[發明專利]一種中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法

在審

• 申請號: 201811244160.5
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109581869A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 何德峰;俞立;徐建明;宋秀蘭;張文安;朱俊威;楊永祥
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;B08B3/02
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

1)、考慮中藥飲片中藥材清洗過程清洗水泵水壓與水泵輸入電壓頻率之間的單位階躍響應模型，參見式(1)：

其中，時間變量k表示采樣時刻，輸出變量y為清洗水泵水壓，控制變量u為水泵輸入電壓頻率，控制增量Δu表示水泵輸入電壓頻率的變化量，a_i為單位階躍響應的第i個時刻水泵水壓采樣值，i＝1，2，…，N，序列{a₁，a₂，…，a_N}稱為預測模型向量，自然數N為模型時域長度；

2)、在當前第k個采樣時刻，假設控制量不再變化時系統在未來P個時刻的輸出值為P為預測時域，那么在未來M個時刻的控制增量列向量ΔU(k)作用于系統(1)后的輸出則可以預測，參見式(2)：

其中，M為控制時域，A和ΔU_M(k)分別為

ΔU_M為從當前時刻起M個時刻的控制增量列向量，A為動態矩陣，其中，

即在未來P時刻內的預測輸出等于用當前控制量預測的未來P時刻的輸出加上未來P時刻的控制增量與動態矩陣的乘積；

3)、定義第k個采樣時刻的優化性能指標，參見式(3)：

其中，q_l為輸出變量加權系數，r_j為控制增量加權系數，將性能指標(3)寫成矢量形式，參見式(4)：

其中，符號“T”表示向量的轉置，Y_r(k)＝[y_r(k+1)，y_r(k+2)，…，y_r(k+P)]^T，矩陣

Q和R分別稱為誤差加權矩陣和控制增量加權矩陣，使J(k)取最小的ΔU_M(k)通過極值必要條件求得，參見式(5)：

4)、在當前第k個采樣時刻使用ΔU_M(k)中的第一個控制增量Δu(k)，到下一個采樣時刻k+1時刻，檢測系統的實際輸出y(k+1)并與按式(2)預測算得的比較，構成預測誤差，參見式(6)：

以后各時刻輸出值的預測也應在模型預測的基礎上加以校正，通過式得到，其中h＝[h₁h₂…h_P]^T，h_m為誤差加權系數，m＝1，2，…，P，則在k+1時刻用于預測優化的參見式(7)：

其中，

為移位矩陣。