第十章發(fā)酵過程的參數(shù)檢測

1、第十章第十章 發(fā)酵過程的參數(shù)檢測發(fā)酵過程的參數(shù)檢測直接參數(shù)間接參數(shù)物理參數(shù) （溫度、壓力、攪拌速度、通氣流量、泡沫水（溫度、壓力、攪拌速度、通氣流量、泡沫水平、加料速率、生物熱、黏度等）平、加料速率、生物熱、黏度等）化學參數(shù)化學參數(shù)(pH(pH、溶氧濃度、溶解、溶氧濃度、溶解COCO2 2濃度、碳源含量、氮濃度、碳源含量、氮源含量、代謝物濃度）源含量、代謝物濃度）（攝氧率（攝氧率OUROUR、COCO2 2釋放率釋放率CERCER、呼吸商、呼吸商RQRQ、細胞濃度、比生長速率細胞濃度、比生長速率 ）發(fā)酵過程參數(shù)檢測的復雜性：1 1）罐內(nèi)插入的傳感器必須能耐熱，經(jīng)受高溫滅菌。）罐內(nèi)插入的傳感器必

2、須能耐熱，經(jīng)受高溫滅菌。2 2）菌體以及其它固體物質(zhì)附在表面，使一些傳感器）菌體以及其它固體物質(zhì)附在表面，使一些傳感器 的使用性能受到影響。的使用性能受到影響。3 3）罐內(nèi)氣泡影響，帶來對測量干擾。）罐內(nèi)氣泡影響，帶來對測量干擾。4 4）傳感器結(jié)構(gòu)必須防止雜菌進入和避免產(chǎn)生滅菌死）傳感器結(jié)構(gòu)必須防止雜菌進入和避免產(chǎn)生滅菌死 角，因而使傳感器結(jié)構(gòu)復雜。角，因而使傳感器結(jié)構(gòu)復雜。5 5）化學成分的分析是重要的檢測內(nèi)容，但電信號轉(zhuǎn)換困難。）化學成分的分析是重要的檢測內(nèi)容，但電信號轉(zhuǎn)換困難。第一節(jié)第一節(jié) 物物 理理 參參 數(shù)數(shù) 檢檢 測測感溫元件 1）熱電偶2）熱電阻 感溫元件裝置在金屬套管內(nèi)安裝在罐

3、壁熱電偶工作原理： 兩種兩種 不同成分的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合不同成分的導體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產(chǎn)生電動勢，這種現(xiàn)象稱為熱電效應，這種電動勢稱為熱電勢。這種現(xiàn)象稱為熱電效應，這種電動勢稱為熱電勢。 熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用做熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用做測量介質(zhì)溫度的一端叫做測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端工作端（測量端），另一端叫做（測量端），另一端叫做冷端冷端（亦稱作補償端）。冷端與顯示儀表連接。（亦稱作補償端）。冷端與顯

4、示儀表連接。 熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度。熱電偶熱 電 偶導線工作原理： 電阻線中的金屬絲在不同的溫度有不同的電阻電阻線中的金屬絲在不同的溫度有不同的電阻, ,根據(jù)這根據(jù)這條熱電阻線的電阻變化可以求出被測物體的即時溫度。條熱電阻線的電阻變化可以求出被測物體的即時溫度。熱電阻常用熱電阻：鉑電阻鉑電阻 精度高，性能可靠，但價格貴精度高，性能可靠，但價格貴銅電阻銅電阻 -50-150-50-150線性響應較好，價低線性響應較好，價低鉑電阻 Pt 100銅電阻二次儀表應與所選用的感溫元件的類別和型號匹配；應與所選用的感溫元件的類別和型號匹配；并注意選擇合

5、適的溫度范圍并注意選擇合適的溫度范圍溫度顯示儀表二、生物熱的測量二、生物熱的測量微熱量測定器要滿足一定的條件：微熱量測定器要滿足一定的條件： 長時間的穩(wěn)定性；長時間的穩(wěn)定性； 適合微生物培養(yǎng)的特殊要求（如攪拌、通氣、補料等適合微生物培養(yǎng)的特殊要求（如攪拌、通氣、補料等）1、絕熱量熱計 盡可能把微生物反應器與外界環(huán)境隔絕，以減少熱量盡可能把微生物反應器與外界環(huán)境隔絕，以減少熱量損失所造成的測量誤差損失所造成的測量誤差原理： 當由生物熱造成反應器升溫時，可計算使平衡罐與當由生物熱造成反應器升溫時，可計算使平衡罐與反應罐溫度相等所需的加熱功率，就可得到反應罐中生反應罐溫度相等所需的加熱功率，就可得到

