基于模糊神經逆的青霉素發(fā)酵過程軟測量應用技術研究.pdf

1、青霉素是人類提純的大規(guī)模用于臨床的第一種抗生素，是世界各國需求量最大的抗生素。由于青霉素是青霉素菌次級代謝的產物，發(fā)酵的生化反應過程機理復雜，表現(xiàn)出的動態(tài)行為復雜多變，具有非線性和不確定性。由于生物傳感器的缺乏，一些關鍵的生物參數(shù)難以實現(xiàn)在線測量，以致難以實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化控制。軟測量技術為解決此類問題提供了一條有效的途徑。
　　 本文針對青霉素發(fā)酵過程，研究其關鍵生物量的在線軟測量及工程實用化技術。建立青霉素發(fā)酵過程的逆系統(tǒng)后

2、，應用模糊神經逆的軟測量方法實現(xiàn)在線測量，并闡明了軟測量應用軟件的設計和實現(xiàn)方法。
　　 (1)依據(jù)青霉素發(fā)酵過程的非結構動力學模型，在此基礎上構造了青霉素發(fā)酵過程的“虛擬子系統(tǒng)”，并證明了其可逆性，接著用模糊神經網(wǎng)絡加微分器的結構實現(xiàn)了青霉素的模糊神經逆軟測量模型。
　　 (2)采用三個各自獨立的模糊神經網(wǎng)絡來逼近逆系統(tǒng)的非線性函數(shù)，模糊神經網(wǎng)絡引入聚類算法避免規(guī)則數(shù)過多，采用梯度下降的學習算法調整網(wǎng)絡參數(shù)。網(wǎng)絡的結構

3、相對簡單，能更好地體現(xiàn)輸入輸出樣本的特性，提高了神經網(wǎng)絡的訓練速率和泛化能力。
　　 (3)依據(jù)程序模塊化的思想，實現(xiàn)了青霉素發(fā)酵過程模糊神經逆軟測量系統(tǒng)軟件。應用VC++建立用戶界面，調用MATLAB實現(xiàn)軟測量算法，后臺數(shù)據(jù)庫選用ACCESS，進行了總體設計和詳細設計，并實現(xiàn)了各個子模塊的具體功能。
　　 測試表明，系統(tǒng)對發(fā)酵過程關鍵狀態(tài)變量能進行較高精度的預報，基本達到了設計目的和要求，為發(fā)酵過程先進控制提供了依據(jù)。