基于ICA的β-甘露聚糖酶發(fā)酵過程故障檢測.pdf

1、發(fā)酵過程涉及到微生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科知識，是一種影響因素眾多、具有高度非線性、時變性和隨機性的機理復(fù)雜的生化反應(yīng)過程。當(dāng)前發(fā)酵行業(yè)一般采用兩種方法提高發(fā)酵水平：一是篩選優(yōu)良菌種，二是采用與菌種相匹配的最優(yōu)培養(yǎng)條件和控制手段。連續(xù)發(fā)酵過程通常是伴隨有物理化學(xué)反應(yīng)，相變過程，物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換和傳遞的復(fù)雜工業(yè)大系統(tǒng)；并且還伴隨有十分苛刻的生產(chǎn)條件和環(huán)境約束：整個生產(chǎn)過程強調(diào)實時性，整體性，各生產(chǎn)裝置之間存在復(fù)雜的耦合，制約關(guān)系。所有這些特

2、點決定了過程控制要從全局協(xié)調(diào)，以求整個生產(chǎn)裝置運行平穩(wěn)，高效。其控制目標(biāo)應(yīng)放在提高產(chǎn)品生產(chǎn)率與質(zhì)量，節(jié)能降耗，降低成本，以適應(yīng)市場需求。所有這些都對過程監(jiān)控提出了新的要求，故障檢測在過程系統(tǒng)工程中變得日益重要，而實際發(fā)酵生產(chǎn)過程的機理往往十分復(fù)雜，同時由于計算機技術(shù)的發(fā)展大量的工業(yè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)被采集存儲起來為保證生產(chǎn)過程順利進行，操作人員需要對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，來及時檢測出過程干擾，控制性能惡化和設(shè)備故障并盡可能早地發(fā)現(xiàn)一些突發(fā)事件，找

3、到并去除引發(fā)這些故障的起因變量。 本文正是在以上基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)在比較新穎、實用的盲源分離技術(shù)中的獨立分量分析(ICA)技術(shù)，開展了發(fā)酵過程中故障檢測的嘗試性工作，主要的研究內(nèi)容： 將獨立分量分析的理論、算法的研究改進并將其用于β-甘露聚糖酶發(fā)酵過程中故障檢測信號的盲源分離。針對β-甘露聚糖酶發(fā)酵過程中所獲得的信號往往是源信號與干擾信號的混合，為了從接收到的信號中濾除干擾信號而恢復(fù)源信號，本人嘗試引入獨立分量分析(ICA)