基于神经网络逆的生物发酵自适应控制系统及控制方法

摘要

本发明提供一种基于神经网络逆的生物发酵自适应控制系统和控制方法，该控制方法包括以下步骤：利用神经网络和时分多路延时环节构造神经网络逆，通过调整神经网络的权系数使神经网络实现生物发酵系统的逆系统功能；将神经网络逆与生物发酵系统串联组成伪线性复合系统；将伪线性复合系统线性化解耦为两个单输入单输出的伪线性子系统；给定期望信号，根据当前时刻和前一时刻每个伪线性子系统的控制输入及生物发酵系统的输出，不断更新无模型自适应控制器的参数和下一时刻每个伪线性子系统的控制输入，使生物发酵系统的输出有效跟踪前述给定的期望输入信号，实现对生物发酵系统的无模型自适应控制，提高生物发酵过程的控制性能。

主权项

一种基于神经网络逆的生物发酵自适应控制方法，生物发酵系统以进料流量u1和进料基质浓度u2为控制输入，以菌体浓度y1和基质浓度y2为输出，其特征在于，包括以下步骤：利用神经网络和时分多路延时环节（TDL）构造生物发酵系统的神经网络逆，以生物发酵系统当前时刻输出及其前一时刻输出为神经网络的输入变量，以生物发酵系统的控制输入作为神经网络的输出量，通过调整神经网络的权系数使神经网络实现生物发酵系统的逆系统功能；将神经网络逆串联于生物发酵系统之前，组成伪线性复合系统；将伪线性复合系统线性化解耦为两个单输入单输出的伪线性子系统；采用无模型自适应控制器和参数自适应模块分别串联于每个伪线性子系统之前以进行自适应控制，该无模型自适应控制器和参数自适应模块构成线性闭环控制器；给定的生物发酵系统的期望输出信号，根据当前时刻和前一时刻每个伪线性子系统的控制输入及生物发酵系统的输出，不断更新无模型自适应控制器的参数和下一时刻每个伪线性子系统的控制输入，使生物发酵系统的输出有效跟踪前述给定的期望输出信号，实现对生物发酵系统的无模型自适应控制。