药品成品库温湿度多风机协同控制系统研究

摘要

随着制药企业生产规模的不断扩大，药品成品库房面积也随之增加。由于温湿度控制系统有效作用面积有限，因此，在大型药品库房中，需要多个控制系统同时工作以保证药品对环境温湿度的要求。在温湿度控制系统增加的同时，相邻系统之间相互干扰的问题越来越突出。针对现有大型药品成品库房温湿度控制系统之间相互干扰，存放药品因环境温湿度剧烈变化导致变质的问题，本文提出一种药品成品库房多风机协同控制系统，以避免因控制系统之间的相互干扰而导致库房中区域温湿度异常的问题。
　　本文对多风机协同控制系统的结构设计进行了深入研究，通过对系统功能进行分析，制定了多风机协同控制系统的总体结构，设计出了系统总体结构框图；同时，根据本系统的结构特点，设计了协同控制通信通道和执行测量系统，并给出了其总体结构图，介绍了其工作原理、软件组成和部分硬件的选型。对所采用的协同控制方法进行研究，采用交叉耦合协同控制策略，并在协同控制策略的基础上，采用模糊PID控制算法与其进行融合，从而减少多风机之间相互制约的因素对单风机模型的影响，在不影响单个风机控制精度的情况下，避免了多风机之间的互相干扰给温湿度带来的负面影响。同时，结合OPC通信技术，将多风机协同控制算法与控制系统之间进行有机结合，采用软件对系统进行控制，避免使用专门的硬件控制器，降低了控制成本。而且，设计协同控制通信通道，为整个控制系统提供信号传递平台，使控制系统能够完成对被控对象的协同控制，更接近于实际工业控制需求。借助MALTAB软件对多风机协同控制系统进行仿真实验，通过对加入协同控制策略系统和未加入协同控制系统的分析，得出多风机协同控制系统能有效减少多风机之间相互干扰，避免库房局部温湿度波动较大现象的发生，满足大型药品成品库房恒温恒湿的环境要求，其控制效果明显优于风机之间单独控制的效果。在研究和分析的过程中，系统温度控制和湿度控制的执行器模型相近，分析过程一致，为避免繁赘，本文以温度控制为例，对药品成品库温湿度多风机协同控制系统进行研究。

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第 1 章 绪 论

1.1 课题的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的研究意义和目的

1.4 课题的主要研究内容

1.5 本章小结

第 2 章 多风机协同控制系统结构设计

2.1 多风机协同控制系统结构设计分析

2.2 多风机协同控制系统总体结构设计

2.3 协同控制通信通道系统结构设计

2.4 执行测量系统设计

2.5 本章小结

第 3 章 多风机控制系统协同控制算法研究

3.1 交叉耦合协同控制算法研究

3.2 PID协同控制算法研究

3.3 模糊PID协同控制算法研究

3.4协同策略输出转换算法研究

3.5 协同控制算法性能测试

3.6 本章小结

第 4 章 协同控制通信通道设计

4.1 协同控制系统OPC通信设计

4.2 协同控制系统通信通道程序设计

4.3 本章小结

第 5 章 药品成品库多风机协同控制试验研究

5.1 协同控制系统试验装置

5.2 药品成品库多风机协同控制模型建立

5.3 试验结果及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录

攻读学位期间发表的学术成果