微生物反應過程動力學建模與擾動控制.pdf

1、碩士學位論文微生物反應過程動力學建模與擾動控制DynamicModelandPerturbationControlofaMicroorganism’一‘1hReactionrrocess學21309125完成日期：大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要隨著生物技術的發(fā)展，微生物反應過程在國民經濟中的地位也越來越重要。由于微生物反應過程機理復雜，具有非線性、時變性、模型不確定性等特

2、點，對微生物反應過程進行建模研究有著重要意義。另一方面，當微生物反應系統(tǒng)出現(xiàn)較為顯著的隨機干擾或存在某些不確定因素時，經典的控制方法很難在反應過程控制應用中取得良好的效果。因此，探究合適的建模方法和優(yōu)化控制策略，并將其應用到微生物反應過程具有重要的理論意義和現(xiàn)實意義。本文針對這兩部分做了如下工作：首先，研究了兩類基于單一限制性基質的微生物反應過程非結構式動力學模型。第一類，建立了基于狀態(tài)反饋脈沖控制的微生物培養(yǎng)模型，并對該模型進行理論分

3、析。此外，通過對生物量產率的優(yōu)化，得到了最佳的底物控制水平和反應器介質的去除比例，提高了資源的利用率和生物量產量及質量。第二類，建立了基于變結構控制的微生物培養(yǎng)模型。利用Utkin等效控制方法對模型進行定性分析，給出正常平衡態(tài)、虛擬平衡態(tài)、偽平衡態(tài)以及切點的存在條件以及全局穩(wěn)定性。同時利用MATLAB軟件對所建立的模型進行數(shù)值模擬，進而驗證了理論結果的正確性。其次，為了使微生物反應過程處于穩(wěn)定的最佳操作狀態(tài)，同時消除振蕩現(xiàn)象，我們將最優(yōu)