Geri Dön

Çok girdili-çok çıktılı kontrolun ekmek mayası üretimine uygulanması

Application of multi input-multi output control to baker's yeast production

  1. Tez No: 338080
  2. Yazar: HAVVA BOYACIOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HALE HAPOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 233

Özet

Ekmek mayası olarak bilinen Saccharomyces cerevisiae mikroorganizmasının çoğaltıldığı kesikli bir biyoreaktörde ürün verimliliği ve seçimliliği göz önünde bulundurularak biyotepkime ortamının sıcaklık ve çözünmüş oksijen (DO) derişiminin kontrolu gerçekleştirilmiştir. Biyoreaktör sıcaklığının kontrolunu gerçekleştirmek amacıyla soğutma suyu akış hızı, DO derişiminin kontrolu için hava akış hızı ayarlanabilen değişken olarak seçilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında biyoreaktör dinamiği incelenmiş ve yinelemeli en küçük kareler algoritması kullanılarak sıcaklığın ve DO derişiminin deneysel ve teorik olarak üçüncü dereceden zaman tekrarlı ortalama (ARMAX) modelleri elde edilmiştir. Çalışmanın diğer aşamasında, biyoreaktör sıcaklığının ve DO derişiminin deneysel ve teorik olarak tek girdili-tek çıktılı (SISO) ve çok girdili-çok çıktılı (MIMO) kontrolleri sırasıyla gerçekleştirilmiştir. Teorik kontrol çalışmalarında dinamik çalışmalar sonucunda elde edilen üçüncü dereceden ARMAX modelleri kullanılmıştır. Kontrol çalışmalarında geleneksel kontrol yöntemi olan PID kontrol ve ileri yöntemlerinden olan genelleştirilmiş öngörmeli kontrol (GPC) kullanılmıştır. GPC kontrol yönteminin kullanıldığı çalışmalarda model parametreleri her bir örnekleme zamanında algoritma tarafından tekrar hesaplanmıştır. Yapılan deneysel ve teorik çalışmalar sonucunda ekmek mayası üretilen kesikli bir biyoreaktörde biyotepkime ortamının sıcaklığı ve DO kontrolu başarıyla gerçekleştirilmiştir. Biyoreaktör sıcaklığının ve çözünmüş oksijen derişiminin eşzamanlı kontrolu sırasında etkileşim önleyici kullanımı gerekli bulunmuştur. Etkileşim önleyici ile birlikte kullanılan MIMO kontrol, ekmek mayası üretimini SISO kontrol tekniklerine göre en az %24 oranında artırmıştır.

Özet (Çeviri)

In a batch bioreactor in which Saccharomyces cerevisiae microorganism known as Baker's yeast growth, the medium temperature and dissolved oxygen (DO) concentration are controlled by considering product efficiency and selectivity. To control the bioreactor temperature and the DO concentration, cooling water flow rate and air flow rate were chosen as the manipulated variables respectively. In the first stage of the study, the dynamics of the bioreactor was examined. A third-degree autoregressive moving average with external input (ARMAX) models were obtained experimentally and theoretically for temperature and DO concentration by using recursive least squares algorithm. Other stage of the study, the experimental and theoretical single input-single output (SISO) and multi input-multi output (MIMO) controls of the bioreactor temperature and DO concentration were achieved respectively. In theoretical control studies, the third-order ARMAX models obtained from dynamic studies were used. PID control as the traditional control method, and generalized predictive control (GPC) as advanced control method were used in control studies. The model parameters for GPC method were recomputed at each sampling time. As a result of experimental and theoretical studies, the temperature and DO concentration of bioreactor medium were controlled successfully in a batch bioreactor in which baker's yeast was produced. Decoupling was found to be necessary in the case of simultaneous control of the bioreactor temperature and the dissolved oxygen concentration. Compared with SISO control techniques, at least 24% increase in the production of Baker's yeast was obtained by using MIMO control techniques with decoupling.

Benzer Tezler

  1. Sürekli karıştırmalı polimerizasyon reaktörüne çok girdili/çok çıktılı modele dayalı kontrol algoritmasının uygulanması

    Application of multi input/multi output model based control algorithm to continuous stirred polymerization reactor

    İLKAY ÇALIŞKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. GÜLAY ÖZKAN

  2. Aerial package delivery via smart parachute-payload system

    Akıllı paraşüt-yük sistemiyle havadan paket teslimi

    SİNAN ALNIPAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDİNÇ ALTUĞ

  3. A Physics-Driven Model for the Closed-Loop Quality Control of Remote Laser Welding

    Uzaktan Lazer Kaynağının Kapalı Çevrim Kalite Kontrolü için Fizik Odaklı Bir Model

    ERKAN CANER ÖZKAT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiUniversity of Warwick

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DAREK CEGLAREK

  4. Effect of vestibular system on search and fall behaviour of human postural sway

    İnsan dik postür salınımında yoklama ve düşme davranışına vestibüler sistemin etkisi

    BERAT CAN CENGİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    BiyomühendislikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SENİH GÜRSES

  5. Petrokimyasal atıksuların elektrokimyasal yöntemle arıtılması

    Petrochemical wastewater treatment by means of electrochemical method

    SAIDAT OLANIPEKUN GIWA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALE HAPOĞLU