[发明专利]一种中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法

说明书

一种中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法，针对中药饮片干燥过程热风风速不能根据实际的药材流量和药材湿度调节热风风速的问题，采用Levenberg–Marquardt算法训练中药饮片自动干燥过程药材湿度与热风风速神经网络预测模型，通过差分进化算法极小化未来一段时间内的药材湿度跟踪偏差与热风风速变化量的一个累积函数，实时计算中药饮片自动干燥过程热风风速的大小，实现中药饮片自动干燥过程湿度跟踪设定值的优化自动控制。本发明提供一种理解直观、设计简单、易于实现的中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法。

技术领域

本发明属于中药饮片生产过程自动控制领域，涉及一种中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法。

背景技术

中药饮片是中药材经过按中医药理论、中药炮制方法，经过加工炮制后可直接用于中医临床的中药，比服用西药在人体内产生的副作用更小，中药饮片在治疗慢性病、免疫性疾病以及养生保健、延年益寿等方面具有独特的疗效。由于不同品种和产地的中药，其采收时间、采收方法、预处理手段以及清洗时间、润药程度、切片形状的不同，不同的药材进行的工序不同，包括炒制、炙制和蒸煮等，干燥特性的不同，造成了最终干燥过程药材的湿度差异很大，在中药饮片制作过程中饮片成品湿度指数是影响中药饮片质量的一个重要因素。在中药饮片干燥过程中，调节热风干燥器中对流风速的大小，可以改变干燥箱中空气的水汽含量、药材的温度和药材中水分的蒸发速率，进而改变药材的湿度。通过对现有中药饮片自动干燥过程湿度控制方法的文献的检索发现，目前中药饮片干燥过程热风风速大多是固定不可控的，现有的各种干燥设备更多的注重设备结构设计，采用旋转干燥盘式或者滚筒搅拌式等结构设计对药材进行批量干燥，以及采用热风对流干燥结合真空冷冻、红外加热或者微波干燥的结构设计等，但是现有的各种干燥设备结构复杂多样，维护维修成本高，且不能随着中药饮片数量的变化及饮片药材湿度的变化自动调节热风风速，造成能源的浪费、干燥效率低和干燥质量不确定等问题，而且采用旋转干燥盘式、滚筒搅拌式以及热风干燥结合真空冷冻的结构设计都只能采用批量干燥的方式，在一定程度上会降低中药饮片干燥过程的效率，真空冷冻机价格昂贵且冷冻周期较长，采用滚筒搅拌式结构设计会对药材结构形状完整性造成破坏，导致中药饮片成品的卖相不佳以及存放过程中药效的流失，而红外干燥设备中的红外发射元件发射出的红外光频谱无法控制，不同药材对红外线区内的吸收带宽窄不一，造成干燥过程的热效率无法保证，而微波干燥会使药材中的矿物质、维生素减少，甚至可能变成为致癌物或者其他不能为身体所分解的合成物，长期摄入微波干燥的饮片，会使人体免疫系统出问题以及癌变的发生。在中药饮片干燥过程中，饮片数量以及饮片药材湿度并不是一成不变的，因此，中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法是针对中药饮片干燥过程提出的一种新的优化控制方法，可以满足在保证干燥质量的前提下实现低能耗的需要。

发明内容

为了克服现有中药饮片干燥设备不能自动根据实际情况优化热风风速、能源浪费和干燥质量不可控的不足，本发明提供一种理解直观、设计简单、易于实现的中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种中药饮片自动干燥过程湿度神经网络预测控制方法，所述方法包括如下步骤：

1)、记录当前中药饮片干燥过程干燥箱出料口饮片药材的湿度与进入干燥箱热风的风速的值；

2)、建立神经网络预测模型，采用两层的列文伯格-马夸特(Levenberg–Marquardt)神经网络模型，参见式(1)：