6、反應罐中生物熱量的大小。物熱量的大小。反應反應平衡平衡量熱計標定標定零檢測器t反反t平平加熱控制 不平衡信號 計算器記錄儀反饋回路 絕熱式微量熱器原理圖2、熱流量熱計 熱量被允許拖著一定的途徑流到一個冷阱（或熱源）熱量被允許拖著一定的途徑流到一個冷阱（或熱源）中去，所傳過的熱量速率可以通過檢測所形成的溫度梯中去，所傳過的熱量速率可以通過檢測所形成的溫度梯度得到。度得到。如Calvet 微量熱器 Calvet 微 量 熱 器3、流通式量熱計 把器內(nèi)培養(yǎng)液與器外的培養(yǎng)液進行交換，這個器外把器內(nèi)培養(yǎng)液與器外的培養(yǎng)液進行交換，這個器外培養(yǎng)罐可以是連續(xù)發(fā)酵罐或批發(fā)酵罐，因此試劑或樣品培養(yǎng)罐可以是連續(xù)發(fā)酵

7、罐或批發(fā)酵罐，因此試劑或樣品的加入是在量熱器外進行而不影響量熱器的測量。的加入是在量熱器外進行而不影響量熱器的測量。流 通 式 量 熱 計三、通氣流量測量根據(jù)作用原理，可分兩種類型：根據(jù)作用原理，可分兩種類型：體積流量型質(zhì)量流量型1、體積流量型 根據(jù)流體動能的轉(zhuǎn)換及流體流動類型的改變而設計的根據(jù)流體動能的轉(zhuǎn)換及流體流動類型的改變而設計的測量裝置。測量裝置。 這種測量裝置會引起流體能量的這種測量裝置會引起流體能量的 不同程度的損失，且不同程度的損失，且測量值受到溫度和壓力變化的影響。測量值受到溫度和壓力變化的影響。主要型式：轉(zhuǎn)子流量計刻度管：玻璃、金屬玻璃、金屬信號傳送：指示式、遠傳式指示式、遠

8、傳式優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低Note: 按按2020、103.32KPa103.32KPa設計，實際使用設計，實際使用中應校正中應校正金屬轉(zhuǎn)子流量計2、質(zhì)量流量型 根據(jù)流體的固有性質(zhì)，如質(zhì)量、導電性、電磁感應根據(jù)流體的固有性質(zhì)，如質(zhì)量、導電性、電磁感應性、熱傳導性能等設計的流量計。性、熱傳導性能等設計的流量計。 這種測量沒有能量損耗，可直接讀出氣體的質(zhì)量流量，這種測量沒有能量損耗，可直接讀出氣體的質(zhì)量流量，不受溫度和壓力變化的影響。不受溫度和壓力變化的影響。熱質(zhì)量流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖隨流量變化的溫度分布無空氣流過 有空氣流過 有空氣流過時，上游溫有空氣流過時

9、，上游溫度下降，下游溫度上升，度下降，下游溫度上升，導致測量管中溫度分布發(fā)導致測量管中溫度分布發(fā)生畸變；生畸變； 不平衡電橋輸出的電勢不平衡電橋輸出的電勢 E E = = bcMbcM b b 系數(shù)系數(shù) c c 介質(zhì)比熱容介質(zhì)比熱容 MM 質(zhì)量流量質(zhì)量流量 當氣體比熱容恒定時，流當氣體比熱容恒定時，流量信號與質(zhì)量成正比量信號與質(zhì)量成正比四、罐壓測量四、罐壓測量就地指示式： 壓力表壓力表信號遠傳式： 壓力信號轉(zhuǎn)換器壓力信號轉(zhuǎn)換器電阻式、電容式、電感式、半導體式五、液位測量 發(fā)酵罐內(nèi)保持一定的壓力，同時存在泡沫，故一般發(fā)酵罐內(nèi)保持一定的壓力，同時存在泡沫，故一般受壓式液面計不適用。受壓式液面計不適

