一类生化系统稳态优化问题的双层规划及模糊优化方法研究

发布时间：2017-10-28 18:10

  本文关键词：一类生化系统稳态优化问题的双层规划及模糊优化方法研究

  更多相关文章： 生化系统 稳态优化 S-系统 双层规划 模糊优化

【摘要】：随着科学技术的迅速发展,生化系统的优化工程在当今社会的地位越来越重要。但是生化过程是一个非常复杂的非线性过程,所以很难对其进行优化和控制。这就需要研究人员对生化过程的优化进行研究,这种优化技术的发展有利于提高目的产物的生产率,进而提高整个生化行业的生产水平。本文研究了一类生化系统稳态优化问题的求解方法。论文的主要研究内容和获得的结果如下:1、针对一类生化系统的稳态优化问题,建立了一种具有二层递阶结构的双层规划优化模型,其上层和下层问题的优化目标分别为最大化某一通量(或代谢物浓度)和最小化生化系统的代谢物浓度之和。该模型的生物意义是在尽可能小的代谢成本条件下使产物的产率或浓度达到最大。为了有效求解所建立的NP-hard、非凸双层规划问题,在S-系统建模框架下应用等价变换策略提出了一种可求其最优解的优化算法。该算法具有操作简便和计算成本低的优点。数值实验结果表明,该算法可行且有效。与已有的单层规划方法计算的结果相比,本文双层规划方法不仅在最小代谢成本条件下获得了较高的产物产率,而且极大改善了生化系统的代谢成本、过渡时间和代谢性能等其他三个重要生物技术指标,因此,所得到的优化结果也更具实际意义。2、IOM(Indirect Optimization Method)方法是一种应用线性规划求解生化系统稳态优化问题的经典算法。针对IOM方法中线性规划目标函数系数、约束系数、约束右端资源等参数具有模糊性问题,本文考虑如下三种情况:(1)只有目标函数系数带有模糊性;(2)只有约束右端资源带有模糊性;(3)全系数带有模糊性,首先给出了三个模糊线性规划模型,然后为其设计了有效的优化方法,最后将所给出的模糊优化方法应用到两个生化系统的稳态优化中。
【关键词】：生化系统 稳态优化 S-系统 双层规划 模糊优化
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O224
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 生化系统稳态优化的研究概况9-10
• 1.2 双层规划10-11
• 1.3 本文的主要工作及具体安排11-13
• 2 生化系统稳态优化的双层规划模型与求解方法13-31
• 2.1 生化系统稳态优化的双层规划模型13-14
• 2.2 双层规划模型的S-系统形式14-17
• 2.3 双层规划的求解方法17-19
• 2.4 数值算例19-29
• 2.5 本章小结29-31
• 3 生化系统稳态优化的模糊规划方法31-49
• 3.1 生化系统稳态优化的IOM方法31-32
• 3.2 生化系统稳态优化的模糊线性规划方法32-48
• 3.2.1 目标函数系数具有模糊性32-40
• 3.2.2 约束右端资源具有模糊性40-43
• 3.2.3 全系数具有模糊性43-48
• 3.3 本章小结48-49
• 结论与展望49-50
• 参考文献50-54
• 发表论文情况54-55
• 致谢55-56

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 崔迪;李昂;王继华;张斯;庞长泷;马放;王立;崔潇;;非培养技术解析生化系统微生物群落结构[J];哈尔滨工业大学学报;2011年10期

2 刘正荣,李继彬;一类三维生化系统的定性分析[J];云南大学学报(自然科学版);1993年03期

3 顾道修;一类生化系统的定性分析[J];湖南教育学院学报;1994年02期

4 刘先跃;一类生化系统的定性分析[J];湖南教育学院学报;1998年05期

5 徐恭贤;吕迎皓;邢彦冰;于超;;一类生化系统稳态优化问题的求解算法[J];渤海大学学报(自然科学版);2014年02期

6 戴林勋,顾道修;一类生化系统的稳定性[J];生物数学学报;1999年01期

7 杜海卫;对一类生化系统的定性分析[J];南京晓庄学院学报;2003年04期

8 严艳;杨玉华;;一类生化系统的数学模型及定性分析[J];数学的实践与认识;2009年13期

9 徐恭贤;邵诚;修志龙;;生化系统稳态优化的一种新算法[J];控制理论与应用;2007年04期

10 杨金兰;刘小建;李建云;;化工污水和腈纶污水自动加磷技术的研究与开发[J];黑龙江科技信息;2010年30期

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 通讯员 霍建宁;金尧公司 生化系统改造实现废水零排放[N];临汾日报;2008年

2 王孝弟;巨化污水治理通过验收[N];中国化工报;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 刘烨箴;一类生化系统稳态优化问题的双层规划及模糊优化方法研究[D];渤海大学;2016年

2 刘丰;S-型生化系统的参数辨识研究[D];渤海大学;2016年

3 吕迎皓;一类生化系统稳态优化问题的求解方法研究[D];渤海大学;2014年

4 于超;一类非线性生化系统模型的参数辨识研究[D];渤海大学;2014年

5 李丛丛;废水中硫化物的生成、硫化物对生化系统的影响及其处理技术的研究[D];青岛科技大学;2014年

，

本文编号：1109352