酒精發(fā)酵過(guò)程中關(guān)鍵變量的辯識(shí)研究.pdf

1、隨著酒精發(fā)酵工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日趨重要,對(duì)酒精發(fā)酵過(guò)程的辯識(shí)研究已成為該領(lǐng)域的重要課題。由于發(fā)酵過(guò)程具有復(fù)雜的非線性、時(shí)變性和動(dòng)態(tài)性,傳統(tǒng)的建模方法不能十分有效地對(duì)其進(jìn)行辯識(shí)。要保證它正常、高效的運(yùn)行,如何對(duì)其建立準(zhǔn)確有效的模型就顯得尤為重要。
　　本文以實(shí)驗(yàn)室的發(fā)酵實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為背景,在查閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)述了酒精發(fā)酵過(guò)程的工藝流程,采用正交試驗(yàn)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際硬件設(shè)備及發(fā)酵實(shí)驗(yàn)要求,應(yīng)用工控機(jī)(

2、實(shí)驗(yàn)室由普通PC機(jī)代替)和SIEMENS PLC構(gòu)成發(fā)酵過(guò)程兩級(jí)計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制、過(guò)程參數(shù)的采集與監(jiān)視、數(shù)據(jù)的分析與處理等功能。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況表明整個(gè)控制系統(tǒng)滿足整個(gè)酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
　　酒精發(fā)酵過(guò)程中,發(fā)酵液的pH值是非常重要的發(fā)酵參數(shù)之一,既影響細(xì)胞的生長(zhǎng),也影響產(chǎn)物的生成,對(duì)pH值進(jìn)行辯識(shí)有利于整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的優(yōu)化,從而能有效提高出酒率。酒精發(fā)酵過(guò)程是非線性、時(shí)變性的動(dòng)態(tài)過(guò)程。一方面,利用常規(guī)

3、辯識(shí)方法對(duì)pH值進(jìn)行建模無(wú)法準(zhǔn)確描述其動(dòng)態(tài)特性。另一方面,常規(guī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值學(xué)習(xí)是梯度下降法,在訓(xùn)練過(guò)程易陷入局部極小,并且訓(xùn)練速度慢。針對(duì)這些問(wèn)題,本文通過(guò)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)pH值進(jìn)行建模研究。通過(guò)在動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中引入濾波項(xiàng)來(lái)學(xué)習(xí)該遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值,能有效地解決常規(guī)網(wǎng)絡(luò)在權(quán)值學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法在pH值建模中的有效性,并與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行比較,表明改進(jìn)的動(dòng)態(tài)遞歸網(wǎng)絡(luò)建模效果要明顯優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。