10、用。常用雙法蘭差壓法： 法蘭上裝有可傳遞壓強的金屬薄片；法蘭上裝有可傳遞壓強的金屬薄片； 罐底的法蘭上所受到的壓強是液柱壓強與罐內(nèi)保壓之罐底的法蘭上所受到的壓強是液柱壓強與罐內(nèi)保壓之和，罐頂法蘭所受壓強僅為保壓壓強；兩者之差即為液柱和，罐頂法蘭所受壓強僅為保壓壓強；兩者之差即為液柱壓強（壓強（P)P)。 如發(fā)酵液的重度如發(fā)酵液的重度r r已知，則液柱高度已知，則液柱高度H=P/r H=P/r 。六、發(fā)酵液黏度測量 發(fā)酵液通常屬非牛頓流體，不能采用發(fā)酵液通常屬非牛頓流體，不能采用一般的工業(yè)黏度計或油品黏度計測量。一般的工業(yè)黏度計或油品黏度計測量。 可測量發(fā)酵液黏度的黏度計：可測量發(fā)酵液黏度的黏度

11、計：毛細管黏度計回轉(zhuǎn)式黏度計渦輪旋轉(zhuǎn)黏度計旋轉(zhuǎn)黏度計毛細管黏度計 恒溫恒溫 毛細管半徑和長度毛細管半徑和長度要精確計算要精確計算 被測置于貯筒，在被測置于貯筒，在恒定壓差恒定壓差P P下從毛下從毛細管排出細管排出第二節(jié)第二節(jié) 化化 學學 參參 數(shù)數(shù) 測測 量量一、一、pHpH測量測量1、取樣罐外測量試紙法試紙法 （精密級）（精密級）酸度計法酸度計法罐外取樣測量不利于實現(xiàn)自動化管理2、在線測量發(fā)酵用復合發(fā)酵用復合pHpH電極電極 + pH+ pH顯示儀表顯示儀表pH測量原理圖發(fā)酵用復合pH電極 過高的溫度將對玻璃膜材質(zhì)過高的溫度將對玻璃膜材質(zhì)和參比電極性質(zhì)產(chǎn)生影響，造和參比電極性質(zhì)產(chǎn)生影響，造成

12、不可逆轉(zhuǎn)的破壞。成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。 外加不銹鋼護套后安裝于罐內(nèi)外加不銹鋼護套后安裝于罐內(nèi)pH顯示儀表應具有較高的輸入阻抗（應具有較高的輸入阻抗（10101111-10-1012 12 ）并具有自動或手動的溫度補償功能并具有自動或手動的溫度補償功能二、溶解氧（二、溶解氧（DO) DO) 的測量的測量電極法 電解型（極譜型）電極 如陰極和陽極都用銀制成，參比電解液用如陰極和陽極都用銀制成，參比電解液用KClKCl溶液溶液 原電池型 如陰極用銀，陽極用鉛如陰極用銀，陽極用鉛 當把電極放在一被測溶液中時，就在陰極表面發(fā)生了電極當把電極放在一被測溶液中時，就在陰極表面發(fā)生了電極反應，使距表面越近的溶液中

13、的氧被還原了；此時，電極表反應，使距表面越近的溶液中的氧被還原了；此時，電極表面的氧濃度與液流主體中的氧濃度就形成了一個梯度，這時面的氧濃度與液流主體中的氧濃度就形成了一個梯度，這時電極反應速度是受氧擴散控制的。電極反應速度是受氧擴散控制的。 由于這個氧濃度梯度隨時間而減小，且易受到攪拌程度等由于這個氧濃度梯度隨時間而減小，且易受到攪拌程度等物理因素的影響，造成電極輸出信號不穩(wěn)定，使整個電極測物理因素的影響，造成電極輸出信號不穩(wěn)定，使整個電極測量難以進行。量難以進行。 因此，一個基本的因此，一個基本的DODO電極測量系統(tǒng)不僅要具備指示電極電極測量系統(tǒng)不僅要具備指示電極和參比電極之間形成的電位差

14、，使此時只有氧在電極上發(fā)生和參比電極之間形成的電位差，使此時只有氧在電極上發(fā)生反應，而且要使電極表面與液流主體之間有一個穩(wěn)定的氧擴反應，而且要使電極表面與液流主體之間有一個穩(wěn)定的氧擴散梯度。散梯度。復膜氧電極： 電極的陰極、陽極和電解質(zhì)被一層聚分子膜（如電極的陰極、陽極和電解質(zhì)被一層聚分子膜（如聚四氟聚四氟乙烯乙烯）與被測溶液隔開；該膜能透過氧分子，但不能透過）與被測溶液隔開；該膜能透過氧分子，但不能透過溶液中的其它離子或分子。溶液中的其它離子或分子。復 膜 氧 電 極溶氧電極溶氧電極三、溶解三、溶解COCO2 2測量測量 在在NaHCONaHCO3 3溶液中：溶液中： pH = pH = 常

