微生物连续发酵非线性动力系统的最优控制

发布时间：2021-01-28 04:51

　　本文以微生物生产1,3-丙二醇（简记为1,3-PD）为背景,探讨连续发酵的最优控制问题。本研究为大规模生产1,3-PD提供了参考,也有助于最优控制方向的研究。本文的主要研究成果可概况如下:1.在这个程中,考虑到微生物的增长速率不仅与当前时刻的浓度有关,而且也与之前时刻的浓度有关,因此我们在微生物的浓度变化中加入时滞,建立非线性时滞动力系统,并阐述了相关性质。2.针对提出的时滞动力系统,把稀释速率和注入反应器底物甘油的浓度作为关于时间t的连续函数,并将该函数作为控制变量,以1,3-PD在终端时刻的产量浓度为目标函数,建立最优控制模型。目的是找到一个最优控制策略,以达到目标函数最优。3.该问题是一个带有约束的优化问题,为了寻找最优解,首先,我们利用控制转录技术,然后通过控制向量参数化方法,把原来的问题转换为多阶段的近似最优控制问题。4.在控制向量参数化的基础上,为了找到一个更有效的时间点划分,我们引入基于灵敏度的自适应细化方法。时间划分的区间数量和区间长度都是自适应的,进而找到一个最优的时间网格点划分。另外,为了防止陷入局部最优解,我们把该算法与改进的粒子群算法相结合,从而获得全局最优解。... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：42 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 研究状况
        1.2.1 微生物发酵法生产1,3-丙二醇的研究状况
        1.2.2 微生物发酵时滞动力系统的研究状况
        1.2.3 最优控制理论的研究状况
    1.3 本文主要工作
2 预备知识
    2.1 最优控制问题的一般理论
    2.2 控制向量参数化方法
3 微生物连续发酵非线性时滞动力系统的最优控制
    3.1 引言
    3.2 连续发酵非线性时滞动力系统
    3.3 最优控制模型
        3.3.1 最优控制问题
        3.3.2 近似问题
    3.4 优化算法
        3.4.1 控制向量参数化
        3.4.2 基于灵敏度的自适应细化方法
        3.4.3 粒子群算法
    3.5 数值结果
4 连续发酵基于胞内物质动力系统的最优控制
    4.1 非线性动态系统
    4.2 最优控制模型
    4.3 优化算法数值结果
5 结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3004389