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先进调节控制包含有多种处理特殊回路问题的技术和原则性的设计技术，它可应用于变增益场合、操作条件变化的场合，也可以处理外部或回路之间的干扰。
许多因素会导致单回路的控制性能降低。这些因素通常可以被归结为两类：（1）过程的特性发生了变化。（2）操作条件发生了变化。这两类因素产生的影响是类似的，也可以通过相似的手段予以克服。
增益：关键的控制概念
自动控制中的关键概念是“增益”，增益是输出的变化量与输入的变化量之间的比值（这里的输出变化是由于输入发生了变化而引起的）。控制回路的增益是决定回路稳定性的基础。回路中的每一部分（如控制器、执行器、工艺过程、变送器）都有各自的增益。如果某个部分的输入/输出曲线的斜率是不变的，那么这个部分的增益就是一个常数，也就是说回路的这个部分是线性的。如果输入/输出曲线的斜率是变化的，那么输出相对于输入改变所做出的反应就会由于控制点的不同而不同，也就是说这个回路是非线性的，回路的增益是变化的。
如果回路中有任何部分的增益不是常数，那么这个回路的增益就不是常数，回路的稳定性就会是变化的。为了保持回路的稳定性不变，就必须调节控制器的增益，使之能够补偿回路中其他部分的增益变化CONTROL ENGINEERING China版权所有，以防止整个回路的总体增益超过1.0。所以问题的关键是：回路中其他部分的增益是不变的？还是变化的？如果这些增益是变化的，就必须搞清楚增益的变化有多大？它是怎样变化的？它变化的原因是什么？
每种增益都有一个稳态值和一个动态部分。稳态增益可以定量地确定一个阶跃输入对于输出的最终影响。当输入扰动周期性变化时，动态部分可以定量地确定输出的衰减情况。
回路特性和条件稳定性
通常，变送器的增益是一个常量。在大多数情况下，执行器的增益是一个变量。阀门的特性、节气阀（damper）的曲线和泵的特性曲线就是比较典型的例子：以百分比表示的阀位和液体流量之间的关系是非线性的。当送到执行器去的控制信号改变操作点的时候，这种非线性就会影响回路的稳定性。
过程本身的特性决定了过程的增益也是常常变化的。以这个系列文章中的典型过程－反应器为例（参见CONTROL ENGINEERING China 2005年6月号的 “过程专题”），图1中的3条曲线显示了在产量高、产量低以及产量周期性变化的情况下，温度是怎样随着蒸汽变化而变化的。
关于这个反应器，还有一点必须注意，对于蒸汽流量的阶跃变化，产品温度的变化方向是同产品产量相反的。当产品产量较低时，蒸汽流量对输出温度的影响比较大。
反应器的动态特性也和产品产量有关。当产量较低时CONTROL ENGINEERING China版权所有，参数变化的死区滞后时间也比较长，因为这时的流量比较小CONTROL ENGINEERING China版权所有，流速比较慢。
当蒸汽流量发生周期性变化时，即使蒸汽的变化幅度在每个周期都保持一样www.cechina.cn，输出温度的摆动幅度也并不是太大。这是因为温度参数始终没有时间达到稳态，蒸汽的循环变化衰减了温度参数的反应。
在很多过程中都存在这种典型的特点。过程的增益经常会随着产品产量的变化而变化，这是由于产品产量对死区滞后时间有影响。当产品产量较高时，变量的反应时间比较短，变化幅度也不太强烈。从增益的角度来说就是过程的增益比较小，这样控制器的增益就可以设得大一些，使控制过程比较快速。反之，当过程的流量比较低时，控制难度就比较大；因为这时变量的反应比较迟缓，变化的幅度比较大，过程增益变得很大。这样整个回路的增益很大，过程变得不稳定。
过程增益也常常随着控制点的不同而发生变化。较高的操作温度会影响反应速率和产量。改变产品的组分设定点或密度也常常会影响过程对组分流体流量变化的敏感程度。对于液位控制而言，改变容器的几何尺寸也会影响液位参数的控制反应。
对于反应器，组合回路的增益随着设定点的不同而变化。因为设定点只跟每个组分的量有关，所以含量较小的组分对产品纯度的影响就非常大。例如产品中组分A的含量是99％，这时如果组分B的流量变化了1％（这里指产品总流量的1％），产品的纯度就降低了一倍。反之，如果组分A的含量为80％，组分B的流量同前面一样增加了1％，这时对产品纯度的影响就只有1/20。因此当设定点变化较大时（特别是多组分产品的情况下），常常需要对控制回路进行重新整定或补偿。
变增益的处理方法
先进控制的目的是：在不改变回路结构的情况下提高单回路处理某些特殊问题时的控制性能。
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