Fuzzy (bulanık) kontrol sistemlerinin tasarımı

Abstract

Bu çalışmada Bulanık Mantık Denetleyicilerinin (Fuzzy Logic Controller) yapıları ve tasarımının nasıl yapıldığı incelendi. Örnek bir uygulama olarak lineer(doğrusal) olmayan, zamanla özellikleri değişen ve cevap gecikmeli bir proses olan ekmek mayası fermantasyonu için matematiksel model gerektirmeyen bir Bulanık Mantık Kontrol(FLC) sistemi hazırlandı. FLC'nin giriş değişkenleri olarak metabolizmanın alkol oluşturup-oluşturmadığını gösteren RQ solunum oranındaki hata ve hata değişim hızı alındı ve çıkışta ortama yapılan şeker besleme hızı kontrol edilerek maya fermantasyonunun alkol oluşturmaksızın maksimum üreme hızında {\ıc) ve buna karşılık gelen maksimum şeker konsantrasyonunda (Csc) devam etmesi sağlandı. Ayrıca fermantasyonun gerçekleştirildiği biyoreaktörün oksijen kapasitesine bağlı olarak oluşan üreme hızındaki oksidasyon sınırlamasına karşılık kontrol sisteminin ortamdaki şeker konsantrasyonunu azaltması ile alkol oluşması önlendi. Böylece harcanan şeker miktarına karşılık üreyen hücre miktarını gösteren hücresel verim yüksek bir değerde tutuldu. Ve sonuç olarak hiç bir matematiksel model kullanılmadan FLC sistemi ile başarılı bir kontrol işlemi gerçekleştirildi.

In baker's yeast fermentation, the process is non-linear and the response of the system to changes in glucose feeding has a very long delay time. Therefore, a conventional system can not give satisfactory results. In this thesis, a fuzzy controller designed to control a fed-batch fermenter is presented. The fuzzy controller uses Respiratory Quotient (RQ) as a controller input and produces glucose feeding rate as an control variable. The controller has been tested on a simulated fed-batch fermenter. The results show that the maximum yeast production is possible by keeping the specific growth rate (nc) and the glucose concentration (Cs c) at preset values and minimizing the ethanol production.