Matlab仿真在谷氨酸发酵过程中的应用.pdf

《Matlab仿真在谷氨酸发酵过程中的应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、Matlab仿真在谷氨酸发酵过程中的应用吕伟珍，等AppIicationofMatlabSimuIationintheProcessofGIutamateFermentationg伟殄虎粤典铹馅互君君(宁夏大学机械工程学院，宁夏银川750021)摘要：针对谷氨酸发酵过程中的温度具有时变缓慢、大滞后的特点，提出采用自校正PID控制算法实现对谷氨酸发酵温度的控制。控制器采用最小二乘法对系统参数进行在线辨识。并采用极点配置自校正方法对辨识结果进行校正处理。最后，使用Manab仿真工具对设置和不设置阈值的控制量输出分别进行仿真比较。结果表明

2、。设置阈值的控制量输出所取得的控制效果较好。关键词：参数辨识自校正PID时变大滞后温度控制Matalb仿真中图分类号：四273+．2文献标志码：AAhF咖ct：Aiming砒tlIetempe飓tu陀characteristic80f8lowtifneVaryingandlargetimedelayingIutamatefe瑚entationproce髓，tIle钾lf-correctingPIDcontIDl如ri山mispmposedtoimplementtemperatu阳co咖Ifbrglutamatefe珊enta虹onp

3、roce酾．Thel朗呲8qlm他methodi8adoptedin山econtmUertodoorIlinerec哪itionoftllesy8teⅢpa舢etc髓，卸dtlIepole黝i弘ment肫lfIcon佻tiIlgmetIlodisu舱dt0con佻t￡he弛sult0f他co印ition．-11leMatlabsimtIlationt00li8u∞dt0compar；ethe8im咖omontllecon州output8埘th0r“tllout8etti

4、lgth冲shold．11le陀sIlltshowstIIat

5、bettercontroIe&ctisobtainedwhenth北8holdbeingseLKeywords：Pa咖eter陀cogniti∞selfco玎ectingPIDTi舭一vary吨hrgeti眦delayTempemtu弛contmlMatlabsimulationO引言谷氨酸的发酵过程可分为三个阶段¨1：长菌阶段、长菌型细胞向产酸型细胞的转移阶段和产酸阶段。温度是发酵过程中的首要参数，谷氨酸生产菌的最适宜生长温度为30～32℃，谷氨酸合成最适宜温度为34—37℃。当发酵开始时，菌体数量和释放热量相应减少；当菌体进人生

6、长旺盛时期，菌体呼吸加强，释放热量增加；而发酵后期菌体生长停止，释放热量减少。在该过程中，随着发酵时间的变化，系统的参数也发生变化。本文采用系统参数辨识、自适应算法与PID算法相结合的方法来设计控制器，并对控制量输出设置阈值，以实现系统温度的控制，Matlab仿真取得了较好的效果。1参数辨识参数辨识是在模型阶次和模型结构已经确定的基础上【2。3】，根据系统外加的输入样本和实测到的输出数据求取模型中的参数旧1。时变SISO系统的确定性模型为：A(z“)，，(七)=：’4日(：“)l‘(屉)+C(z“)f(蠡)(1)修改稿收到日期：20

7、ll—05—24。第一作者吕伟珍(1986一)，男．现为宁夏大学机械制追及自动化专业在读硕士研究生；主要研究方向为机电系统智能控制。《自动化仪表》第33卷第5期加12年5月对于以上模型，采用带遗忘因子的递推最小二乘法对其进行参数辨识心一。1，其算法分别为：r歃

8、

9、})=反七一1)+置(蠡)[y(J

10、})一矿(忍)叙矗一1)]㈣=d嵩篙蒜．㈤I1P(七)=÷[J一置(矗)矿(I

11、})]P(Ii}一1)，咖(矗)=[一，，(后一1)，⋯，一，，(屉一儿)，{u(矗一d)，⋯，Ⅱ(矗一d—n6)]’(3)【p=[口l’．“，口¨60，⋯，

12、6～]7式中：Ⅱ(后)和y(后)分别为系统的输入和输出；d(d≥1)为纯延时；亭(后)=2为常值扰动；遗忘因子A优选范围为[O．95，1]‘引；A(z一1)=1+口lz‘1+口2彳一2；日(：一1)=60+61：～；C(：“)=l。令初值P(0)=几，蚕(0)三8，其中，a为充分大的正实数，其取值范围为[104—1010]，￡为零向量或充分小的正实向量。在一般工业过程中，许多高阶系统实际上可以近似为一阶或二阶系统⋯。针对谷氨酸发酵罐的温度为慢时变参数问题，可假设其数学模型为二阶带大滞后环节，即：G㈤=面两省丽可e确(4)对其进行离散

13、化，当采样周期为6s时，可得：57Ma¨ab仿真在谷氨酸发酵过程中的应用吕伟珍。等rA(z一1)=1+1．519：一1+0．0597z‘2JB(：。1)=o．0736+o．532＆。1【c(：‘-)：12自适应PID控制器设计2．1常