本發(fā)明屬于生產(chǎn)設(shè)備控制，具體的說是一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、粉劑生產(chǎn)設(shè)備在制藥、食品、化工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，這些設(shè)備的主要功能是將原材料粉碎、混合、干燥，并最終形成符合要求的粉劑產(chǎn)品，然而，傳統(tǒng)的粉劑生產(chǎn)設(shè)備通常依賴人工操作和離線檢測(cè)，存在以下問題：

2、1)生產(chǎn)效率低：由于依賴人工操作，生產(chǎn)過程中存在許多人為因素，導(dǎo)致生產(chǎn)效率不高；2)質(zhì)量控制難度大：離線檢測(cè)通常是在生產(chǎn)結(jié)束后進(jìn)行，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正生產(chǎn)過程中的質(zhì)量問題，容易導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；3)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差：傳統(tǒng)方法缺乏對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，難以進(jìn)行有效的過程優(yōu)化和控制；4)資源浪費(fèi)：由于無法實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程，容易導(dǎo)致資源浪費(fèi)，如過量投料、能耗過高等。

3、如公開號(hào)為cn1?17724417a的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了基于物聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)設(shè)備控制方法，涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有技術(shù)中未及時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行合理的調(diào)控，導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備未達(dá)到自身最大的產(chǎn)量值，使得整體產(chǎn)量下降的技術(shù)問題；所述方法包括：設(shè)備管理模塊獲取監(jiān)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的已完成產(chǎn)量；數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)設(shè)備管理模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析已完成產(chǎn)量是否達(dá)到對(duì)應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)量，若未達(dá)到，速度調(diào)節(jié)模塊將對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)；同時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊還對(duì)設(shè)備溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過調(diào)節(jié)生產(chǎn)速度使設(shè)備溫度處于正常；此方法及時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)速度進(jìn)行合理的調(diào)控，使其每臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備都達(dá)到自身的最大產(chǎn)量值，提高工廠整體的產(chǎn)量。

4、如公開號(hào)為cn1?17076849a的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種生產(chǎn)設(shè)備智能控制方法及系統(tǒng)，對(duì)篩選得到的數(shù)據(jù)分塊進(jìn)行壓縮和衍生，得到各個(gè)數(shù)據(jù)分塊的記錄有數(shù)據(jù)重要等級(jí)的分團(tuán)數(shù)據(jù)，然后通過分團(tuán)數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)分塊的指定重要等級(jí)，從而控制生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的指定重要等級(jí)，得到生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的控制結(jié)果；由于篩選過程中在保證不遺漏生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)中錯(cuò)誤范圍的同時(shí)，能夠減少對(duì)生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)中正常范圍的篩選，使得在衍生過程中更加關(guān)注生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤范圍，減少對(duì)后續(xù)的錯(cuò)誤控制的差異，使得控制的數(shù)據(jù)重要等級(jí)更加精確，能夠更加精確地控制數(shù)據(jù)分塊的指定重要等級(jí)，進(jìn)而提高生產(chǎn)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的指定重要等級(jí)的精確性，得到更加精確的控制結(jié)果。

5、上述專利的缺陷：1)未有直接應(yīng)用于動(dòng)物保健品粉劑的生產(chǎn)控制；2)未有對(duì)生產(chǎn)出的動(dòng)物保健品粉劑的質(zhì)量進(jìn)行把控的同時(shí)，提高動(dòng)物保健品粉劑的生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制系統(tǒng)及方法，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)粉劑生產(chǎn)過程的優(yōu)化和粉劑產(chǎn)品質(zhì)量的提升。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法，包括以下具體步驟：

4、使用傳感器實(shí)時(shí)采集粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，包括濕度、溫度、密度、粒度和成分，并對(duì)采集的粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理；

5、根據(jù)采集的粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，建立粉劑生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，分析粉劑在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)的變化；

6、實(shí)時(shí)采集粉劑成品出口處的成品關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)粉劑成品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估；

7、根據(jù)粉劑成品質(zhì)量分析結(jié)果，利用自適應(yīng)控制策略，反饋調(diào)整粉劑生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)。

8、具體的，所述建立粉劑生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型包括：

9、第一平衡模型、第二平衡模型和第三平衡模型；

10、在粉劑的生產(chǎn)過程中，根據(jù)粉劑原料進(jìn)料、粉劑出料和反應(yīng)過程中生產(chǎn)或消耗的物質(zhì)量，建立第一平衡模型，獲取粉劑生產(chǎn)進(jìn)料流量、粉劑生產(chǎn)出料流量和粉劑生產(chǎn)反應(yīng)的生產(chǎn)或消耗量，粉劑生產(chǎn)中粉劑原料的總量隨粉劑生產(chǎn)時(shí)間的變化率為粉劑生產(chǎn)進(jìn)料流量、粉劑生產(chǎn)出料流量和粉劑生產(chǎn)反應(yīng)的生產(chǎn)或消耗量之和；

11、根據(jù)粉劑生產(chǎn)設(shè)備中能量的輸入、輸出及生成和消耗，建立第二平衡模型，獲取輸入粉劑生產(chǎn)設(shè)備中的熱量、粉劑生產(chǎn)設(shè)備輸出的熱量和粉劑生產(chǎn)設(shè)備工作能量，粉劑生產(chǎn)設(shè)備中的總能量為輸入粉劑生產(chǎn)設(shè)備中的熱量、粉劑生產(chǎn)設(shè)備輸出的熱量和粉劑生產(chǎn)設(shè)備工作能量之和；

