作者：AllanKern,APCPerformanceLLC
“与传统的、基于模型的控制（MPC）和实时优化相比，更灵活的工具正在提高多变量控制在先进过程控制（APC）和其它应用中的效率。
”在未来几十年，过程控制活动的重点很可能是多变量控制。这是过程自动化进程中的下一阶段。更好的工具使先进过程控制（APC）方法可适用于更多的应用。
虽然多变量控制活动已经应用几十年，但传统的多变量控制范式——基于模型的控制（MPC）和实时优化，从未发展成为过程行业所需的多变量控制核心能力。很明显，还有很多工作要做，需要更敏捷的工具来完成这些工作。
现代多变量控制范式，将结合之前MPC时代的单回路过程控制原则，以及关键多变量控制的经验教训。核心的多变量控制原理和宝贵的经验对于控制工程师来说非常重要。其中最主要的是矩阵的概念，因为它在多变量控制中的重要作用，以及它在有效过程操作、约束管理和过程优化中的作用。
APC的连接和方向
关于任何控制器，无论是单回路还是多变量控制器，首先要了解的是它的连接和方向。
在单回路控制中，“连接”是指哪些变送器（或其它过程测量）和阀门（或其它最终控制元件）连接到控制器。这些内容通常显示在管道和仪表图（PID）、控制系统图以及许多其它类型的工艺文件中。每个上下文信息可能还包括额外的控制器细节，但连接信息是了解控制器角色所需的最少信息，即哪个变量由哪个阀门（或哪个“手柄”）控制，以便一目了然地掌握控制器的作用。
矩阵图为多变量控制器提供了相同的信息。它显示了哪些操纵变量（MV）与哪些受控变量（CV）相连，哪些MV可用于约束控制，哪些CV可优化。与单回路控制一样，这是理解多变量控制器在过程运营中作用的起点。
理解APC的控制动作
下一个最重要的信息是控制方向，这是过程增益的标志。例如，如果单回路控制器输出或多变量控制器MV增加，受控变量的响应是增加还是减少？
在单回路控制中，这也被称为控制动作（分别为负向或正向）。在多变量控制中，它也被称为增益方向（分别为正或负）。了解控制方向，对于理解利用每个MV/CV连接进行控制和优化的可能性、局限性和竞争利益是必要的。
控制方向是过程模型最持久的方面。一个单回路控制器在其使用寿命中可能会被重新调整很多次，但其控制方向不会改变——这是过程设计和控制器连接的基本结果。MPC的经验也表明，其他模型参数（如动态定时和增益大小）可能会经常改变，但增益方向永远不会改变。
连接和方向共同定义控制器的基本机制和功能，剩下的就是整定了。控制工程师通常对控制器的其它细节感兴趣，但以矩阵图的方便形式表示的连接和方向，包含了运营团队所有成员在多变量约束管理和过程优化中有效协作所需的基本信息。
扩展到APC之外的矩阵图
在MPC时代，矩阵图经常被隐藏起来，主要是APC工程师对其感兴趣。经验表明，矩阵图是一种有效的工具，可以简明扼要地表示任何工艺运营的多变量性质。这使得矩阵图成为整个运营团队
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