【摘要】：蛋白酶是市面上銷(xiāo)量最高、應(yīng)用范圍最廣的酶類(lèi),品類(lèi)繁多,在自然界中分布廣泛,海洋堿性蛋白酶MP作為一種新型來(lái)源的蛋白酶,具有比傳統(tǒng)陸源蛋白酶更優(yōu)良的物化特性,生產(chǎn)及使用過(guò)程清潔無(wú)污染,已廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、洗滌、橡膠制造等行業(yè)。在海洋堿性蛋白酶MP的工業(yè)生產(chǎn)中,為了使產(chǎn)品得率最大化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約成本,需要對(duì)其發(fā)酵過(guò)程的環(huán)境參量進(jìn)行控制。然而細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖與產(chǎn)物代謝具有一定的不可預(yù)測(cè)性,受到諸多環(huán)境參量的影響,發(fā)酵過(guò)程呈現(xiàn)很強(qiáng)的非線性,解耦困難,常規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)控制方法難以取得較好的控制效果,嚴(yán)重制約了該酶的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用�；谏鲜鰡�(wèn)題,本文在國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目的資助下,針對(duì)海洋堿性蛋白酶MP的發(fā)酵過(guò)程控制問(wèn)題展開(kāi)了研究。論文主要工作內(nèi)容及取得的成果如下。首先,海洋堿性蛋白酶MP的發(fā)酵過(guò)程雖然復(fù)雜多變,但是批次之間卻具有重復(fù)性,針對(duì)此特征,提出了一種人工魚(yú)群算法優(yōu)化增益參數(shù)的迭代學(xué)習(xí)控制策略,實(shí)現(xiàn)控制器增益參數(shù)的動(dòng)態(tài)跟蹤;為提高尋優(yōu)算法的精度,減少運(yùn)算時(shí)間,針對(duì)人工魚(yú)群算法本身進(jìn)行了包括動(dòng)態(tài)視野、剔除擁擠度因子、自動(dòng)縮減魚(yú)群規(guī)模、探路魚(yú)在內(nèi)的優(yōu)化工作;設(shè)計(jì)了優(yōu)化后的控制器結(jié)構(gòu)并分析了其收斂性,以單輸入單輸出(SISO)的線性與非線性系統(tǒng)為對(duì)象,在仿真實(shí)驗(yàn)中初步驗(yàn)證了該方法的控制效果。其次,為了將該控制模型應(yīng)用到海洋堿性蛋白酶MP的多輸入多輸出(MIMO)發(fā)酵控制過(guò)程,本文構(gòu)建了發(fā)酵過(guò)程簡(jiǎn)要?jiǎng)恿W(xué)模型,以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立起人工魚(yú)群的尋優(yōu)模型,同時(shí)針對(duì)算法跟蹤過(guò)程中可能存在的誤差與干擾設(shè)計(jì)了誤差補(bǔ)償器,提高了系統(tǒng)的魯棒性與控制精度。最后,本文以S3C44B0x芯片為核心,基于ARM平臺(tái)設(shè)計(jì)了可用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的海洋堿性蛋白酶MP發(fā)酵控制裝置。首先在上位機(jī)以Visual C++編寫(xiě)了控制算法的COM組件,將該組件嵌入至芯片中,負(fù)責(zé)所有發(fā)酵罐數(shù)據(jù)的集中處理,而發(fā)酵現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集與控制操作則由與發(fā)酵罐一一對(duì)應(yīng)的單片機(jī)SST89E89516RD實(shí)現(xiàn);為了實(shí)現(xiàn)多個(gè)發(fā)酵罐的集散控制,保證數(shù)據(jù)可靠傳輸,編寫(xiě)了無(wú)線模塊CC1101的驅(qū)動(dòng)程序;最后設(shè)計(jì)了發(fā)酵過(guò)程中的補(bǔ)料及消泡裝置。經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用調(diào)試,驗(yàn)證了該設(shè)備的有效性。
【圖文】：

當(dāng)中存在的程序不能運(yùn)行、接觸不良等問(wèn)題；單片機(jī)的空間使用靈活，可儲(chǔ)數(shù)據(jù)與運(yùn)行程序之間便捷轉(zhuǎn)換。.2 硬件電路設(shè)計(jì)（1）無(wú)線通訊模塊如圖 4.1 所示的海洋堿性蛋白酶 MP 發(fā)酵過(guò)程集散控制系統(tǒng)，ARM 主與單片機(jī)之間的通訊如果依靠物理連線，存在諸如位置挪動(dòng)不便、通訊線磨損的問(wèn)題，因此數(shù)據(jù)交換采用無(wú)線通訊模式。本文采用 CC1101 工業(yè)級(jí)射頻透?jìng)髂K，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn) 2km 范圍內(nèi)的訊，且功耗僅有 100mW，與 ARM 的 SPI 總線接口以如圖 4.4 的所示的方。

圖 4.5 無(wú)線模塊與單片機(jī)的連接方式Fig.4.5 The connection diagram between wireless module and single chip（2）采集與控制模塊由于海洋堿性蛋白酶 MP 發(fā)酵過(guò)程的跟蹤控制需要大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采液 pH 值、溫度、溶解氧濃度、罐壓等，，對(duì)應(yīng)的傳感器測(cè)出結(jié)果為模擬被單片機(jī)直接利用，因此需要設(shè)計(jì) A/D 轉(zhuǎn)換模塊，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為為了保證數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性與采集精度，本文選擇具有跟蹤保持、數(shù)字的 AD7606 芯片，來(lái)組成 16 通道的采集模塊，單片機(jī) SST89E89516選信號(hào)來(lái)對(duì) AD7606 進(jìn)行控制，完成數(shù)據(jù)的采集，如圖 4.6 所示。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TQ925;TP273

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 葉思帆;趙媛;;微生物源堿性蛋白酶的生產(chǎn)及其應(yīng)用[J];青�？萍�;2018年02期

2 王晶;張劍;張?jiān)?;堿性蛋白酶的空氣/水界面行為研究[J];日用化學(xué)工業(yè);2015年09期

3 吳京平;天然有機(jī)物對(duì)堿性蛋白酶活力的影響[J];北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

4 吳京平;;兩種天然有機(jī)物對(duì)堿性蛋白酶活力的影響[J];北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年04期

5 應(yīng)盛華,徐均煥,周杭松;冠狀耳霉堿性蛋白酶的生產(chǎn)及應(yīng)用[J];杭州科技;2000年04期

6 金敏,王忠彥,胡永松;堿性蛋白酶的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J];四川食品與發(fā)酵;1999年04期

7 裘娟萍;提高堿性蛋白酶生產(chǎn)效益的措施[J];氨基酸和生物資源;1996年02期

8 薛林貴;我國(guó)堿性蛋白酶的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J];微生物學(xué)通報(bào);1997年06期

9 洪揚(yáng),雷虹,趙玉風(fēng),韓玉珉,申同健;地衣芽孢桿菌2709堿性蛋白酶基因的克隆、序列測(cè)定及其表達(dá)[J];生物工程學(xué)報(bào);1994年03期

10 那淑敏;余茂R

本文編號(hào)：2674082