真空 ›› 2026, Vol. 63 ›› Issue (2): 90-96.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2026.02.13
邹洪武, 贺成杰, 郭成虎, 鞠鹏
ZOU Hongwu, HE Chengjie, GUO Chenghu, JU Peng
摘要: 传统冻干机真空系统具有非线性和时变性特点,常规PID控制算法难以满足其高精度真空控制要求。为提高冻干机真空控制性能,对冻干机真空系统进行了优化,设计出智能优化的模糊PID控制器,通过人工蜂群(ABC)算法优化调整模糊控制器的输入论域,同时根据阀控真空特性修正控制器输出量,有效抑制了系统的非线性和时变性影响,提高了真空控制的动态性能。实际测试表明,应用新系统后冻干机真空控制性能在调节时间、超调量和稳态误差上均优于常规PID和模糊PID控制系统。该智能真空控制系统可有效提高冻干过程中冻干机内的真空控制能力,从而保障冻干工艺准确、顺利地实施。
中图分类号: TP273+.4;S226.6
| [1] 邱勋荣, 李玉姗, 万琴, 等. 真空冷冻干燥对中药材质量的影响与调控技术研究进展[J]. 中草药, 2024, 55(4): 1377-1388. [2] JAKUBOWSKA E, BIELEJEWSKI M, MILANOWSKI B, et al.Freeze-drying of drug nanosuspension- study of formulation and processing factors for the optimization and characterization of redispersible cilostazol nanocrystals[J]. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2022, 74: 103528. [3] 张哲, 张智弘, 张靖含, 等. 玉米种子真空冷冻干燥微观实验研究及模型分析[J]. 包装工程, 2024, 45(3): 72-80. [4] 李一喆. 橘皮油微胶囊制备及其理化性质研究[D]. 大连: 大连理工大学, 2020. [5] 郭彦伟, 李保国, 郭柏松, 等. LY0型冻干机冻干箱内压力场模拟分析[J]. 流体机械, 2014, 42(3): 57-61. [6] KAMENIK B, HRIBERŠEK M, ZADRAVEC M. Simulation of ice deposition in a freeze dryer condenser: a computational fluid dynamics study[J]. Applied Thermal Engineering, 2024, 247: 123019. [7] 厉建国, 万金庆, 赵彦峰. 冰温真空干燥系统的设计与实现[J]. 食品与机械, 2017, 33(11): 89-91,156. [8] PIECHNIK E,PALACZ M, TOLSTOREBROV I, et al.Design and evaluation of an R290-based freezing system and air distribution in a domestic-scale microwave-heated freeze-dryer prototype[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2024, 96: 103781. [9] 徐言生, 李玉春, 何钦波, 等. 大型食品真空冷冻干燥设备控制系统设计与应用研究[J]. 真空科学与技术学报, 2008, 28(4): 383-387. [10] ZHU M, YAND C L, LI W L.Autotuning algorithm of particle swarm PID parameter based on D-Tent chaotic model[J]. Journal of Systems Engineering and Electronics, 2013, 24(5): 828-837. [11] 乔健, 罗磊, 托乎提努尔, 等. 基于模糊PID的真空蝶阀压力控制算法研究[J]. 真空科学与技术学报, 2025, 45(1): 73-79. [12] HAN X D, LI G, XU M H, et al.Miniature capacitance diaphragm gauge for absolute vacuum measurement[J]. Measurement, 2022, 194: 110851. [13] 秦璐璐, 高乔枫, 张帅, 等. 一种非线性皮拉尼真空变送器校准方法的研究[J]. 真空, 2025, 62(3): 65-69. [14] CHEN S, FENG L H D, GUO S, et al. A composite-type MEMS pirani gauge for wide range and high accuracy[J]. Sensors, 2023, 23(3): 1276. [15] 吴俊, 吴杰, 干蜀毅, 等. 干式螺杆真空泵的理论研究进展[J]. 真空, 2024, 61(5): 36-45. [16] 姜燮昌, 刘吉峰, 高波. 