。
[0017] 為編程方便將式（1)整理成如下形式
[001引A U似=q0e似+Qie化-1)+926化-2)似
[0019] 其中
[0020]
[0021] 增量型控制算法與位置型算法比較，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0022] (1)增量型算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)， 對控制量的計算影響較小。而位置型算法要用到過去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的累加 誤差。
[002引 似增量型算法得出的是控制量的增量，例如閥口控制中，只輸出閥口開度的變 化部分，誤動作影響小，必要時通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工 作。而位置型算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動作影響大。
[0024] (3)采用增量型算法，易于實(shí)現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。
[00巧]2.模糊PID控制器
[0026] 如圖1所示，模糊PID控制利用模糊控制規(guī)則對PID參數(shù)進(jìn)行修改，把溫度誤差e 和誤差變化率e。作為系統(tǒng)兩個輸入，經(jīng)模糊化和模糊推理后，輸出參數(shù)KP，町，Kd給PID調(diào) 節(jié)器。把它們分別加上參數(shù)的初始值就得到了PID控制的實(shí)際參數(shù)。從而確定控制器輸入 和輸出變量。
[0027] 建立溫度的模糊控制規(guī)則時，隸屬度函數(shù)和控制規(guī)則表的確定和溫控性能緊密相 關(guān)。AKp、AKi和AKd是模糊控制器的輸出，即PID參數(shù)的校正量。把Kp、Ki和Kd代入數(shù)字 PID表達(dá)式中，該樣就得到了輸出量，經(jīng)計算后，輸出相應(yīng)的控制量控制輸出模塊，改變平均 輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。模糊查詢表如表1所示。
[002引表1模糊查詢表[0029]
[0030] 3.恒溫水系統(tǒng)
[0031] 如圖2所示，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度是由夾套內(nèi)的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒溫水箱內(nèi)的 恒溫水由循環(huán)累通過第一閥口F1、第二閥口巧累入發(fā)酵罐底部夾套內(nèi)，再由發(fā)酵罐上部夾 套經(jīng)閥口F3回到恒溫水箱內(nèi)。
[0032] 發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度T1經(jīng)由溫度傳感器ptlOO傳輸?shù)綔囟茸兯推鱓B1，再變換 成4-20mA信號送到下位機(jī).
[0033] 恒溫水箱內(nèi)的溫度T2經(jīng)由溫度傳感器ptlOO傳輸?shù)綔囟茸兯推鱓B2,再變換成 4-20mA信號也送到下位機(jī).
[0034] 下位機(jī)根據(jù)T1，T2,通過模糊PID算法，調(diào)節(jié)加熱器或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵 液溫度控制的目的。
[0035] 由于發(fā)酵前期、中期、后期的熱交換有很大的差異，在此過程中被控對象的參數(shù)有 較大變化，數(shù)學(xué)模型的建立是相當(dāng)困難的，因此考慮對模型要求不太高的模糊控制算法，并 結(jié)合PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、容易實(shí)現(xiàn)、控制效果好、魯椿性強(qiáng)等特點(diǎn)，根據(jù)發(fā)酵過程參 數(shù)的變化修改控制規(guī)則，該樣對發(fā)酵過程溫度控制取得較好的效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置，其特征在于該裝置包括發(fā)酵罐（I)，夾套 (1.1) 、電機(jī)（1.2)、調(diào)速器（1.3)、恒溫水箱（2)，第一溫度傳感器（T1)、第二溫度傳感器 (T 2)、加熱器（R)、上位機(jī)（3)、下位機(jī)⑷；第一閥門（Fl)、第二閥門（F2)、第三閥門（F3)、 第四閥門（F4)、第五閥門（F5)、第六閥門（F6);第一電磁閥（DP1)、第二電磁閥（DP2)、第一 溫度變送器（WBl)、第二溫度變送器（WB2)、循環(huán)泵（B);其中，發(fā)酵罐（1)的外壁設(shè)有夾套 (1.1) ，調(diào)速器（1.3)的輸入端接下位機(jī)（4)，輸出端接電機(jī)（1.2)，由電機(jī)（1.2)驅(qū)動位于 