先進過程控制(APC)是一種工業控制系統,可對復雜工業過程進行控制,具有降本增效、提升產品質量的作用。APC策略種類較多,模型預測控制(MPC)是其中最為常見的一種,目前較多情況下,APC即指MPC。
MPC,模型預測控制,通過預測過程模型,估算被控變量的變化趨勢,提前做出控制決策。隨著工業不斷發展,制造技術不斷升級,傳統工業控制系統逐漸無法滿足需求。MPC目的是實現最優控制,憑借精確的理論設計與優秀的性能指標,其開發問世后在航空航天、石油、化工、電力、冶金、電子等工業領域滲透率逐步提升。
MPC核心技術主要包括預測模型、反饋校正、滾動優化、參考軌跡等;MPC算法主要有動態矩陣控制(DMC)、廣義預測控制(GPC)等。MPC不論采用何種算法,都需要利用核心技術來實現。MPC具有建模簡單、系統魯棒性高、動態控制性能好等優點。同時,MPC還可以與其他類型的APC策略相融合,例如與模糊控制、神經網絡控制相結合,以進一步提高控制靈活性與適應性。
根據新思界產業研究中心發布的
《2025-2029年中國模型預測控制(MPC)市場可行性研究報告》顯示,與傳統工業控制系統例如PID相比,MPC可以實現多個變量控制,具有預測功能,適應能力更強,魯棒性更優,適合處理多層次、多目標、多約束控制問題。MPC可以對工業生產過程中的關鍵工藝參數進行最大程度地優化、控制,能夠降低能耗、減少設備損耗、提高產品質量。
PID是最為常見的單回路控制策略,盡管隨著制造過程日益復雜,其逐漸無法滿足復雜、高精度的控制要求,但目前依然廣泛應用,MPC對PID并未完全替代,而是相輔相成進行使用。MPC可以處理PID無法處理或者處理效果差的問題,并且動態控制性能優秀,因此成為最常見的先進過程控制策略。
新思界
行業分析人士表示,我國實施的新版《產業結構調整指導目錄(2024年本)》中,信息產業板塊基礎軟件和工業軟件方面,先進控制系統(APC)等工業控制系統被列入鼓勵類項目,未來,MPC在電子信息產業中市場空間將不斷增大。
在全球范圍內,MPC市場布局企業正在增多,主要瑞士ABB、法國施耐德(Schneider)、美國羅克韋爾(Rockwell)、美國艾默生(Emerson)等國外企業,以及海瀾智云科技有限公司、杭州泰極控制技術有限公司等國內企業。