智能化微生物发酵乙醇浓度在线检测仪的研制

乙醇浓度是微生物发酵过程中重要的过程参数,直接影响着发酵过程的控制和优化.基于半导体材料的气敏效应,提出了一种生物发酵过程中乙醇浓度在线检测方法.该方法利用系统辨识建立乙醇浓度的在线测量模型,以微控制器为核心的嵌入式系统完成信号采集、数据分析与处理;在此基础上研制了乙醇浓度在线检测仪,给出了在线检测仪的系统组成框图以及系统的硬件设计和软件设计.实验与分析表明,所设计的乙醇浓度检测仪能够在线检测发酵过程中的乙醇浓度,所测乙醇溶液体积百分比范围为0.00-8.00%,具有较高的检测精度,绝对误差小于0.1%,重复性好,能够很好地满足微生物发酵工业应用需求.     

基于软测量技术的液相乙醇浓度在线检测系统

针对当前液相乙醇检测存在的缺点,建立基于气液相平衡原理的液相乙醇浓度的软测量计算模型.介绍一种IP模式液相乙醇浓度在线检测系统的研制,主要包括嵌入武系统的硬件结构和整个系统的软件构成.理论和实践表明该系统具有测量准确度高、通用性好、响应速度快,性能稳定等特点.     

液芯光波导乙醇浓度智能测量系统的研究

介绍在线式乙醇浓度智能化测量系统。该测量系统采用独特设计的液芯光波导浓度传感器，配以自动光强控制电路，光电检测电路、单片机系统。自动显示测量时的温度值和被测乙醇的浓度值，并对温度变化而引起的浓度变化作自动修正。实验结果表明：测量乙醇浓度的精度在０．５％以上。     

电力系统低频振荡在线辨识的改进Prony算法

研究在线的振荡特征辨识算法是实现电力系统低频振荡在线监视以及广域阻尼控制的重要理论基础。广域测量系统的发展和应用使得低频振荡的在线辨识成为可能。该文提出了一种用于在线分析电力系统低频振荡的改进Prony算法,该算法针对输入信号的实际阶数和线性预测参数的估计进行了综合改进。经过算法时间复杂度的分析,证明改进算法提高了计算速度。计算机仿真和动模实验结果表明,改进算法能够得到更符合系统实际阶数的降阶模型,分析计算占空比小于4%,满足在线低频振荡辨识和系统振荡特性分析的需要。     

基于AVR单片机的乙醇浓度在线检测仪

1：乙醇浓度是发酵生产过程中的重要控制参数,乙醇浓度的测量精度直接影响发酵过程的控制精度和发酵产品的质量。基于气液相平衡原理建立乙醇浓度的在线测量数学模型,以ATMEGA16L单片机和TGS2620半导体气敏传感器为核心,设计了乙醇浓度在线检测仪。理论和实验证明该检测仪具有通用性好、测量准确度高、性能稳定、响应速度快等特点。     

微生物发酵过程的细胞密度在线检测与底物浓度实时控制

在许多的微生物发酵和培养过程中,控制碳源(葡萄糖)是实现过程优化的关键.但是葡萄糖等碳源电极价格昂贵,且不能在线灭菌,限制了其应用范围.基于电容法测量细胞密度可以在线灭菌,与细胞干重、OD(光密度)值等生物指标有很好的对应关系,本文实现了基于动力学模型用细胞密度检测数据对发酵底物浓度的预测控制.用遗传算法建立的微生物反应过程动力学模型对分批发酵过程有较好的模拟效果.几次发酵结果对比表明,本文的方法可有效提高目的产物的产量,对制药、食品等工业发酵具有借鉴意义.     

基于自回归动态神经网络的逆模型辨识及在线控制

研究了自回归动态神经网络及其学习算法。提出了应用于动态逆模型识的结构，并与ＰＩＤ控制相结合形成了非线性动态对象的在线自适应控制系统。仿真结果表明此方案简单可行，克服了静态网络的一些局限性。     

乙醇——水混合液的声速与浓度关系及其热力学特征

用脉冲回波自动声速仪测量了乙醇－水二元混合液在温度为５￣５５℃范围的声速与浓度关系，超声波溶液浓度测量的基本原理即基于这种声速－浓度关系，文中还计算了该溶液的绝热压缩系数、分子间自由程、超额摩尔体积、超额声速、超额绝热压缩系数及超额分子间自由程等参数，并讨论了溶液中分子间相互作用的特性。     

一种基于嵌入式系统的生物量浓度在线检测系统设计

利用嵌入式系统设计一套生物量浓度在线检测系统。系统利用MSP430F149做为控制和测试MCU,利用光纤把光能量传导到发酵液中,通过光密度测量的方法来取得发酵过程中的生物量浓度。本系统具有原位测量,速度快,可耐高温消毒和成本低等特点,具有广泛的应用前景。     

Biodegradation of Straw Stalk and Experiment of Ethanol Fermentation

Biological preprocessing of lignin degradation of straw stalk with white-rot fungi and ethanol fermentation experiment are carried out. The result shows that after biological preprocessing, lignin content in straw stalk reduces significantly. The higher the lignin degradation rate, the higher the ethanol productivity. When the technique of solid state culturing to degrade lignin is adopted to produce ethanol, the productivity is 15.8%, which is equal to 374.4% of that produced without preprocessing process.     

