據(jù)收 集時(shí)刻，構(gòu)成相應(yīng)的時(shí)間序列X = U1, x2, x；5, ...，XiJ。提取全過程所得到的吸光度特征值 隨時(shí)間變化曲線如圖3所示。
[0066] (4)判斷吸光度特征序列長(zhǎng)度k是否達(dá)到曲線擬合的數(shù)量要求1，其中1值的設(shè)定 需保證此時(shí)特征值序列Y隨時(shí)間呈現(xiàn)較明顯的變化趨勢(shì)，設(shè)1 = 30,若k多1，則開始擬合 分析，執(zhí)行步驟5 ;如果未達(dá)到要求，返回步驟2,繼續(xù)收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集個(gè)數(shù)k與擬合時(shí) 刻對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1. 1所示。
[0067] 表1. 1 "千年健"吸光度變化模型動(dòng)態(tài)識(shí)別過程參數(shù)
[0069] (5)結(jié)合當(dāng)前得到的吸光度特征值及時(shí)間序列Y，X進(jìn)行模型參數(shù)在線識(shí)別，模型Y =F(X)的具體形式為：
[0071 ] (5. 1)對(duì)X，Y序列分別進(jìn)行最大值歸一化處理，其最大值分別為1_和y _， 則^=114.各檢測(cè)周期對(duì)應(yīng)的1_(即xk)和7_如表1.1所示。得到標(biāo)準(zhǔn)化序列
其中
[0074] 則f與1的擬合模型可以寫做：
[0077] (5.2)結(jié)合非線性網(wǎng)格搜索及線性最小二乘確定參數(shù)及f的取值。該步驟包 括以下子步驟：
[0078] (5.2. 1)在f的可行域中設(shè)定取值范圍[ti，t2]，對(duì)此范圍進(jìn)行m等分并將每一個(gè) 等分點(diǎn)作為f的搜索值帶入擬合公式中其中設(shè)L= 0. 001，12= 5, m = 5。
[0079] (5. 2. 2)上述步驟劃分得到的每一個(gè)f搜索值，通過一元線性回歸的方法估計(jì)其 所對(duì)應(yīng)的線性參數(shù)4及4。：
[0080] (5. 2. 3)將擬合參數(shù)及f帶入擬合公式，得到使目標(biāo)函數(shù)
最小的參數(shù)，在對(duì)應(yīng)的;f搜索值附近區(qū)域內(nèi)進(jìn)一步m等分；
[0081] (5. 2. 4)重復(fù)步驟5. 2. 1 -5. 2. 3,直至網(wǎng)格間距小于控制誤差Θ為止。本例設(shè)定 Θ = 0. 0002。各檢測(cè)周期得到的擬合參數(shù)f,,《及I1如表1. 1所示，將其還原得到對(duì)應(yīng)的參 數(shù)T, b。和b i，如表1. 2所示。擬合曲線如圖4所示（本例中只列出k = 30及k = 37時(shí)刻 的擬合曲線，其他擬合曲線處于這兩條曲線之間）。
[0082] 表1. 2 "千年健"吸光度變化模型動(dòng)態(tài)識(shí)別結(jié)果參數(shù)及終點(diǎn)預(yù)測(cè)
[0084] (6)利用聚類分析的方法對(duì)當(dāng)前模型進(jìn)行穩(wěn)健分析。具體包含以下步驟：
[0085] (6. 1)若當(dāng)前為所得到的第一條分析曲線，則將其置入第一類曲線中。對(duì)于其他分 析周期所得到的擬合曲線，計(jì)算其與前期得到的各曲線之間的距離，即其均方誤差：
[0087] F1U)及匕(〇分別表示在第i個(gè)及第j個(gè)測(cè)量周期識(shí)別得到的模型中，吸光度特 征值yt所對(duì)應(yīng)的擬合值，其中I < t < k。表1. 3表示不同擬合時(shí)刻得到的擬合曲線之間 的距離。
[0088] 表1. 3 "千年健"吸光度變化動(dòng)態(tài)擬合曲線之間的距離
