[發(fā)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

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• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109581869A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)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(yè)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

一種中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法，針對中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓受水泵本身性能限制無法快速準確達到設定水壓的問題，采用中藥飲片中藥材自動清洗過程清洗水泵水壓與水泵輸入電壓頻率單位階躍響應模型，通過極小化未來一段時間內的水壓跟蹤偏差與水泵輸入電壓頻率變化量的一個累積函數(shù)，實時計算中藥飲片中藥材自動清洗過程清洗泵輸入電壓頻率的大小，實現(xiàn)中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓跟蹤目標值的優(yōu)化自動控制。本發(fā)明提供一種理解直觀、設計簡單、易于實現(xiàn)的中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法。

技術領域

本發(fā)明屬于中藥飲片生產過程自動控制領域，涉及一種中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法。

背景技術

中藥飲片是中藥材經過按中醫(yī)藥理論、中藥炮制方法，經過加工炮制后可直接用于中醫(yī)臨床的中藥，比服用西藥在人體內產生的副作用更小，中藥飲片在治療慢性病、免疫性疾病以及養(yǎng)生保健、延年益壽等方面具有獨特的療效。由于不同品種和產地的中藥，其形狀、表面特性不同，采收時攜帶的沙土含量不同，加上采收時間、采收方法以及預處理手段的不同，造成了中藥原材料的沙土含量差異很大，在中藥飲片制作過程中原材料的衛(wèi)生指數(shù)是影響中藥飲片質量的一個重要因素。在中藥飲片藥材清洗過程中，清洗水泵壓力的變化直接影響中藥材表面沙土脫落的速度和清洗池溢出水的量，進而影響中藥材的清洗質量、清洗速率和水資源的用量，調節(jié)清洗水泵電源的頻率大小，可以改變水泵轉子的轉速，進而改變水泵壓力。通過對現(xiàn)有中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓控制方法的文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，目前中藥飲片中藥材自動清洗水壓大多是固定不可調的，現(xiàn)有的各種清洗設備設計更多的注重設備結構設計，少量的自動控制設備是采用了通過檢測清洗池藥材密度大小控制藥材流量的方法，以及通過控制部分清洗設備特有的清洗刷轉速的開環(huán)控制方法等，但是現(xiàn)有的各種自動清洗設備結構復雜多樣，維修維護成本高，且不能隨著藥材流量的變化及藥材攜帶泥土量的變化調節(jié)水泵水壓，造成能源的浪費和水資源的浪費甚至清洗效果不佳；通過檢測清洗池藥材密度大小控制藥材流量的方法雖然能夠在一定程度上提高藥材的清洗效果，但是會降低藥材清洗效率，增加清洗時間；提高清洗刷轉速的方法很有可能會破壞藥材表皮，造成藥材的污染以及藥效的流失。在中藥飲片中藥材清洗過程中，藥材流量以及藥材所攜帶的沙土量并不是一成不變的，需要的清洗水壓是可變的，因此，中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法是針對中藥清洗過程提出的一種新的控制方法，可以滿足在保證清洗質量的前提下實現(xiàn)低耗、節(jié)水的需要。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有中藥飲片中藥材清洗過程清洗水泵不能自動根據(jù)實際情況優(yōu)化水泵輸入電壓頻率，造成的能源、資源浪費和清洗質量不可控的不足，本發(fā)明提供一種理解直觀、設計簡單、易于實現(xiàn)的中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種中藥飲片中藥材自動清洗過程水壓預測控制方法，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(shù)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(tǒng)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(tǒng)(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