一種開放式發(fā)酵過程自動控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

本文根據(jù)PID 控制和模糊控制原理，提出了一種實(shí)用的開放式乳酸發(fā)酵過程自動控
制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)采用CN113 型工業(yè)pH 計(jì)作為前端數(shù)據(jù)采集傳感器、 P87C591
作為核心處理器，通過RS232 串行通訊把數(shù)據(jù)處理結(jié)果傳送到上位機(jī)，通過人性化的上
位機(jī)人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)用戶參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)和曲線顯示。該儀器是開放式系統(tǒng)，可完全實(shí)現(xiàn)對實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵過程pH 值的自動控制。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，取得了滿意的效果。
糖類物質(zhì)在厭氧條件下，由微生物作用而降解轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗岬倪^程稱為乳酸發(fā)酵。乳酸
發(fā)酵的pH 值需控制在一定范圍內(nèi)。而pH 值控制具有嚴(yán)重的非線性和滯后性，難于建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型；發(fā)酵過程和環(huán)境（溫度、壓力等）的變化以及其它干擾的存在都會改變pH值的控制特性；一般要求pH 值跟蹤一條預(yù)定的時變曲線。采用單一的、固定結(jié)構(gòu)的控制器或者變參數(shù)的PID 控制，不能滿足pH 值控制的要求。乳酸發(fā)酵實(shí)驗(yàn)是一個至少歷時數(shù)十個小時的過程，需要大量的人力資源投入。如何減輕現(xiàn)場人員工作量，合理利用資源，并實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，成為一個現(xiàn)實(shí)的問題。
為解決上述問題，本文提出了發(fā)酵過程自動控制的方法。采用傳統(tǒng)的PID 控制和模糊
控制相結(jié)合的方法，控制發(fā)酵溶液pH 值。其控制思想是在大偏差范圍內(nèi)采用模糊控制，在小偏差范圍內(nèi)轉(zhuǎn)換成PID 控制，兩者的轉(zhuǎn)換由微機(jī)程序根據(jù)事先給定的偏差范圍自動實(shí)現(xiàn)。這樣可以發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，提高控制系統(tǒng)的魯棒性。