[发明专利]一种适于中药提取浓缩的循环神经网络控制方法和系统

说明书

本申请公开了一种适于中药提取浓缩的循环神经网络控制方法和系统，根据中药提取浓缩的温度、压力等参数控制系统的大惯量、大滞后和强干扰特性，将改进的循环神经网络控制系统来取代人工与传统的PID控制系统，可以有效的提高中药药液有效成分的提取浓度，改善产品的控制效果，降低各重要参数的超调量，缩短参数达到理想状态的时间，减小干扰改变控制参数的变化幅度，实现中药提取浓缩生产环节的自动化集成控制，提高中药生产过程产品质量的稳定性，并且在浓缩工艺的过程中也使用了循环神经网络自动控制系统药液温度，相比传统人工调节方法，不仅减少了劳动力的消耗，还增加了浓缩环节的安全性与产品生产的质量。

技术领域

本申请涉及神经网络、中药提取领域，具体涉及一种适于中药提取浓缩的循环神经网络控制方法和系统。

背景技术

在中药生产提取浓缩控制系统的工艺过程中，实际上是压力，温度，液位，浓度，蒸汽流量等相关参数复杂作用的化学反应的过程.而且反应进行的过程中，很容易受到外界的因素影响，例如反应器内压力，温度，流量等因素的突变，都会破坏反应的动态平衡.如果操作处理不当，就会造成反应过程的震荡，最终影响药液的质量。

在中药提取的工艺过程控制中，提取反应中的温度参数是控制提取进行的关键，提取罐内的药液以及输入蒸汽的温度参数，影响着提取罐内的压力，而药液温度又关系到挥发油的提取率及药液析出的速率。所以控制的关键是根据工艺参数设定值来调整蒸汽控制阀门的开度大小，来维持罐内温度、压力的基本稳定，使药液保持微沸，防止过度沸腾或温度不足的情况出现。

当前，很多国内大型中药生产厂家一般采用常规的PID控制技术与人工经验相结合，通过调整控制蒸汽控制阀门的开度大小来控制参数的稳定，由于中药提取过程实质是一个复杂的传热传质过程，系统具有复杂繁琐、干扰较强以及带有滞后控制的特点，故采用PID控制技术与人工经验结合的方法，会很难精确的控制提取温度，导致产品质量不稳定、提取效率低、原料消耗和能耗偏大等不良的结果，并且人工的错误操作同样会带来不必要的原料及能量损失。

中药生产浓缩过程是一个非常复杂的工业工艺过程，在浓缩过程中必须保证液位、压力、温度及药液浓度等按既定要求稳定变化或者维持恒定，而蒸汽和真空的突然变化又会给整个系统带来极大的扰动，如何维持整个系统的稳定，保证药液浓度的一致性。纵观整个浓缩工艺过程，在目前国内大多数重要生产厂家的生产流水线中，能使多效浓缩期更加智能化的科研成果非常少，温度并没有成为浓缩系统全自动控制的控制参量而仅仅被作为在线监测的参考数据，现场操作人员为改变根据现场温度测量仪表指示的温度值，只会单一的开关蒸汽进汽阀门，或调节蒸汽控制阀门的开度。在这种单一的操作模式下，系统进行自动控制时会出现很多弊端：

1.在中药制药过程中有人工参与会带来相当大的药品污染风险，这是不符合制药卫生标准的，对传统中药的出口会有很大影响；2.当设备内部药液达到沸腾或微沸状态时，液面上下浮动明显，靠人工观察会出现很大误差，同理对于压力、温度、pH值等模拟量的测量也很难达到精度要求；3.在现场进行人工观测需要耗费相当大的人力资源，操作人员过度疲劳；4.对于蒸汽控制阀门的操作，需要经验丰富的操作人员来控制，而不同的现场操作人员对调节阀开度的掌握很难达到一致，导致浓缩器出液时的浓缩液的浓度质量无法得到保证；5.靠人工来控制抽真空管路，无法保证两个蒸发室抽真空阀门的开关速率，会引起两个蒸发室分别工作时的相互干扰，直接导致药液质量的严重下降；6.现场设备的历史运行记录在人工操作的情况下无法得到记录，对药品浓缩经验总结，以及事故责任无法做出准确显示。

发明内容

针对现有控制方法及系统的复杂、大惯性以及大滞后的特性，本申请的目的是提供一种适于中药提取浓缩的循环神经网络控制方法和系统，以取代传统控制方法和系统，以有效改善控制平直，降低输出参数的超调量，缩短各参数达到稳态的控制时间，减小输出参数的变化幅度。

为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：