發(fā)酵罐（1)中的機(jī)械攪拌器；在發(fā)酵罐（1)的底部順序通過第一閥門（Fl)、循環(huán)泵（B)、第 二閥門（F2)接恒溫水箱（2)的下部，發(fā)酵罐（1)的上部通過第三閥門（F3)接接恒溫水箱 (2)的上部，在發(fā)酵罐（1)的頂部設(shè)有第一電磁閥（DPI)，第一溫度傳感器（T 1)通過第一溫 度變送器（WBl)接下位機(jī)（4);在恒溫水箱（2)的上部通過第四閥門（F4)、第五閥門（F5) 接外部的冷卻水，在第四閥門（F4)、第五閥門（F5)的兩端并聯(lián)有第六閥門（F6)，在第四閥 門（F4)、第五閥門（F5)之間設(shè)有第二電磁閥（DP2)，在恒溫水箱（2)中還設(shè)有加熱器（R) 和第二溫度傳感器（T 2)，第二溫度傳感器（T2)通過第二溫度變送器（WB2)接下位機(jī)（4)，加 熱器（R)和第二電磁閥（DP2)接下位機(jī)（4)。2. -種如權(quán)利要求1所述的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置的控制方法，其特征在于該 控制方法采用基于模糊PID算法的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制方法，模糊PID控制利用模糊 控制規(guī)則對PID參數(shù)進(jìn)行修改，把溫度誤差e和誤差變化率e。作為系統(tǒng)兩個輸入，經(jīng)模糊 化和模糊推理后，輸出參數(shù)K p，Ki, Kd給PID調(diào)節(jié)器，把它們分別加上參數(shù)的初始值就得到了 PID控制的實(shí)際參數(shù)，從而確定控制器輸入和輸出變量，輸出相應(yīng)的控制量控制輸出模塊， 改變平均輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)對溫度的控制；其中，Kp為比例增益； < =心^為積分系數(shù)； Cl 為微分系數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置的控制方法，其特征在于發(fā)酵 罐⑴內(nèi)發(fā)酵液的溫度是由夾套（I. 1)內(nèi)的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒溫水箱⑵內(nèi)的恒溫水由循 環(huán)泵（B)通過第一閥門（Fl)、第二閥門（F2)泵入發(fā)酵罐底部夾套內(nèi)（1. 1)，再由發(fā)酵罐上 部夾套經(jīng)第三閥門（F3)回到恒溫水箱（1)內(nèi)，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度Tl經(jīng)由第一溫度傳 感器（T 1)傳輸?shù)降谝粶囟茸兯推鳎╓Bl)，再變換成4-20mA信號送到下位機(jī)（4);恒溫水箱 (2)內(nèi)的溫度T2經(jīng)由第二溫度傳感器（T 2)傳輸?shù)降诙囟茸兯推鳎╓B2)，再變換成4-20mA 信號也送到下位機(jī)（4);下位機(jī)（4)根據(jù)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度T1、恒溫水箱（2)內(nèi)的溫度 T2,通過模糊PID算法，調(diào)節(jié)加熱器（R)或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度控制的目的。
【專利摘要】本發(fā)明是一種蜜環(huán)菌液態(tài)發(fā)酵溫度控制裝置及方法，發(fā)酵罐(1)內(nèi)發(fā)酵液的溫度是由夾套(1.1)內(nèi)的水溫進(jìn)行調(diào)節(jié)，恒溫水箱(2)內(nèi)的恒溫水由循環(huán)泵(B)通過第一閥門(F1)、第二閥門(F2)泵入發(fā)酵罐底部夾套內(nèi)，再由發(fā)酵罐上部夾套經(jīng)第三閥門(F3)回到恒溫水箱內(nèi)，發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度T1經(jīng)由第一溫度傳感器(T1)傳輸?shù)降谝粶囟茸兯推?WB1)，再變換成4-20mA信號送到下位機(jī)(4)；恒溫水箱內(nèi)的溫度T2經(jīng)由第二溫度傳感器(T2)傳輸?shù)降诙囟茸兯推?WB2)，再變換成4-20mA信號也送到下位機(jī)；下位機(jī)根據(jù)發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液的溫度T1、恒溫水箱內(nèi)的溫度T2，通過模糊PID算法，調(diào)節(jié)加熱器(R)或冷卻水，達(dá)到發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液溫度控制的目的。
【IPC分類】G05D23/32
【公開號】CN104881066
【申請?zhí)枴緾N201510320587
【發(fā)明人】陳永琪
【申請人】江蘇科海生物工程設(shè)備有限公司
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月11日