基于粒子群模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物發(fā)酵過程軟測量應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、發(fā)酵工程作為生物技術(shù)工程化應(yīng)用的支柱產(chǎn)業(yè),在國民經(jīng)濟(jì)和人民生活各方面正發(fā)揮著越來越重要的作用。為提高發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量,需要對生物發(fā)酵過程實(shí)施優(yōu)化控制。然而生物發(fā)酵是一個高度非線性的、時變的、強(qiáng)耦合的復(fù)雜過程,其中許多關(guān)鍵的生化參量(如菌體濃度、基質(zhì)濃度、產(chǎn)物濃度)難以實(shí)時在線測量,嚴(yán)重制約了發(fā)酵過程的優(yōu)化控制水平。采用軟測量技術(shù)是目前解決這一問題的有效途徑之一。本文針對生物發(fā)酵過程關(guān)鍵生化參量難以在線實(shí)時測量的問題,主要研究粒子群模

2、糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量方法的工程化應(yīng)用技術(shù),并將研究成果應(yīng)用于青霉素發(fā)酵過程來驗(yàn)證效果。主要內(nèi)容如下：
　　 ⑴將模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和粒子群優(yōu)化算法結(jié)合,提出粒子群模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量方法,該方法采用模糊RBF網(wǎng)絡(luò)作為模糊神網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),用粒子群優(yōu)化算法作為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的學(xué)習(xí)算法。并基于該方法建立青霉素的軟測量模型,對關(guān)鍵生化參量進(jìn)行預(yù)估。仿真結(jié)果表明粒子群算法不僅增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的泛化性能,而且明顯縮短網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間,非常符合工程實(shí)際的需求。

3、>　　 ⑵為了使粒子群模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量方法更加適應(yīng)工程化實(shí)時性的要求,提出采用粗糙集算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,通過屬性約簡,降低粒子群模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入維度,提高軟測量預(yù)測的效率。
　　 ⑶為開發(fā)粒子群模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量工程化軟件,對模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和軟測量工程化實(shí)現(xiàn)用到的相關(guān)算法,包括數(shù)據(jù)預(yù)處理算法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模糊化層參數(shù)的聚類學(xué)習(xí)算法、輸出層權(quán)值的粒子群學(xué)習(xí)算法等做了詳細(xì)設(shè)計。
　　 ⑷設(shè)計開發(fā)了生物發(fā)酵過程監(jiān)