[0090] (6. 2)根據(jù)上述步驟得到當(dāng)前曲線與已知各類之間的距離，即當(dāng)前曲線與該類別 中所有曲線距離的最小值。
[0091] (6.3)如果當(dāng)前曲線與某一類距離最小且小于預(yù)設(shè)的分類閾值δ，設(shè)定δ = 0.05,則將當(dāng)前曲線合并到該類中；若當(dāng)前到任意類的距離均大于δ，則當(dāng)前曲線保持單 獨(dú)一類。分類情況如表1. 4所示，其中設(shè)定k = 30時(shí)得到的擬合曲線所屬類別為C1，其他 類別用C2，C3，."，Cn表示。
[0092] 表1. 4 "千年健"吸光度變化動(dòng)態(tài)擬合曲線分類情況
[0094] (6. 4)判斷擬合模型是否處于穩(wěn)定，若最后p條曲線均屬于同一類，設(shè)定p = 5,則 說明擬合模型已達(dá)到穩(wěn)定。
[0095] (7)根據(jù)步驟5所得到的模型參數(shù)，初步預(yù)測(cè)提取終點(diǎn)：設(shè)定提取終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的紫 外吸光度值為（1-λ)b。，其中λ表示提取終點(diǎn)與擬合模型最終收斂值b。的偏差率，設(shè)定λ = 0.1。由此得到提取終點(diǎn)時(shí)刻
并進(jìn)一步修正提取終點(diǎn)：計(jì)算當(dāng)前曲線所 在類別中各曲線所對(duì)應(yīng)提取終點(diǎn)時(shí)刻的平均值tsf作為13的修正值。各檢測(cè)周期得到的提 取終點(diǎn)如表1. 2所示。
[0096] (8)若擬合模型未達(dá)到穩(wěn)定或當(dāng)前時(shí)刻未達(dá)到tsf，則返回步驟2繼續(xù)收集數(shù)據(jù)進(jìn) 行分析；若擬合模型已達(dá)到穩(wěn)定且當(dāng)前時(shí)刻已達(dá)到tsf，則提取過程已進(jìn)行完全，退出分析。 根據(jù)附表1. 4,由于k>30后擬合得到的曲線均屬于同一類別，當(dāng)k = 37時(shí)擬合模型已收斂， 因此可以判斷擬合時(shí)間Xk= IOlmin時(shí)模型達(dá)到穩(wěn)定。由于預(yù)測(cè)終點(diǎn)t sf~lOlmin，且模型 達(dá)到穩(wěn)定時(shí)所對(duì)應(yīng)的擬合時(shí)間xk= IOlmin = t sf，因此k = 37時(shí)提取過程已到達(dá)終點(diǎn)，分 析過程結(jié)束。
[0097] 實(shí)例二：某中藥制藥公司"制川烏"提取過程。利用在線識(shí)別與終點(diǎn)判定系統(tǒng)進(jìn)行 提取過程實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)周期為2 -3min，提取過程周期為180min。本方法具體包括以下步 驟：
[0098] (1)關(guān)閉光源24,利用紫外光譜儀25進(jìn)行紫外光譜快速檢測(cè)，記錄得到的暗光譜 SdaA;$有效采樣次數(shù)k = O ;設(shè)定濾波窗口寬度為5、光譜儀積分時(shí)間為200ms，采樣測(cè)量周 其月 Ts= 4min ;
[0099] (2)對(duì)中藥提取過程的提取液進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣。得到預(yù)處理后的有效吸光度序列Af。 提取全過程所得到的吸光度曲線如圖5所示。
[0100] (3)對(duì)于第k次測(cè)量得到的吸光度曲線，取出該曲線紫外波段內(nèi)的平均值作為當(dāng) 前時(shí)刻下的吸光度特征值，選定該波段范圍為230 - 300nm，并結(jié)合此前測(cè)量得到的k-Ι個(gè) 吸光度特征值構(gòu)成不同時(shí)刻下吸光度特征值序列Y = Iy1, y2, y；?，...，yd ;同時(shí)記錄數(shù)據(jù)收 集時(shí)刻，構(gòu)成相應(yīng)的時(shí)間序列X = U1, x2, χ；5, ...，xJ.提取全過程所得到的吸光度特征值隨 時(shí)間變化曲線如圖6所示。
