1. MODELO DE RED ANFIS PARA EL SIMULADOR DELCOMPORTAMIENTO DINÁMICO DE UN BIOREACTOR EN FED BATCHCONSTRUIDO A PARTIR DEL MODELO PROPUESTO PARA OBSERVAREL COMPORTAMIENTO OSCILATORIO DE LAS ZYMOMONAS MOBILIS Marcelo Francisco Sandoval Z., Lucia Quintero M. Departamento de Ingeniería Electrónica en Control Colegio Politécnico de la Universidad San Francisco de Quito Cumbayá, Quito-Ecuador

3. Comportamiento y modelo de Zymomonas mobilis

4. Red Anfis para el simulador del bioproceso

5. ResultadosExperimentales

7. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica INTRODUCCIÓN Actualmente el desarrollo de fuentes renovables de energía ha enfatizado la conversión de biomasa en etanol (biocombustibles). El simulador es construido a partir del modelo propuesto para observar el comportamiento oscilatorio de las Zymomonas mobilis (Z.m). Quintero et al., ( 2008). El modelo utiliza la red anfis de Matlab para simular el comportamiento de la planta.Se utilizan los comandos genfis1 y genfis 2 para generar la estructura de un sistema de inferencia fuzzy. Las predicciones de la red Anfis se muestran en los resultados para las distintas variables de salida del sistema tales como la concentración de biomasa, la concentración de sustrato, la concentración de producto y el cambio en el volumen del bioreactor.

8. Comportamiento y modelo de Zymomonas mobilis

10. favorece la productividad y conversión de sustrato en etanol.

11. reduce el costo de enfriamiento durante la fermentación.

12. baja el riesgo de contaminación.

13. Alta resistencia a condicionesadversas.

14. Admite un rango amplio de sustratos.

16. favorece la productividad y conversión de sustrato en etanol.

17. reduce el costo de enfriamiento durante la fermentación.

18. baja el riesgo de contaminación.

19. Alta resistencia a condicionesadversas.

20. Admite un rango amplio de sustratos.

22. La formación de diferentes subpoblaciones de células puede produciroscilaciones sostenidas en la dinámica de la población vía un mecanismo conocido como ciclo de sincronía de las células.

23. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica modelo de Zymomonas mobilis

24. RED ANFIS PARA EL SIMULADOR DEL BIOPROCESO

27. Se tiene por tanto que el conjunto de entrenamiento de entrada para el modelo ANFIS es un vector unidimensional de 1001 elementos.

28. Las salidascorresponden a las variables: la concentración de biomasa X, la concentración de sustrato S, la concentración de producto P, la velocidad de crecimiento de biomasa U y la velocidad de producción de etanol Qp.

29. Por tanto el conjunto de entrenamiento de entrada y de salida es una estructura cuyo primer componente es el tiempo T y la salida corresponde aX, S, P, U, Qprespectivamente. Existen 1001 valores de entrada/salidaparacadaentrenamiento.

31. La función genfis1 cumple con estos requerimientos porque genera la estructura de un sistema de inferencia fuzzy sin utilizar agrupación de los datos.Se especificó un número de cincofunciones de pertenencia de tipogbellmf( campana de gauss) para la entrada. La estructura FIS generada contiene 5 reglas fuzzy con 25 parámetros, 10 de los cuales son lineares y 15 no lineares.

35. Es importante que el número de datos de entrenamiento sea mucho mayor que los parámetros a determinar . En este caso la razón entre datos y parámetros es muy alta, alrededor de100 (1001/12).

36. RESULTADOS

37. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de células Z.m. Usando genfis1

38. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de substrato. Usando genfis1

39. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de etanol. Usando genfis1

40. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la velocidad de crecimiento de biomasa. Usando genfis1.

41. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la velocidad de producción de etanol. Usando genfis1.

42. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de células Z.m. Usando genfis2

43. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de substrato. Usando genfis2

44. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la concentración de etanol. Usando genfis2

45. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la velocidad de crecimiento de biomasa. Usando genfis2.

46. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica RESULTADOS Predicción ANFIS para la velocidad de producción de etanol. Usando genfis2.

47. CONCLUSIONES

48. XXII Jornadas en Ingeniería Eléctrica y Electrónica CONCLUSIONES Este trabajo presenta el simulador del comportamiento dinámico de un bioreactor en FedBatchmodelado a partir de lasredes anfis. Al comparar las graficas obtenidas a partir de la estimación anfis (usando genfis1) con los datos de entrenamiento originales, la diferencia es muy pequeña pero notoria. Esto se debe a la utilización de una entrada de tren de pulsos que vuelve menos estable al sistema. Sin embargo es necesario destacar que el entrenamiento se realizo solamente durante 20 épocas. Si se aplica un entrenamiento más largo se pueden obtener mejores resultados. Se puede observar que al comparar las graficas obtenidas a partir de la estimación anfis usando genfis2 con los datos de entrenamiento originales, la diferencia es mucho más grande que al utilizar la función genfis1. Se puede notar que difícilmente la estimación anfis se ajusta a la trayectoriadeseada.