Система автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов

.04.86.унасскиитим. АЯ, Левиш ого продукта, блляющего воэдейстции адаптивной мдиего связаны с-13 к определени ия и блок ре телев управ ализа по сле юл. У 16политехническии ходы дели, нализ орамии целеизмо рации микроорга одукта и датчик ыход - с блоком авляющего воэде он анаса Снечк ускас и Ю, -м темпе Стаы ствия, м, что личаю(56) У 60 процелевого рограммнь центрации ью повышения в абжена и ором кон пч бло- субненом укта, она с ом, анализа трата и пос ыми блоком но сое я, бл овател равнен ору лок ств но атор ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ис( 663.1(088.8)Авторское свидетельство СССР2541, кл. С 12 11 3/00, 976.Авторское свидетельство СССР У 488847, кл. С 12 ( 3/00, 1972. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая контур регулирования температуры с датчиком температуры, соединенным с исполнительными механизмами на линиях подачи охлаждающего и подогревающего агентов через регулятор температуры, анализаторы концентраций микроорганизмов и умножения и сумматором, выход леднего подключен к регуля температуры, при этом выходы определения управляющего возд и программного подключены к в блока сравнения, вход блока у ния и анализатор концентрации страта связаны с блоком реали адаптивной модели, а вход сумм соединен с программным блокомГ-;:.,1 . - "К=в3 Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для управления периодическим процес -сом микробиологического синтезанапример, пенициллина.Цель - повышение выхода целевого продукта. Система автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов содержитконтур регулирования температурыс датчиком температуры, соединеннымс исполнительными механизмами на линиях подачи охлаждающего и подогревающего агентов через регулятор температуры, анализаторы концентрациимикроорганизмов, субстрата и целевого продукта, блок определения управляющего воздействия, блок реализации адаптивной модели, вход последнего связан с анализаторами концентраций микроорганизмов и целевогопродукта и датчиком температуры, авыход - с блоком определения управ -ляющего воздействия, а также программный блок и последовательно сое -диненные блоки сравнения, умноженияи сумматор, выход последнего подключен к регулятору температуры, приэтом выходы блоков определения уп -равляющего воздействия и программногоподключены к входам блока сравнения,вход блока умножения связан с бпокомреалнзации адаптивной модели, а входсумматора связан с программным блоНа чертеже представлена блок-схе ма системы управления.Система содержит контур регулирования температуры среды в ферментере 1, состоящий из датчика 2 температуры, соединенного с регулятором 3 температуры, выход последнего связан с исполнительными механизмами 4 и 5, установленными на линиях подачи охлаждающего и подогревающего агентов, и контур коррекции температуры среды, состоящий из анализаторов б, 7 и 8 концентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта соответственно, датчика 2 температуры, соединенных с блоком 9 реализации адаптивной модели, последовательно соединенных блока 10 сравнения, блока 11 умножения и с.умматора 12, при этом вход блока 11 умножения связан с блоком 9 реализации адаптивной модели, блка 13 оределения управля 5 10 15 20 25 30 35 40 ющего воздействия, вход последнего связан с выходом блока 9 реализации адаптивной модели, а выход - с входом блока 10 сравнения, и программного блока 14, связанного с входами блока 10 сравнения и сумматора 12, а выход последнего связан с исполнительными механизмами 4 и 5 через задающий вход регулятора 3 температуры,Управление периодическим процессом реализуется следующим образом.В ферментере 1 осуществляется процесс периодического культивирования микроорганизмов. В дискретные моменты времени сигналы анализаторов 6, 7 и 8 соответственно концентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта и датчика 2 температуры поступают на блок 9 реализации адаптивной модели, в котором проводится оценка состояния ферментационной среды и подстройка параметров адаптивной модели, связывающей динамику накопления целевого продукта, микроорганизмов и потребления субстрата с наблюдаемыми переменными процесса и температурой ферментационной среды, Информация из блока 9 адаптивной модели поступает на блок 13 определения управляющего воздействия, который вырабатывает сигнал коррекции температуры среды, соответствующий текущим значениям переменных и параметров адаптивной модели. Сигнал Б, из блока 13 определения управляющего воздействия поступает на блок 1 О сравнения, на другой вход последнего поступает сигнал Ц из программного блока 14, соответствующий оптимальному для данного момента времени уровню температуры для типичной ферментации. На выходе блока 10 сравнения сигнал 1 равен разности сравниваемых сигналов 3 ю Ф 1 цВ блоке 11 умножения сигнал Б, умножается на весовой коэффициент К (К 0-1), вычисляемый в блоке 9 адаптивной модели, который характеризует уровень несоответствия адаптивной модели реальному процессу в текущий момент времени (при полном соответствии К=1), Коэффициент вычисляется по спедующему алгоритму,л, лгде Х,Б,Р оценки значений концентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта соответственно, полученные припомощи алгоритмов фильтрации;Х,Б,Р - прогнозируемые при помощи адаптивной математической модели значенияконцентраций микроорганизмов, субстрата и целевого продукта соответственно.Сигнал Бп иэ выхода блока 11 умножения (Ч 1 =К 11 д ) поступает на вход сумматора 12 сигналов, на второй вход последнего поступает сигнал из программного блока 14, соответствующий оптимальному для данного момента времени значению температуры типич 490 одписно Ужгород, ул. Проектна ВНИИПИ Заказ 2263/2 Произв.-полигр, пр-ти ной ферментации. На выходе сумматора12 вырабатывается сигнал Б 1П(т =П И+Ц,ц =1 и +%о,который поступает на задающий входрегулятора 3 температуры. На выходерегулятора 3 вырабатывается сигнал,соответствующий разности сигналовна задающем входе и на входе обратной связи по температуре, связанном1 О с датчиком 2 температуры, изменяющий положение регулирующего органа 4 или 5 и, таким образом, температуру ферментационной среды. Использование предлагаемой системы автоматического управления периодическим процессом культивирования микроорганизмов позволяет увеличить по сравнению с прототипом выход целевого продукта, в частности пенициллина, до 4,6 Е.