15、數(shù)常數(shù) - lg- lg P PCOCO2 2 使用特殊的氣體滲透膜（如玻璃膜），能夠使使用特殊的氣體滲透膜（如玻璃膜），能夠使 COCO2 2擴散到擴散到NaHCONaHCO3 3溶液中；溶液中； 溶液中的溶液中的pHpH變化就是變化就是COCO2 2實際壓力的測量值。實際壓力的測量值。CO2電極第三節(jié)第三節(jié) 間間 接接 參參 數(shù)數(shù) 的的 獲獲 得得1、離線取樣分析 一、菌 量 測 量稱重法稱重法 離心疊集法離心疊集法光學（濁度）法光學（濁度）法細胞蛋白測定法細胞蛋白測定法核酸測定法核酸測定法ATPATP測定法測定法顯微鏡直接計數(shù)法顯微鏡直接計數(shù)法平板培養(yǎng)法平板培養(yǎng)法2、在線測量1）濁度法

16、常用流通式濁度計常用流通式濁度計原理： 使發(fā)酵液進入一流通式薄層比色杯，用使發(fā)酵液進入一流通式薄層比色杯，用500500600 nm600 nm波波長的光束測定發(fā)酵液的光密度（消光系數(shù)）；然后發(fā)酵長的光束測定發(fā)酵液的光密度（消光系數(shù)）；然后發(fā)酵液再返回到發(fā)酵罐中。液再返回到發(fā)酵罐中。流通式濁度計適用： 流通式濁度計適用于無固體培養(yǎng)基的單細胞微生物濃流通式濁度計適用于無固體培養(yǎng)基的單細胞微生物濃度的測量度的測量注意： 壁生長 （可提高發(fā)酵液通過比色杯表面的速度；或?qū)ⅲ商岣甙l(fā)酵液通過比色杯表面的速度；或?qū)⒈谏L考慮在內(nèi)的光電補償）壁生長考慮在內(nèi)的光電補償） 氣泡對濁度的影響 （可使用氣液分離器，

17、使除氣后的（可使用氣液分離器，使除氣后的發(fā)酵液進入比色杯）發(fā)酵液進入比色杯）2）熒光探測法 NADH NADH受一定波長的光激發(fā)后可發(fā)出熒光受一定波長的光激發(fā)后可發(fā)出熒光 在微生物培養(yǎng)過程的一定時期內(nèi)，產(chǎn)生的在微生物培養(yǎng)過程的一定時期內(nèi)，產(chǎn)生的NADHNADH的的量是不變的，例如，在對數(shù)生長時，量是不變的，例如，在對數(shù)生長時，NADHNADH濃度與活性濃度與活性生物量成線性關系。生物量成線性關系。NDAH檢測器濾光片低壓水銀 蒸汽燈光纖熒光探測法示意圖二、體積氧傳遞系數(shù)KL a的測定以前介紹了以前介紹了亞硫酸鹽氧化法此處介紹采用此處介紹采用復膜氧電極復膜氧電極進行測量的進行測量的動態(tài)法4）以溶

18、解氧濃度為縱坐標，以測定時間為橫坐標繪制曲線）以溶解氧濃度為縱坐標，以測定時間為橫坐標繪制曲線方法：1 1）在發(fā)酵過程中突然停氣，保持攪拌；在發(fā)酵過程中突然停氣，保持攪拌；2 2）立即用氮氣將發(fā)酵罐上部空氣驅(qū)出；立即用氮氣將發(fā)酵罐上部空氣驅(qū)出； 隨著微生物細胞的呼吸作用，使發(fā)酵液中溶解氧濃隨著微生物細胞的呼吸作用，使發(fā)酵液中溶解氧濃度迅速下降，一定時間后，溶解氧濃度下降速度減慢度迅速下降，一定時間后，溶解氧濃度下降速度減慢3 3） 待溶解氧濃度達到一個較低點時，再恢復通氣；待溶解氧濃度達到一個較低點時，再恢復通氣；當溶解氧降至當溶解氧降至b b點以下，點以下，因溶解氧濃度過低，對因溶解氧濃度過

