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《大连理工大学》 2008年
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连续发酵非线性动力系统定性分析与参数辨识

叶剑雄  
【摘要】: 本课题以甘油为底物,采用微生物歧化方法生产1,3-丙二醇的连续发酵过程为背景,根据发酵过程的特性和动态行为,研究符合发酵过程特性的连续发酵动力系统的性质,并建立符合代谢机理的基因调控连续发酵动力系统。基因调控连续发酵动力系统的建立和研究为实验上采用基因敲除等技术培养高产量新菌种提供理论指导。本课题受国家“十五”科技攻关计划项目“发酵工程生产1,3-丙二醇”(编号为2001BA708801-04)和国家高技术研究发展计划(863计划)“生物柴油与1,3-丙二醇的联产工艺”(编号为2007AA02Z208)的资助。此项研究为实现1,3-丙二醇的产业化生产提供理论指导。因此,该项目研究具有重要的理论意义与应用价值。本论文的研究内容与取得的主要结果可概括如下: 1、对微生物连续发酵的底物和主要产物的五维非线性动力系统的平衡点进行分析。证明了平衡点的存在性,推导和简化平衡点的求解并给出有效的数值算法。根据给出的数值算法求出了给定实验操作范围内的平衡点,从数值计算上验证了多态现象的存在,并研究了实验操作条件对多态现象的影响。最后,对多态和单态下平衡点的稳定性进行了分析。所取得的结果从数值和理论的角度对实验中的多态和分岔现象进行了解释。 2、对克雷伯氏菌胞内甘油代谢的还原途径及其基因调控机理进行分析和推断,在此基础上建立基因调控连续发酵动力系统。研究该系统的基本性质(解的存在性和唯一性),并根据实验数据建立参数辨识模型,证明辨识问题最优解的存在性。最后,构造优化算法对系统进行参数辨识。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TQ920.1

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