考虑环境约束的青霉素发酵间歇操作的动态优化研究

发布时间：2021-01-03 11:32

　　生物发酵间歇操作的过程涉及到生物细胞的不同生长阶段,具有明显的动态特性,对这类过程的优化与控制是研究的重点和难点,需要对过程进行动态优化才能实现。青霉素补料分批发酵工艺是典型的生物间歇发酵的案例,且青霉素的生产一直是研究者们关注的热点,从发酵原料的选取到生产设备和条件的优化学者们都做了不同的尝试。本文主要围绕青霉素补料分批发酵过程的动态优化展开了讨论,并探究了废水中COD含量的控制问题以及青霉素分批补料过程的工业放大化问题。本文主要研究内容包括:1.针对青霉素发酵过程的动态优化数学模型进行分析,选取适当的方法和求解器对过程进行优化计算。本文首先对青霉素发酵过程的进行了优化,分别选取青霉素产量和产率作为目标函数,以进料速率作为操作变量,在不同的发酵时间和初始进料速率下进行了优化计算,确定了适宜的发酵时间和初始进料速率,找到了最优进料曲线,同时模拟了两种常见进料方式下的发酵过程,对比了三种进料方式下的状态变量和目标函数值。2.对青霉素补料分批发酵和后续的提纯过程进行了分析,分析了青霉素发酵废水的主要产生单元,通过引入一个参数COD（con）用来调节控制青霉素发酵和提纯过程中所产生废水中的化... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
学位论文数据集
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 背景及意义
    1.2 优化过程简介
        1.2.1 稳态优化过程
        1.2.2 动态优化过程
        1.2.3 动态优化方法的发展
    1.3 青霉素补料分批发酵过程与动态优化问题
        1.3.1 青霉素生产的简介及研究现状
        1.3.2 青霉素的生产过程的动态优化
    1.4 本文主要内容
第二章 非线性动态优化模型、方法及青霉素发酵模型
    2.1 非线性动态优化模型
    2.2 非线性动态模型处理方法
    2.3 序列二次规划（SQP）算法
        2.3.1 序列二次规划算法的发展与现状
        2.3.2 序列二次规划算法思路
    2.4 青霉素补料分批发酵模型与分析
        2.4.1 青霉素发酵过程模型
        2.4.2 青霉素发酵过程模型参数
    2.5 本章小结
第三章 青霉素补料分批发酵动态优化与废水中化学需氧量（COD）约束
    3.1 青霉素补料分批发酵过程的基本动态优化问题及优化结果
        3.1.1 青霉素补料分批发酵过程基本动态优化问题
        3.1.2 青霉素补料分批发酵过程基本动态优化结果
        3.1.3 青霉素补料分批发酵过程中不同进料方式对产量影响的对比
    3.2 青霉素补料分批发酵及提纯过程废水中化学需氧量（COD）的约束
        3.2.1 青霉素发酵提纯工艺废水的化学需氧量（COD）来源及影响介绍
        3.2.2 含废水COD约束的动态优化计算结果
    3.3 本章小结
第四章 青霉素发酵过程的工业化计算
    4.1 引言
    4.2 青霉素工业化过程的系数
    4.3 青霉素工业化过程的废水中COD处理费用问题及优化模型
        4.3.1 青霉素工业化过程的废水中COD处理费用问题
        4.3.2 青霉素发酵工业化过程的动态优化模型
    4.4 青霉素发酵和提纯工艺工业化计算结果
        4.4.1 青霉素发酵工业化过程的动态优化目标函数计算结果
        4.4.2 青霉素发酵工业化过程的动态优化操作变量计算结果
        4.4.3 青霉素发酵工业化不同进料方式计算结果对比
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附录


【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于序列二次规划法优化无人机飞行性能[J]. 陈晓,王新民,周健.  计算机仿真. 2012(12)
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[4]基于参数自整定模糊PID控制的抗生素发酵罐温度控制系统[J]. 梁云峰,谷凤民,虎恩典,郭学东.  制造业自动化. 2011(17)
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[7]经济调度问题的混合蚁群算法及序列二次规划法解[J]. 罗中良.  计算机应用研究. 2007(06)
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硕士论文
[1]青霉素发酵过程DCS控制系统研究[D]. 赵褚娇.河北科技大学 2015
[2]化工间歇过程的迭代学习控制方法[D]. 苏涛.青岛科技大学 2014
[3]工业应用中的动态优化方法研究[D]. 陈珑.浙江大学 2010
[4]青霉素废水的生化处理研究[D]. 封例忠.东北大学 2009
[5]动态优化研究及其工业应用[D]. 吴高辉.浙江大学 2007
[6]化工过程动态优化问题的研究[D]. 蒲忠昊.内蒙古工业大学 2006
[7]微生物发酵法生产1，3-丙二醇的研究[D]. 王领民.天津大学 2006



本文编号：2954909