Probing Control. Analysis and Design with Application to Fed-Batch Bioreactors

Abstract: Popular Abstract in Swedish I de flesta reglerproblem är syftet att hålla utsignalen nära ett önskat värde trots störningar som påverkar systemet. Ibland är det bästa referensvärdet inte känt i förväg. I stället skall det hittas i realtid för att optimera systemets prestanda. Denna avhandling behandlar en så kallade probing-strategi som kan tillämpas för denna klass av problem. Fokus ligger i tillämpning på reglering av feedtillförseln i fed-batch odlingar av bakterien Escherichia coli. Avhandlingen består av tre delar. I första delen genomförs en analys av regulatorns konvergensegenskaper. Analysen är begränsad till processer som kan beskrivas av en statisk olinjäritet i serie med ett linjärt dynamiskt system. Stabilitet och prestanda analyseras med hänsyn till processdynamiken. Enkla regler för att ställa in regulatorn ges också för att hjälpa användaren. Andra delen beskriver en ny odlingsteknik baserad på probing-metoden. Tekniken kombinerar fördelarna av probing-metoden med en temperatur-begränsad reglering. Metoden är väl anpassad till odlingar i reaktorer som har en begränsad syreöverföringskapacitet. Odlingstekniken utvärderas med hjälp av simuleringar och experiment. Reglerstrategin leder till en hög celltäthet och visar sig minska den degradering av den rekombinanta produkten som ofta sker i den sena produktionsfasen. I tredje delen av avhandlingen utvärderas probing-tekniken i industriella bioreaktorer. Inverkan av skalan och komplext medium diskuteras med hjälp av experimentella data. Tekniken visar sig även här vara ett bra verktyg för processutveckling.