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申请/专利权人：天津中医药大学

摘要：本发明提出一种中药真空带式干燥数字孪生智能决策工艺预测方法及系统，对中药浸膏的整个真空干燥过程建立仿真模型；使用所述仿真模型产生的虚拟生产数据进行训练，建立真空带式干燥智能决策模型；将物性参数和工艺参数输入所述仿真模型，得到预测的产品质量参数；将预测的产品质量参数与检测得到的工艺参数输入所述真空带式干燥智能决策模型，得到优化后的工艺参数。本发明基于数字孪生的数值仿真模型与人工智能技术形成智能决策，提升中药制药的行业技术水平。

主权项：1.一种中药真空带式干燥数字孪生智能决策工艺预测方法，其特征在于，包括：S1、基于中药浸膏在真空带式干燥机中的运动规律，对中药浸膏的整个真空干燥过程建立仿真模型，用于预测产品质量参数；S2、基于DQN算法，使用所述仿真模型产生的虚拟生产数据进行训练，建立真空带式干燥智能决策模型；所述虚拟生产数据包括不同生产工艺条件所对应的产品质量参数；S3、在线检测中药浸膏的物性参数；在线读取真空带式干燥机的工艺参数；S4、将检测得到的物性参数和工艺参数输入所述仿真模型，得到预测的产品质量参数；S5、将预测的产品质量参数与检测得到的工艺参数输入所述真空带式干燥智能决策模型，得到优化后的工艺参数；步骤S1中所述仿真模型的建立方法包括：基于离散元原理，将传送带上的中药浸膏分解为若干个大小一致的离散元，把求解空间离散为由多个离散元组成的单元阵，通过离散元的含水率变化关系将相邻的两个离散元连接起来；离散元的连续真空干燥过程对应作为离散元在空间运动的过程，前一秒结束的状态即为后一秒的初始状态，以此为基本原理对离散元进行迭代计算，对整个真空干燥过程进行建模，包括沸腾、过渡和蒸发三段模型，最后一步离散元的状态即为真空带式干燥的出料的产品质量参数；所述对离散元进行迭代计算包括： 式（1） 式（2） 式（3） 式（4） 式（5） 式（6） 式（7） 式（8） 式（9）其中，M’为当前时刻离散元含水量；M1为沸腾阶段单位时间内离散元的水分蒸发量，即沸腾传质通量；η为物料粘度；r为水的汽化潜热；g为重力加速度；ρl为物料密度；ρv为水蒸气密度；σ为物料表面张力；Pr为普兰德数；Cpl为溶质比热容；Cwl为加热表面-液体组合情况的经验常数；S为离散元与传送带接触面积；t是离散元完全离开当前加热位置的时间；M2为蒸发阶段单位时间内离散元的水分蒸发量，即蒸发传质通量；D为水蒸气扩散系数；T为物料温度；P为真空体系压力；C溶质为物料的固含量；Q1为传热通量，用于计算离散元的热量变化；λ为物料导热系数；d为料饼厚度；Δt为温度差；Q吸热为离散元吸收的热量；Cp为定压比热容；M为离散元质量；Q放热为水蒸发带走热量；M水为蒸发水的质量；r为水的汽化潜热；ΔQ为热量变化值；为离散元内溶质的质量；为加热开始前离散元内含水量；上述公式中的物料为中药浸膏，单位时间内离散元的热量变化如式（6）所示，经过上述过程不断对离散元内的水分蒸发量进行循环计算直至干燥过程结束。

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