• English
    • العربية
  • English
  • تسجيل الدخول
  • جامعة قطر
  • مكتبة جامعة قطر
  •  الصفحة الرئيسية
  • الوحدات والمجموعات
  • المساعدة
    • إرسال الأعمال الأكاديمية
    • سياسات الناشر
    • أدلة المستخدم
    • الأسئلة الأكثر تكراراً
  • عن المستودع الرقمي
    • الرؤية والرسالة
عرض التسجيلة 
  •   مركز المجموعات الرقمية لجامعة قطر
  • المستودع الرقمي لجامعة قطر
  • أكاديمية
  • مراكز البحث
  • مركز المواد المتقدمة
  • الأبحاث
  • عرض التسجيلة
  • مركز المجموعات الرقمية لجامعة قطر
  • المستودع الرقمي لجامعة قطر
  • أكاديمية
  • مراكز البحث
  • مركز المواد المتقدمة
  • الأبحاث
  • عرض التسجيلة
  •      
  •  
    JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

    An event triggered control scheme for enhanced production of Escherichia coli and biomass concentration during fed-batch cultivation

    Thumbnail
    عرض / فتح
    اصدار الناشر (بإمكانك الوصول وعرض الوثيقة / التسجيلةمتاح للجميع Icon)
    اصدار الناشر (تحقق من خيارات الوصول)
    تحقق من خيارات الوصول
    1-s2.0-S2405844024082410-main.pdf (2.760Mb)
    التاريخ
    2024
    المؤلف
    Murugan, Chitra
    Subbian, Sutha
    Kaliyaperumal, Saravanan
    Sadasivuni, Kishor Kumar
    Siddiqui, Md Irfanul Haque
    Muthusamy, Suresh
    Rosen, Marc A.
    Prakash, Chander
    Chan, Choon Kit
    ...show more authors ...show less authors
    البيانات الوصفية
    عرض كامل للتسجيلة
    الملخص
    Control of a bioprocess is a challenging task mainly due to the nonlinearity of the process, the complex nature of microorganisms, and variations in critical parameters such as temperature, pH, and agitator speed. Generally, the optimum values chosen for critical parameters during Escherichia coli (E.coli) K-12fed-batch fermentation are37 ᵒC 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.
    DOI/handle
    http://dx.doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e32210
    http://hdl.handle.net/10576/63037
    المجموعات
    • الأبحاث [‎1489‎ items ]
    • الهندسة الميكانيكية والصناعية [‎1463‎ items ]

    entitlement


    مركز المجموعات الرقمية لجامعة قطر هو مكتبة رقمية تديرها مكتبة جامعة قطر بدعم من إدارة تقنية المعلومات

    اتصل بنا | ارسل ملاحظاتك
    اتصل بنا | ارسل ملاحظاتك | جامعة قطر

     

     

    الصفحة الرئيسية

    أرسل عملك التابع لجامعة قطر

    تصفح

    محتويات مركز المجموعات الرقمية
      الوحدات والمجموعات تاريخ النشر المؤلف العناوين الموضوع النوع اللغة الناشر
    هذه المجموعة
      تاريخ النشر المؤلف العناوين الموضوع النوع اللغة الناشر

    حسابي

    تسجيل الدخول

    إحصائيات

    عرض إحصائيات الاستخدام

    عن المستودع الرقمي

    الرؤية والرسالة

    المساعدة

    إرسال الأعمال الأكاديميةسياسات الناشرأدلة المستخدمالأسئلة الأكثر تكراراً

    مركز المجموعات الرقمية لجامعة قطر هو مكتبة رقمية تديرها مكتبة جامعة قطر بدعم من إدارة تقنية المعلومات

    اتصل بنا | ارسل ملاحظاتك
    اتصل بنا | ارسل ملاحظاتك | جامعة قطر

     

     

    Video