最近聽(tīng)到了一個(gè)將AI用于pH閉環(huán)控制的案例。應(yīng)該說(shuō)這也是一個(gè)大的進(jìn)步，至少證明了AI算法用于閉環(huán)控制的技術(shù)可行性。如何及為何要在反饋控制中引入AI，是筆者很困惑的地方。在1930年代，PID控制器就和現(xiàn)在的AI一樣，也是革命性的新玩意，用量少代價(jià)很大。當(dāng)時(shí)大部分人都不理解PID算法的作用，更談不上PID參數(shù)整定了。但是并不影響PID算法的持久影響。AI領(lǐng)域的大咖能拿今年的諾貝爾物理獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)，也說(shuō)明AI已經(jīng)重塑了人類(lèi)社會(huì)，也會(huì)有持久的影響力。
AI在圖像、文字、語(yǔ)言的處理上都顯示出其威力，就算在邏輯、數(shù)學(xué)方面也能力非凡。基于AI的寫(xiě)作、查詢、助理都對(duì)提高控制工程師的效率有很大的影響，所以每個(gè)人都應(yīng)該學(xué)習(xí)使用AI。AI不會(huì)替代人類(lèi)，但是不會(huì)AI的人類(lèi)會(huì)被使用AI的人類(lèi)替代。回答問(wèn)題的悟控就是搜索增強(qiáng)的AI。今時(shí)不同往日，AI已非吳下阿蒙。
AI在單變量反饋控制中是否可能替代PID呢？筆者是持比較謹(jǐn)慎的態(tài)度的。PID同時(shí)具有技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性，沒(méi)有替代的必要。
從歷史上看，在反饋控制框架下，PID很難被替代。在控制理論發(fā)展之前，反饋控制就主要使用PID算法。隨著控制理論從經(jīng)典到現(xiàn)代，反饋控制使用的主要算法還是PID。其實(shí)控制算法也提出了很多例如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制、無(wú)模型控制、智能控制等等，總的來(lái)說(shuō)都有意義，但是不足以撼動(dòng)PID的地位。
在人造系統(tǒng)中，人類(lèi)的操作思路是把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化。通過(guò)拆分或重新定義將復(fù)雜問(wèn)題變成簡(jiǎn)單的問(wèn)題，為了降低控制的難度甚至?xí)x很多邊界條件。反饋控制是為了降低成本引入的復(fù)雜度。PID控制基本上是最簡(jiǎn)單的線性控制算法，但是在單變量強(qiáng)因果關(guān)系控制中，仍然主要使用PID算法。就算是預(yù)測(cè)控制，也是為了低成本的處理PID不擅長(zhǎng)的多變量協(xié)調(diào)優(yōu)化問(wèn)題，被工業(yè)界接受的。所以想讓AI在控制中被工業(yè)界接受，就必須找到之前的算法不擅長(zhǎng)的控制問(wèn)題。
問(wèn)題決定了工具，不是工具決定了問(wèn)題，筆者認(rèn)為：在單變量控制問(wèn)題上和PID比較，和歷史上的其他算法一樣，AI應(yīng)該不會(huì)有太大的優(yōu)勢(shì)。用AI控制pH更多是技術(shù)可行性。用AI提高人類(lèi)的勞動(dòng)效率，并不是替代成熟的解決方案，而是找到原來(lái)存在問(wèn)題的解決方案進(jìn)行升級(jí)。筆者不看好用AI算法替代PID算法的嘗試，AI對(duì)過(guò)程控制的影響應(yīng)該有一個(gè)新的方式。這種方式可能超出了沉浸于PID控制的老派工程師，例如筆者的認(rèn)識(shí)。這世界就是這樣，總要找到一些之前沒(méi)有辦法處理的問(wèn)題，總要想到一些之前沒(méi)有想到的方法。AI是全新的技術(shù)，和銀行做不好移動(dòng)支付、柯達(dá)輸給數(shù)碼相機(jī)一樣，傳統(tǒng)的自動(dòng)化公司革自己的命不容易。模糊控制、專(zhuān)家系統(tǒng)、預(yù)測(cè)函數(shù)、自抗擾、有界微分…
在控制優(yōu)化中，PID和控制結(jié)構(gòu)更重要，算法不是解決工程問(wèn)題的關(guān)鍵。在工程上，拆分或重構(gòu)問(wèn)題并用成熟技術(shù)實(shí)現(xiàn)的漸進(jìn)式創(chuàng)新，要比技術(shù)革命重要。為了解決問(wèn)題引入AI而不是為了AI而AI。對(duì)工程師而言，思維方式和工程方法要比算法和AI重要，用好成熟技術(shù)比技術(shù)創(chuàng)新重要。對(duì)過(guò)程控制工程師而言，PID參數(shù)整定、控制方案設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行更有現(xiàn)實(shí)意義。
作者：馮少輝
