基于灵敏度函数的连续发酵混杂系统的最优控制

发布时间：2018-06-02 08:58

  本文选题：连续发酵 + -丙二醇　； 参考：《系统科学与数学》2017年06期

【摘要】：针对一类微生物连续发酵生产1,3-丙二醇(1,3-PD)问题,综合考虑胞内、胞外各物质浓度的变化,建立了一个新的非线性系统动力学模型.根据模型中指示函数的不同取值,将连续发酵过程拆分为16种切换模式.考虑到部分系统参数依赖于决策变量,讨论了系统状态关于参数与决策变量的灵敏度,得到了含有切换的梯度公式.基于灵敏度函数,建立了切换最优控制模型.应用序列二次规划算法对该模型进行了数值求解,通过大规模计算,得到了甘油流加速率和初始注入浓度的最优策略.数值结果表明,依该流加策略可以有效提高终端时刻1,3-PD的浓度.
[Abstract]:In view of the continuous fermentation of 1,3- propanediol (1,3-PD) by a class of microbes, a new nonlinear system dynamics model is established by taking into account the changes in the intracellular and extracellular substance concentration. According to the different values of the indicator functions in the model, the continuous fermentation process is divided into 16 switching modes. The sensitivity of the system state on parameters and decision variables is discussed, and the gradient formula with switching is obtained. Based on the sensitivity function, the switching optimal control model is established. The numerical solution of the model is solved by the two order programming algorithm of the applied sequence. The acceleration rate and initial injection concentration of the glycerol flow are obtained by a large-scale calculation. Numerical results show that the concentration of terminal 1,3-PD can be effectively improved by the addition strategy.
【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】：O232;TQ923

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本文编号：1968190