Система автоматического управления периодическим процессом ферментации Советский патент 1990 года по МПК C12Q3/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению периодическими процессами ферментатщи и может быть использовано в микробиологической, медицинский, химико-фармацевтической и пищевой отраслях промышленное- ти.

Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за :счет повьшения качества управления

На чертеже представлена блок -схе- ма системы.

Контур регулирования температуры в ферментаторе 1 содержит датчик 2, блок 3 задания оптимапьной температуры, подключенные к входам блока 4 сравнения, выход которого подключен к входу дифференциатора 5, одному из входов первого сумматора 6, другой вход которого свяаан с выходом дифференциатора 5, и нелиней- кого блока 7 с зоной нечувствительности, соединенного с одним из входов второго сумматора 8, другой вход которого подключен к выходу релейного блока 9, связанного с выходом допол- нительного нелинейного блока 10 с зоной нечувствительности., подключенного к выходу первого сумматора 6. Выход второго сумматора В подключен к исполнительному механизму 11, ус- тановленному на линии подачи охлаждающей воды в рубашку либо в змеевик ферментатора 1.

Контур стабилизации расхода воздуха на аэра1щю содержит датчик 12, подключенный к входу регулятора 13, связанного с исполнительным механизмом 14, установленным на линии подачи аэгирующего воздуха.

Контур стабилизации давления в ферментаторе 1 содержит датчик 15, подключенный к входу регулятора 16, связанного с исполнительным механизмом 17, установленным на линии отходящих из ферментатора газов.

Система работает следующим образом.

Температура в ферментаторе 1 измеряется датчиком 2, сигнал с выхода которого поступает на один из входов блока 4 сравнения. Заданное значение температуры поступает с выхода блока 3 задания на другой вход блока 4 сравнения. Возникающее рассогласование с выхода блока 4 сравнения поступает на вход дифференциатора 5, на вход нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности и на один из входов первого сумматора 6, на другой вхог которого поступает продифференцированное значение сигнала рассогласования. Результирующий сигнал с выхода сумматора 6, составленный из суммы сигнала рассогласования и его производной, поступает через дополнительный нелинейный блок 10 на вход релейного блока 9. Если сигнал рассогласования меньше величины зоны нечувствительности нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности, то воздействие на выходе блока 7 отсутствует и процесс регулирования температуры определяется только выходным воздействием релейного блока 9, которое, пройдя второй сумматор 8, поступает на исполнительный механизм 11, посредством которого в установившем- ся режиме обеспечивается приемлемая амплитуда колебаний температуры от-

носительно заданного значения. При действии возмутцений либо при переходе на другой уровень задания по температуре значение сигнала рассогласования превьшает зону нечувствительности нелинейного блока 7 и на его выходе формируется воздействие, изменяющееся по линейному закону до тех пор, пока сигнал рассогласования превьшает величину зоны нечувствительности нелинейного блока 7. В этом случае на исполнительный механизм 11 поступает суммарное регулирующее воздействие с выхода второго сумматора 8, обусловленное суммой воздействий релейного блока 9 и нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности. При снижении сигнала рассогласования до величины зоны нечувствительности нелинейного блока 7 без последующего превышения амплитудой установившихся колебаний температуры этой зоны на исполнительный механизм 11 вновь поступает выходной сигнал только релейного блока 9.

При незначительном уровне помех на выходе дифференциатора 5, при котором величина сигнала переключения на выходе первого сумматора 6 не превьшает зоны нечувствительности дополнительного нелинейного блока 10, сигнал переключения с выхода первого сумматора 6 не поступает на вход релейного блока 9 и не вызывает его срабатьшания. Тем самым исключаются не желательные перемещения исполнительного механизма 11.

При увеличении сигнала рассогласования и его производной, обусловленном действием возмущений и помех, сигнал переключения на выходе первого сумматора 6 возрастает, и при превышении величины зоны нечувствительности дополнительного нелинейного блока 10 сигнал переключения поступает на вход релейного блока 9, который

с учетом знака поступившего сигнала переключения срабатывает и формирует воздействие через второй сумматор 8 на исполнительный механизм 11. Если сигнал рассогласования продолжает расти, например, за счет тепловьще- ления процесса или из-за действия внешних возмущений, то при превьш1е- g НИИ зоны нечувствительности нелинейного блока 7 на его выходе формируется воздействие, которое поступает на вход второго сумматора 8. В результате суммарное регулирующее воз- 5 действие с выхода второго сумматора 8 Поступает на исполнительный меха- низм 11.

При снижении сигнала рассогласования, его производной и уровня помех 0 на выходе дифферентщатора 5 действие системы происходит в обратном порядке.

Стабилиза1шя расхода воздуха и давления в ферментаторе 1 осуществля- 5 ется с помощью регуляторов 13 и 16 и исполнительных механизмов 14 и 17, :воздействующих на подачу воздуха и сброс отходящих газов.

Использование предлагаемой системы 0 позволяет повысить качество управления при действии помех. Это обеспечивает увеличение выхода целевого продукта на 2%. Формула изобре т-е и и я

Система автоматического управления периодическим процессом ферментации по авт.св. Р 1413135, отличающаяся тем, что, с целью увеличения выхода целевого продукта за счет повьштения качества управления, она снабжена дополнительным нелинейным блоком с зоной нечувствительности, вход которого подключен к выходу первого сумматора, а выход - к входу релейного блока.

L

5

0

5

Изобретение относится к автоматическому управлению периодическими процессами ферментации и может быть использовано в производстве микробиологической, медицинской и пищевой промышленности. Целью изобретения является увеличение выхода целевого продукта за счет повышения качества управления. Система содержит контур регулирования в ферментаторе 1, включающий датчик 2, блок 3 задания оптимальной температуры, подключенные ко входам блока 4 сравнения, выход которого подключен ко входу дифференциатора 5, одному из входов сумматора 6 и ко входу нелинейного блока 7 с зоной нечувствительности, соединенного с одним из входов второго сумматора 8, другой вход которого подключен к выходу релейного блока 9, связанного с выходом дополнительного нелинейного блока 10 с зоной нечувствительности, подключенного к выходу первого сумматора 6. Выход второго сумматора 8 подключен к исполнительному механизму 11, установленному на линии подачи охлаждающей воды в рубашку либо в змеевик ферментатора 1. Контур стабилизации расхода воздуха на аэрацию содержит датчик 12, подключенный ко входу регулятора 13, связанного с исполнительным механизмом 14, контур стабилизации давления, включающий последовательно соединенные датчик 15, регулятор 16 и исполнительный механизм 17, установленный на линии отходящих из ферментатора газов. За счет реализации данной системы повышается выход целевого продукта на 2%. 1 ил.