基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，包括：建立中药制药过程的各环节运行控制过程模型，包括底层过程控制环模型以及运行指标与底层控制器输出模型；构建底层过程控制环的控制器；采用数据驱动的方法来实现对制药过程底层过程控制环的控制器的次优设定值设计；其中，上层运行控制环根据运行指标的设定值，使用基于Q

【技术实现步骤摘要】
基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法


[0001]本专利技术涉及智能决策领域，具体涉及一种基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法。

技术介绍

[0002]中药作为中国的传统药物往往无法直接服用，由原植物至入药使用必须通过一系列的制药技术，得到相应的中药材或中药饮片以供其煎煮或制剂。整个制药过程包括了中药材前处理、煎煮、离心、超滤、浓缩等步骤，每一步都有具体的最优运行指标，包括但不仅限于浓度。但在实际的中药制药过程中，我们往往无法对浓度等运行指标进行直接控制，而是通过使用各类控制器对时间、温度、进出料速率等可控变量的设定值进行跟踪，从而最终实现跟随给定运行指标。本专利技术针对现代中药制药过程中运行指标与被控变量之间关系难以精确建模的问题，借助工业数据，旨在实现基于数据驱动的工业过程运行优化控制。
[0003]在传统的工业过程控制中，控制器的设定值假设已知，研究集中在如何设计控制器在镇定被控过程的条件下，使被控对象的输出很好地跟踪设定值。而随着工业现代化、智能化的不断推进发展，现代工业过程中不仅要实现传统工业过程控制的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，其特征在于，包括：建立中药制药过程的各环节运行控制过程模型，包括底层过程控制环模型以及运行指标与底层控制器输出模型；构建底层过程控制环的控制器；采用数据驱动的方法来实现对制药过程底层过程控制环的控制器的次优设定值设计；其中，上层运行控制环根据运行指标的设定值，使用基于Q
‑
学习的设定值更新，通过零阶保持器传递到底层过程控制环，底层过程控制环的控制器通过求解优化问题，给出控制量控制被控对象跟踪设定值。2.根据权利要求1所述的基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，其特征在于，所述底层过程控制环模型表示为：其中，x
k
为被控对象的状态，u
k
为底层过程控制环的控制器的输入，y
k
为所述控制器的输出，n
x
×
1,n
u
×
1,n
y
×
1分别为向量x
k
,u
k
,y
k
的维度；A为系统的状态矩阵，维度为n
x
×
n
x
，B为系统的输入矩阵，维度为n
x
×
n
u
，C为系统的输出矩阵，维度为n
y
×
n
x
，D为系统的前馈矩阵，维度为n
y
×
n
u
。3.根据权利要求1所述的基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，其特征在于，所述底层控制器输出模型表示为：r
n
＝My
n
其中，r
n
为运行指标的实际值，n
r
×
1为向量r
n
的维度，矩阵M为运行指标与底层控制器输出之间的关系矩阵，通过机理建模或者神经网络学习得到，维度为n
r
×
n
y
。4.根据权利要求1所述的基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，其特征在于，运行指标r
n
的计算周期T为底层过程控制环采样周期t的N倍，即T＝Nt，上层设定值存在如下关系：其中，y
*
(nT)为各个环节在nT时刻给其相对应的底层过程控制环的设定值，后面几个等式则是通过零阶保持器实现的，使得设定值在Nnt时刻到(Nn+t
‑
1)t时刻保持恒定，上层运行过程与底层控制过程保持信号频率相同。5.根据权利要求1所述的基于分布式模型预测控制的中药制药过程运行优化方法，其特征在于，所述底层过程控制环的控制器为DMPC控制器；对于第i个控制器而言，控制问题设计如下：约束条件为：x
k+1
＝Ax
k
+Bu
k
y
k
＝Cx
k
其中，所有的上标i均表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：李攀硕，李培源，鲁仁全，周琪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：