單神經(jīng)元非模型控制算法在發(fā)酵溫控中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)代生物工程技術(shù)已成為當(dāng)今世界新技術(shù)革命的重要組成部分，是當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高新技術(shù)之一。其中發(fā)酵工程與其他生物工程密切相關(guān)，直接影響生物工程的進(jìn)一步發(fā)展。在發(fā)酵過程中，絕大部分生產(chǎn)過程均是通過控制原料溫度來控制發(fā)酵反應(yīng)速度的。然而，溫度對象具有嚴(yán)重非線性、時變不確定、大滯后等特點，且受環(huán)境溫度影響非常大，目前微型發(fā)酵罐的全過程溫度自動控制是個較難解決的問題。由于模型不易獲得，因此在實際應(yīng)用中仍采用非模型控制。以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的智能控制方法

2、的出現(xiàn)促進(jìn)了非模型控制的發(fā)展，因此將智能控制算法應(yīng)用于發(fā)酵溫度控制，具有十分重要的理論意義與實際應(yīng)用價值。 本文首先在查閱大量發(fā)酵相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，簡述了發(fā)酵過程的相關(guān)概念及目前發(fā)酵過程的監(jiān)控方法和自動控制現(xiàn)狀；深入分析了發(fā)酵實驗工藝流程及重要參數(shù)的監(jiān)測與控制情況；完成了發(fā)酵實驗裝置和監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)；同時建立了上位機(jī)監(jiān)控軟件RSView32與MATLAB之間的通訊，使得復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)成為了可能。針對發(fā)酵溫度對象的復(fù)雜性

3、，原控制算法過于簡單、控制精度不高的問題，本文對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制和智能積分控制原理進(jìn)行了深入研究，設(shè)計了單神經(jīng)元自適應(yīng)PID控制器及模糊單神經(jīng)元非模型控制器。前者是利用單神經(jīng)元來在線調(diào)整PID參數(shù)，后者嘗試?yán)脝紊窠?jīng)元在模糊控制中實現(xiàn)智能積分控制。實驗結(jié)果表明，加入單神經(jīng)元，可解決PID算法控制參數(shù)難于在線整定、解析描述的可調(diào)控制規(guī)則的模糊控制因缺少積分作用而難于消除穩(wěn)態(tài)誤差的問題，控制精度和系統(tǒng)的性能得到明顯的改善；單神經(jīng)元自適