浓度场测量系统在喷油雾化角测量中的应用

喷油雾化角影响油气混合、缸内燃烧和发动机排放性能．借助浓度场测量和数字图像处理系统对喷油雾化角测量进行了研究；介绍了测量系统的基本原理及系统的组成，并通过该测量系统对某种电控喷油器燃油喷雾角情况进行了实际测试，验证了该测量系统的实用性。     

表面粗糙度在线识别的理论与实践

工件表面粗糙度,反映了加工设备的动态特性。通过观察加工中工件表面粗糙度的变化,可以用作在线识别设备工况的一种手段。根据时间序列分析理论所建立的系统的等价模型,是建立在输出等价原则上的,可以不管输入和输出的因果关系。所建模型能随时间的推移具有某些统计特性,能用于在线识别。对于自回归AR(n)时序模型的建模过程、模型阶次的确定、评定所建模型的适用性及被识别系统工况的特征参数均进行了讨论,试验结果证明,所建模型能快速、准确判别设备工况变化,达到了在线识别的目的。     

偏差校正最小二乘法参数辩识的分析和仿真

本文旨在分析偏差校正法与其他参数辩识方法的关系。在前面部分，借助移位向量把二次准则表达成待辩识参数的显函数。这样广义最小二乘法，偏差校正法及伪线性法的离线算法便很容易地以这同一准则导出。后面部分从递推预报误差法导出以上三种方法的递推算法。通过以上分析并采用仿真手段清楚展现了各种算法间的相互关系。     

新型瓦斯浓度测定系统

为了数字化监控矿井瓦斯浓度,研制了一种基于高性能ATmega8单片机的矿井瓦斯浓度测定系统,介绍了瓦斯浓度测定系统的信号采集原理和设计程序.系统通过实时采集瓦斯浓度传感器的变换电压,将其数字化为实际瓦斯浓度值,并经远程数据传送模块将数据传送到井上计算机监测平台进行处理.试验结果表明,该系统可以安全准确地采集瓦斯浓度数据和及时处理瓦斯浓度信号,具有瓦斯浓度状况监测、历史记录数据查询和数据分析等多种功能.     

硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能研究

进行了3种测定硅橡胶膜生物反应器乙醇连续发酵性能的对比实验．实验结果表明：硅橡胶膜的渗透蒸发作用可有效消除乙醇发酵过程中的产品抑制效应,将乙醇产率提高至传统发酵过程的3～4倍;从发酵液中连续分离出来的乙醇,经过冷凝后成为高浓度产品,冷阱收集液乙醇浓度可达原料液乙醇浓度的4倍左右．膜的固定作用使反应器中保持了较高的酵母细胞浓度,但是无机盐、不挥发性副产物及老化细胞的堆积会影响细胞活性,为了获取高乙醇产率,必须将部分发酵液从膜生物反应器中取出．     

分批添料对戊糖、己糖同步发酵制备乙醇的影响

以树干毕赤酵母为发酵菌株,混合糖(葡萄糖与木糖质量比为2∶1)为发酵底物,通过分批添料来提高糖利用率及乙醇得率。结果表明,一次性投料发酵糖初始浓度以94.0 g/L为最佳,乙醇浓度可达33.9 g/L。在高糖浓度一次性投料发酵中,延长发酵时间可以继续降低残糖浓度,增加乙醇浓度。但是初始糖浓度越高,其变化幅度也越低。初始糖浓度为108.0 g/L,31 h发酵后残糖浓度为9.1 g/L,乙醇浓度为34.3 g/L,延长到42 h时残糖浓度为0.4 g/L,乙醇浓度提高到37.0 g/L。当总糖浓度为80.9 g/L时,补糖时间在12 h内完成,且以两次补糖法较合适,发酵24 h乙醇浓度达到33.8 g/L。     

烟草提取液浓缩工艺过程建模与参数优化

蒸发浓缩环节直接影响着食品的生产效率,利用CFD软件优化工艺过程参数对提高浓缩效率和提取液品质具有重大现实意义.通过对提取液浓缩过程的预测,结合相关的实验,研究工艺参数与浓缩过程之间的关系.研究结果表明：提供0.04MPa的真空度,将提取液沸点维持在85℃左右较为适合;加热蒸汽从换热管下部输入,从换热管上部输出,温度维持在115℃左右较好;浓缩前应先将提取液预热到一定温度,除去低沸点物质后再通入蒸发器以提高浓缩效率.     

稻草秸秆同时糖化法制燃料酒精工艺条件

以稻草秸秆为原料,对影响同时糖化法生产酒精的发酵温度、发酵时间、接种量、接种比例及纤维素酶用量等因素进行了优化研究。结果表明,稻草秸秆经过机械粉碎及稀硫酸预处理后,当发酵温度为38℃、接种量为10%、纤维素酶用量为40 IU/g、管囊酵母与酿酒酵母的接种比例为2∶1和发酵时间为72 h的条件下,酒精产率最高(为0.20 g/g稻草秸秆)。     

非线性同伦LM算法及在软测量建模中的应用

综合同伦方法与Levenberg-Marquardt(LM)优化方法,提出了一种新型非线性同伦LM神经网络学习算法以改善现有神经网络学习算法的学习效率,分析了不同类型的过渡函数对神经网络泛化性能的影响.该算法具有稳定性强、收敛性能好的特点.结合工业过程实际要求,将提出的改进算法用于丙烯腈收率神经网络软测量建模并与几种常见建模方法比较,结果表明:基于改进算法的软测量模型具有更高的测量精度和更好的泛化性能,满足现场测量要求.