細胞比生長速率的參數(shù)辨識與優(yōu)化.pdf

1、本文以甘油為底物、微生物歧化生產(chǎn)1，3-丙二醇(1，3-PD)的含間歇發(fā)酵的批式流加過程為背景，根據(jù)發(fā)酵過程的物理特征和動態(tài)行為，建立了描述該過程的非線性脈沖動力系統(tǒng)及其以函數(shù)為控制變量的脈沖控制模型，論述了系統(tǒng)的主要性質(zhì)并構(gòu)造優(yōu)化算法求得控制模型的最優(yōu)解。這些成果，不僅可推動此類非線性脈沖動力系統(tǒng)、最優(yōu)脈沖控制理論及基底理論的發(fā)展與研究，還可以為實現(xiàn)1，3-丙二醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導，因此該項研究具有重要的理論參考價值和現(xiàn)實意義。

2、本課題受到國家自然科學基金資助項目“非線性分段光滑動力系統(tǒng)的優(yōu)化理論與方法”和國家“十五”科技攻關(guān)計劃項目“發(fā)酵工程生產(chǎn)1，3-丙二醇”的資助。 本文所研究的內(nèi)容與取得的主要結(jié)果可概括如下： 1、論述了非線性脈沖微分系統(tǒng)及其最優(yōu)控制問題，針對批式流加生產(chǎn)1，3-PD的發(fā)酵過程，引入描述其物理過程的非線性脈沖動力系統(tǒng)及其辯識模型，并論證了辯識系統(tǒng)解的存在唯一性和解對初值及參數(shù)的連續(xù)依賴性。 2、以多種細胞比生長速率

3、(μ)的經(jīng)驗公式構(gòu)成有限維函數(shù)空間的基函數(shù)，根據(jù)最佳逼近原理，在有限維空間中尋找μ的最優(yōu)表達，依實驗數(shù)據(jù)建立了辨識μ的脈沖控制模型，論述了該模型解的存在性，并結(jié)合實驗和優(yōu)化算法求出了辯識模型的最優(yōu)解。 3、概述了均勻設(shè)計法和優(yōu)化算法的基本原理，結(jié)合本論文所研究的實際問題，闡述了均勻設(shè)計法在尋求全局最優(yōu)解方面的優(yōu)越性和傳統(tǒng)Hooke-Jeeves優(yōu)化算法的不足，并予以改進，數(shù)值結(jié)果表明，改進后的算法具有更高效的收斂特性且能有效解決