[发明专利]一种中药饮片中药材自动清洗过程水压预测控制方法

摘要

一种中药饮片中药材自动清洗过程水压预测控制方法，针对中药饮片中药材自动清洗过程水压受水泵本身性能限制无法快速准确达到设定水压的问题，采用中药饮片中药材自动清洗过程清洗水泵水压与水泵输入电压频率单位阶跃响应模型，通过极小化未来一段时间内的水压跟踪偏差与水泵输入电压频率变化量的一个累积函数，实时计算中药饮片中药材自动清洗过程清洗泵输入电压频率的大小，实现中药饮片中药材自动清洗过程水压跟踪目标值的优化自动控制。本发明提供一种理解直观、设计简单、易于实现的中药饮片中药材自动清洗过程水压预测控制方法。

主权项

1.一种中药饮片中药材自动清洗过程水压预测控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)、考虑中药饮片中药材清洗过程清洗水泵水压与水泵输入电压频率之间的单位阶跃响应模型，参见式(1)：其中，时间变量k表示采样时刻，输出变量y为清洗水泵水压，控制变量u为水泵输入电压频率，控制增量Δu表示水泵输入电压频率的变化量，ai为单位阶跃响应的第i个时刻水泵水压采样值，i＝1，2，…，N，序列{a1，a2，…，aN}称为预测模型向量，自然数N为模型时域长度；2)、在当前第k个采样时刻，假设控制量不再变化时系统在未来P个时刻的输出值为P为预测时域，那么在未来M个时刻的控制增量列向量ΔU(k)作用于系统(1)后的输出则可以预测，参见式(2)：其中，M为控制时域，A和ΔU_M(k)分别为ΔU_M为从当前时刻起M个时刻的控制增量列向量，A为动态矩阵，其中，即在未来P时刻内的预测输出等于用当前控制量预测的未来P时刻的输出加上未来P时刻的控制增量与动态矩阵的乘积；3)、定义第k个采样时刻的优化性能指标，参见式(3)：其中，ql为输出变量加权系数，rj为控制增量加权系数，将性能指标(3)写成矢量形式，参见式(4)：其中，符号“T”表示向量的转置，Yr(k)＝[yr(k+1)，yr(k+2)，…，yr(k+P)]T，矩阵Q和R分别称为误差加权矩阵和控制增量加权矩阵，使J(k)取最小的ΔU_M(k)通过极值必要条件求得，参见式(5)：4)、在当前第k个采样时刻使用ΔU_M(k)中的第一个控制增量Δu(k)，到下一个采样时刻k+1时刻，检测系统的实际输出y(k+1)并与按式(2)预测算得的比较，构成预测误差，参见式(6)：以后各时刻输出值的预测也应在模型预测的基础上加以校正，通过式得到，其中h＝[h₁h₂…h_P]^T，h_m为误差加权系数，m＝1，2，…，P，则在k+1时刻用于预测优化的参见式(7)：其中，为移位矩阵。