Akzo Nobel公司在德克薩斯州的Pasadena工廠生產催化裂化劑（FCC）。該廠生產出FCC裝運到全世界各大煉油廠，用于催化裂化過程。催化裂化是現代化煉油的主要部分，對煉油過程起著至關重要的作用。

FCC是一種干燥的顆粒狀物質，同樣在實際中只能通過氣動傳輸系統輸送。在許多不同的行業里，通常應用氣動傳輸系統來運送干燥的產品，比如：粉料和顆粒。在管道內用大型吹風機產生風壓，把干燥的材料送進這些管道。
干燥材料的氣動傳輸系統與許多過程工廠中使用的液體和氣體運輸系統有很大不同。這些系統常常發生一些特別的問題，特別是在過程流程控制方面。

過程運行

在FCC生產出之后，最終催化劑產品的裝載是通過工廠里的真空運輸系統。這個真空系統能將產品從一個料倉中抽取出來，然后傳送到安裝有傳感器的兩個容器中的一個容器中(圖1)。

該過程每次都從一個料倉中利用真空壓力來吸取FCC產品。為了能使系統充分徹底地傳送優良的粉料催化劑，輸送空氣介質必須有一個最小的輸送速度。

從選定的料倉中，粉料物質被輸送到一個旋風接受器，接著粉料物質分別進入有小型磅秤的兩個進料斗。這兩個小型磅秤協力稱重，把產品運送到一個高密度輸送罐中。在高密度輸送罐中連續輪轉，并裝滿、加壓、輸送。接著這個產品裝入機動軌道車或者貨車。

阿克蘇諾貝爾公司的真空輸送系統的控制是通過AB公司的可編程序邏輯控制器(PLC)和Wonderware公司的人機界面(HMI)進行的。即使有這些相對高級的控制元件，由于各種各樣的控制困難，這個過程仍然需要手動操作。這些手動操作是耗費時間的，對于操作人員來說，使其完成其它的產品和原料的輸送任務就比較困難。

為了保持產品的輸送率和預防堵塞，過程操作人員也必須不斷地調整料倉的排出閥和通風閥。當輸送空氣的輸送速度降低時會發生堵塞。比如 ：料倉的進料限制，或料倉中突然的產品中斷和粉料物質的并發急流至輸送線，通常會引起輸送空氣速度的降低。

為確保系統不超過真空極限或者在任一個稱重容器里不超過5000磅，PLC的控制邏輯程序中有幾個過程聯鎖指令。當一個過程聯鎖指令條件成立時，控制料倉的排出閥關閉，并關閉產品輸送。

如果聯鎖停機指令頻繁發生，則會對產品的輸送率有一定的消極影響。我們發現：真空壓力為7-9 in./Hg(或95-122 in./H2O)之間時，系統輸送率為最佳。

控制問題和控制對象

控制過程是一個很大的挑戰，因為有許多過程變化，比如：產品類型、沉淀物、流化作用的特性、稱重秤到料倉的距離、以及內部容器壁的液固界面滑移長度。

過程條件良好時，產品在料倉中流出的速度為1100 lb/min，并且連續的在一個固定的料倉排出閥的位置流出。這個理想的狀態情況很少能持續比較長的時間，因為在任何一個瞬間，都可能有許多過程變化的出現。這些過程變化可能包括：料倉里產品缺乏適當的空氣流態、儀表氣壓的變化、大堆料室的差壓的突然變化。

除了這些瞬時的過程條件變化之外，容器壁的液固界面滑移長度變化、控制延時次數變化、平均料倉排出閥的位置變化，也會在傳輸間發生。

由于這些在流程動態中不可預知的差異，通過PLC用傳統的PID控制來實現可能會導致失敗。改善過程流的自動化是更合適的控制解決方案。

MFA執行

由于在運輸管道中真空壓力對物料流動有巨大的影響，所以必須加以嚴格控制。根據應用料倉的位置，在1-5分鐘的過程中有一個變量傳送停滯時間。這個較長而且不定的停滯時間，對于應用PID控制器來說，要保持真空壓力不受振蕩，這幾乎是不可能的。

因此，系統常常處于充滿的(太多的物料)或者是缺料(物料不足)狀態，引起周期性的過程減速和效率的損失，需徹底解決控制問題。阿克蘇諾貝爾公司的過程工程師決定使用新的控制方法。因此，針對FCC輸送系統中的主要控制問題，該公司考慮基于MFA的控制解決方案，該方案應用了無模型自適應(MFA)的控制器。

最后，選擇美國CyboSoft公司的MFA控制器應用于pH控制系統。該公司的CyboCon軟件，有許多MFA控制器選項可供選擇，且每一選項都是針對某一具有挑戰性的控制難題而設計的。例如，非線性MFA控制極端非線性的過程，MFA pH控制pH過程，MIMO MFA控制多變量過程。

由于系統具有較長及不定的輸送延時的特點，所以選擇抗滯后MFA控制器來進行過程控制。此外，由于不必建立控制模型，所以配置和使用MFA控制器便相對容易。

應用抗滯后MFA控制器

在過程控制應用中，熱量、物料和信號等的轉移或轉換需經過一定的時間。這一現象造成了許多過程存在較長的滯后時間。無論控制作用如何，在滯后時間階段，控制作用對過程變量的影響是不可測的。更為重要的是，時間滯后導致了過程變量輸出不能迅速地響應控制信號。這等于在這段時間內反饋作用失效，而反饋是自動控制所必須得到的信息。

如果用PID來控制具有顯著時間滯后的過程，則控制器輸出在滯后時間內由于得不到合適的反饋信號而增大，從而導致系統響應超大甚至使系統失控。為了維持自動狀態，通常PID控制必須明顯調低PID參數，這必然造成了控制性能的降低。

當一個控制器必須調整參數，難免控制遲緩，品質變差，并且調定點會明顯偏離過程變量值。史密斯預估器是處理具有大滯后過程的一種非常有用的控制方法，然而構造史密斯預估器通常需要精確的過程模型，否則，其性能不能令人滿意。

既然與傳統的史密斯預估器相比，抗滯后MFA控制器不需要精確的過程模型。僅僅需要一個估計的滯后時間作為基本信息用于滯后預估器。在這個應用中，估計使用30秒的時間常量和140秒的滯后時間。

在大多數過程中，Akzo Nobel公司的工程師知道用于MFA滯后預估器的滯后時間與實際過程滯后時間不匹配。MFA控制器仍能憑借其強大自適應能力進行控制。一旦設定了MFA控制器，它都能馬上達到滿意的控制效果。

控制更好，產量更高，浪費更少

MFA控制器能控制復雜的系統，它和基于模型的控制不一樣，它不需要過程模型的自定義設計。

從相同的振蕩控制條件開始，處于PID控制下的系統會不停的振蕩，而MFA控制下的系統能快速的適應對象，取得很好的控制效果。如果兩個控制器都是從一個遲緩的情況開始，可以清楚地看到，MFA控制系統比基于PID控制系統更快更好。