使用冷水和热水混合同时控制水温和水量，热水调节阀和冷水调节阀是两个MV，水温和水量是两个CV。上图上边是两个单回路，上图下边是2×2的控制方案。当没有约束时，两种控制方案是等价的。

如果非要找点不同，在设定值变化时，两个单回路PID会互相影响。而控制则可以同时考虑两个MV对两个CV的影响，实现动态解耦控制。解耦是控制的天生禀赋，单回路则需要设计。如果追求动态性能，在单回路上增加前馈控制和串级控制，是提高闭环性能的常用方法。控制则可以直接直接实现动态性能。

一旦牵涉到MV控制权切换，PID单回路的控制逻辑就需要想象力。一般的原则是MV从一而终。如果水量太大，导致水温控制的热水调节阀饱和，这种情况下如何仍能保证水温控制放弃水量控制呢？下面两个方案给出控制的解决思路。

水温控制方案1
阀位控制器当检测到水温控制器输出，处于较高阀位有失控风险时，会减少输出并通过低选超驰控制关小冷水调节阀，从而放弃水量控制保证水温控制。这个方案有两个问题：①热水阀不能全开，性能没有达到；②阀位控制调节缓慢，动态性能可能略差。





如果用上图下边的控制，只要设置水温的高优先级，就会在自由度充足时通知控制水温和水量，在自由度不足时有限保证水温。

如果上下限不合理导致水温失控，则是不充分或者设备限制，超出了APC的能力，PID控制器设计时不用考虑。

水温控制方案2
水温控制回路可以修改为分程控制，当水温低时首先开大热水调节阀至全开，然后关闭冷水调节阀，通过通过低选超驰控制关小冷水调节阀，从而放弃水量控制保证水温控制。这个方案有个问题：分程+超驰太复杂往往不是好方案，切换的空档期不可避免。





如果用上图下边的控制，只要设置水温的高优先级，就会在自由度充足时通知控制水温和水量，在自由度不足时有限保证水温。注意这个方案和上面的APC方案是一样的。换句话说方案1和方案2，对控制而言是等价的。

如果上下限不合理导致水温失控，则是不充分或者设备限制，超出了APC的能力，PID控制器设计时不用考虑。

当使用APC进行控制时，变量和模型不变，仅仅通过控制要求和参数的不同就能适应变化的控制要求。

作者：冯少辉博士


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