Kesikli bir biyoreaktörde yapay sinir ağlarının kullanımı

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2008

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: TUFAN METE

Danışman: GÜLAY ÖZKAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada, Yapay Sinir Ağları (YSA) kullanılarak Saccharomyces cerevisiae mikroorganizmasının çoğaltıldığı kesikli olarak işletilen bir biyoreaktörde farklı sıcaklık ve pH değerinde reaksiyon hızı tahmin edilmiştir ve bulunan sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Tahmin edilen reaksiyon hızlarının deneysel reaksiyon hızlarına yakın olduğu görülmüştür. Ayrıca yapay sinir ağları kullanılarak biyoreaktörde kütle aktarım katsayısı tahmin edilmiştir. Biyoreaktörde çözünmüş oksijen derişim kontrolü yine yapay sinir ağı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sistemin matematiksel modellenmesi için iki ayrı model önerilmiştir. Bu modeller diferansiyel denklem (governing) ve polinom tipi (ARMAX) modeldir. Modellerin geçerliliği deneysel veriler kullanılarak test edilmiştir. Sistemin çözünmüş oksijen kontrolü her bir model için MATLAB ortamında ayrı ayrı sağlanmıştır. Sistemde kontrol edici değişkeni olarak biyoreaktörde çözünmüş oksijen derişim, ayarlanabilen değişken olarak hava akış hızı seçilmiştir. Kontrol algoritması için MATLAB ortamında prosesin YSA modeli tasarlanarak Levenberg Marquardt Algoritması ile eğitilmiştir. Bu model temel alınarak, set noktası değişiminde biyoreaktörde çözünmüş oksijen derişim kontrolü; YSA Temelli Model Öngörmeli Kontrol, NARMA-L2 (Geri beslemeli linerizasyon) Kontrol ve Model Referanslı Kontrol algoritmaları ile gerçekleştirilmiştir.