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《江南大学》 2005年
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发酵过程建模与优化方法研究及其软件设计

李海波  
【摘要】:由于发酵过程的高度非线性的动态特性以及生物传感器的缺乏,一些生物参数无法在线测量,给发酵过程的建模带来了相当的困难,以致难以实现发酵过程的优化控制。为此,重点进行了发酵过程的建模与优化方法研究,并在此基础上进行了发酵过程建模与优化软件的设计。 对于发酵过程而言,根据建模目的的不同,常用的建模方法有两种:“灰箱”建模和“黑箱”建模。首先把“灰箱”建模技术应用于某一酒精发酵过程建模中,建立了与实际过程相吻合的数学动力学模型。然后重点研究了“黑箱”建模,即利用神经网络技术并根据实际生产数据对发酵过程进行建模。提出了一种新型的动态网络——递归补偿模糊神经网络,并对其训练算法进行了研究。把这种网络运用于多粘菌素的发酵过程建模,结果表明这种新型的网络模型可以较准确地模拟发酵过程的动态行为、预估发酵过程中的一些重要变量,可用于发酵过程的优化控制。 基于描述发酵过程的不同模型,将发酵产量作为优化目标,流加率以及pH、DO作为优化变量,分别利用改进的蚁群算法、基本的蚁群算法或遗传算法对同一发酵过程进行优化,通过比较,结果表明改进的蚁群算法寻优性能较好,速度较快。对酒精和多粘菌素的发酵过程采用改进的蚁群算法优化后,最终的发酵产物产量得到了提高。 在对发酵过程建模与优化方法研究的基础上,利用VB在界面设计方面的优势,结合Matlab强大的计算仿真功能,设计了一套发酵过程建模与优化软件,把发酵过程的建模、优化及其动力学仿真研究融入进去。这样不仅有利于对发酵过程机理的了解,减少实验的次数以及费用,而且有助于实现对发酵过程的监控和优化控制。
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TQ920.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张敬玲;;建模技术在发酵控制中的应用简述[J];太原城市职业技术学院学报;2010年10期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 牛大鹏;诺西肽发酵过程建模与优化研究[D];东北大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 张翠平;面向微生物发酵过程的优化控制方法的研究与应用[D];北京工业大学;2011年
2 何谐;基于组态王的生物发酵多参数优化控制系统的研究[D];江苏大学;2007年
3 肖家麒;基于OPC的发酵过程仿真数据集成方法及应用研究[D];北京化工大学;2008年
4 张欣;发酵过程模糊自适应控制方法的研究[D];东北大学;2008年
5 张艳蕊;发酵过程优化控制方法研究[D];东北大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张志君,曹晓英,周小林,冯大勇;一种新的模糊神经网络及在化工过程控制系统的应用研究[J];工业仪表与自动化装置;2001年04期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 徐子利,陈少华;基于CPLD的BP神经网络模型的硬件实现[J];半导体技术;2002年05期
10 王梅莉;方忠;;高炉炉顶压力控制分析[J];包钢科技;2009年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱小六;蒋鼎国;张宇林;徐保国;;发酵过程中溶解氧智能控制系统的研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 周建国;张辉;田继明;;基于蚁群算法的证券组合投资模型研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 李俊丽;张光辉;祝晓红;;新型智能变增益单神经元PID控制算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 王旭光;孙衢;;基于模糊免疫控制的PI调速器设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 ;Combination Method of Support Vector Machine and Fisher Discriminant Analysis for Chemical Process Fault Diagnosis[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 ;Research of PID Parameter Optimization Based-on Cultural Based Ant Colony Algorithm for Superheated Steam Temperature[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 苏思贤;杨慧中;;一种基于RBF在线辨识的单神经元自抗扰控制器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