12、根據(jù)粉劑生產(chǎn)過程中擴(kuò)散、對(duì)流和反應(yīng)因素，建立第三平衡模型，表示粉劑生產(chǎn)過程中組分的濃度與粉劑生產(chǎn)過程中組分隨流體運(yùn)動(dòng)的對(duì)流項(xiàng)，和粉劑生產(chǎn)過程中組分的擴(kuò)散項(xiàng)與粉劑生產(chǎn)反應(yīng)中組分的生產(chǎn)或消耗速率之間的平衡。

13、具體的，所述粉劑生產(chǎn)反應(yīng)中組分的生產(chǎn)或消耗速率的具體公式為：

14、

15、其中，ri表示第i個(gè)粉劑生產(chǎn)反應(yīng)中組分的生產(chǎn)或消耗速率，ki表示第i個(gè)粉劑生產(chǎn)反應(yīng)的速率常數(shù)，cq表示粉劑生產(chǎn)過程中第q組分的濃度，表示第i個(gè)粉劑生產(chǎn)反應(yīng)中第q組分的反應(yīng)級(jí)數(shù)，g表示第i個(gè)粉劑生產(chǎn)反應(yīng)中反應(yīng)組分的總數(shù)量。

16、具體的，所述對(duì)粉劑成品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估包括：

17、對(duì)粉劑成品的平均粒徑、粉劑成品的濕度、粉劑成品的顏色差異、粉劑成品的密度和粉劑成品的流動(dòng)性進(jìn)行加權(quán)求和。

18、具體的，所述自適應(yīng)控制策略包括：

19、設(shè)定粉劑成品質(zhì)量合格閾值，當(dāng)粉劑成品質(zhì)量低于粉劑成品質(zhì)量合格閾值時(shí)，判定粉劑成品不合格，反之，判定粉劑成品合格；

20、當(dāng)粉劑成品不合格時(shí)，對(duì)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，具體公式為：

21、

22、其中，表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的狀態(tài)估計(jì)值，表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g-1時(shí)的狀態(tài)估計(jì)值，gg表示卡爾曼增益，yg表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的觀測(cè)值，h表示觀測(cè)矩陣；

23、對(duì)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的誤差參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，具體公式為：

24、

25、其中，θg表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的參數(shù)估計(jì)向量，θg-1表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g-1時(shí)的參數(shù)估計(jì)向量，zyg表示增益矩陣，φg表示粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的回歸向量；

26、根據(jù)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的狀態(tài)估計(jì)和參數(shù)辨識(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整控制粉劑生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)鍵參數(shù)，粉劑生產(chǎn)設(shè)備的控制輸入具體公式為：

27、

28、其中，ug表示g時(shí)刻粉劑生產(chǎn)設(shè)備的控制輸入，ζ表示自適應(yīng)控制增益矩陣。

29、具體的，所述預(yù)處理包括：去除噪聲和異常值。

30、一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)所述的一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法，包括：數(shù)據(jù)采集模塊，模型建立模塊，質(zhì)量評(píng)估模塊和控制調(diào)整模塊；

31、所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于使用傳感器實(shí)時(shí)采集粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，包括濕度、溫度、密度、粒度和成分，并對(duì)采集的粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行預(yù)處理；

32、所述模型建立模塊，用于根據(jù)采集的粉劑生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)，建立粉劑生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型，分析粉劑在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)的變化；

33、所述質(zhì)量評(píng)估模塊，用于實(shí)時(shí)采集粉劑成品出口處的成品關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)粉劑成品的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估；

34、所述控制調(diào)整模塊，用于根據(jù)粉劑成品質(zhì)量分析結(jié)果，利用自適應(yīng)控制策略，反饋調(diào)整粉劑生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵參數(shù)。

35、具體的，所述控制調(diào)整模塊包括：狀態(tài)估計(jì)單元、誤差參數(shù)辨識(shí)單元和控制輸入單元；

36、所述狀態(tài)估計(jì)單元，用于對(duì)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)；

37、所述誤差參數(shù)辨識(shí)單元，用于對(duì)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的誤差參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)；

38、所述控制輸入單元，用于根據(jù)粉劑生產(chǎn)過程中時(shí)刻g時(shí)的狀態(tài)估計(jì)和參數(shù)辨識(shí)，計(jì)算出粉劑生產(chǎn)設(shè)備的控制輸入。

39、一種電子設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法的步驟。

40、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)指令，當(dāng)計(jì)算機(jī)指令運(yùn)行時(shí)執(zhí)行一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法的步驟。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

42、1.本發(fā)明提出一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法，在線控制可以實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整異常情況，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

43、2.本發(fā)明提出一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法，通過精確控制各項(xiàng)生產(chǎn)參數(shù)，避免了資源的過度消耗，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)減少了人為操作的干預(yù)，提高了生產(chǎn)效率。

44、3.本發(fā)明提出一種用于粉劑生產(chǎn)設(shè)備的在線控制方法，通過傳感器和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)采集和分析生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)，為粉劑生產(chǎn)過程優(yōu)化和決策提供數(shù)據(jù)支持。