基于改進(jìn)FNN的青霉素發(fā)酵過程軟測量建模與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著生物技術(shù)的發(fā)展,微生物發(fā)酵工程在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)中的重要作用日益突出。微生物發(fā)酵過程是一個(gè)具有高度非線性、時(shí)變性和遲滯性的生化反應(yīng)過程,其內(nèi)在機(jī)理非常復(fù)雜。采用軟測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程中難以在線測量的關(guān)鍵生物量參數(shù)(如基質(zhì)中濃度、菌絲濃度、產(chǎn)物濃度等)的預(yù)測,對(duì)發(fā)酵過程進(jìn)一步的優(yōu)化控制有著重要的意義。
　　 本文以青霉素發(fā)酵過程為研究對(duì)象,在總結(jié)各種軟測量建模方法基礎(chǔ)之上,對(duì)傳統(tǒng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行改進(jìn),建立基于動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)

2、網(wǎng)絡(luò)的軟測量模型。在此基礎(chǔ)之上,采用粒子群算法對(duì)動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)青霉素發(fā)酵過程的關(guān)鍵生物量參數(shù)利用上述軟測量模型進(jìn)行預(yù)估。并設(shè)計(jì)了以PLC作為核心控制器的發(fā)酵過程數(shù)字化系統(tǒng)。主要研究工作如下:
　　 (1)采用動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立青霉素發(fā)酵過程軟測量模型。系統(tǒng)采用高斯隸屬度函數(shù)和T-范數(shù)乘積算子,并利用動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的辨識(shí)。使得軟測量模型的復(fù)雜度降低,進(jìn)一步提高了模型的穩(wěn)定性,

3、仿真結(jié)果表明該模型能夠以較高的精度預(yù)測關(guān)鍵生物量參數(shù)。
　　 (2)在動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的基礎(chǔ)上,采用粒子群算法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)應(yīng)用動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)的全局優(yōu)化調(diào)整,設(shè)計(jì)了改進(jìn)算法的動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。由于結(jié)合了粒子群算法的全局搜索功能,仿真結(jié)果表明改進(jìn)的動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量模型能夠更加有效、快速地逼近真實(shí)值,預(yù)測精度較高。
　　 (3)將軟測量模型應(yīng)用到實(shí)際發(fā)酵過程中,設(shè)