عنوان پایان‌نامه
کنترل پیش بین میلی بیوراکتور بر اساس نظریه ترکیب اطلاعات سنسوری
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1882;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48884;کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1882
- تاریخ دفاع
- ۱۰ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- حامد اصولی تبریزی
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی
- چکیده
- استفاده از ریز موجودات زنده برای مقاصد مختلف از جمله داروسازی، صنایع غذایی، تصفیه آب ،صنایع نظامی ،مقاصد پزشکی، تولید سوخت زیستی و غیره یکی از موضوعات اصلی و مهم در فناوری زیستی است. مدل سازی رفتار ریز موجودات زنده و فراهم آوردن محیطی مناسب و کنترل شده برای رشد و تولید محصول توسط آنها دو چالش مهم در این وادی است. دانش کنترل به عنوان دانشی که تمرکز آن بر روی شناخت سیستمهای مختلف، مدلسازی و کنترل متغیر های مختلف قرار دارد می تواند راه گشای مسائل پیش روی محققین فناوری زیستی قرار گیرد. در این پایان نامه مدلسازی و طراحی سیستم کنترلی تمام اتوماتیک میلی بیو راکتور به انجام رسیده است. میلی بیو راکتور دستگاهی است که برای انجام آزمایشات پایه ای در فناوری زیستی مورد استفاده قرار می گیرد. با پیشرفت فناوری زیستی میلی بیو راکتور از ده سال پیش مورد توجه محققان علوم زیستی قرار گرفت. سیستم کنترل اتوماتیک میزان هوادهی و درو چرخش برای اجتناب از بروز پدیده محدودیت اکسیژن برای اولین بار در این پایان نامه طراحی گردیده است. این پایان نامه که در مدت دو سال در مرکز فناوری های نوین در مهندسی علوم زیستی دانشگاه تهران انجام گرفته است در بر گیرنده سه بخش می باشد. در بخش اول مدلسازی سیستم انجام گرفته است. در این بخش مدل فضای حالت با چهار متغیر حالت، دو ورودی و دو خروجی معرفی شده است. در بخش دوم تخمین زن با استفاده از فیلتر کالمن برای تخمین غلظت توده زیستی جهت استفاده در حلقه کنترلی طراحی گردیده است. در بخش سوم طراحی کنترل کننده پیش بین با تکیه بر کنترل پیش بین تعمیم یافته انجام گرفته است. نتایج بدست آمده حاکی از کاهش انرژی مصرفی به نسبت حالت حلقه باز است که در افزایش مقیاس و رسیدن به مقیاس صنعتی صرفه اقتصادی فراوانی به دنبال دارد. از سوی دیگر سیستم کنترلی با موفقیت از بروز پدیده محدودیت اکسیژن جلوگیری می کند و خروجی های سیستم با تحمل هر خطای دلخواه و از پیش تعیین شده حتی در حضور نویز اندازه گیری به خوبی مسیر های از پیش تعیین شده را تعقیب می کنند.
- Abstract
- Utilizing microorganisms in pharmaceutical, food, water retreatment military, medical, biofuel production industry is the main topic in biotechnology. Modeling microorganisms and providing optimal condition for their growth are the two major challenges in this field. Control engineering could provide suitable frameworks to solve the upcoming problems in biotechnology since this is a field that majorly studies modeling and control of different system variables. In this thesis modeling and design of a fully automated system for milibioreactor are considered. Milibioreactor is a device in which biotechnological primary experiments are being carried out. Designing a control system for automatically adjusting aeration and shaking frequency is studied as a novel method to prevent oxygen limitation in this thesis. This thesis which is conducted within two years in the research center for new technologies in life science, university of Tehran consists of three different sections. In the first section a new state space model for milibioreactor is introduced. In the second section Kalman filter is used to obtain an estimator to estimate biomass concentration. In the third part a controller based on Generalized Model Predictive Control is designed. Results show a considerable decrease in input power which leads to a better efficiency in scale up and industrial applications. On the other hand the controller successfully forces the outputs of the system to track predetermined trajectories with a predefined tracking error.
