[发明专利]微藻生长速率调节的人工神经网络模型参考伺服控制器

摘要

本发明涉及一种自动调控微藻培养系统中微藻生长速率的高效鲁棒控制器，主要针对我国微藻产业中利用微藻进行产O2、H2、蛋白质、脂肪、生物柴油，以及废物处理等过程控制的问题。本发明在利用人工神经网络对微藻培养系统进行模型辨识，并提出一个合适的参考模型基础上，运用MatLab/Simulink通过离线训练的方式建立了具有高度鲁棒性、自组织和自适应性的人工神经网络模型参考伺服控制器的仿真模型，运用MatLab/Real-time Workshop将仿真模型快速原型设计为实际控制器。通过对系统中微藻生长速率的在线监测，反馈调节LED光强和曝气管空气流速影响微藻的生长速率，使它能够跟踪参考浓度，并对控制作用具有良好的动态响应性能，从而实现微藻培养系统中对微藻生长速率自动控制的目的。

主权项

微藻培养系统中用于微藻生长速率调节的人工神经网络模型参考伺服控制器，其特征在于：(1)无论微藻培养系统内部结构和动态特性如何复杂，都可以利用人工神经网络，在实验数据的基础上，通过其自组织、自适应地学习和训练对系统进行快速精确的模型辨识；(2)根据微藻的生长特性与培养系统的物理特征，以及预定的微藻生长对控制因子的响应性能，构建一个理想的参考模型，用于人工神经网络模型参考伺服控制器的研制；(3)根据在相同阶跃输入下，根据微藻系统的人工神经网络模型和参考模型之间的响应差异，去训练另一个人工神经网络，作为控制器；(4)将MatLab/Simulink平台的数值仿真与实时半实物仿真技术相结合，完成人工神经网络模型参考伺服控制器的数值仿真设计和快速原型设计。