人工免疫在生物發(fā)酵過程溫度控制中的應(yīng)用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、生物免疫系統(tǒng)具有多樣性、分布性、免疫記憶性、魯棒自適應(yīng)性等特性,近年來正受到越來越多的關(guān)注,并逐漸成為繼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和進化算法之后的生物信息系統(tǒng)研究的又一熱點。本文將免疫概念引入生物發(fā)酵溫度自動控制領(lǐng)域,提出了基于免疫的控制策略。本文的具體內(nèi)容如下: 1.課題簡介分析了生物發(fā)酵過程的特點,著重闡述了現(xiàn)今發(fā)酵控制方案控制效果不理想的原因; 回顧了免疫的發(fā)展簡史,簡單介紹了免疫系統(tǒng)的術(shù)語、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能,并總結(jié)了人工免疫工程

2、在各個研究領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀。 2.免疫PID 控制器借鑒生物免疫響應(yīng)調(diào)節(jié)機制提出了免疫PID 控制器。在免疫響應(yīng)過程中,T 細胞在不同免疫響應(yīng)階段具有免疫促進和免疫抑制兩種不同的作用,在類比控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)過程和免疫響應(yīng)過程的基礎(chǔ)上,得到P 型免疫控制器的典型結(jié)構(gòu),再結(jié)合常規(guī)PID 控制器,提出了免疫PID 控制器的設(shè)計方法。詳細研究了免疫PID 控制器各參數(shù)的作用,并設(shè)計了具體的誤差參考函數(shù)來對不同控制參數(shù)下的控制性能進行衡量,

3、比較了各種控制算法的優(yōu)劣性。同時與常規(guī)PID 控制算法進行對比,仿真研究表明,免疫PID 控制器具有較快的響應(yīng)速度和較小的超調(diào),在系統(tǒng)發(fā)生外部擾動和模型參數(shù)變化時也能獲得較滿意的控制效果。 3.溫度控制系統(tǒng)分析了FG-3000 控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),詳細介紹了溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、控制方案,并根據(jù)階躍響應(yīng)數(shù)據(jù),將過程模型確定為一階積分滯后對象,把測試數(shù)據(jù)和該模型進行擬合,在擬合誤差最小的情況下,求得溫控模型。同時,把免疫PID 控制

4、算法應(yīng)用到該系統(tǒng)中,取得快速、精確、穩(wěn)定的控制效果,相比于常規(guī)PID 控制算法,具有較快的響應(yīng)速度,較小的超調(diào)。 4.利用免疫算法對生物發(fā)酵的溫度進行自動控制根據(jù)生物發(fā)酵的過程、工藝曲線、工藝控制以及國內(nèi)啤酒生產(chǎn)發(fā)酵過程的自動控制現(xiàn)狀,分析了啤酒發(fā)酵控制算法的特性,在此基礎(chǔ)上提出了免疫PID-PI 串級控制算法。 仿真研究表明,免疫PID-PI 串級控制器能夠滿足發(fā)酵工藝控制的嚴格要求,與常規(guī)PID控制器比較,有較好的系

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