青霉素是世界各国需求量最大的抗生素，青霉素发酵在国民经济中的地位越来越重要，人们在改进发酵工艺和设备的同时，越来越注重发酵过程的监测和控制，但是由于青霉素是微生物的次级代谢产物，发酵的生化反应过程机理复杂，表现出的动态行为复杂多变，具有不确定性和较强的耦合性，难以建立精确的数学模型，这使得要对整个发酵过程进行优化控制变得非常困难。针对这一问题，本文以青霉素发酵过程控制为研究对象，对发酵过程的控制问题进行了深入的研究。(1)将逆系统方法与神经网络相结合，提出了一种基于神经网络逆系统的发酵过程解耦控制方法。根据青霉素发酵过程的特点，给出了相应的数学模型，并证明了系统的可逆性，进一步构造神经网络逆系统，并与青霉素发酵系统串联复合成伪线性系统，再设计线性闭环调节器实现高性能解耦控制。仿真试验表明基于神经网络逆的解耦控制对青霉素发酵过程进行了较好的控制。(2)本文设计了一套完整的生物发酵数字化控制系统，实现了青霉素发酵过程中主要参量的实时控制，以及基于神经网络逆方法的补料控制方式。