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为实现微生物发酵过程中关键生物参数（菌体浓度、基质浓度、产物浓度等）的实时显示与存储,该文结合MATLAB与WinCC各自的优势,提出了一种基于动态数据交换（dynamic data exchange,DDE）技术的广义动态模糊神经网络（generalized dynamic fuzzy neural network,GD-FNN）软测量方法。以海洋蛋白酶发酵过程为研究对象,通过MATLAB编程,建立发酵过程GD-FNN软测量模型,获得生物参数的预测值;以Excel软件为中间桥梁,利用DDE技术实现MATLAB与上位机WinCC之间的实时数据通讯,最终获得了生物参数的实时显示与存储。应用结果表明,利用GD-FNN所建立的生物参数软测量模型具有很高的预测精度,所得的最大均方根误差为0.4266,最大平均绝对误差为0.2552,满足系统测量的精度要求;同时通过DDE技术连接MATLAB与WinCC,编程效率高,实现方便,通用性强。该研究为发酵过程的优化控制以及工业化生产提供了依据。 相似文献
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基于LabVIEW的生物发酵过程远程在线监控系统设计 总被引：5，自引：1，他引：4
微生物发酵工程是现代生物技术及其产业化的基础,随着微生物技术的迅速发展,发酵工业的生产规模不断扩大,迫切要求对发酵过程进行先进的控制和优化.目前,LabVIEW在发酵过程在线监测与自动化控制领域已经有了一些成功的应用,并越来越受到欢迎,但是大多数研究以上下位机的控制方式为主,对发酵过程进行异地网络化监控少有报道,该文详细介绍整个系统在线监控与远程监测过程的实现.利用LabVIEW虚拟仪器开发平台,结合可编程逻辑控制器(PLC)网络和各类传感器,基于Modbus总线通信协议,实现了生物发酵过程各参数的实时采集和控制,并利用DataSocket技术实现了远程监控.详细介绍了监控系统的结构和硬件构成,以及各功能模块实现的关键技术.实验表明:该系统运行可靠稳定、能较好地实现发酵过程远程数据传输和实时监控. 相似文献
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发展生物肥是实施农业可持续发展战略的重要举措。发酵是生物肥生产的关键工序。但目前绝大部分企业仍使用简单仪表检测,人工操作,波动大,质量不稳定。为此山东省科学院生物研究所研制了SBA-P1发酵在线pH值与温度智能控制系统。在山东百奥公司生物肥发酵使用过程中,通过该系统分析pH值的变化曲线,研究发酵规律,控制发酵周期,及时处理异常发酵;同时温度实现自动控制,为菌种的生长繁殖提供了稳定适宜的生长环境,提高了菌种的生长繁殖速度,缩短了发酵周期。因此,非常适合在生物肥生产企业中应用。 相似文献
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基于卡尔曼滤波的车辆侧偏角软测量 总被引：5，自引：5，他引：0
针对车辆稳定性控制过程中难以在线测得车辆侧偏角的问题,该文基于参数软测量理论和离散信号滤波理论,并结合卡尔曼滤波和驾驶员—车辆闭环系统模型建立车辆侧偏角软测量模型。该方法通过易测变量横摆角速度和侧向加速度估算车辆侧偏角,以实现车辆侧偏角的状态估计。基于预瞄最优曲率控制理论和预测—跟随理论所建立的二自由度驾驶员—车辆闭环系统建立了软测量模型,并建立其状态方程和观测方程。为进行状态估计,对模型的状态方程和观测方程进行连续系统离散化,得到以横摆角速度和侧向加速度为观测量的系统离散观测方程。通过双移线试验与蛇形试验进行场地试验获取纵向速度、侧向速度、横摆角速度、侧向加速度及车辆侧偏角等试验数据。估计值和试验值比较显示,两者变化趋势一致,误差均值在试验值幅值的10%以内,试验表明,软测量算法能准确估算出车辆侧偏角是可行的。研究结果可为软测量技术在车辆稳定性控制系统上的应用提供参考。 相似文献
