微藻资源的开发利用在许多行业内都备受关注,在众多领域都有着重点的研究和应用。但影响微藻生长的因素繁多,人工培养技术等问题限制了微藻的产业化发展,微藻产业的规模和产量远远满足不了市场需求。为了提高人工培养微藻的产量和效率,国内外研究人员从多种角度研究微藻的培养条件,并设计了不同功能的光生物反应器,针对性地解决微藻培养问题。微藻的生物活性注定了其生长过程的复杂多变,在适宜的生长环境下还需要及时地补充营养物质以维持连续高效的培养,微藻消耗培养基积累的溶解氧含量过高又会抑制生长,人为分析判断添加培养基难免存在准确性低和工作量大的问题,而利用当今先进的控制技术设计自动化的培养仪器设备,并在其控制系统中加入智能算法来提高控制效果,为微藻的连续高效培养提供了可行的解决思路。本文在前人对光生物反应器和智能算法的研究基础上,设计了微藻培养设备及其控制系统,具体内容如下:首先,分析调研微藻培养的技术和仪器设备,以雨生红球藻的培养研究数据为基础,设计了能为微藻生长提供适宜条件的培养设备,并针对培养基的添加和溶解氧的控制设计控制系统。基于对微藻生长过程中溶解氧含量控制的机理,并用具体实验计算和验证,建立了自动培养时微藻培养基和溶解氧的控制系统模型。第二,根据藻液中溶解氧的控制需求,分析灰色预测和模糊控制算法,针对微藻生长规律设置控制策略,建立模糊PID控制器,并针对其存在的不足,设计了将灰色预测方法与模糊控制策略结合改进的控制器。第三,利用Simulink仿真工具,搭建出设计的控制器模型,分别设置参数进行仿真运行,对比分析运行效果,验证了加入灰色预测的模糊PID控制具有更好的控制效果和更高的稳定性,满足微藻培养系统的设计需求和目标。最后,为验证控制器仿真的结果在实际应用中的效果,搭建完备的系统硬件,将控制算法加入系统控制中,设计对比实验,测量数据并对比分析,验证了加入控制器的自动培养方式的优越性能。