湿法制粒片剂生产过程综合控制系统应用研究

摘要

湿法制粒片剂生产过程主要包括湿法制粒、干燥、压片、包衣四个工段，其各个生产工段之间环环相扣，上一工段的好坏严重制约下一工段的生产并最终影响片剂产品的质量。伴随着新技术的层出不穷以及GMP(Good Manufacturing Practice)规范在湿法制粒片剂生产管理中的实施，传统的控制要求、控制方法和片剂生产落后的管理模式已不能满足湿法制粒片剂生产的发展需求。因此需要研究设计湿法制粒片剂生产的综合控制系统，以适应现代化生产的要求。
　　本文以浙江温州某制药设备生产公司的湿法制粒片剂生产线为研究对象，在深入了解片剂生产工艺、方法、生产需求的基础上，针对生产过程中存在的一系列问题系统地研究了湿法制粒阶段的粒径大小优化、沸腾干燥机流化仓内部温度控制以及湿法制粒片剂生产过程信息化、网络化、集成化技术设计。论文的主要工作如下：
　　1)为了提高湿法制粒所得药物片剂的质量，必须严格控制湿法制粒机出料口颗粒的平均粒度。文中根据湿法制粒机输入输出变量关系构建合理的BP神经网络，用来拟合平均粒度大小与搅拌桨转速、切割刀转速、搅拌时间、切割时间非线性函数关系。此外，为避免BP神经网络由于初始权值、阈值的随机选取而导致的易陷入局部极值点而得不到全局最优解的缺点，利用遗传算法优化构建好的BP神经网络，从而实现对平均粒径大小与其影响因素的非线性拟合，实现对粒径的良好控制，提高片剂生产的质量。
　　2)针对沸腾干燥机的流化仓内温度控制精度问题，本文以沸腾干燥机的蒸汽热交换器为研究对象，对该工段的工艺和传热过程进行机理分析，建立其简化模型。针对沸腾干燥机温度控制的非线性、纯滞后、时变性的特点，设计自适应模糊PID控制器并进行Matlab/Simulink系统仿真。最终结果表明在自适应模糊PID控制下，不仅响应速度快，无稳态误差，而且超调量较少。
　　3)研究设计片剂生产过程的综合自动化控制系统，实现对湿法制粒片剂生产各个工段的集中监控和分散控制。既解决湿法制粒片剂生产过程中对单台设备的特殊控制要求，又实现系统的分布式控制和远程监控功能，提高生产过程的自动化程度。实现湿法制粒片剂生产过程的网络化、集散化和智能化控制。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的主要研究内容

第2章 片剂生产过程工艺简介

2.1 湿法制粒工段

2.2 沸腾干燥工段

2.3 压片工段

2.4 包衣工段

2.5 本章小结

第3章 基于遗传算法优化BP神经网络的湿法制粒粒径分布研究

3.1 BP神经网络

3.2 遗传算法

3.3 粒度分布优化的算法设计

3.4 本章小结

第4章 基于自适应模糊PID控制的沸腾干燥机流化仓温度控制

4.1 被控对象介绍

4.2 确立被控对象的数学模型

4.3 传统的 PID控制算法

4.4 模糊控制

4.5 模糊控制器的设计

4.6 自适应模糊 PID控制以及在温度控制中的应用

4.7 本章小结

第5章 湿法制粒片剂生产过程的综合控制系统设计

5.1 综合控制系统的设计方案研究

5.2 湿法制粒机的控制子系统设计

5.3沸腾干燥机的控制子系统设计

5.4 湿法制粒片剂生产过程的监控界面设计

5.5 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文