基于ARM9的生物發(fā)酵過程數字控制系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，生物發(fā)酵擁有廣闊的發(fā)展前景。近年來，生物發(fā)酵技術和發(fā)酵裝置作為生物技術產業(yè)化的基礎，已得到了人們的廣泛關注。發(fā)酵過程本身復雜，控制難度很大。同時隨著生產技術的進步，對過程控制的精度要求也越來越高。因此，開發(fā)適用于工業(yè)級的生物發(fā)酵控制系統(tǒng)，減少生產成本，增加產量，提高產品的質量，具有重要的現實意義。
　　 本文根據生物發(fā)酵的流程特點和當今國內市場的切實需要，在總結國內外相關研究的基礎上，針對非線性、時變、大滯后

2、的發(fā)酵過程，將先進的控制技術應用到生物發(fā)酵控制系統(tǒng)中。生物發(fā)酵過程中，發(fā)酵液的溫度、溶解氧濃度、補料量是非常重要的參數，既影響細胞的生長也影響產物的形成。對于不同發(fā)酵對象及不同容量的發(fā)酵罐，溫度的變化比較大，為了實現系統(tǒng)的通用性，應用模糊PID算法對溫度進行控制。對于生物發(fā)酵過程，精確的溶解氧濃度和補料控制的數學模型很難建立，傳統(tǒng)的控制方法很難在溶氧控制系統(tǒng)和補料控制系統(tǒng)中達到好的效果，引入模糊神經網絡控制，將模糊控制理論的邏輯推理技術

3、和神經網絡的自學習能力有機結合起來。并將改進的模糊神經網絡應用于青霉素發(fā)酵過程中，實現溶氧和補料系統(tǒng)的優(yōu)化控制。
　　 系統(tǒng)在硬件設計上采用ARM9微處理S3C2410A作為主控制器，提高了系統(tǒng)的運行速度和數據處理能力，并根據系統(tǒng)所要實現的功能，設計了硬件模塊進行數據采集和遠程監(jiān)控。為滿足生物發(fā)酵過程監(jiān)控的實時性和處理復雜多任務的需要，構建嵌入式Linux軟件平臺，并在這個平臺下實現生物發(fā)酵參數的實時采集和控制。在系統(tǒng)中嵌入In

4、ternet，通過Internet在Windows環(huán)境下實現遠程監(jiān)控。在客戶機的Windows環(huán)境下搭建Java開發(fā)環(huán)境，利用Java Applet技術訪問SQL數據庫，實現控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控。
　　 本文的工作重點包括：主要參數測量與控制、補料控制、系統(tǒng)的總體設計、嵌入式系統(tǒng)設計、應用程序設計以及通信設計。本發(fā)酵過程數字控制系統(tǒng)對發(fā)酵過程進行實時監(jiān)控、優(yōu)化操作，不僅能避免人工操作的不確定因素，提高自動化水平，而且能夠對發(fā)酵過程