[实用新型]一种蜜环菌液态发酵温度控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发酵温度控制，特指一种基于模糊PID(比例微分积分)算法的蜜环菌液态发酵温度控制系统。

背景技术

蜜环菌营养丰富，还具有药用价值。据报道，干菇含粗蛋白11.4％，脂肪5.2％，碳水化合物75.9％，纤维素5.8％，灰分7.5％，热量384千卡。子实体中还含D-苏来醇，维生素A等，对治疗腰腿疼痛、佝偻病、癫痫病有功效。经常食用蜜环菌，可预防视力减退、夜盲、皮肤干燥，并可增强人体对某些呼吸道及消化道传染病的抵抗力。据国外报道，从蜜环菌子实体中分离出的水溶性葡聚糖和多肽葡聚糖，经动物试验，后者对小白鼠肉瘤S-180的抑制率为70％，对艾氏腹水癌的抑制率为80％。日本学者，还从蜜环菌子实体中分离出一种AMG-l的化合物，对大脑具有保护作用和镇静作用。蜜环菌的固体发酵制品，蜜环菌片、银蜜片，可代替天麻作药，对高血压椎基底动脉供血不足、美尼尔氏症、植物神经功能紊乱等疾病引起眩晕的病人，治疗效果较好。对肢麻、失眠、耳鸣、中风后遗症等也有一定的疗效。1932年Reitsma对蜜环菌作了详细调查，并进行了一系列生理研究。蜜环菌是天麻不可缺少的互惠共生菌，栽培天麻必需蜜环菌的帮助。

蜜环菌菌丝体的培养有液态深层发酵和固态发酵两种，本实用新型以液态深层发酵为基础，解决温度控制问题。

发明内容

技术问题：温本实用新型的目的是提供一种基于模糊PID算法的蜜环菌液态发酵温度控制装置。温度在发酵过程中具有时滞性、非线性等特点，且不易建立发酵过程被控对象精确的数学模型。解决发酵系统的非线性、时变、时滞性、干扰和发酵过程中参数变化对温度控制效果的影响。

技术方案：模糊控制是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，出发点是现场操作人员的控制经验或相关专家的知识，在设计中不需要建立被控对象精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，便于应用。由工业过程的定性认识出发，比较容易建立语言控制规则，因而模糊控制对那些数学模型难以获取，动态特性不易掌握或变化非常显著的对象非常适用。模糊控制是基于启发性的知识及语言决策规则设计的，这有利于模拟人工控制的过程和方法，增强控制系统的适应能力，使之具有一定的智能水平。同时，模糊控制系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，尤其适合于非线性、时变及纯滞后系统的控制。

本实用新型的蜜环菌液态发酵温度控制装置包括发酵罐，夹套、电机、调速器、恒温水箱，第一温度传感器、第二温度传感器、加热器、上位机、下位机；第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门；第一电磁阀、第二电磁阀、第一温度变送器、第二温度变送器、循环泵；其中，发酵罐的外壁设有夹套，调速器的输入端接下位机，输出端接电机，由电机驱动位于发酵罐中的机械搅拌器；在发酵罐的底部顺序通过第一阀门、循环泵、第二阀门接恒温水箱的下部，发酵罐的上部通过第三阀门接恒温水箱的上部，在发酵罐的顶部设有第一电磁阀，第一温度传感器通过第一温度变送器接下位机；在恒温水箱的上部通过第四阀门、第五阀门接外部的冷却水，在第四阀门、第五阀门的两端并联有第六阀门，在第四阀门、第五阀门之间设有第二电磁阀，在恒温水箱中还设有加热器和第二温度传感器，第二温度传感器通过第二温度变送器接下位机，加热器和第二电磁阀接下位机。

发酵罐内发酵液的温度是由夹套内的水温进行调节，恒温水箱内的恒温水由循环泵通过第一阀门、第二阀门泵入发酵罐底部夹套内，再由发酵罐上部夹套经第三阀门回到恒温水箱内，发酵罐内发酵液的温度T1经由第一温度传感器传输到第一温度变送器，再变换成4-20mA信号送到下位机；恒温水箱内的温度T2经由第二温度传感器传输到第二温度变送器，再变换成4-20mA信号也送到下位机；下位机根据发酵罐内发酵液的温度T1、恒温水箱内的温度T2，通过模糊PID算法，调节加热器或冷却水，达到发酵罐内发酵液温度控制的目的。

有益效果：PID控制作为一种传统的控制策略，具有控制方式简单、无稳态误差等特点。用模糊PID控制器来控制发酵过程中罐内物料温度。本实用新型的模糊PID控制是在一般PID控制系统的基础上，加上一个模糊控制规则环节，将模糊控制和PID控制器两者结合起来，扬长避短，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点，对复杂控制系统系统具有良好的控制效果。发酵罐采用夹套传热控温方式，达到不同发酵阶段对温度的要求。

附图说明

图1是本实用新型模糊PID温度控制系统的结构图。