[發(fā)明專利]一種適于中藥提取濃縮的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010542428.4
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: CN111888788B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張子睿;何燕;陳學(xué)松;蔡述庭;熊曉明;張日威;滕瀟;曹帆;徐瑤通
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B01D1/26
• 分類號: B01D1/26;B01D1/30;B01D11/00;G06N3/04;G06K9/62;G01D21/02;G05B13/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 陳勝杰

本申請公開了一種適于中藥提取濃縮的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法和系統(tǒng)，根據(jù)中藥提取濃縮的溫度、壓力等參數(shù)控制系統(tǒng)的大慣量、大滯后和強干擾特性，將改進的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)來取代人工與傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)，可以有效的提高中藥藥液有效成分的提取濃度，改善產(chǎn)品的控制效果，降低各重要參數(shù)的超調(diào)量，縮短參數(shù)達到理想狀態(tài)的時間，減小干擾改變控制參數(shù)的變化幅度，實現(xiàn)中藥提取濃縮生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動化集成控制，提高中藥生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，并且在濃縮工藝的過程中也使用了循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動控制系統(tǒng)藥液溫度，相比傳統(tǒng)人工調(diào)節(jié)方法，不僅減少了勞動力的消耗，還增加了濃縮環(huán)節(jié)的安全性與產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、中藥提取領(lǐng)域，具體涉及一種適于中藥提取濃縮的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在中藥生產(chǎn)提取濃縮控制系統(tǒng)的工藝過程中，實際上是壓力，溫度，液位，濃度，蒸汽流量等相關(guān)參數(shù)復(fù)雜作用的化學(xué)反應(yīng)的過程.而且反應(yīng)進行的過程中，很容易受到外界的因素影響，例如反應(yīng)器內(nèi)壓力，溫度，流量等因素的突變，都會破壞反應(yīng)的動態(tài)平衡.如果操作處理不當，就會造成反應(yīng)過程的震蕩，最終影響藥液的質(zhì)量。

在中藥提取的工藝過程控制中，提取反應(yīng)中的溫度參數(shù)是控制提取進行的關(guān)鍵，提取罐內(nèi)的藥液以及輸入蒸汽的溫度參數(shù)，影響著提取罐內(nèi)的壓力，而藥液溫度又關(guān)系到揮發(fā)油的提取率及藥液析出的速率。所以控制的關(guān)鍵是根據(jù)工藝參數(shù)設(shè)定值來調(diào)整蒸汽控制閥門的開度大小，來維持罐內(nèi)溫度、壓力的基本穩(wěn)定，使藥液保持微沸，防止過度沸騰或溫度不足的情況出現(xiàn)。

當前，很多國內(nèi)大型中藥生產(chǎn)廠家一般采用常規(guī)的PID控制技術(shù)與人工經(jīng)驗相結(jié)合，通過調(diào)整控制蒸汽控制閥門的開度大小來控制參數(shù)的穩(wěn)定，由于中藥提取過程實質(zhì)是一個復(fù)雜的傳熱傳質(zhì)過程，系統(tǒng)具有復(fù)雜繁瑣、干擾較強以及帶有滯后控制的特點，故采用PID控制技術(shù)與人工經(jīng)驗結(jié)合的方法，會很難精確的控制提取溫度，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、提取效率低、原料消耗和能耗偏大等不良的結(jié)果，并且人工的錯誤操作同樣會帶來不必要的原料及能量損失。

中藥生產(chǎn)濃縮過程是一個非常復(fù)雜的工業(yè)工藝過程，在濃縮過程中必須保證液位、壓力、溫度及藥液濃度等按既定要求穩(wěn)定變化或者維持恒定，而蒸汽和真空的突然變化又會給整個系統(tǒng)帶來極大的擾動，如何維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定，保證藥液濃度的一致性。縱觀整個濃縮工藝過程，在目前國內(nèi)大多數(shù)重要生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)流水線中，能使多效濃縮期更加智能化的科研成果非常少，溫度并沒有成為濃縮系統(tǒng)全自動控制的控制參量而僅僅被作為在線監(jiān)測的參考數(shù)據(jù)，現(xiàn)場操作人員為改變根據(jù)現(xiàn)場溫度測量儀表指示的溫度值，只會單一的開關(guān)蒸汽進汽閥門，或調(diào)節(jié)蒸汽控制閥門的開度。在這種單一的操作模式下，系統(tǒng)進行自動控制時會出現(xiàn)很多弊端：

1.在中藥制藥過程中有人工參與會帶來相當大的藥品污染風險，這是不符合制藥衛(wèi)生標準的，對傳統(tǒng)中藥的出口會有很大影響；2.當設(shè)備內(nèi)部藥液達到沸騰或微沸狀態(tài)時，液面上下浮動明顯，靠人工觀察會出現(xiàn)很大誤差，同理對于壓力、溫度、pH值等模擬量的測量也很難達到精度要求；3.在現(xiàn)場進行人工觀測需要耗費相當大的人力資源，操作人員過度疲勞；4.對于蒸汽控制閥門的操作，需要經(jīng)驗豐富的操作人員來控制，而不同的現(xiàn)場操作人員對調(diào)節(jié)閥開度的掌握很難達到一致，導(dǎo)致濃縮器出液時的濃縮液的濃度質(zhì)量無法得到保證；5.靠人工來控制抽真空管路，無法保證兩個蒸發(fā)室抽真空閥門的開關(guān)速率，會引起兩個蒸發(fā)室分別工作時的相互干擾，直接導(dǎo)致藥液質(zhì)量的嚴重下降；6.現(xiàn)場設(shè)備的歷史運行記錄在人工操作的情況下無法得到記錄，對藥品濃縮經(jīng)驗總結(jié)，以及事故責任無法做出準確顯示。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有控制方法及系統(tǒng)的復(fù)雜、大慣性以及大滯后的特性，本申請的目的是提供一種適于中藥提取濃縮的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法和系統(tǒng)，以取代傳統(tǒng)控制方法和系統(tǒng)，以有效改善控制平直，降低輸出參數(shù)的超調(diào)量，縮短各參數(shù)達到穩(wěn)態(tài)的控制時間，減小輸出參數(shù)的變化幅度。

為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本申請采用以下技術(shù)方案：