基于支持向量機的酒精發(fā)酵過程相關(guān)變量辨識與控制研究.pdf

1、酒精發(fā)酵工業(yè)在國民生活和經(jīng)濟占有越來越重要的地位,這一領(lǐng)域的操作管理和自動化控制就成了很重要的研究課題。但是發(fā)酵過程的強非線性、時變性和不確定性,且關(guān)鍵變量(如生物濃度和產(chǎn)物濃度)又不可在線測量,這些特性使發(fā)酵過程的建模與控制問題變得十分復(fù)雜,應(yīng)用常規(guī)的控制策略難以得到滿意的辨識和控制效果。近年來支持向量機在非線性辨識方面和控制領(lǐng)域得到了廣泛而成功的應(yīng)用,在酒精發(fā)酵過程中的應(yīng)用還鮮為少見。本文基于支持向量機對酒精發(fā)酵過程相關(guān)變量的辨識與

2、控制問題進行了研究。
　　首先,本文研究了基于支持向量機的酒精發(fā)酵過程pH值的辨識與控制。在實驗室DS-50L發(fā)酵罐上進行了酒精發(fā)酵實驗,設(shè)計酒精發(fā)酵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集發(fā)酵數(shù)據(jù),并根據(jù)采集的實驗數(shù)據(jù),建立了酒精發(fā)酵過程pH值支持向量機模型;接著基于辨識的模型,設(shè)計了一個酒精發(fā)酵過程pH值自動控制系統(tǒng),并應(yīng)用于實際發(fā)酵過程。控制實驗平臺是由西門子的PLC-400及組態(tài)軟件WinCC研制而成,系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)蠕動泵(執(zhí)行器)的動作時間來達到

3、控制pH值的目的,實際操作表明該方案是可行的,而且取得了滿意的效果。
　　其次,由于缺乏相應(yīng)生物傳感器或是生產(chǎn)條件的限制,發(fā)酵過程中的一些生物參數(shù)無法有效的進行在線測量,或只能通過離線采集到少量的數(shù)據(jù),這給發(fā)酵過程辨識與控制帶來了很大的困難。針對這種小樣本問題,采用軟測量技術(shù)和支持向量機方法建立了三組發(fā)酵過程狀態(tài)參數(shù)的軟測量模型,仿真結(jié)果表明模型較BP網(wǎng)絡(luò)模型有較好的性能。
　　最后,將支持向量機應(yīng)用到pH酸堿中和過程的辨識