摘要

本课题属于国家计委重点科技攻关项目（计高技[2002]2141号）和哈药慈航制药有限公司重点科技攻关项目。

本论文的研究工作主要围绕中药浓缩生产过程智能控制装置的研制开发而展开，涵盖了中药浓缩工段工艺流程的研究，中药浓缩智能控制装置所采用的传感器及软测量技术的研究，该工段控制方法的研究以及浓缩生产过程智能控制系统的设计开发等主要内容。

本文首先从整体上简要介绍了中药浓缩生产的总体工艺流程，然后详细分析了中药生产浓缩工段中所要精确测量及稳定控制的各关键参数，在此基础上介绍了先进的传感器及软测量技术，从而达到精确测量各关键工艺参数的目的。然后分析了浓缩工段在智能控制中需要重点注意和解决的问题及难点。针对中药生产浓缩工段的多变量、大时延、强耦合、带扰动的等系统特点，本文提出了利用离线的序贯二次规划算法(Ssequential Quadratic Programming , SQP)进行过程优化和在线的无模型自适应(Model-Free Adaptive，MFA)智能控制相结合的控制方案，SQP求解结果给出了双效浓缩比率的最优值，使液相药物相关成分产量最大，确保了中药产品的浓度要求和产品质量的一致性，MFA在线控制浓缩过程中的温度与压力以实现整个中药浓缩生产的稳定高效的自动化生产。控制算法的仿真分析结果和实际的工程应用效果均表明，论文提出的控制方法应用于中药浓缩智能控制系统可取得良好的控制效果。

在理论研究的基础上，着眼于中药生产整个过程的自动控制，以工控机为核心，结合相应的传感器、阀门、数据采集卡等设备，研制了一套浓缩工段自动化智能控制系统。现场调试运行结果表明，该系统反应灵敏，工作稳定可靠，各项指标均达到或超过规定的国家标准，同时有效地控制了浓缩工艺产品质量的一致性，提高了浓缩工段的工作效率。

关键词：中药浓缩生产；软测量；过程优化；序贯二次规划算法；无模型自适应控制；智能控制系统

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摘要

ABSTRACT

目录

第一章绪论

1.1项目背景及意义

1.2项目来源

1.3国内外研究现状

1.4本文研究的主要工作

第二章先进的传感器及软测量技术

2.1浓缩工段工艺介绍

2.2先进的传感器技术

2.2.1 压力变送器

2.2.2 温度变送器

2.2.3 液位传感器

2.2.4 PH计

2.3软测量技术的应用

2.3.1 药液浓度的软测量建模方法

2.3.2 药液浓度的神经元软测量建模过程

2.3.2.1 BP网络软测量原理

2.3.2.2 BP网络软测量模型的构建

2.3.2.3软测量模型的训练与测试

2.3.3 软测量模型Matlab的仿真

2.3.4 浓度测量BF网络模型的优化

2.4本章小结

第三章智能控制方法的研究

3.1控制方案分析

3.2基于SQP的过程优化方法

3.2.1 SQP原理

3.2.2 建立浓缩工段原模型

3.2.3 SQP求解过程

3.2.3.1 调优模型

3.2.3.2 过程模拟模型

3.2.3.3 求解步骤

3.2.3.4 求解结果

3.2.4 结论

3.3无模型自适应（MFA）控制方法

3.3.1无模型自适应控制特点

3.3.2 MFA控制器介绍

3.3.2.1 SISO MFA控制器

3.3.2.2 抗滞后MFA（Anti-delay MFA）控制器

3.3.2.3 MIMO MFA控制器

3.3.3针对双效浓缩工艺的无模型自适应控制方案

3.4本章小结

第四章浓缩智能控制系统的研制

4.1控制系统整体方案

4.2硬件设计

4.3软件设计

4.3.1 开发工具和平台

4.3.2 上位机主要功能模块

4.3.3 下位机控制软件

4.3.4 上下位机通讯的实现

4.4工程应用及运行效果

4.5本章小结

总结与展望

参考文献

附录A：攻读学位期间主要的研究成果

致谢

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