针对发酵过程的不确定性、非线性、大时滞等特点所采用的仿人智能PID控制器克服了常规PID控制方法积分饱和现象,结合了仿人智能和PID的优点,并引入了智能积分环节。应用在发酵pH控制系统中,提高了系统的稳定性和响应速度,使系统不会出现大的超调或失调。

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20 0 7年第 6期

工业仪表与自动化装置

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仿人智能 P D控制器的设计与应用 I 何术利，洪厚胜 (南京工业大学自动化学院，江苏南京 200 ) 10 9 摘要：对发酵过程的不确定性、线性、针非大时滞等特点所采用的仿人智能 PD控制器克服了 I

常规 PD控制方法积分饱和现象， I结合了仿人智能和 PD的优点，引入了智能积分环节。应用在 I并 发酵 p H控制系统中，高了系统的稳定性和响应速度，系统不会出现大的超调或失调。提使 关键词：仿人智能；H;酵；I p发 PD

中图分类号：P 8 T 1l

文献标识码： A

文章编号：0 0— 6 2 2 0 ) 6— 0 l 0 10 0 8 ( 0 7 0 0 3一 3

The d sg a d p i a i n f a hu a sm u a i n n elg ntPI )c n r le e i n n a plc to o m n i l to i t li e I o t o lr HE S u l,HONG Ho—h n h—i u se g

( ajn o t h i U i rt,, MN n n 10 9,hn ) N ni P l e n n e i肋 af g20 0 C ia g y c c v sy i

Absr c: n ve o h a tt a e me a in p o e swo l a e s me un e ia l fe t, uc t a t I iw ft e f c h ta f r ntt r c s u d h v o d sr b e ef cs s h o a n e ti t n n i a iy,a g i a ec,h a r p e e t i d o u n—i l t n it l g n s u c ran y, o l ne rt lr e t me lg, t t e p pe r s n s a k n fh ma smu a i n e l e t o i P D o r ltr h i ue i o i a in wih t e sr n o n so h ne rla d f z y c nr la l d t I c nto e c n q n c mb n t t h to g p i t fte i tg a n u z o to pp i o a o e bo o ia e e t t n c n r ls se,h v r o n h n e r l s t r to x itn n a c n e to a ilg c lf

r n a i o to y tm t us o e c mi g t e i tg a au a in e ssi g i o v n i n l m o P D o to y tm n mp o i g t e s se sa i t n e p n e s e d Su h a c n r ls se c n k e I c nr ls se a d i r vn h y tm t bl y a d r s o s p e . c o to y t m a e p i

i e o a c re i o t n vrho o ldut n. t p r r nei odr t u do esot r ajs s fm n wh a ma me t Ke r: u a—smu a in i tli e t p;e e tto PI y wo ds h m n i l t n elg n; H fr na in; D o m

0引言 微生物发酵是一个复杂的生化反应过程，了为提高最终产率，必须保证在整个操作进程中有一个 适宜的微生物生长代谢环境，H值是微生物生长的 p 一

机控制蠕动泵的通断时间控制调节剂的剂量来调节 p值。 H

1仿人智能 P D原理 I 仿人智能控制是引人专家及操作者经验的一种先进智能控制算法，它不依赖于系统的数学模型，对系统的参数不敏感，有较强的鲁棒性和抗干扰能具力。针对工业过程中普遍存在的大滞后过程，目将 前广泛应用的 PD控制方法与仿人智能控制思想相 I 结合，成仿人智能 PD控制方法。形 I

个重要环境参数，发酵过程中必须严格加以控在

制，否则会严重影响微生物代谢的进行和代谢产物的合成。

常规 PD控制方法设计简单，靠性高， I可稳定性好，于现场工程师操作和调节，但是常规 PD对易 I非线性、时滞的对象和模型未知或难以精确建模大的复杂对象难以实现有效控制。基于专家规则的仿人智能控制 (H I SC)适合复杂对象的控制，模拟它人的控制行为，对被控对象的先验知识要求不高， 但设计相对要复杂，易操作和调节。针对二者的不

其基本思想是采用分层控制机制，在上层采用 智能控制方法，拟有丰富控制经验的操作者的控模

制行为，通过特征辨识最大限度的判别当前的工作 状态。在底层采用常规 PD控制方法，辨

识出的 I对状态配置相应的 PD参数，而实现多模态控制或 I从

特点，将它们结合在一起，取长补短，形成仿人智能 PD控制方法。该算法适合控制非线性、 I大时滞 的对象和难以精确建模的复杂对象。 系统控制对象为 l 5L发酵罐，课题中采用单片 收稿日期：07— 7—1 20 0 2

决策。仿人智能 PD控制规则在构成上既反映出 I PD控制的特点，在控制行为上反映人工操作的 I又

适应性。算法采用产生式规则对专家经验进行描 述，规则表示为： I cn io )T E ( c o ) F( o dt n H N a t n i i

作者简介：何术利 (9 2一)男， 18,硕士研究生，专业为控制理论与控制工程，研究方向为微生物发酵过程控制及嵌入式控制系统。

这种基于规则的符号化模型适用于描述因果关系，定性的非解析关系，便于表达人的直觉推理逻