An event triggered control scheme for enhanced production of Escherichia coli and biomass concentration during fed-batch cultivation
Notice bibliographique
Résumé
C for temperature, 7 for pH, and 35 % for Dissolved Oxygen (DO). The objective of this research is to enhance biomass concentration while minimizing energy consumption. To achieve this, an Event-Triggered Control (ETC) scheme based on feedback-feed forward control is proposed. The ETC system dynamically adjusts the substrate feed rate in response to variations in critical parameters. We compare the performance of classical Proportional Integral (PI) controllers and advanced Model Predictive Control (MPC) controllers in terms of bioprocess yield. Initially, the data are collected from a laboratory-scaled 3L bioreactor setup under fed-batch operating conditions, and data-driven models are developed using system identification techniques. Then, classical Proportional Integral (PI) and advanced Model Predictive Control (MPC) based feedback controllers are developed for controlling the yield of bioprocess by manipulating substrate flow rate, and their performances are compared. PI and MPC-based Event Triggered Feed Forward Controllers are designed to increase the yield and to suppress the effect of known disturbances due to critical parameters. Whenever there is a variation in the value of a critical parameter, it is considered an event, and ETC initiates a control action by manipulating the substrate feed rate. PI and MPC-based ETC controllers are developed in simulation, and their closed-loop performances are compared. It is observed that the Integral Square Error (ISE) is notably minimized to 4.668 for MPC with disturbance and 4.742 for MPC with Feed Forward Control. Similarly, the Integral Absolute Error (IAE) reduces to 2.453 for MPC with disturbance and 0.8124 for MPC with Feed Forward Control. The simulation results reveal that the MPC-based ETC control scheme enhances the biomass yield by 7 %, and this result is verified experimentally. This system dynamically adjusts the substrate feed rate in response to variations in critical parameters, which is a novel approach in the field of bioprocess control. Also, the proposed control schemes help reduce the frequency of communication between controller and actuator, which reduces power consumption.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».