【硕士论文】微生物发酵过程控制系统的研究.pdf

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1、江苏理工大学硕士学位论文微生物发酵过程控制系统的研究姓名：朱莉申请学位级别：硕士专业：农业电气化与自动化指导教师：吴春笃;赵德安19990401摘要作为二十一世纪高技术核心的生物工程技术，是当今世界各国科学技术发展的热点，并将在解决人类的食品、健康、和环境等问题方面发挥巨大的作用。随着现代生物技术的发展，发酵装置的控制精度及自动化程度已成为生物技术竞争中举足轻重的一个关键。本文作者在实践的基础上，提出用串级调节的方法控制发酵罐温度，并将Fuzzy控制和常规PID控制的设计思想融合起来，构成基于Fuzzy控制规则的非线·tlPID控

2、制器，应用于发酵过程控制，取得了良好的效果。关键词：发酵；过程控制；fuzzy；PID描要AbstractAsthecoreoftheadvancedtechn国uesinthe21stcentury,bioengineeringisthehotspotofthescienceandtec砌ologyalloveFtheworldItwillhavethegreateffectontheproblemsoffood、healthandenvironment掰腩thedevelopmentofthemodernbioengineer

3、ing,thecontrolprecisionandthedegreeofautomationhavebecamethehingeofthetechnicalcompetition，Theauthorofthispaperusedtheseriesadjustmenttocontrolthefermenttemperature．ShealsocomposedanonlinearPIDcontrollerbasedonfuzz),regulation,印blendingtwoideasoffuzzycontrolandregular

4、PIDcontroltogethecandusedit抽therealtimecontroloffermentprocess．Theexperimentalresuhshowsthatthesemelho幽havethegreateffect．Keywords．"Fermen0ProcessControl；Fuzzy；PID江苏理工大学硕士论文第一章绪论§1．1课题研究目的及意义作为二十一世纪高技术核心的生物工程技术，是当今世界各国科学技术发展的热点，将在解决人类的食品、健康和环境等重要方面发挥巨大的作用，发达国家已将发展生物技术

5、及其产业作为经济战略的重点。目前，生物技术已经被广泛地应用于医药工业、农业、环境保护等与人类生活密切相关的事业。以基因重组技术、酶工程技术、生化工程技术等改造传统和近代生物技术产业，特别是轻化工和食品产业，使之高技术化，并带来巨大的经济效益，越来越受到各国政府部门和企业界的广泛重视。为使各种生物技术产业化，必须有先进的发酵设备和下游处理设备。作为生物技术基础的发酵装置，已引起生物学家的极大关注。随着各类传感器的开发和计算机技术的发展，现代发酵装置已发展成为集各学科为一体的边缘工程，并越来越趋向于功能多样化、控制自动化。发酵装置的控

6、制精度及自动化程度已成为生物技术竞争中举足轻重的一个关键。因此开发用于微生物发酵行业的实时控制系统具有非常重要的意义。§1．2国内外技术概况1-2．1Fuzzy、PID控制算法的发展经典数学在描述事物时最大的特点是强调精确性，但是有时人们在生活中会遇到许多具有模糊性的事情，包括人的大脑思维也是这样。于是，在经典数学基础上逐渐发展了随机数学和模糊数学。模糊集论于1965年由美国自动控制专家查德教授提出，随着其理论在自动控制系统中的逐步使用，许多控制领域内的难题相应地遇到了较好地解决。例如：在很多情况下，对控制对象的精确模型的获取是难

7、以实现江薄理工大学颧士论文的。而这一环节在经典控制中非常重要，它直接影响到系统控制品质。遇到这类蠡霉逐经典控钢手段显然力不戆及。基于模颧控剿疆论基旗上设诗静控制系统在实际控制过程以及设计过程中对对稼的模型知识没有要求，而显模擞控制系统确应速度抉、蛰捧性好，赝毒这些特点使褥它越来越受裂控制界的关注。模糊控制往往应用在对一烛大滞露、非线性的复杂工业对象的控制上，这黧场合数学模型难以获敬或非常租糙，在这种情况下，控制通常由人根据经验完成。而模糊控制正是将这些人工操作经验归纳出一定的控制鬣翔，琴彗鼹关系短阵帮会藏运黪，褥裂控裁量，离线稍成

8、控制套诲表，戳便对系统实施控制。其工作原理大致如下：首先通过检测获得系统输出的糖确量，然螽经过计舅袋取竣爨与绘裳之阙弱误差及冀交绽搴，将萁豢纯并Fuzzy化，在经过一系列运算，获得～个模糊控制量，然后经过模糊决策获取～个精确量的控制{乍用对控制对效