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Für einen im Fedbatch-Verfahren betriebenen Bioreaktor, der zur Herstellung des Antibiotikums Penicillin~G eingesetzt wird, wird eine flachheitsbasierte Folgeregelung mit einem neuen Verfahren zur Zustandsschätzung entworfen. Bei der betrachteten Fermentation handelt es sich um einen instationären Prozess, bei dem die eingesetzten Mikroorganismen während eines exponentiellen Wachstums über verschiedene Zwischenstufen das gewünschte Produkt, Penicillin G, produzieren. Dieser Prozess kann durch nichtlineare Differentialgleichungen beschrieben werden. Ziel des eingesetzten Regelungskonzepts ist es, die Produktion von Penicillin G einem vorgegebenen Sollverlauf nachzuführen. Zur Lösung dieses Trajektorienfolgeproblems kann durch Zufütterung von zwei verschiedenen Substraten das Wachstum der Mikroorganismen, der Stoffwechsel und die Produktbildung beeinflusst werden. Neben der Trajektorienfolge soll das System gegen Störungen, Parameteränderungen durch Alterungsprozesse und Modellfehler stabilisiert werden.

automatisierungstechnik

Flachheitsbasierte Regelung und Zustandsschätzung für einen Fedbatch-Bioprozess (Flatness Based Control and State Estimation for a Fed-Batch Biological Reactor)