基因调控非耦联批式流加发酵切换系统的路径辨识
本文选题:批式流加发酵 + -丙二醇 ; 参考:《系统科学与数学》2017年09期
【摘要】:针对一类非耦联批式流加发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑细胞内外环境、dha调节子的调控作用以及细胞内中间代谢产物3-羟基丙醛(3-HPA)对甘油脱水酶(GDHt)可能的抑制方式,建立了一个包含四条路径及四种切换模式的16维非线性切换系统模型.给出了状态变量关于参数的鲁棒性定义,并以胞外状态变量的计算值与实验值的相对误差、胞内状态变量的鲁棒性为性能指标,建立了一个非耦联批式流加发酵参数辨识模型.分析了系统状态对参数的灵敏度,基于此给出了性能指标与状态约束关于参数的梯度公式.构造了改进的并行粒子群一序列二次规划算法(PPSO-SQP).应用该算法,对辨识模型进行了数值求解,得到了数值最优的系统参数及3-HPA最可能的抑制方式.
[Abstract]:In order to solve the problem of uncoupled batch flow fermentation to produce 1o 3-propanediol (1H 3-PD), the regulation of dha regulator in cell environment and the possible inhibition of 3-hydroxypropionaldehyde (3-HPA), an intermediate metabolite, on glycerol dehydratase (GDHt) were considered. A 16 dimensional nonlinear switched system model with four paths and four switching modes is established. The definition of robustness of state variables about parameters is given. Taking the relative error between the calculated value of extracellular state variables and experimental values and the robustness of state variables within cells as the performance index, a non-coupled batch flow plus fermentation parameter identification model is established. The sensitivity of the system state to the parameters is analyzed, and the gradient formula of the performance index and the state constraint about the parameters is given. An improved parallel particle swarm one sequence quadratic programming algorithm (PPSO-SQP) is constructed. Using this algorithm, the identification model is numerically solved, and the optimal system parameters and the most likely suppression mode of 3-HPA are obtained.
【作者单位】: 鲁东大学数学与统计科学学院;大连理工大学数学科学学院;
【基金】:山东省自然科学基金(ZR2014FM029) 山东省高等学校科技计划(J14LI06)资助课题
【分类号】:TQ923
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本文编号:2052682
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