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海洋微生物酶反应器智能控制系统的研制 总被引：3，自引：1，他引：2
生物发酵过程具有严重非线性、高度时变性、高阶多变量和大型不确定的特点,为了实现生物发酵过程的自动化控制,提高生物技术产品的生产水平,使得发酵过程的参数检测、操作监视、自动控制等智能化,分析了影响发酵过程的主要因素以及各变量之间的耦合关系,综合应用传统的PID控制方法、模糊神经网络技术,构建了一种多变量模糊神经控制系统的前馈解耦算法并将其应用在发酵过程的思想,同时采用了冷凝、回收、利用发酵尾气技术,解决了尾气排放、罐体泄漏染菌的问题。模糊神经控制器和解耦部分独立设计,在模糊控制器中引入神经网络,解耦网络采用一层隐层,利用简化的学习算法,根据系统输出误差,在线调整网络权值,从而实现动态解耦而无需辨识被控对象的模型。该方法结构简单且计算量小,经实际应用结果表明这种控制算法具有很好的控制效果。 相似文献
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E.coli谷氨酸脱羧酶高产菌株选育及发酵条件研究 总被引：1，自引：0，他引：1
以普通大肠杆菌(E. coli)为出发菌株,以L-谷氨酸、溴甲酚绿(pH3.8~5.4)为筛选及指示剂,经亚硝基胍(NTG)、UV诱变处理,得到了L-谷氨酸脱羧酶活性变异菌株,其L-谷氨酸脱羧酶（GAD）活性大幅度提高,比出发菌株酶活性提高了2.22倍。优化实验显示：pH值、发酵时间、诱导剂L-谷氨酸、硫酸镁对GAD产酶有较大影响。通过对产酶发酵培养基中几种成份单因素变动及正交优化实验,对该菌株产GAD的诱导剂L-谷氨酸、营养要求和发酵条件进行了研究,优化后的发酵培养基组成为牛肉膏5 g/L,蛋白胨10 g/L,氯化钠3 g/L,L-谷氨酸0.5 g/L,葡萄糖1.5 g/L,磷酸二氢钾2 g/L,硫酸镁0.7 g/L。发酵条件是：pH6.8,接种菌龄20h,发酵时间20h。在优化条件下突变菌株GAD活性可达6790.7U,是出发菌株的2.76倍。 相似文献
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远程控制时滞系统的故障诊断和容错控制 总被引：3，自引：1，他引：2
针对设施农业远程控制系统中含有控制时滞和测量时滞的情况,研究其发生不可直接测量故障时的故障诊断和容错控制方法。首先设计了系统在故障情况下的最优容错控制律,并证明了最优容错控制律的存在唯一性。为了进行故障诊断并解决最优控制的物理不可实现问题,给出了一种测量时滞的无时滞转换方法,并通过构造含有故障状态的增广系统的降维状态观测器,设计了在线诊断故障的故障诊断器并同时实现了系统状态的观测。最后利用故障诊断的结果给出了物理可实现的动态最优容错控制律。仿真结果验证了该故障诊断方法和动态最优容错控制律的有效性。 相似文献
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基于虚拟仪器技术的重力式种子精选机测控系统的研制 总被引：3，自引：2，他引：3
采用计算机虚拟仪器(VI)技术开发的重力式种子精选机测控系统，实现了选种过程的实时检测与控制。借助于Labview图形化编程软件，通过实时检测的千粒重值与预置千粒重值的比较，据此调整控制影响选种质量的工作台面纵向倾角(XL)、横向倾角(YL)、工作台面振动频率以及进入工作台面的风量(ZL)等工艺参数，从而达到重力式种子精选机选种参数的优化调整，保证精选种子的千粒重始终保持在预定水平。与传统的测试与控制方法相比，基于VI技术的重力式种子精选机测控系统测控更方便、显示更直观。 相似文献
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在线旁路近红外实时监测粪污厌氧发酵挥发性脂肪酸含量 总被引：1，自引：1，他引：0