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9 孟凡华;吴学礼;杜太行;;一种新型联想记忆神经网络在非线性系统辨识中的研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 王荣彦;姜一峰;许英恩;;模糊PID控制算法在磨机给矿控制中的研究与应用[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
2 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
3 罗石;线控转向系统主动安全预测控制策略的研究[D];江苏大学;2010年
4 栾小丽;基于神经网络的复杂非线性系统鲁棒控制与滤波研究[D];江南大学;2010年
5 周晖;自由搜索算法及其在传感器网络中的应用[D];东华大学;2010年
6 杨建强;四频差动激光陀螺相关技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 张红娟;变转速泵控差动缸及低能耗注塑机技术研究[D];太原理工大学;2011年
8 张志锋;感应电机无速度传感器直接转矩控制关键技术研究[D];沈阳工业大学;2010年
9 张建国;双离合器式自动变速器控制品质评价与优化[D];吉林大学;2011年
10 张爱国;静止同步串联补偿器的数学模型及控制策略研究[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
2 苗晋玲;基于ARM的三自由度直升机嵌入式控制系统设计[D];南昌航空大学;2010年
3 岳光亮;基于液压制动行星调速软起动系统的研究设计[D];山东科技大学;2010年
4 孙明;深井底板突水判别和预测系统开发研究[D];山东科技大学;2010年
5 于振涛;矿用液压支架搬运车辆结构设计与液压驱动系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
6 刘鲁艳;基于PJR-2X型喷浆机器人的开放式算法平台研究与设计[D];山东科技大学;2010年
7 刘健洪;基于ARM和CAN总线的染色机温度控制系统研究[D];浙江理工大学;2010年
8 李保强;基于模糊PID的叶腊石烤箱温度控制系统研究[D];郑州大学;2010年
9 唐高松;基于Volterra级数模型辨识的旋转机械故障诊断方法研究[D];郑州大学;2010年
10 刘玲玲;PID参数整定技术的研究及应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘刚,何麟书;双赌轮选择遗传算法[J];北京航空航天大学学报;2005年08期
2 关守平;吕欣;张艳蕊;;基于过程神经网络的短期负荷预测[J];东北大学学报(自然科学版);2007年10期
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8 陈小红;马昌凤;;非线性互补问题光滑牛顿法的全局收敛性[J];桂林电子科技大学学报;2006年05期
9 杜涛;郭鹏;梁俊俊;;基于实数编码遗传算法的项目组合规模决策[J];工业工程与管理;2007年03期
10 阳宪惠,邸丽清,冯大为;OPC技术及其对工控系统开放性的影响[J];工业控制计算机;2001年09期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 田慧欣;LF精炼炉钢水温度预报方法研究[D];东北大学;2009年
2 苏三买;遗传算法及其在航空发动机非线性数学模型中的应用研究[D];西北工业大学;2002年
3 孔亚广;造纸过程先进控制算法及其软件实现[D];浙江大学;2002年
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5 张鹏翔;多目标进化算法及其在电力系统中的应用研究[D];华中科技大学;2004年
6 李守巨;基于计算智能的岩土力学模型参数反演方法及其工程应用[D];大连理工大学;2004年
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9 沈掌泉;神经网络集成技术及其在土壤学中应用的研究[D];浙江大学;2005年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王宇智;微生物发酵过程建模及控制开发环境的研究[D];天津科技大学;2003年
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3 陈亚华;发酵过程优化操作控制系统软件的研发[D];浙江大学;2004年
4 陈仕学;基于径向基神经网络的青霉素发酵过程建模与控制[D];北京工业大学;2004年
5 项红;青霉素发酵过程仿真建模及训练系统[D];北京化工大学;2001年
6 高光良;序列二次规划法在航空发动机加力过程最优控制中的应用研究[D];西北工业大学;2005年
7 张成燕;利用代谢网络模型和线性规划法在线推定谷氨酸发酵中产物浓度[D];江南大学;2005年
8 冯常奇;基于MATLAB和组态王的温度在线多步预测控制[D];武汉理工大学;2005年
9 关业伟;基于组态王和MATLAB的多变量非线性系统在线控制的研究[D];武汉理工大学;2005年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 郭威;蔡强;张延军;徐勤利;王金辉;;基于CAN的能源微藻培养监控系统的设计与实现[J];电子器件;2012年01期
