(jìn)。
如果使用內(nèi)回流進(jìn)行回流比計(jì)算也可以找到更多機(jī)會(huì)成本降低方法。
設(shè)定值也是自由度，投自動(dòng)了但是設(shè)定值存在優(yōu)化機(jī)會(huì)或者需要操作都說明控制方案有改進(jìn)的機(jī)會(huì)。“不一樣的設(shè)定值”里提到存在自由度的設(shè)定值，過度消耗自由度的設(shè)定值和自優(yōu)化的設(shè)定值，悟者自悟！
對(duì)問題要有看不慣的精神和解決困難的勇氣，立志成為一個(gè)稱職而體面的工程師。有下面兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)是解決問題的起點(diǎn)。第一個(gè)認(rèn)識(shí)：要通過工藝、設(shè)備、儀表、控制的一起努力解決穩(wěn)定問題，第二個(gè)要通過多變量協(xié)調(diào)約束優(yōu)化、機(jī)理模型優(yōu)化和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化來解決優(yōu)化問題。一定要步步為營(yíng)先完成第一步，基礎(chǔ)不牢地動(dòng)山搖。第一步關(guān)系安全、人效和效率，沒有完成第一步其他美好的理想就照不進(jìn)現(xiàn)實(shí)！
1、持續(xù)減少操作和報(bào)警
2、設(shè)定值和閥位也是自由度
作者：馮少輝博士