厌氧发酵是畜禽粪污资源化利用的重要途径之一,挥发性脂肪酸作为重要的中间产物,可以很好地反映有机物质的降解过程,对其进行实时检测对在线监控发酵进程具有重要意义。该研究在已有实验室型厌氧发酵系统上、基于在线旁路检测方式设计了近红外实时检测装置及发酵液循环回路系统,探讨对乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸、戊酸等单一挥发性脂肪酸和总挥发性脂肪酸进行在线实时检测的可行性。检测结果表明,所设计的在线检测方案和定标模型对挥发性脂肪酸含量的实时检测效果良好,即使对浓度含量较低(万分之五)的异丁酸仍能实现较准确的检测,结果分别为:乙酸的R2p=0.811,RPD=2.055,RSD=2.288%;丙酸的R2p=0.849,RPD=2.116,RSD=2.195%;异丁酸的R2p=0.968,RPD=5.555,RSD=2.132%;丁酸的R2p=0.889,RPD=2.701,RSD=1.846%;异戊酸的R2p=0.940,RPD=3.843,RSD=3.444%;戊酸的R2p=0.889,RPD=2.751,RSD=2.387%;总挥发性脂肪酸的R2p=0.734,RPD=1.846,RSD=2.150%。基于该研究提出的在线检测方案,近红外光谱技术能够实现厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸的快速、在线、实时检测,可为今后沼气工程在线监测提供参考。 相似文献
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玉米浆发酵产生物丁醇的氨基酸代谢动力学模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
为了深入挖掘利用丙酮丁醇梭菌产生物丁醇过程中氨基酸代谢的动态过程,探究利用廉价氮源玉米浆中的氨基酸用于丙酮丁醇梭菌产生物丁醇的生产策略,寻找生产丁醇的高效率廉价氮源来降低发酵生产成本。该研究首先利用高通量测序技术对玉米浆中微生物多样性进行分析;同时基于丙酮丁醇梭菌（Clostridium acetobutylicum）生产丙酮-丁醇-乙醇（Acetone-Butanol-Ethanol,ABE）碳代谢动态模型的基础上,构建氨基酸代谢模型,以此模拟15种氨基酸在利用木糖为碳源发酵生产ABE中的氨基酸代谢过程,并对氨基酸的代谢与丙酮丁醇梭菌的生物量以及ABE的合成相关性关系进行冗余分析;通过模型预测实际生产中利用玉米浆发酵时氨基酸的消耗过程。结果表明,梭状芽胞杆菌属（Clostridium）占细菌总数的68.76%,是玉米浆中的优势菌群;最佳参数校正后构建了氨基酸代谢模型,模拟值与试验值有较好拟合度;11种氨基酸（苯丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、缬氨酸、酪氨酸、甘氨酸、丝氨酸、精氨酸、天冬酰胺）在培养过程中迅速消耗用于细胞生长和溶剂生成,3种氨基酸（脯氨酸、组织胺、天冬氨酸）保持稳定状态,同时发酵过程中谷氨酰胺积累;冗余分析表明其中5种氨基酸对发酵产物及生物量影响具有相关性（P<0.05）,相关性排序从大到小依次为丝氨酸、甘氨酸、亮氨酸、缬氨酸、天冬酰胺;模拟预测玉米浆中缬氨酸、甘氨酸、丝氨酸在发酵过程中基本被消耗,推测其为发酵后期的营养限制性因子。该结论可证实玉米浆可作为丙酮丁醇梭菌发酵丁醇的优势氮源,为丙酮丁醇梭菌的氨基酸代谢调控及下一步利用并优化玉米浆作为氮源生产生物丁醇提供一定的理论参考和数据支撑。 相似文献
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工业化自动多层翻板式豆粕固态发酵床的设计与试验 总被引：1，自引：1，他引：0
