عنوان پایان‌نامه
شناسایی تاخیر سیستم میلی بیوراکتور
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2868;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72367;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2868;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72367
- تاریخ دفاع
- ۰۹ مهر ۱۳۹۳
- دانشجو
- نسیم رضانژاد
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی
- چکیده
- در دهه های اخیر فناوری زیستی به طرز چشم گیری رشد کرده و پیشرفتهای فراوانی از تولید سوختهای زیستی گرفته تا ساخت داروهای نوظهور را موجب شده است. در این میان بیوراکتورها به عنوان قلب تپنده فرآیندهای زیستی از اهمیت ویژه ای برخوردارند. فرآیندهای زیستی عموماً فرآیندهای کندی هستند بنابراین تحقیقات در این زمینه نیازمند محیطی است که اولاً موجب صرفه جویی در زمان شده و ثانیاً محیطی با شرایط کنترل شده را فراهم نماید. میلی بیوراکتورها یا فلاسک های لرزان دارای این دو ویژگی هستند. یکی از مهم ترین ویژگی های موجود در سیستم میلی بیوراکتور و به طورکلی فرآیندهای زیستی، وجود تأخیر در این سیستم هاست. تأخیر در این سیستم ها به نوعی است که در هر فرآیند به پارامترهای مختلفی بستگی داشته و متغیر است. در مدل جدید، تأخیر به صورت ثابت درنظر گرفته می شود حال آنکه این موضوع با ذات فرآیندهای زیستی همخوانی کمتری دارد. بنابراین در این پایان نامه تأخیر مدل، به صورت متغیر با زمان درنظر گرفته می شود. در این صورت، مدل در پارامتر تأخیر دارای نایقینی خواهد بود که در این پایان نامه به صورت برخط شناسایی می شود. از سوی دیگر حسگر های مورد استفاده در این فرآیندها نیز به دلیل ماهیت شیمیایی خود حسگر و همچنین محیط ناهمگون داخل بیوراکتور دارای تأخیر در اندازه گیری هستند. پدیده تأخیر اندازه گیری در سیستم موجود، درخصوص حسگر اکسیژن قابل ملاحظه است. این نوع تأخیر نیز در این پایان نامه درنظر گرفته شده و با استفاده از طراحی فیلتر کالمن جبران سازی شده است. در این سیستم با ورود مقادیر فعلی، مقادیر آینده حسگر تخمین زده می شوند. باتوجه به اینکه کنترل پیش بین یکی از روش های کنترلی موثر در زمینه کنترل فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی می باشد، از این روش برای کنترل بیوراکتور استفاده شده است. بدلیل وجود تأخیر و نایقینی پارامتریک در این سیستم، در این پایان نامه از روش کنترل پیش بین min-max که جزء روش های کنترل پیش بین مقاوم به شمار می رود استفاده شده است. کلمات کلیدی: میلی بیوراکتور، تأخیر فرآیند، تأخیر حسگر، مدل سازی فضای حالت، کنترل پیش بین، نایقینی پارامتری، تخمین برخط
- Abstract
- In recent decades, biotechnology has grown tremendously and made many advances in the production of biofuels to new drugs. The bioreactors as the beating heart of biological processes have particular importance. Biological processes are generally slow processes therefore requires environmental research in this area is firstly that saves time and, secondly, to provide an environment with controlled conditions. The shaking flasks or bioreactors have these two features. One of the most important features of the system as a whole mL bioreactors and biological processes, there is a delay in these systems. The delay of systems depends on various parameters and variables in each process. In the new model, the delay is assumed to be constant, while it is less consistent with the nature of biological processes. So in this thesis, delay is assumed to be time-varying. In this case, the model has uncertainty in delay parameter that will be online identified in this thesis. In these processes, the sensors have measurement delay due to their chemical nature and the heterogeneous environment of inside the bioreactor. The phenomenon of measurement delay in the system is remarkable on the Oxygen sensor. This type of delay is considered in this thesis and is compensated by the Kalman filter design. In this system, the future values of sensor are estimated using current values. Since predictive control method is one of the effective control scheme in chemical and biochemical processes control, this method is used for the control of bioreactors. Due to the delay and parametric uncertainties in the system, in this thesis, min-max predictive control method is used as robust predictive method.
