基于LabVIEW的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著生物工程技術(shù)的迅速發(fā)展，發(fā)酵工業(yè)越來越受到科技界、生物界的重視，對發(fā)酵工業(yè)過程的自動控制的要求也越來越迫切。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、參數(shù)估計(jì)以及對過程的仿真是提高發(fā)酵過程的效益及自動控制水平的重要途徑。本文所討論的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件正是出于此目的而設(shè)計(jì)的。 出于尋求穩(wěn)態(tài)過程優(yōu)化操作條件和提高發(fā)酵過程生產(chǎn)效益的實(shí)際需要，開發(fā)用于研究生物發(fā)酵過程的模擬軟件，具有十分重要的意義。從工程角度出發(fā)，本文設(shè)計(jì)的生物發(fā)酵過程仿真軟件

2、其主要功能在于： 一、發(fā)酵過程動力學(xué)研究是發(fā)酵過程模型與系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)。本軟件可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)和模型結(jié)構(gòu)，求取生物發(fā)酵過程的發(fā)酵動力學(xué)模型的參數(shù)，從而建立發(fā)酵過程模型。 二、已知生物發(fā)酵過程的數(shù)學(xué)模型，對生物發(fā)酵過程進(jìn)行系統(tǒng)仿真，從而可更深刻的了解微生物反應(yīng)的本質(zhì)； 三、對各種不同的生化參數(shù)和初始條件，通過參數(shù)辨識和系統(tǒng)仿真，從而尋求出發(fā)酵過程的最優(yōu)操作條件，提高發(fā)酵過程的效益，并可大大減少生物發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，

3、大大降低人力、物力的消耗。 LabVIEW是目前應(yīng)用最廣、開發(fā)最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，其中包含了豐富的數(shù)學(xué)和仿真工具模塊，不僅功能完整而且使用靈活，而且界面清晰美觀，十分適合仿真軟件的開發(fā)。 基于以上內(nèi)容作為出發(fā)點(diǎn)，本文主要闡述了基于LabVIEW的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程以及具體的應(yīng)用。本文的創(chuàng)新之處在于軟件的開發(fā)是將MATLAB與LabVIEW交互結(jié)合，而且，仿真軟件是相對通用的，適用于

4、多種模型的。 本論文的文章結(jié)構(gòu)為： 第一章綜述了生物發(fā)酵工藝學(xué)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的研究進(jìn)展以及LabVIEW開發(fā)軟件，指出仿真技術(shù)對于生物發(fā)酵試驗(yàn)操作的優(yōu)化控制具有十分重要的意義。 第二章主要論述了生物發(fā)酵過程的數(shù)學(xué)建模過程，對比生長速率動力學(xué)模型和生物反應(yīng)的動力學(xué)模型進(jìn)行了簡要介紹，此外還結(jié)合本文相關(guān)的數(shù)學(xué)模型的對參數(shù)辨識原理進(jìn)行了分析。 第三章主要介紹了整個(gè)軟件開發(fā)的設(shè)計(jì)思想，模塊化的設(shè)計(jì)原則是本軟件（B

5、ioSim）的核心。本文的從設(shè)計(jì)過程分類主要可以分為界面和算法兩大模塊，從設(shè)計(jì)內(nèi)容主要分為仿真和辨識兩部分。 第四、第五章詳細(xì)介紹了軟件的開發(fā)設(shè)計(jì)過程，第四章主要介紹了仿真算法、界面開發(fā)以及整個(gè)軟件運(yùn)行控制算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 第五章就本設(shè)計(jì)過程的難點(diǎn)——MATLAB與LabVIEW交互開發(fā)的參數(shù)辨識進(jìn)行了研究分析和設(shè)計(jì)過程介紹。 第六章為整個(gè)軟件的應(yīng)用示例介紹，包括操作步驟以及軟件安裝文件的編譯過程和相關(guān)注意事項(xiàng)