传统固态发酵条件难以控制、工业放大困难、能耗高、占地面积大,不能实现工业化流水线自动生产,更不能适应目前发酵行业规模化发展的需要。为了解决这些问题,运用现代工业设计理念,结合机械化及自动化控制技术,设计了可进行灭菌、接种、拌料、发酵的固态发酵装置。以此装置为基础,形成了集原料预处理、配料、发酵、干燥为一体的固态发酵生产系统,现已成功投产。以豆粕为原料,采用设计的生产线进行豆粕酶解发酵试验。在固态发酵期间,发酵相对湿度控制在38%~42%,而发酵24 h后,温度能稳定在37?C左右,适合微生物生长。发酵72 h结束后,饲料中酸溶性蛋白质量分数相对提高了21.2%,KOH溶解度从57.19%提高到了77.45%。结果表明:豆粕酶解发酵饲料的各项参数满足企业标准,产品质量优良。发酵过程中装置运行稳定,生产规模大,单批次最大生产量为10 t,满足工业化生产需要。该装置机械自动化水平高,可以连续批量生产,适用于生物饲料、生物肥料、生物色素、生物农药、生物燃料、生物酶制剂等多个领域。 相似文献
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为全面了解转鼓式反应器固态发酵食醋过程中主要成分和风味物质的动态变化规律,该文对反应器发酵食醋过程进行跟踪取样,利用高效液相色谱、固相微萃取技术、气相色谱-质谱联用技术,对酒精、总酸、还原糖、氨基态氮、有机酸、挥发性风味物质含量变化进行实时监测,结合主成分分析方法,探究食醋不同发酵阶段的风味物质差异。结果表明,酒精含量在发酵0～4 d内迅速增加,随后逐渐下降至零;总酸含量呈现先快速上升后缓慢上升的趋势;还原糖含量呈先快速下降后逐渐上升,最后逐渐下降的趋势;氨基态氮呈现先快速上升后缓慢上升的趋势;乙酸和乳酸是主要的有机酸,整个发酵过程中,乙酸含量持续增加,乳酸含量呈先上升后下降趋势,其他有机酸含量较少,发酵期间变化波动相对较小;共检测出64种挥发性风味物质,包括酯类25种,醇类12种,酸类6种,酚类5种,醛类5种,酮类6种,杂环类5种;发酵前、中、后期的重要挥发性物质分别是醇类化合物、酯类和醛类化合物、酸类化合物。该结果为推进转鼓式固态发酵食醋反应器的实际生产应用提供了理论基础和数据参考。 相似文献
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预发酵方式对餐厨垃圾酸化抑菌及甲烷发酵的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
餐厨垃圾水分和有机物含量高,在收集储运过程中易酸腐变臭,影响其资源化利用。该文在新鲜餐厨垃圾中分别接种酵母菌和乙酸菌进行乙醇和乙酸预发酵,预发酵后的餐厨垃圾与酒糟混合进行甲烷发酵,并与不接任何菌种的对照组比较,考察2种预发酵方式对餐厨垃圾酸化抑菌及其与酒糟混合甲烷发酵的影响。研究结果表明,乙酸和乙醇预发酵对餐厨垃圾均具有良好的酸化抑菌效果,其大肠杆菌和金黄葡萄球菌数均比对照组降低了2个数量级以上;累积甲烷产量由高到低的顺序是:乙醇预发酵对照乙酸预发酵组,前者累积产甲烷量比对照组和乙酸预发酵组分别提高21.3%和49.8%;乙醇预发酵组乙醇浓度最高,而乙酸和丙酸浓度均最低;相反,乙酸预发酵组挥发性脂肪酸浓度积累导致产甲烷菌活性较低,其产气效率最低。因此,乙醇预发酵是一种既能实现餐厨垃圾酸化抑菌,又能维持发酵系统的稳定性,提高其后续产甲烷效率的有效预发酵方式。 相似文献
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为了探讨电导率在酒精发酵过程在线监测的适用性,对酒精发酵过程中电导率与还原糖、酒精度、pH值的变化规律以及氯化钙和硫酸铵2种盐类对电导率的影响进行了研究。结果表明：电导率与还原糖和酒精度之间存在着一定的逻辑关系,即在电导率下降阶段,电导率随着还原糖的降低而下降,随着酒精度的增加而上升。利用电导率的测量值间接地反映还原糖和酒精度的变化;同时,电导率达到最低点时,酒精度和还原糖均符合酒精发酵终点的参数指标,可以据此确定酒精发酵的终点。pH值与电导率之间存在着一定的线性关系（发酵60 h前变化规律相同）;氯化钙和硫酸铵2种盐类在一定范围内对电导率的变化不产生影响。因此,试验成果可用于酒精发酵过程的在线监测和发酵终点的判定。 相似文献