本文關(guān)鍵詞：多階段間歇發(fā)酵過(guò)程的最優(yōu)控制求解

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【摘要】：本文以微生物(肺炎克雷伯氏菌)進(jìn)行甘油歧化方式生產(chǎn)1,3-丙二醇(1,3-PD)的間歇發(fā)酵過(guò)程作為背景展開(kāi)研究,根據(jù)發(fā)酵過(guò)程中微生物增長(zhǎng)多階段的特性,基于兩種微生物間歇發(fā)酵的數(shù)學(xué)模型,著重研究了如何使產(chǎn)物1,3-PD產(chǎn)率最大的最優(yōu)控制問(wèn)題.通過(guò)編程計(jì)算得到的結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做對(duì)比.可以更準(zhǔn)確地對(duì)已知的數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化算法進(jìn)行評(píng)估和改進(jìn),同時(shí)也為1,3-丙二醇的工業(yè)化生產(chǎn)提供了理論參考.因此該項(xiàng)研究具有一定的理論意義和實(shí)際價(jià)值.本文的主要內(nèi)容和研究成果概括如下：1.基于甘油間歇發(fā)酵產(chǎn)生1,3-PD的動(dòng)力學(xué)模型,主要考慮如何控制微生物以及甘油的初始濃度,使得最終得到的1,3-PD產(chǎn)率最高.對(duì)該最優(yōu)控制問(wèn)題,通過(guò)時(shí)間變換技巧和局部光滑化將其轉(zhuǎn)化為一系列逼近問(wèn)題,并且證明了兩者的等價(jià)性.2.傳統(tǒng)的基于梯度的優(yōu)化算法方法在求解該類(lèi)最優(yōu)控制問(wèn)題時(shí),需要求解狀態(tài)和協(xié)態(tài)方程組,所得到的解也僅僅是一個(gè)局部最優(yōu)解.本文采用了梯度法與粒子群算法相結(jié)合的方式去求解,而且得到的是全局意義下的最優(yōu)解.3.對(duì)另一個(gè)兩階段的間歇發(fā)酵模型.根據(jù)該模型自身的特點(diǎn).采用Nelder-Mead單純形搜索法求解最優(yōu)控制問(wèn)題,并計(jì)算得到了1,3-丙二醇隨時(shí)間的濃度變化情況.
【關(guān)鍵詞】：非線性動(dòng)力系統(tǒng) 間歇發(fā)酵 最優(yōu)控制 粒子群優(yōu)化算法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP18;O232
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 1 緒論7-11
• 1.1 研究背景和意義7-8
• 1.2 微生物發(fā)酵研究狀況8-10
• 1.2.1 微生物發(fā)酵概述8
• 1.2.2 微生物發(fā)酵國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-10
• 1.3 本文主要工作10-11
• 2 預(yù)備知識(shí)11-17
• 2.1 常微分方程的相關(guān)性質(zhì)和結(jié)果11-12
• 2.2 微生物發(fā)酵過(guò)程的動(dòng)力學(xué)模型12-14
• 2.3 粒子群優(yōu)化算法14-17
• 3 用粒子群算法求解間歇發(fā)酵最優(yōu)控制問(wèn)題17-27
• 3.1 非線性動(dòng)力系統(tǒng)的建立17-19
• 3.2 最優(yōu)控制問(wèn)題19-22
• 3.2.1 時(shí)間變換19-20
• 3.2.2 逼近問(wèn)題20-22
• 3.3 修改的粒子群算法22-23
• 3.4 數(shù)值結(jié)果23-27
• 4 兩階段間歇發(fā)酵的最優(yōu)控制27-31
• 4.1 兩階段非線性系統(tǒng)27-29
• 4.2 最優(yōu)控制問(wèn)題及算法29
• 4.3 數(shù)值結(jié)果29-31
• 結(jié)論與展望31-33
• 參考文獻(xiàn)33-37
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況37-39
• 致謝39-41

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