基于支持向量機(jī)的酒精發(fā)酵過(guò)程相關(guān)變量辨識(shí)與控制研究.pdf

1、酒精發(fā)酵工業(yè)在國(guó)民生活和經(jīng)濟(jì)占有越來(lái)越重要的地位,這一領(lǐng)域的操作管理和自動(dòng)化控制就成了很重要的研究課題。但是發(fā)酵過(guò)程的強(qiáng)非線性、時(shí)變性和不確定性,且關(guān)鍵變量(如生物濃度和產(chǎn)物濃度)又不可在線測(cè)量,這些特性使發(fā)酵過(guò)程的建模與控制問(wèn)題變得十分復(fù)雜,應(yīng)用常規(guī)的控制策略難以得到滿意的辨識(shí)和控制效果。近年來(lái)支持向量機(jī)在非線性辨識(shí)方面和控制領(lǐng)域得到了廣泛而成功的應(yīng)用,在酒精發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用還鮮為少見。本文基于支持向量機(jī)對(duì)酒精發(fā)酵過(guò)程相關(guān)變量的辨識(shí)與

2、控制問(wèn)題進(jìn)行了研究。
　　首先,本文研究了基于支持向量機(jī)的酒精發(fā)酵過(guò)程pH值的辨識(shí)與控制。在實(shí)驗(yàn)室DS-50L發(fā)酵罐上進(jìn)行了酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)酒精發(fā)酵數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集發(fā)酵數(shù)據(jù),并根據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立了酒精發(fā)酵過(guò)程pH值支持向量機(jī)模型;接著基于辨識(shí)的模型,設(shè)計(jì)了一個(gè)酒精發(fā)酵過(guò)程pH值自動(dòng)控制系統(tǒng),并應(yīng)用于實(shí)際發(fā)酵過(guò)程?？刂茖?shí)驗(yàn)平臺(tái)是由西門子的PLC-400及組態(tài)軟件WinCC研制而成,系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)蠕動(dòng)泵(執(zhí)行器)的動(dòng)作時(shí)間來(lái)達(dá)到

3、控制pH值的目的,實(shí)際操作表明該方案是可行的,而且取得了滿意的效果。
　　其次,由于缺乏相應(yīng)生物傳感器或是生產(chǎn)條件的限制,發(fā)酵過(guò)程中的一些生物參數(shù)無(wú)法有效的進(jìn)行在線測(cè)量,或只能通過(guò)離線采集到少量的數(shù)據(jù),這給發(fā)酵過(guò)程辨識(shí)與控制帶來(lái)了很大的困難。針對(duì)這種小樣本問(wèn)題,采用軟測(cè)量技術(shù)和支持向量機(jī)方法建立了三組發(fā)酵過(guò)程狀態(tài)參數(shù)的軟測(cè)量模型,仿真結(jié)果表明模型較BP網(wǎng)絡(luò)模型有較好的性能。
　　最后,將支持向量機(jī)應(yīng)用到pH酸堿中和過(guò)程的辨識(shí)