发酵过程温度控制方法的研究

• 作 者: 张磊
• 机 构: 河北工业大学
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 工业发酵过程 温度控制 模糊自适应PID控制 遗传算法 在线辨识

工业发酵是在密闭的容器中进行，利用夹套进行加热和冷却，因此温度控制具有很大的应用价值。但这种被控对象往往存在严重的积分纯滞后现象，采用常规的控制算法难以达到所要求的控制品质，尤其是对超调量有较严格的限制时，常规的PID 等算法很难达到令人满意的效果。本文以发酵罐装置为研究对象，研究了模糊控制、模型参考自适应控制和遗传算法融合的可行性及融合方式，提出了一种复合式控制方法—基于遗传算法的模糊自适应PID 控制方法，并将此算法与常规PID 控制、模糊控制进行了仿真比较。结果表明，本文方法是有效的。具体研究工作如下：　　
1、针对生物发酵过程中温度控制的特点，分析温度控制方法效果不理想的原因；　　
2、分析现如今对于温度控制的各种方式和发展的现状，总结各自控制特点及其优缺点；　　
3、借鉴MIT 模型参考自适应控制方式，使其与位置PID 控制、模糊控制方式相结合。　　
针对发酵温度难控制的特点，发挥各自在控制方面的特性利用遗传算法进行参数优化以求达到理想的控制性能。仿真结果表明，基于遗传算法的模糊自适应PID 控制方法对于温度控制系统有明显的优势；　　
4、通过在线辨识确定FG-3000 发酵装置温度控制的数学模型，将基于遗传算法的模糊自适应PID 控制方法应用到发酵罐温度控制装置中。结果表明，对比其他常规控制方式，具有快速响应、较小超调的优点，证明该方法可行性。