基于雙單片機(jī)的高溫厭氧發(fā)酵控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著高溫厭氧發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，對于發(fā)酵溫度控制系統(tǒng)的要求不斷提高，研究如何改進(jìn)溫度檢測手段與控制策略具有現(xiàn)實(shí)意義。本課題在研究以發(fā)酵溫度為控制對象的一類大時(shí)滯、時(shí)變不確定對象的檢測與控制策略問題的基礎(chǔ)上，應(yīng)用先進(jìn)的智能控制溫度方法，以為背景，實(shí)際設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)酵罐的高溫厭氧發(fā)酵過程的溫度監(jiān)控系統(tǒng)。 論文首先分析生物發(fā)酵過程溫度的變化區(qū)間小和測溫現(xiàn)場工況惡劣的實(shí)際情況，研究和確定了厭氧發(fā)酵工藝過程，認(rèn)為高溫厭氧發(fā)酵過程中的發(fā)酵

2、溫度的測量誤差直接影響其控制精度是課題需要解決的關(guān)鍵問題。在制定系統(tǒng)控制方案中，以發(fā)酵過程的溫度作為控制對象，建立了發(fā)酵罐溫度控制系統(tǒng)模型，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于 DS18820 數(shù)字溫度傳感器的發(fā)酵罐多點(diǎn)測溫系統(tǒng)，系統(tǒng)由雙單片機(jī)組成的控制器模塊、溫度檢測模塊、串行通信模塊、輸出控制模塊及 LCD 顯示和鍵盤人機(jī)交互模塊六個(gè)部分構(gòu)成。該系統(tǒng)在發(fā)酵溫度變化區(qū)間測溫有效精度達(dá)±0.06℃，且穩(wěn)定性好并能有效降低保護(hù)管內(nèi)結(jié)露的影響，為實(shí)驗(yàn)解決了精確測

3、量的難題。 為了得到很好的控制效果，搭建了用于對控制系統(tǒng)研究和測試實(shí)驗(yàn)平臺，該平臺是由能夠模擬高溫厭氧發(fā)酵罐且設(shè)有多測溫點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置及計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，用于考察大滯后、時(shí)變不確定對象不同控制策略的實(shí)際控制效果，有利于針對性地進(jìn)行方法改進(jìn)和優(yōu)化控制，采用分段式模糊 PID 控制算法實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)發(fā)酵過程恒溫控制。實(shí)驗(yàn)測試證明，系統(tǒng)超調(diào)量≤3.5％，穩(wěn)態(tài)誤差≤0.4％，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求，為高溫厭氧發(fā)酵溫度精確測量提供了一種新思路，