19、低，對細胞的呼吸產(chǎn)生了抑制細胞的呼吸產(chǎn)生了抑制作用，作用，因此b點的溶解氧濃度可認為是微生物呼吸所需的臨界氧濃度ab段表明在停氣后，由表明在停氣后，由于微生物的呼吸作用使于微生物的呼吸作用使發(fā)酵液中溶解氧濃度迅發(fā)酵液中溶解氧濃度迅速下降；速下降；溶解氧濃度與通氣變化的關系停氣后，發(fā)酵液中溶解氧濃度的變化率可表示為:dCL/dt = KLa(C* CL) QO2XCL = ( + QO2X) + C* 1 dCL KLa dt 以CL為縱坐標，以(dCL/dt + QO2X)為橫坐標作圖dCL/dt + QO2XCLab斜率 = 1/KLa C*第第 四四 節(jié)節(jié) 生生 物物 傳傳 感感 器器生物

20、傳感器的工作原理生物體功能材料被測物換能器件電信號生物材料：主要有主要有 酶、微生物、組織、抗體、抗原、結(jié)合蛋酶、微生物、組織、抗體、抗原、結(jié)合蛋白、植物凝集素、激素受體等白、植物凝集素、激素受體等反應物 （被測物）：底物、輔酶、酶、維生素、抗菌素、抗原、抗體等底物、輔酶、酶、維生素、抗菌素、抗原、抗體等換能器件：電化學電極、熱敏電阻、離子敏場效應管、光纖、壓電電化學電極、熱敏電阻、離子敏場效應管、光纖、壓電晶體管等晶體管等例如 酶電極酶電極的結(jié)構(gòu)原理測定對象酶膜轉(zhuǎn)換器 主要組成部分： 電化學探頭電化學探頭 固定化酶層（附在探頭表面）固定化酶層（附在探頭表面）原理： 基質(zhì)（被測定物）由被測系統(tǒng)

21、擴散到固定化酶層并把基基質(zhì)（被測定物）由被測系統(tǒng)擴散到固定化酶層并把基質(zhì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物；然后由酶層擴散到電化學探頭；根據(jù)在電質(zhì)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物；然后由酶層擴散到電化學探頭；根據(jù)在電化學探頭表面所形成的產(chǎn)物濃度的大小，轉(zhuǎn)換成不同大小化學探頭表面所形成的產(chǎn)物濃度的大小，轉(zhuǎn)換成不同大小的電信號。的電信號。酶電極技術的關鍵：1 1）根據(jù)被測的物質(zhì)，選擇有特異作用的生物酶；）根據(jù)被測的物質(zhì)，選擇有特異作用的生物酶；2 2）采用合適的固定化技術；）采用合適的固定化技術；3 3）根據(jù)酶促反應產(chǎn)物的特點，選擇對這種產(chǎn)物有選）根據(jù)酶促反應產(chǎn)物的特點，選擇對這種產(chǎn)物有選 擇性響應的電化學探頭擇性響應的電化學探頭酶的固定化：

22、酶的固定化：1）為什么需固定？ 固定化酶往往比非固定化酶穩(wěn)定，酶活力不易喪失；固定化酶往往比非固定化酶穩(wěn)定，酶活力不易喪失； 酶不易流失，因而不需要使用過量的酶；酶不易流失，因而不需要使用過量的酶； 保持穩(wěn)定的幾何外形，有利于穩(wěn)定擴散，改善電極保持穩(wěn)定的幾何外形，有利于穩(wěn)定擴散，改善電極 的響應特性。的響應特性。2）如何固定？固定方法分化學方法和物理方法固定方法分化學方法和物理方法化學方法： 依靠化學鍵的結(jié)合力，把載體和酶的某種功能團依靠化學鍵的結(jié)合力，把載體和酶的某種功能團結(jié)合起來結(jié)合起來常用的方法有： 分子間交聯(lián)分子間交聯(lián) 共價結(jié)合共價結(jié)合 分子間交聯(lián)即通過適度的雙功能試劑，如戊二醛，把醛

23、基與惰性載體即通過適度的雙功能試劑，如戊二醛，把醛基與惰性載體 （如硅粒、明膠）交聯(lián)在一起（如硅粒、明膠）交聯(lián)在一起 共價結(jié)合 借助于共價鍵把酶的功能團與載體結(jié)合起來借助于共價鍵把酶的功能團與載體結(jié)合起來可用的載體很多，如二氧化硅、葡聚糖、纖維素、尼可用的載體很多，如二氧化硅、葡聚糖、纖維素、尼龍、聚苯乙烯等龍、聚苯乙烯等適合于共價結(jié)合的功能團有：適合于共價結(jié)合的功能團有： 和和 - - 氨基，氨基， 、 和和 - -羧基，半胱氨酸的羧基，半胱氨酸的SHSH，絲氨酸的，絲氨酸的 OH OH 等等 物理方法： 吸附法 酶被吸附在水不溶性的載體上酶被吸附在水不溶性的載體上 可用的吸附介質(zhì)很多，如多

