1 引 言
医药用高效蒸馏水机是各医药行业不可缺少的设备，传统的蒸馏水机完全靠手工操作，不仅工作人员工作环境差，而且调节精度不高，很难实现实时监控。当生产完毕采样检测产品质量时，若出现问题只能废掉，造成极大的浪费。因而，蒸馏水机高效、准确的自动控制系统是提高医药质量、减轻工作人员劳动强度的重要保证。
2 工艺特点
蒸馏水机的数学模型较为复杂，其热交换回路与主蒸汽压力、温度及原料水的压力、流量关系紧密，非线性且耦合紧密。另外，纯汽输出回路和冷却水回路都是热交换回路的强烈干扰源。因而若想建立精确的数学模型十分困难。在蒸馏水生产过程中需要控制两个重要参数。一个为蒸馏水在出口处每平方厘米的电导，即电导率；另一个是蒸馏水在出口处的温度，简称出口温度。电导率一般用调节原料水的阀门开度来控制；出口温度一般用调节进入热交换器的蒸汽流量来控制。当蒸汽流量增加时使出口温度增加，同时也使电导率减小。同样原料水阀门开度的变化也会引起电导率和出口温度的变化。目前，许多蒸馏水生产设备的这两个参数大都是处于手动（或人工）控制状态，因而蒸馏水的质量往往不容易保证。
从控制的角度看，此过程是一个典型的双入双出、强耦合系统，而且蒸馏水机系统本身具有大滞后、非线性、时变、强干扰等特性，因此，传统方法设计的系统控制器在实际应用中无法获得满意效果。
3 神经网络解耦器［1］
根据系统特点，这里采用多变量非线性系统的神经网络自适应开环解耦控制算法，设计神经网络开环解耦补偿器。根据工艺分析，蒸馏水机系统的广义系统成为近似无耦合系统。我们设计了神经网络解耦器nd1、nd2使解耦后的广义对象成为一个无耦合的对象，然后使用单回路控制器c1、c2进行控制。
为使广义对象开环解耦，先断开控制器，在神经网络解耦器的输入端x1端加入输入信号，若已实现解耦，y2应等于0，这样神经网络解耦器nd1的指标函数为
在实际生产过程中，被控过程具有单调上升或单调下降的特性，也就是说，y是关于u′的单调上升或单调下降函数。当y关于u′是单调上升时sign
反之为－1，网络结构为一个输入层，一个中间层和一个输出层，输出层仅有一个节点。激励函数为双曲正切函数，网络的输入输出关系可以表达为：
当nd1和nd2确定后，c1和c2可以按单回路来设计，这样从u＝x＋u′就可以确定控制输入u。
4 仿真研究［3］
用简单的飞升曲线法对某蒸馏水机进行降阶处理，最后得到简化的某蒸馏水机的热交换过程系统数学模型为：
式中：r1为原料水阀门开度；y1为电导率；r2为蒸汽阀门开度；y2为出口温度。
针对对象的仿真数学模型，采用如前所述的神经网络解耦控制算法，对系统进行了大量的仿真实验。逐个改变被控制对象的参数，控制系统都具有良好的控制效果。图4—1和图4—2为参数变化时的仿真结果。
通过大量仿真研究表明，文中所述的解耦算法规律简单，整定参数不必辨识和建模，大致设计一组参数就能工作，且适应时变对象的能力强。分析和仿真表明神经网络自适应解耦控制算法具有较强的鲁棒性，对非线性、时变、多输入多输出系统具有较好的控制效果。
图4—1 r1＝1时仿真曲线
5 结束语
采用上述神经网络解耦控制技术，设计了蒸馏水机自动控制系统，成功的应用在六效裂管式蒸馏水机ld2000／6gg中。实际运行结果表明，文中提出的神经网络解耦控制器结构简单，易于工程实现，自适应能力强，实时性好，适用于大时滞系统，控制效果明显优于手动操作及经典控制方法，具有良好的使用及推广价值。
［参考文献］
［1］ 柴天佑．多变量自适应解耦控制及应用［m］．北京科学出版社，2001．
［2］ 刘镇清．人工神经网络bp算法的改进及其在无损检测中的应用［j］．测控技术2001，（3）．
［3］ 薛定宇．控制系统计算机辅助设计—matlab语言及应用［m］．清华大学出版社，1996．
