制药流化床的温度控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及制药设备领域技术领域，更为具体地，涉及一种制药流化床的温度控 制方法及系统。
【背景技术】
[0002] 能够完成流态化的设备称之为流化床，所谓流态化，是指固体物料与流体充分接 触并发生传质、传热等作用，使其呈悬浮状的一种工作状态。多数制药工艺都涉及到物料的 流态化过程，促使制药流化床在制药工业中获得了广泛的应用。早期制药流化床的功能相 对单一，主要用于药物的干燥。随着制药技术需求的变化和设备技术的发展，制药流化床呈 现多功能发展趋势，一般都集成了造粒、包衣、制丸和干燥等多种功能。温度是流化床系统 的一个重要参数，不仅影响到药物的生产效率，而且影响到某些药物的生产质量。现有的流 化床温度一般采用单回路PID控制，即通过检测硫化室入口的风温，将其与工艺要求的温 度设定值进行比较而获得温度差值，进而对温度差值进行比例积分微分（PID)运算，再根 据运算得到的控制量，改变加热器的功率来调节硫化室入口的风温。比例增益（P)、积分时 间（I)和稳份时间（D)是PID控制算法的三个控制参数，对流化床温度控制具有较大的影 响，一般不允许操作人员修改PID控制参数。这种相对固定的PID参数很难应对流化床温度 的全程变化特征，即，温度处于大偏差、小偏差、加速逼近给定值或快速背离给定值时，PID 控制算法的作用强度维持不变，其控制量输出仅根据偏差及其变化率进行调整。当生产工 艺要求大幅度提升或下降温度设定值时，实际的温度响应出现较为严重的迟后，并伴随较 大的超调量，这是制药流化床现有温度控制方法的一类缺陷。为了使制药流化床对生产工 艺具有良好的硫化特性和适应性，一般要求流化床具有较宽的风速调整范围，兼具有抖袋、 反吹和鼓槽等功能，这些辅助功能的定时启动和人为启动，都会对流化床的温度控制造成 较大的扰动。风速快速提升，会引起温度下降；抖袋操作在关闭左侧或右侧风门时，会导致 温度短时上升；鼓槽通过快速交替提升风速和下降风速，会引起温度的交替变化。单回路温 度控制系统，没有考虑这些影响因素，只有等到实际的温度偏离设定值时，才能进行调节， 必然会出现较为严重的迟后和较大的动态误差，这是制药流化床现有温度控制方法的另一 类缺陷。
【发明内容】
[0003] 鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种制药流化床的温度控制方法及系统，以 解决上述【背景技术】中指出的问题。
[0004] 本发明提供一种制药流化床的温度控制方法，包括：
[0005] 获取单回路PID控制的输出控制量和多扰动前馈控制量；其中，多扰动前馈控制 量包括反吹扰动静态前馈控制量、抖袋扰动静态前馈控制量和风速扰动动态前馈控制量；
[0006] 将单回路PID控制的输出控制量和多扰动前馈控制量合成总控制量，按照总控制 量的大小输出PWM脉冲，实现制药流化床的温度调节；
[0007] 其中，在获取单回路PID控制的输出控制量的过程中，
[0008] 采集当前温度的测量值，基于测量值和温度设定值计算温度偏差变化率；
[0009] 根据测量值与温度阈值下限、温度阈值上限、温度设定值以及温度偏差变化率的 逻辑关系，识别当前温度的工况；
[0010] 根据当前温度的工况查询PID控制参数表，获得与当前温度的工况对应的PID控 制参数；
[0011] 根据PID算法计算单回路PID控制的输出控制量。
[0012] 本发明还提供一种制药流化床的温度控制系统，包括：
[0013] 输出控制量获取单元，用于获取单回路PID控制的输出控制量；
[0014] 扰动前馈控制量获取单元，用于获取多扰动前馈控制量；其中，多扰动前馈控制量 包括反吹扰动静态前馈控制量、抖袋扰动静态前馈控制量和风速扰动动态前馈控制量；
[0015] 总控制量合成单元，用于将单回路PID控制的输出控制量和多扰动前馈控制量合 成总控制量；
[0016] 脉冲输出单元，用于按照总控制量的大小输出PWM脉冲，实现制药流化床的温度 调节；
[0017] 其中，输出控制量获取单元包括：
[0018] 温度采集模块，用于采集当前温度的测量值；
[0019] 温度偏差变化率计算模块，用于基于测量值和温度设定值计算温度偏差变化率；
[0020] 温度工况识别模块，用于根据测量值与温度阈值下限、温度阈值上限、温度设定值 以及温度偏差变化率的逻辑关系，识别当前温度的工况；
[0021] PID控制参数获取模块，用于根据当前温度的工况查询PID控制参数表，获得与当 前温度的工况对应的PID控制参数；
[0022] 输出控制量计算模块，用于根据PID算法计算单回路PID控制的输出控制量。
[0023] 利用上述本发明的制药流化床的温度控制方法及系统，能够克服现有温度控制方 法的两类缺陷，温度控制的动态误差小于1°C，稳态误差小于0. 5°C，在中高端制药流化床 中，具有较好的应用前景。
[0024] 为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在 权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明 旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
【附图说明】
[0025] 通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面 理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
[0026]图1为根据本发明实施例的制药流化床的温度控制方法的流程示意图；
[0027] 图2为制药流化床温度响应曲线的工况划分图；
[0028] 图3为制药流化床多扰动前馈-反馈控制框图；
[0029]图4为根据本发明实施例的制药流化床的温度控制系统的逻辑结构示意图。
[0030]其中，图2中：①表示温度响应工况1 ;②表示温度响应工况2 ;③表示温度响应工 况3 ;④表示温度响应工况4 ;⑤表示温度响应工况5 ;⑥表示温度响应工况6 ;⑦表示温度 响应工况7 ;⑧表示温度响应工况8。\为温度设定值；Y(k)为温度测量值；YH为阈值上限； 八为阈值下限；
[0031] 图3中：Ys(s)为温度设定值；Y(s)为温度测量值（被控量）"(s)为反吹对温度 的扰动；N2(s)为抖袋对温度的扰动；N3(s)为风速对温度的扰动；Gnl(s)为反吹对温度的扰 动通道传递函数；Gn2(s)为抖袋对温度的扰动通道传递函数；Gn3(s)为风速对温度的扰动通 道传递函数；Dfl(s)为反吹扰动前馈控制器；Df2(s)为抖袋扰动前馈控制器；Df3(s)为风速 扰动前馈控制器；PID为比例积分微分控制律。
【具体实施方式】
[0032] 在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐 述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。 在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。 [0033] 为了克服制药流化床现有温度控制方法的两类缺陷，本发明根据温度测量值曲线 的当前值及其变化趋势，自动识别当前的温度响应所处工况段的特征，根据其特征编号，加 载不同的PID控制参数和不同的PID作用强度，尽快使温度测量值逼近其工艺设定值，克服 现有温度控制方法的第一类缺陷。将风速变化、抖袋和鼓槽工艺操作对流化床温度的扰动， 前馈到温度控制回路中，及时消除或降低扰动对温度的影响，克服现有温度控制方法的第 二类缺陷。
[0034] 图1示出了根据本发明实施例的制药流化床的温度控制方法的流程。
[0035] 如图1所示，本发明实施例提供的制药流化床的温度控制方法，包括：
[0036] 步骤S110 :获取单回路PID控制的输出控制量和多扰动前馈控制量。
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