24、孔玻璃、纖維素、活性炭、可用的吸附介質(zhì)很多，如多孔玻璃、纖維素、活性炭、離子交換樹脂等離子交換樹脂等 包埋法 把酶包埋在惰性載體里，常制成凝膠格子的形式或把酶包埋在惰性載體里，常制成凝膠格子的形式或物理夾持的方法包于電極的敏感部分物理夾持的方法包于電極的敏感部分 包埋劑有淀粉、凝膠、聚丙烯酰胺等包埋劑有淀粉、凝膠、聚丙烯酰胺等酶電極的種類：糖電極、尿電極、氨基酸電極、醇類電極、青霉素電極等糖電極、尿電極、氨基酸電極、醇類電極、青霉素電極等例如 葡萄糖電極 采用適當?shù)姆椒?，制備含有葡萄糖氧化酶采用適當?shù)姆椒?，制備含有葡萄糖氧化?GOD)(GOD)的生物的生物功能膜；然后將該膜覆蓋在電化學傳感器

25、件表面的透析膜功能膜；然后將該膜覆蓋在電化學傳感器件表面的透析膜上；如此制成葡萄糖電極。上；如此制成葡萄糖電極。 GOD葡萄糖 + O2 + H2O + H2O2 0.6V （極譜電壓）H2O2 O2 + 2H+ + 2e Pt （鉑陽極）第五節(jié)第五節(jié) 發(fā)酵過程的自動控制發(fā)酵過程的自動控制 根據(jù)對過程變量的有效測量和對發(fā)酵過程變化規(guī)根據(jù)對過程變量的有效測量和對發(fā)酵過程變化規(guī)律的認識，借助于由自動化儀表和計算機組成的控律的認識，借助于由自動化儀表和計算機組成的控制器，控制一些關鍵變量，達到控制發(fā)酵過程的目制器，控制一些關鍵變量，達到控制發(fā)酵過程的目的。的。1、發(fā)酵過程的自動控制包括三方面內(nèi)容：1

26、）與發(fā)酵過程的未來狀態(tài)相聯(lián)系的控制目標 如需要控制的溫度、如需要控制的溫度、pHpH、生物量等；、生物量等；2）一組可供選擇的控制動作 如閥門的開或關、泵的開與停等；如閥門的開或關、泵的開與停等；3）能夠預測控制動作對過程狀態(tài)影響的模型（數(shù)學表達式）（數(shù)學表達式）2、基本的自動控制系統(tǒng)前饋控制前饋控制反饋控制反饋控制自適應控制自適應控制1）前饋控制 如被控對象動態(tài)反應慢，則可通過對一種動態(tài)反應快的變?nèi)绫豢貙ο髣討B(tài)反應慢，則可通過對一種動態(tài)反應快的變量（稱量（稱干擾量干擾量）的測量來預測被控對象的變化，在被控對象尚）的測量來預測被控對象的變化，在被控對象尚未發(fā)生變化時提前實施控制，此為前饋控制。

27、未發(fā)生變化時提前實施控制，此為前饋控制。 如對發(fā)酵罐溫度的控制，可采用前饋控制系統(tǒng) 冷卻水的壓力被測量但不控制，當壓力發(fā)生變化時，控制冷卻水的壓力被測量但不控制，當壓力發(fā)生變化時，控制器提前對冷卻水控制閥發(fā)出控制動作指令，以避免溫度的波器提前對冷卻水控制閥發(fā)出控制動作指令，以避免溫度的波動。動。前饋控制的精度取決于干擾量的測量精度，以及預報干擾量對控制變量影響的數(shù)學模型的準確性2）反饋控制控制器被控對象r(t)x(t)傳感器y(t)u(t)反饋控制系統(tǒng)r(t) r(t) 設定值設定值x(t)x(t) 輸出量輸出量y(t) y(t) 檢測量檢測量e e 偏差偏差u(t) u(t) 控制動作控制動作+e被控過程的輸出量被傳感器檢測以檢測量反饋到控制系統(tǒng)控制器使之與預設值進行比較，得出偏差值e采用某種控制算法根據(jù)偏差e確定控制動作據(jù)控制算法不同，反饋控制分為：開關控制開關控制PIDPID控制控制串級反饋控制串級反饋控制前饋前饋/ /反饋控制