[0101] (4)判斷吸光度特征序列長(zhǎng)度k是否達(dá)到曲線擬合的數(shù)量要求1，其中1值的設(shè)定 需保證此時(shí)特征值序列Y隨時(shí)間呈現(xiàn)較明顯的變化趨勢(shì)，設(shè)1 = 30,若k多1，則開始擬合 分析，執(zhí)行步驟5 ;如果未達(dá)到要求，返回步驟2,繼續(xù)收集數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)收集個(gè)數(shù)k與擬合時(shí) 刻對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2. 1所示。
[0102] 表2. 1 "制川烏"吸光度變化模型動(dòng)態(tài)識(shí)別結(jié)果參數(shù)及終點(diǎn)預(yù)測(cè)
[0105] (5)結(jié)合當(dāng)前得到的吸光度特征值及時(shí)間序列Y，X進(jìn)行模型參數(shù)在線識(shí)別，模型Y =F(X)的具體形式為：
[0107] 擬合過程與實(shí)例一相同，各檢測(cè)周期得到的擬合參數(shù)T，IDl^Pb1如表2. 1所示。各 擬合周期得到的擬合曲線如圖7所示（本例只列出k = 30, 38及54時(shí)的擬合曲線，其他時(shí) 刻曲線在這三條曲線之間）。
[0108] (6)利用聚類分析的方法對(duì)當(dāng)前模型進(jìn)行穩(wěn)健分析。分類步驟如實(shí)例一相同。分 類情況如表2. 2所示，其中設(shè)定k = 30時(shí)得到的擬合曲線所屬類別為C1，其他類別分別用 C2, C3，…，Cn 表不。
[0109] 表2. 2 "制川烏"吸光度變化動(dòng)態(tài)擬合曲線分類情況
[0111] (7)根據(jù)步驟5所得到的模型參數(shù)，初步預(yù)測(cè)提取終點(diǎn)：設(shè)定提取終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的紫 外吸光度值為（1-λ)b。，其中λ表示提取終點(diǎn)與擬合模型最終收斂值b。的偏差率，設(shè)定λ =0. 1。由此得到提取終點(diǎn)時(shí)刻
并進(jìn)一步修正提取終點(diǎn)：計(jì)算當(dāng)前曲線所在 類別中各曲線所對(duì)應(yīng)提取終點(diǎn)時(shí)刻的平均值tsf作為13的修正值。各檢測(cè)周期得到的提取 終點(diǎn)如表2. 1所示。
[0112] (8)若擬合模型未達(dá)到穩(wěn)定或當(dāng)前時(shí)刻未達(dá)到tsf，則返回步驟2繼續(xù)收集數(shù)據(jù)進(jìn) 行分析；若擬合模型已達(dá)到穩(wěn)定且當(dāng)前時(shí)刻已達(dá)到t sf，則提取過程已進(jìn)行完全，退出分析。 根據(jù)表2. 2,由于k>45后擬合得到的曲線均屬于同一類別，當(dāng)k = 50時(shí)擬合模型已收斂，而 此時(shí)并未到達(dá)提取終點(diǎn)；當(dāng)k = 55時(shí)，檢測(cè)時(shí)間xk= 133min~t sf，因此k = 55時(shí)提取過 程已到達(dá)終點(diǎn)，分析過程結(jié)束。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中藥提取過程動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型的在線識(shí)