一种生物发酵过程在线神经网络逆控制器及其构造方法技术

本发明专利技术公开了一种生物发酵过程在线神经网络逆控制器，包括神经网络逆离线解耦控制器构造模块和神经网络逆在线学习模块。该生物发酵过程在线神经网络逆控制器的控制方法为：将离线训练的神经网络逆系统与发酵系统串联，实现系统的线性化解耦，通过神经网络逆在线学习模块的在线学习，实现对逆控制器的在线更新。本发明专利技术将神经网络逆系统解耦方法和逆系统在线辨识方法相结合，实现了多变量发酵系统的解耦控制。采用神经网络逆系统技术实现生物发酵系统的解耦，不依赖过程的模型和参数。在神经网络逆解耦的基础上设计了逆控制器学习模块，能够适应生物发酵系统的参数时变性的特点，可以实现发酵过程变量的实时控制，符合实际工程应用的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生物发酵过程在线解耦控制器及其构造方法，属于生物发酵过程的优化控制

技术介绍
生物发酵系统是一类具有时变性、不确定性和强耦合性的多输入多输出非线性系统，传统的非线性控制方法难以实现过程变量的优化控制。针对多输入多输出的非线性系统，一般先采用某种规则将系统线性化成多个线性子系统，然后对各子系统设计闭环线性控制器实现解耦控制的目的。将逆系统方法与神经网络方法相结合的神经网络逆控制方法，不依赖系统的精确模型，只需知道系统的相对阶即可实现非线性系统的线性化和解耦，在实际工程中得到许多成功应用。将神经网络逆控制方法应用于生物发酵过程控制中，虽不依赖系统的数学模型，但其解耦控制性能与神经网络的泛化能力、外界干扰有很大关系。离线训练神经网络不充分或者控制过程中系统参数发生变化，都会导致神经网络的泛化能力下降，从而使闭环控制性能下降。若发酵过程参数发生变化时，重新训练神经网络又不能满足过程控制的实时性。
技术实现思路
针对现有技术中神经网络逆控制器及其方法存在的上述不足，本专利技术提供。本专利技术生物发酵过程在线神经网络逆控制器及其构造方法采用的技术方案是 一种生物发酵过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物发酵过程在线神经网络逆控制器，其特征在于：所述逆控制器包括神经网络逆离线解耦控制器构造模块（1）和神经网络逆在线学习模块（2）；所述神经网络逆离线解耦控制器构造模块（1）分析发酵系统的可逆性，发酵系统的逆系统输入变量为发酵系统的输出变量及其导数，逆系统输出变量为发酵系统的控制输入变量，通过构造神经网络来实现逆系统的输入变量与输出变量之间的非线性关系，将神经网络逆系统串联于发酵系统（3）前面实现发酵系统的输入输出解耦；所述神经网络逆在线学习模块（2）对解耦后的伪线性复合系统设计闭环线性控制器，实现发酵系统（3）的高性能解耦控制，所述神经网络逆在线学习模块（2）的输入为实际发酵系统的输出（...

【技术特征摘要】
1.一种生物发酵过程在线神经网络逆控制器，其特征在于所述逆控制器包括神经网络逆离线解耦控制器构造模块(I)和神经网络逆在线学习模块(2); 所述神经网络逆离线解耦控制器构造模块(I)分析发酵系统的可逆性，发酵系统的逆系统输入变量为发酵系统的输出变量及其导数，逆系统输出变量为发酵系统的控制输入变量，通过构造神经网络来实现逆系统的输入变量与输出变量之间的非线性关系，将神经网络逆系统串联于发酵系统(3)前面实现发酵系统的输入输出解耦； 所述神经网络逆在线学习模块(2)对解耦后的伪线性复合系统设计闭环线性控制器，实现发酵系统(3)的高性能解耦控制，所述神经网络逆在线学习模块(2)的输入为实际发酵系统的输出(Λ , ),输出目标为实际发酵系统(3)的输入(H1JI2),用于定期更新所述神经网络逆控制器。2.一种生物发酵过程在线神经网络逆控制器的构造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅从立，廖志凌，黄文涛，束栋鑫，江辉，刘国海，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：