大腸桿菌培養(yǎng)過程動態(tài)模型的參數(shù)優(yōu)化和估計.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非線性、不確定、高維等復(fù)雜動態(tài)問題日益成為研究系統(tǒng)工程領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展瓶頸。而動態(tài)優(yōu)化是解決這些難題的十分有效的方法。動態(tài)非線性模型是現(xiàn)實(shí)過程系統(tǒng)中最為常見的模型?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程和各種學(xué)科領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)過程都可以用帶有不確定參數(shù)的動態(tài)非線性模型來表示。
　　 本文描述了限定葡萄糖補(bǔ)料分批培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)過程，建立了基于大腸桿菌培養(yǎng)過程的非線性動態(tài)模型，闡述了基于原對偶內(nèi)點(diǎn)法的優(yōu)化算法。在此基礎(chǔ)上完成了大腸桿

2、菌培養(yǎng)過程動態(tài)模型優(yōu)化的參數(shù)估計。本文主要研究成果包括：
　　 1．根據(jù)補(bǔ)料分批培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)過程，通過分析大腸桿菌對營養(yǎng)物的吸收代謝過程，生長抑制物(乙酸)的生成及重消耗過程，生物量的合成代謝過程，氧氣的吸收利用過程等建立大腸桿菌培養(yǎng)的非線性動態(tài)模型。依據(jù)大腸桿菌培養(yǎng)過程的真實(shí)測量值來初步修正動態(tài)模型并驗(yàn)證動態(tài)模型的正確性。
　　 2．建立了大腸桿菌培養(yǎng)過程不確定參數(shù)的動態(tài)優(yōu)化問題模型。通過選擇具體的參數(shù)約束條件和

3、參數(shù)初值以及根據(jù)不同測量參數(shù)的準(zhǔn)確度建立不同權(quán)重的目標(biāo)函數(shù)，使該優(yōu)化問題的求解能得到更為準(zhǔn)確的參數(shù)估計值。
　　 3．研究了原對偶內(nèi)點(diǎn)法的基本思想，把原對偶內(nèi)點(diǎn)法和擬序貫算法結(jié)合，改進(jìn)擬序貫算法結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)含有大規(guī)模不等式約束的優(yōu)化問題。使用科學(xué)計算語言FORTRAN編寫了基于原對偶內(nèi)點(diǎn)擬序貫算法程序。
　　 4．對大腸桿菌培養(yǎng)過程模型中的關(guān)鍵不確定參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)估計和優(yōu)化。優(yōu)化問題求解時，目標(biāo)函數(shù)中選取合適的權(quán)重矩陣可