(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211059876.4 (22)申请日 2022.09.01 (71)申请人 江苏丰泽 生物工程设备制造有限公 司 地址 212200 江苏省镇江市扬中市职中路 288号 (72)发明人 石磊　葛昭君　李美捷　王泳胜　 (74)专利代理 机构 南京佰腾智 信知识产权代理 事务所(普通 合伙) 32509 专利代理师 任丽丽 (51)Int.Cl. C12M 1/36(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/00(2006.01)C12Q 3/00(2006.01) G05B 19/05(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料 装置和方法 (57)摘要 本发明涉及生物发酵技术领域， 尤其涉及一 种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置和 方法， 补料装置包括质量流量计、 气动调节阀、 PLC控制器和上位机， 质量流量计测量管道中营 养液的瞬时流速， 质量流量计将测得的瞬时流速 PV传送至PLC控制器， 上位机根据发酵罐内的微 生物数量随时间的增长方式设置设定流速SV， 上 位机将设定流速SV传输 给PLC控制器， PLC控制器 调节气动调节阀的打开比例， 使得瞬时流速PV 接 近设定流速SV 。 本发明按照发酵罐内的微生物数 量随时间增长方式进行科学合理的补料， 有效的 促进了微 生物的生长 。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115141741 A 2022.10.04 CN 115141741 A 1.一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置， 其特征在于： 包括质量流量计 （1） 、 气动调节阀 （2） 、 PLC控制器 （3） 和上位机 （4） ， 发酵罐 （5） 内的微生物数量随时间呈现线性、 指数、 对数中的一种或几种组合增长方式， 营养液通过管道向发酵罐 （5） 中的微生物补料， 质量流量计 （1） 测量管道中营养液的瞬时流速， 质量流量计 （1） 将测得的瞬时流速PV传送至 PLC控制器 （3） ， 上位机 （4） 根据发酵罐 （5） 内的微生物数量随时间的增长方式设置设定流速 SV， 上位机 （4） 将设定流速SV传输给PLC控制器 （3） ， PLC控制器 （3） 调节气动调节阀 （2） 的打 开比例， 使得瞬时流速PV接 近设定流速SV。 2.采用权利要求1所述的一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置的补料方法， 其特征在于： 补料 方法包括如下步骤： S1、 上位机 （4） 根据微 生物数量随时间的增长方式获取设定流速SV； S2、 PLC控制器 （3） 获取设定流速SV和瞬时流速PV， PLC控制器 （3） 通过PID算法得到气动 调节阀 （2） 的打开比例， 使得 营养液通过 管道向发酵 罐 （5） 中的微 生物补料。 3.根据权利要求2所述的一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置的补料方法， 其特征在于： PLC控制器 （3） 通过PID算法得到气动调节阀 （2） 的打开比例为： 公式1 公式1中： u(t)为气动调节阀 （2） 的打开比例； Kp为比例增益， 是调适参数； Ki为积分增 益， 是调适参数； Kd为微分增益， 是调适参数； t为目前时间； e(t) = 设定流速SV ‑瞬时流速 PV。 4.根据权利要求3所述的一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置的补料方法， 其特征在于： 微 生物数量随时间呈线性增长方式时， 设定流速SV为： 公式2 公式2中： y为 设定流速SV； x是时间变量， x为发酵的计时时间； x1为单个发酵周期的开始 设定时间； x2为单个发酵周期的发酵结束设定时间； y1为单个发酵周期的补料流速的起始点 设定值，y2为单个发酵周期的补料流速的结束点设定值。 5.根据权利要求3所述的一种线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置的补料方法， 其特征在于： 微 生物数量随时间呈指数增长方式时， 设定流速SV为： 公式3 公式3中： y为 设定流速SV； x是时间变量， x为发酵的计时时间； x1为单个发酵周期的开始 设定时间； x2为单个发酵周期的发酵结束设定时间； y1为单个发酵周期的补料流速的起始点 设定值，y2为单个发酵周期的补料流速的结束点设定值。 6.根据权利要求一种 线性、 指数、 对数运算自由组合的补料装置的补料方法， 其特征在 于： 微生物数量随时间呈对数增长方式时， 设定流速SV为： 公式4权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115141741 A 2公式4中： y为 设定流速SV； x是时间变量， x为发酵的计时时间； x1为单个发酵周期的开始 设定时间； x2为单个发酵周期的发酵结束设定时间； y1为单个发酵周期的补料流速的起始点 设定值，y2为单个发酵周期的补料流速的结束点设定值。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115141741 A 3