基于观测器估计的连续乙醇发酵过程强化策略-控制工程

一、本刊要求作者有严谨的学风和朴实的文风，提倡互相尊重和自由讨论。凡采用他人学说，必须加注说明。二、不要超过10000字为宜，精粹的短篇，尤为欢迎。三、请作者将稿件（用WORD格式）发送到下面给出的征文信箱中。四、凡来稿请作者自留底稿，恕不退稿。五、为规范排版，请作者在上传修改稿时严格按以下要求： 1．论文要求有题名、摘要、关键词、作者姓名、作者工作单位（名称，省市邮编）等内容一份。 2．基金项目和作者简介按下列格式：基金项目：项目名称（编号）作者简介：姓名（出生年－），性别，民族（汉族可省略），籍贯，职称，学位，研究方向。 3．文章一般有引言部分和正文部分，正文部分用阿拉伯数字分级编号法，一般用两级。插图下方应注明图序和图名。表格应采用三线表，表格上方应注明表序和表名。 4．参考文献列出的一般应限于作者直接阅读过的、最主要的、发表在正式出版物上的文献。其他相关注释可用脚注在当页标注。参考文献的著录应执行国家标准GB7714-87的规定，采用顺序编码制。

基于观测器估计的连续乙醇发酵过程强化策略

作者:

关键词:

摘要：

研究背景与问题

随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，生物能源的开发与利用成为我国能源结构调整的重要方向。乙醇作为生物能源的重要代表，其生产过程对于环境友好和经济效益具有重要意义。然而，传统的间歇式乙醇发酵工艺存在产能偏低、反应与分离速率匹配性欠佳等问题，严重制约了乙醇生产效率的提升。针对这一背景，本研究旨在通过强化策略，实现乙醇发酵过程的连续化，提高生产效率和稳定性。

研究方法

本研究基于发酵-控制一体化设计思路，采用自循环发酵（self-cycling fermentation, SCF）技术，实现了间歇式乙醇发酵过程的连续化。具体方法如下： 1. 设计了一种新型的发酵装置，该装置能够实现发酵过程的连续化，降低能耗和污染物排放。 2. 建立了基于观测器的关键状态在线估计模型，通过实时监测发酵过程中的关键参数，实现了对发酵过程的精确控制。 3. 针对强扰动下的温度控制问题，提出了自适应控制策略，提高了系统的鲁棒性和稳定性。

核心结果

本研究通过实验和模拟验证了所提出强化策略的有效性。主要结果如下： 1. 与间歇式发酵相比，连续发酵工艺显著提高了乙醇的产量和发酵效率。 2. 基于观测器的关键状态在线估计模型能够准确预测发酵过程中的关键参数，为发酵过程的精确控制提供了有力支持。 3. 自适应控制策略在强扰动下仍能保持系统的稳定运行，有效解决了温度控制难题。

结论与意义

本研究提出的基于观测器估计的连续乙醇发酵过程强化策略，有效解决了间歇式乙醇发酵产能偏低、反应与分离速率匹配性欠佳等问题。该策略不仅提高了乙醇生产效率，降低了能耗和污染物排放，而且为生物能源的规模化生产提供了新的技术途径。本研究成果对于推动我国生物能源产业的发展具有重要意义，为未来乙醇生产技术的创新提供了理论依据和实践指导。此外，本研究还为其他生物发酵过程的连续化改造提供了有益的借鉴和参考。

文章来源：《控制工程》网址: http://www.kongzhigongcheng.cn/qikandaodu/2026/1027/333.html