發(fā)布時間：2017-05-31 11:21

  本文關(guān)鍵詞：微生物批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)參數(shù)辨識及最優(yōu)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：微生物批式流加發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇是一種重要的生產(chǎn)方式,但是目前的研究只考慮了細胞外的5種物質(zhì)濃度的變化,沒有考慮代謝機理、細胞內(nèi)物質(zhì)濃度的變化及重要的中間產(chǎn)物。在微生物發(fā)酵過程中,考慮細胞內(nèi)物質(zhì)是有必要的。本文主要從以下幾個方面開展研究工作:1.建立微生物批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng),并進行參數(shù)辨識。在對微生物發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行綜述的基礎(chǔ)上,針對微生物批式流加發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的特點,假設(shè)甘油和1,3-丙二醇的跨膜運輸情形為主動運輸和被動擴散相結(jié)合的前提下建立一個考慮細胞內(nèi)物質(zhì),即細胞內(nèi)甘油,細胞內(nèi)1,3-丙二醇及重要的中間產(chǎn)物3-羥基丙醛的批式流加發(fā)酵非線性動力系統(tǒng)模型,對本文建立模型的性質(zhì)和解的存在性、唯一性及解對初值的依賴性進行分析證明;在每個流加階段的甘油流加策略是相同的前提下,把實驗數(shù)據(jù)與計算得到的數(shù)據(jù)之間的誤差平方和作為性能指標,建立參數(shù)辨識模型,并證明了參數(shù)的可辨識性,最后用改進的粒子群算法求解。2.研究細胞比生長速率對模型的影響。在微生物批式流加發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇過程中,本文對比了分別采用兩種不同的細胞比生長速率表達式的模型誤差,進而研究細胞比生長速率對模型的影響。通過建立參數(shù)辨識模型,并利用改進的粒子群算法求解,根據(jù)數(shù)值結(jié)果確定細胞比生長速率的表達式。為微生物批式流加發(fā)酵生產(chǎn)1,3-丙二醇的研究者選擇模型中的細胞比生長的速率表達式提供參考依據(jù)。3.研究了批式流加發(fā)酵的最優(yōu)控制問題。在批式流加發(fā)酵過程中,甘油的流加速率是一個重要的可控變量,對目標產(chǎn)物1,3-丙二醇濃度生成具有決定作用,所以本文將甘油的流加速率作為控制變量,以發(fā)酵終端時刻1,3-丙二醇濃度最高為性能指標,建立了最優(yōu)控制模型,并用改進粒子群算法求解。數(shù)值結(jié)果表明,終端時刻目標產(chǎn)物1,3-丙二醇濃度比實驗值增加了10.33%,這為實際批式流加生產(chǎn)1,3-丙二醇起到了一定的指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：微生物批式流加發(fā)酵 非線性動力系統(tǒng) 參數(shù)辨識 最優(yōu)控制 粒子群算法
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O232
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論10-17
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 甘油歧化微生物生產(chǎn) 1,3-丙二醇的研究概況10-13
• 1.2.1 微生物發(fā)酵生產(chǎn) 1.3-丙二醇的方式10-11
• 1.2.2 微生物發(fā)酵生產(chǎn) 1.3-丙二醇研究概況11-13
• 1.3 系統(tǒng)生物學(xué)概況13-14
• 1.3.1 系統(tǒng)生物學(xué)的定義13
• 1.3.2 系統(tǒng)生物學(xué)的研究內(nèi)容13-14
• 1.3.3 系統(tǒng)生物學(xué)研究的基本流程14
• 1.3.4 系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法14
• 1.4 系統(tǒng)辨識14-15
• 1.5 本文的主要工作15-17
• 2. 預(yù)備知識17-24
• 2.1 常微分方程的定性理論17-18
• 2.2 微生物發(fā)酵動力學(xué)中幾種速度函數(shù)18-20
• 2.3 粒子群算法20-21
• 2.3.1 粒子群算法的基本原理20
• 2.3.2 粒子群算法的基本流程20-21
• 2.4 微生物批式流加發(fā)酵生產(chǎn) 1,3-PD的代謝機理21-24
• 3. 微生物批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)及參數(shù)辨識24-34
• 3.1 引言24-25
• 3.2 批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)25-28
• 3.3 批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)性質(zhì)28-29
• 3.4 參數(shù)辨識模型29-30
• 3.5 算法及數(shù)值結(jié)果30-32
• 3.6 結(jié)論32-34
• 4. 批式流加發(fā)酵系統(tǒng)參數(shù)辨識及最優(yōu)控制34-46
• 4.1 引言34-35
• 4.2 批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)參數(shù)辨識35-43
• 4.2.1 批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)35-38
• 4.2.2 批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)性質(zhì)38-39
• 4.2.3 參數(shù)辨識模型39-40
• 4.2.4 優(yōu)化算法及數(shù)值結(jié)果40-43
• 4.3 批式流加發(fā)酵過程最優(yōu)控制43-45
• 4.3.1 批式流加發(fā)酵過程最優(yōu)控制模型43
• 4.3.2 數(shù)值結(jié)果43-45
• 4.4 結(jié)論45-46
• 5. 結(jié)論與展望46-47
• 5.1 主要工作及結(jié)論46
• 5.2 展望46-47
• 參考文獻47-50
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況50-51
• 致謝51-52
• 作者簡介52-53

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  本文關(guān)鍵詞：微生物批式流加發(fā)酵動力系統(tǒng)參數(shù)辨識及最優(yōu)控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：409343