关于制药行业真空干燥工艺过程的参数控制与真空机组的选型及计算[J]. 真空, 2016, 53(2): 49-52. [17] 张世伟, 高雷鸣, 李润达, 等. 罗茨真空机组预抽阶段的抽气特性比较研究[J]. 真空, 2022, 59(1): 1-6. [18] LIU H, ZHAO B, WANG B, et al.Flow control characteristics of the digital and mechanical redundancy control electric modulation valve[J]. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A, 2022, 23(8): 599-609. [19] 许丽, 吴泽明, 刘旭, 等. 模糊神经网络锅炉温度控制系统[J]. 真空, 2021, 58(4): 77-80. [20] RINKEVICIENE R, MITKIENE B.Design and analysis models with PID and PID fuzzy controllers for six-phase drive[J]. World Electric Vehicle Journal, 2024, 15(4):164. [21] WANG L, ZHAO Y J, WAND Y F, et al.A high-accuracy decoupling balance control method for an auto-balancing bridge based on a variable-domain fuzzy-PID controller[J]. Symmetry, 2025, 17(3): 354. [22] ZYCH M, DYJA R, GAWRONSKA E, et al.Optimization of the temperature fields using the ABC algorithm by selecting the kappa parameter in heat conduction[J]. Acta Physica Polonica: A, 2024, 146(6): 826-829. [23] 吴文进, 吴晶, 郭海婷, 等. 基于变论域模糊PID算法的锂电池组级联式均衡控制[J]. 电子测量与仪器学报, 2024, 38(8), 137-144. [24] 赵玉玺, 胡军, 刘昶希, 等. 基于ABC-PID 算法的变量喷雾控制系统设计与试验[J]. 农机化研究, 2024, 46(7): 57-63. [25] HEO D H, SHIN G I, LEE B H.A simplified fuzzy PID control for nonlinear characteristics of heated glass[J]. Journal of Electrical Engineering and Technology, 2025, 20(4): 2357-2364. [26] 李嘉, 张良俊, 吴仕泽, 等. 基于模糊PID的低温环境试验系统控制特性研究[J]. 真空与低温, 2023, 29(2): 180-187. [27] 何宇驰, 陈永乐, 贺良, 等. 基于STM32的茶叶揉捻机揉捻桶转速模糊PID设计[J]. 食品与机械, 2024, 40(7): 74-80. [28] 浦晨玮, 罗辉, 吴洁, 等. 变泄漏容腔内气体的高精度恒压控制[J]. 国防科技大学学报, 2024, 46(5): 110-120. [29] MOHINDRU P.Review on PID, fuzzy and hybrid fuzzy PID controllers for controlling non-linear dynamic behaviour of chemical plants[J]. Artificial Intelligence Review, 2024, 57(4): 97. [30] 刘丽萍. 基于Fuzzy算法的枸杞冻干系统设计[J]. 农机化研究, 2012, 34(10): 103-106. |
| [1] | 陈昌杰, 罗春. 一种适用于较低三相点物质的冻干设备研究*[J]. 真空, 2025, 62(1): 57-61. |
| [2] | 彭润玲, 王威, 韦妍, 屈安娜, 翟浩楠, 刘锦悦. 真空冷冻干燥猕猴桃粉工艺的研究*[J]. 真空, 2023, 60(2): 20-25. |
| [3] | 杨杰, 彭润玲, 郭俊德, 王鹏, 尹沙沙. 喷雾冷冻干燥技术与设备发展现状*[J]. 真空, 2022, 59(2): 72-80. |
| [4] | 赵凡, 韩峰, 陈雨曈, 赵耀, 张志军, 蔡旭, 张世伟. 真空冷冻干燥技术在疫苗研发与生产中的应用[J]. 真空, 2021, 58(6): 72-78. |
| [5] | 彭润玲, 尹沙沙, 韦妍, 刘德荣, 王宁. 真空冷冻干燥法制备无机纳米粉的研究现状*[J]. 真空, 2019, 56(5): 77-84. |
| [6] | 尹沙沙, 彭润玲, 韦 妍, 曹 蔚, 王 宁. 真空冷冻干燥法制备纳米二硫化钼的实验研究[J]. 真空, 2018, 55(6): 80-83. |
|