[发明专利]用于生物反应器的基于模型的控制

权利要求书

1.一种用于培养藻类的系统，包括：

包含培养基的光生物反应器，其中该光生物反应器受一个或多个环境条件的影响，并且其中可调整一个或多个操作参数来影响在该培养基中的藻类生长；

包含藻类生长模型的模型单元，该藻类生长模型使在所述培养基中的藻类的生长和成分与所述一个或多个环境条件以及所述一个或多个操作参数相关联；

配置用来访问模型单元的控制单元，其基于所述藻类生长模型来决定所述一个或多个操作参数，并产生指示所述一个或多个操作参数的控制信号；

配置用来接收所述控制信号并基于控制信号调整所述一个或多个操作参数的执行器单元。

2.如权利要求1所述的系统，其中在给定的一个或多个环境条件下，根据所述藻类生长模型选择与最大藻类生长对应的一个或多个操作参数。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个环境条件包括光和培养基pH，其中所述一个或多个操作参数包括到光生物反应器的碳传送速率，并且其中所述模型单元根据碳传送的时间安排来产生控制信号。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述执行器单元是与二氧化碳供应流体连通的阀，并且其中碳传送的时间安排包括二氧化碳的间歇性传送。

5.如权利要求4所述的系统，其中在给定的光和培养基pH条件下根据所述藻类生长模型来选择与最大藻类生长对应的碳传送速率。

6.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个环境条件包括光、温度、藻类培养物密度和培养基pH，并且其中所述一个或多个操作参数包括碳传送速率、培养基流速和收获速率。

7.如权利要求6所述的系统，其中在给定的光和培养基pH条件下根据所述藻类生长模型选择与最大藻类生长对应的碳传送速率、培养基流速和收获速率。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括配置用来检测所述一个或多个环境条件的一个或多个传感器。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述控制信号是第一控制信号，该系统进一步包括：

配置用来检测所述一个或多个环境条件的传感条件并产生指示该传感条件的传感信号的传感器；

配置用来接收所述传感信号的反馈控制单元，该单元比较所述传感条件与设定点条件并基于该比较产生第二控制信号；

其中执行器单元进一步被配置用来接收所述第二控制信号并基于所述第二控制信号调整所述一个或多个操作参数。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述控制信号是第一控制信号，该系统进一步包括：

配置用来检测所述一个或多个环境条件的传感条件并产生指示该传感条件的传感信号的传感器；和

配置用来接收所述传感信号的反馈控制单元，该单元比较所述传感条件与设定点条件，基于该比较并基于第一控制信号产生第二控制信号；

其中执行器单元进一步被配置用来接收所述第二控制信号并基于所述第二控制信号调整所述一个或多个操作参数。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述控制信号是第一控制信号，该系统进一步包括：

配置用来检测随时间变化的所述一个或多个环境条件的传感条件并产生指示该传感条件的观测器信号的观测器；和

配置用来接收所述观测器信号并基于该观测器信号更新所述藻类生长模型的修正单元。

12.如权利要求1所述的系统，其中该控制信号是第一控制信号，该系统进一步包括：

配置用来检测随时间变化的所述一个或多个环境条件中的一个或多个传感条件并产生指示所述一个或多个传感条件或指示所述一个或多个传感条件之外的一个或多个推测条件的观测器信号的观测器；和

配置用来接收所述观测器信号并基于该观测器信号更新所述藻类生长模型的修正单元。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述观测器被配置用来产生所述一个或多个传感条件的观测器信号，以便使噪声最小化或填满在非经常性采样之间的数据。