2 邹昭武;任开春;刘鹏;李璀;蒋侨;史志强;;非对称模糊算法在水箱系统中的应用[J];重庆理工大学学报(自然科学);2012年09期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 胡佰龙;锅炉多级网络监控系统的设计与实现[D];大连理工大学;2011年
2 郭威;基于CAN的能源微藻培养监控系统的研制[D];杭州电子科技大学;2012年
3 赵慧;基于组态软件的物联网智能家居系统监控软件的研究与实现[D];郑州大学;2012年
4 曹嘉;微生物发酵中环境敏感因素的智能调节与算法研究[D];西北大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈业红;;蚂蚁算法的理论模型与收敛性的初步探讨[J];山东轻工业学院学报;2006年01期
2 王英章,李坚,徐宗俊;TSP改进算法及在PCB数控加工刀具轨迹中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年12期
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10 杨中秋;张延华;郑志丽;;基于改进蚁群算法对最短路径问题的分析与仿真[J];沈阳化工学院学报;2009年02期
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6 严彬;熊伟清;程美英;叶青;;基于拥塞控制的多种群二元蚁群算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 肖岭;熊辉;;一种针对频率指配问题的改进蚁群算法[A];电波科学学报[C];2011年
8 宋春峰;侯媛彬;赵圣刚;;蚁群算法在陀螺温控系统中的应用研究[A];第十四届全国煤矿自动化学术年会暨中国煤炭学会自动化专业委员会学术会议论文集[C];2004年
9 张如伟;黄捍东;赵迪;;一种新的地震非线性反演方法[A];中国地球物理学会第二十四届年会论文集[C];2008年
10 师凯;蔡延光;邹谷山;王涛;;运输调度问题的蚁群算法研究[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 邹宏;韩中庚建模赛场建奇功[N];解放军报;2004年
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3 本报记者 潘永花;UML已几近完美[N];网络世界;2004年
4 本报记者 朱栋材;扶残助残 弘扬人道[N];华夏时报;2001年
5 新野县一高中 乔平;幂函数建模应用两例[N];学知报;2011年
6 沈默;深圳将建模具产业集聚基地[N];中国工业报;2004年
7 本报记者 柴雅晶;速度奇迹与销售“神话”[N];黑龙江日报;2004年
8 对外经济贸易大学信息学院 曹景广;用UML实现ERP系统建模(六)[N];国际商报;2002年
9 瑞莉编译;BPM在技术和业务间搭起桥梁[N];计算机世界;2004年
10 本报记者 马波;争分夺秒建模型[N];科技日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 许志红;交流接触器智能化控制与设计技术的研究及实现[D];福州大学;2006年
2 薛云;基于蚁群算法和支持向量机的矿化蚀变信息提取研究[D];中南大学;2008年
3 顾中舜;中继卫星动态调度问题建模及优化技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
4 李春苗;军队士气模型、影响因素及其激励机制研究[D];华南师范大学;2006年
5 干飞;矿产资源消耗演化复杂性模型及应用研究[D];中国地质大学(北京);2008年
6 唐连生;突发事件下的车辆路径问题研究[D];西南交通大学;2008年
7 何荥;用信息法研究天空亮度分布[D];重庆大学;2008年
8 闫博;基于蚁群算法的集装箱港口选择与网络均衡分析[D];大连海事大学;2008年
9 刘传文;仿生优化算法在数字图像处理中的应用研究[D];武汉理工大学;2008年
10 曹守华;城市轨道交通乘客交通特性分析及建模[D];北京交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李海波;发酵过程建模与优化方法研究及其软件设计[D];江南大学;2005年
2 傅宏;基于遗传多蚁群算法的QoS组播路由算法研究[D];重庆大学;2010年
3 潘鹏竹;协同制造调度问题的蚁群算法研究[D];沈阳工业大学;2010年
4 饶跃东;基于改进蚁群算法的无人飞行器航迹规划应用研究[D];武汉理工大学;2010年
5 邵晓路;蚁群群体智能网络可视化试验平台研制[D];浙江理工大学;2010年
6 吕海鹏;改进蚁群算法在YKK系列中型高压电机优化设计中的应用[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 刘志勇;基于蚁群算法与竞选算法的作业车间调度求解及比较研究[D];广东工业大学;2011年
8 孙莹;无底柱分段崩落法矿山生产调度系统优化研究[D];西安建筑科技大学;2010年
9 张守年;改进的蚁群算法及其在QoS中的应用[D];华南理工大学;2010年
10 李旭;应用点着色聚类改进蚁群算法[D];四川师范大学;2010年
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