模糊PID控制在柠檬酸发酵过程中的应用

河北科技大学学报

第２２卷第４期ＪＯＵＲＮＡｌＩＯＦＨＥＢＥｌＵＮＩＶＥＲＳｌＴＹ０ＦＶ【）１．２２Ｎｏ４总第５９期２００１年ＳＣＩＥＮＣＥＡＮｎＴＦＣｌ｛ＮＯＬＯＧＹＳｕｍ５９２㈨１

文章编号：ｌ００８１５４ｚ（：ｏ【１１）０４一００３４０５

模糊一ＰＩＤ控制在柠檬酸发酵过程中的应用

宋雪玲１，刘朝英２，宋哲英２，赵晓东３

（１．河北工业大学研究生部，天津３００１３０；２．河北科技大学电气信息学院．河北石家

庄０５００１８；３．河北科技大学研究生部河北石家庄０５００１８）

摘要：针对柠檬酸发酵过程非线性、大滞后、大一ｌ贯性、不确定性等特点介绍了发酵过程

的ＰＩＤ控制和模糊控制，并在此基础上着重介绍了鲒合二者优点的带积分分离的模糊

ＰＩｒ）软开关控制。仿真结果表明模糊Ｐ１Ｉ）软开关控制是一种有效的控制方法。

关键词：柠谍酸发酵；模糊控制；ＰＩＤ控制；模糊ＰＩＤ控制；计算机仿真

中图分类号：ＴＰ２７３＋．４；ＴＱ２２５文献标识码：Ａ

随着生物工程的迅速发展，发酵工业越来越受到科技界、生物界的重视。我国是世界上第二大柠檬酸生产国，目前出口已占柠檬酸总产量的８０跖以上，为国家创造了大量的外汇，且国内外市场对柠檬酸的需求量呈逐年上升的趋势。但我国柠檬酸行业的自动化程度不高，一般小型的发酵罐温度控制系统仅采用简单ＰＩＤ单回路控制方案。对大型发酵罐系统，则采用发酵罐温度为主回路，以冷却水系统为副回路的串级控制。由于控制过程中，参数变化较大，ＰＩＤ控制适应性差，直接影响到产量和质量。为了改进控制策略，本文针对发酵罐温度控制过程的参数不确定特点，提出了ＰＩＤ结合模糊控制的控制方法。

ｌ柠檬酸发酵过程工艺简介

柠檬酸发酵是好气性发酵，柠檬酸是单糖进行氧化过程的一种中间产物。目前采崩的发酵方法主要有表面发酵、固体发酵和深层发酵三种。深层发酵具有产酸率高、杂菌污染少、纯度高的特点因此很受青睬。但这种方法的技术难度较大，必须提高控制水平和优化管理水平，一般只在大规模生产中采用这种方法。图１为薯干缪液深层发酵的工艺流程。

采用深层发酵方法时，影响发酵过程进行的因素较多，而且在发酵过程的不同阶段对上述参数的要求不同。如发酵条件控制不当，就不能达到预期的效果。发酵条件也因菌种、工艺、原料的不同而异。在发酵过程中，除要求严格无菌条件外，还需要保持一定的温度、通风量及ｐＨ值等．工艺过程复杂。

２控制系统设计

柠檬酸发酵过程需控制的量很多，如温度、通风量等。在此主要以发酵罐温度为控制对象进收稿开期：２００１一０６１１；责任编辑：卞铜身

作者简介：宋雪玲（１９７４一），女，扣』北高邑县人，河北工业大学硕十研究生．研究＾向为计算机智能控制