一种蜜环菌液态发酵温度控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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-1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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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、循环栗；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、循环栗、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。
[0007]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栗通过第一阀门、第二阀门栗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Tl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Tl、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。
[0008]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】
[0009]图1是本实用新型模糊PID温度控制系统的结构图。
[0010]图2为蜜环菌发酵装置温度控制示意图，其中包括:发酵罐1，夹套1.1、电机1.2、调速器1.3、第一温度传感器T1、恒温水箱2，第二温度传感器T2、加热器R、上位机3、下位机4 ;第一阀门F1、第二阀门F2、第三阀门F3、第四阀门F4、第五阀门F5、第六阀门F6 ;第一电磁阀DP1、第二电磁阀DP2、第一温度变送器WBl、第二温度变送器WB2、循环栗B。
【具体实施方式】
[0011]发酵罐I的外壁设有夹套1.1，调速器1.3的输入端接下位机4，输出端接电机
1.2，由电机1.2驱动位于发酵罐I中的机械搅拌器；在发酵罐I的底部顺序通过第一阀门F1、循环栗B、第二阀门F2接恒温水箱2的下部，发酵罐I的上部通过第三阀门F3接恒温水箱2的上部，在发酵罐I的顶部设有第一电磁阀DP1，第一温度传感器T1通过第一温度变送器WBl接下位机4 ;在恒温水箱2的上部通过第四阀门F4、第五阀门F5接外部的冷却水，在第四阀门F4、第五阀门F5的两端并联有第六阀门F6，在第四阀门F4、第五阀门F5之间设有第二电磁阀DP2，在恒温水箱2中还设有加热器R和第二温度传感器T2，第二温度传感器T2通过第二温度变送器WB2接下位机4，加热器R和第二电磁阀DP2接下位机4。
[0012]如图2所示，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栗通过第一阀门F1、第二阀门F2栗入发酵罐底部夹套内，再由发酵罐上部夹套经阀门F3回到恒温水箱内。
[0013]发酵罐内发酵液的温度Tl经由温度传感器ptlOO传输到温度变送器WB1，再变换成4-20mA信号送到下位机。
[0014]恒温水箱内的温度T2经由温度传感器ptlOO传输到温度变送器WB2，再变换成4-20mA信号也送到下位机。
[0015]下位机根据Tl，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。
[0016]由于发酵前期、中期、后期的热交换有很大的差异，在此过程中被控对象的参数有较大变化，数学模型的建立是相当困难的，因此考虑对模型要求不太高的模糊控制算法，并结合PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，根据发酵过程参数的变化修改控制规则，这样对发酵过程温度控制取得较好的效果。
【主权项】
1.一种蜜环菌液态发酵温度控制装置，其特征在于该装置包括发酵罐(1)，夹套(1.1)、电机(1.2)、调速器(1.3)、恒温水箱(2)，第一温度传感器(1\)、第二温度传感器(T2)、加热器(R)、上位机(3)、下位机(4);第一阀门(F1)、第二阀门(F2)、第三阀门(F3)、第四阀门(F4)、第五阀门(F5)、第六阀门(F6);第一电磁阀(DPl)、第二电磁阀(DP2)、第一温度变送器(WB1)、第二温度变送器(WB2)、循环栗(B);其中，发酵罐(I)的外壁设有夹套(1.1)，调速器(1.3)的输入端接下位机(4)，输出端接电机(1.2)，由电机(1.2)驱动位于发酵罐(I)中的机械搅拌器；在发酵罐(I)的底部顺序通过第一阀门(F1)、循环栗(B)、第二阀门(F2)接恒温水箱(2)的下部，发酵罐(I)的上部通过第三阀门(F3)接恒温水箱(2)的上部，在发酵罐(I)的顶部设有第一电磁阀(DP1)，第一温度传感器(T1)通过第一温度变送器(WBl)接下位机(4);在恒温水箱(2)的上部通过第四阀门(F4)、第五阀门(F5)接外部的冷却水，在第四阀门(F4 )、第五阀门(F5 )的两端并联有第六阀门(F6 )，在第四阀门(F4 )、第五阀门(F5)之间设有第二电磁阀(DP2)，在恒温水箱(2)中还设有加热器(R)和第二温度传感器(T2)，第二温度传感器(T2)通过第二温度变送器(WB2)接下位机(4)，加热器(R)和第二电磁阀(DP2)接下位机(4)。
【专利摘要】本实用新型是一种蜜环菌液态发酵温度控制装置，包括发酵罐（1），夹套（1.1）、电机（1.2）、调速器（1.3）、恒温水箱（2），第一温度传感器（T1）、第二温度传感器（T2）、加热器（R）、上位机（3）、下位机（4）；第一阀门（F1）、第二阀门（F2）、第三阀门（F3）、第四阀门（F4）、第五阀门（F5）、第六阀门（F6）；第一电磁阀（DP1）、第二电磁阀（DP2）、第一温度变送器（WB1）、第二温度变送器（WB2）、循环泵（B）。调节加热器(R)或冷却水，达到发酵罐内发酵液温度控制的目的。
【IPC分类】G05D23/32
【公开号】CN204790639
【申请号】CN201520403392
【发明人】陈永琪
【申请人】江苏科海生物工程设备有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年6月11日