生物发酵过程温度的智能控制开题报告

1. 研究目的与意义

目的：生物发酵是一种复杂的生化过程，其中生物发酵中的温度控制对生物发酵工程影响至关重要。

目前, 发酵过程温度控制均采用常规的pid 控制。

由于发酵过程是一个具有时变性和非线性的复杂生化反应, 使用冷却水通过热交换器间接降温的系统存在大滞后和大惯性；另外，影响发酵温度的因素很多，如微生物发酵热、电机搅拌热、冷却水本身的温度变化以及周围环境温度的改变等, 想要建立精确的数学模型比较困难，因此采用常规的pid 控制算法难以达到满意的效果。

2. 国内外研究现状分析

国内研究现状：最近几年，国内的生物发酵的温度只能控制系统有了很大的改善，不过温度控制的整体水平还是比较落后。

针对国内生物发酵领域的一些问题，一些人已经开始吸取国外的经验，尝试着将工业技术应用到发酵装置中去。

像镇江东方生物工程设备有限公司的guct系列生物发酵罐，就是采用的工业上的plc进行控制的，而这种方法也会产生这样的结果，像精度方面：ph控制只能精度在0.05左右，温度控制也超不多在0.05℃左右。

3. 研究的基本内容与计划

1）了解模糊控制的原理和方法。

2）发酵罐自动恒温模糊控制器的设计：要求采用双输入、单输出的模糊控制器的结构；温度35℃作为给定值，选定输入、输出变量、输入输出变量论域及模糊子集的隶属度；模糊规则的构成。

3）用matlab/simulink对恒温控制系统进行仿真。

4. 研究创新点

我们采用模糊控制和经典PID控制相结合的方法（自适应模糊PID控制）来实现发酵罐温度实时控制，它既能发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应好、上升时间快和超调量小等特点,又具有PID控制较高的动态跟踪品质和稳态精度等优点,是一种理想的发酵罐温度控制方法。