利用模糊自適應(yīng)PID控制實現(xiàn)中藥提取溫度控制

利用模糊自適應(yīng)PID控制實現(xiàn)中藥提取溫度控制摘要：以傳統(tǒng)中藥提取過程中溫度控制為研究對象，提出一種基于模糊自適應(yīng)PID控制的溫度控制方法。該方法通過模糊控制器對控制過程的模糊化處理，提高了溫度控制器的魯棒性和控制精度，避免了傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)難以確定的問題，同時采用自適應(yīng)控制降低了模糊控制器的模糊度，實現(xiàn)了對中藥提取溫度的精確控制。關(guān)鍵詞：中藥提取；溫度控制；模糊自適應(yīng)PID控制一、引言中草藥提取是中醫(yī)藥制藥的重要環(huán)節(jié)，提取溫度對中藥成分的提取和藥效產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)的提取過程中，因溫度控制精度低、波動大，導(dǎo)致提取效果不穩(wěn)定，成品質(zhì)量差異大。因此，如何實現(xiàn)對中藥提取溫度的精確控制，是一個亟待解決的問題。PID控制器是處理工業(yè)控制中的常用控制器，但在中藥提取溫度控制上，傳統(tǒng)PID控制器在參數(shù)調(diào)節(jié)和抗干擾能力方面存在問題，使其難以實現(xiàn)對溫度的精確控制。因此，本文提出了一種基于模糊自適應(yīng)PID控制的溫度控制方法，以提高溫度控制精度和魯棒性，避免了傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)難以確定的問題，為中草藥提取過程的質(zhì)量控制提供了有力支持。二、模糊自適應(yīng)PID控制原理模糊控制器是一種以模糊邏輯為基礎(chǔ)的控制算法，通過將輸入信號和參考信號模糊化處理，得到控制輸出。其基本結(jié)構(gòu)包括模糊化模塊、知識庫、推理機(jī)和去模糊化模塊。模糊自適應(yīng)PID控制器是在傳統(tǒng)PID控制器的基礎(chǔ)上，通過模糊化處理改善其魯棒性和控制精度。模糊自適應(yīng)PID控制器基本框圖如圖1所示：圖1模糊自適應(yīng)PID控制器基本框圖其中，$e(t)$為系統(tǒng)輸出和期望值之差，$u(t)$為控制量輸出。控制器包括模糊控制器和自適應(yīng)PID控制器，模糊控制器的輸入為誤差信號$e(t)$和誤差變化率$de(t)/dt$，輸出為模糊度$f$。自適應(yīng)PID控制器的輸入為模糊度$f$和誤差信號$e(t)$，輸出為控制量增量$\\Deltau$。模糊自適應(yīng)PID控制器的輸出$u(t)$為：$$u(t)=K_pe(t)+K_i\\int_{0}^{t}e(x)dx+K_d\\frac{de(t)}{dt}+\\Deltau(t)$$其中，$K_p$、$K_i$和$K_d$分別為比例、積分和微分系數(shù)?？刂破鲄?shù)根據(jù)實時反饋得到，使得控制器動態(tài)響應(yīng)性能更好。三、中藥提取溫度控制方案中藥提取過程中，水是主要抽提劑，通常采用水蒸汽輪式提取，加熱方式為間接加熱。中藥提取過程的關(guān)鍵是保證溫度的控制精度和穩(wěn)定性，在不同草藥的提取過程中，溫度穩(wěn)定性有著不同的要求。本文提出的中藥提取溫度控制方案具體實現(xiàn)如下：1.采用RTD傳感器實時測量提取罐內(nèi)部溫度，為溫度控制提供實時反饋信號。2.設(shè)計溫控系統(tǒng)基于PLC控制器，具有良好的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。PLC采用PID算法建立模糊控制器，并通過反饋和修正，改進(jìn)模糊控制器的精度和魯棒性。模糊控制器使用MEM結(jié)構(gòu)，具有較短的計算時間和較高的規(guī)則逼近能力。3.設(shè)計自適應(yīng)PID控制器，實現(xiàn)對模糊控制器的控制。自適應(yīng)PID控制器實時修正模糊控制器的模糊度，通過修正偏差，提高溫度控制的精確性，使其影響因素更少。4.完成控制策略的軟件仿真，結(jié)果表明，在提取過程中，模糊自適應(yīng)PID控制器溫度變化率小，溫度穩(wěn)定性好，在不同草藥的提取過程中均具有較好的控制效果。四、結(jié)論本文針對傳統(tǒng)PID控制器在中藥提取過程中溫度控制方面存在的問題，提出了一種基于模糊自適應(yīng)PID控制的溫度控制方法。該方法通過模糊控制器對控制過程的模糊化處理，提高了溫度控制器的魯棒性和控制精度，避免了傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)難以確定的問題，同時采用自適應(yīng)控制降低了模糊控制器的模糊度，實現(xiàn)了對中藥提取溫度的精確控制。軟件仿真結(jié)果表明，該方法具有控制效果好、溫度穩(wěn)定性高、實時性強(qiáng)等優(yōu)點，可為中草藥提取過程的質(zhì)量控制提供有力支持。參考文獻(xiàn)：[1]顧鎮(zhèn).PLC技術(shù)在中藥制藥過程中的應(yīng)用研究[J].安徽醫(yī)藥,2018(4):170-171.[2]張維新,李紅霞,劉世琪,等.基于