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《西北大学》 2006年
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重组菌生产类人胶原蛋白发酵过程建模与控制

米钰  
【摘要】:微生物发酵过程具有高度的非线性和时变性,其内在机理非常复杂。一些重要的过程变量,如细胞量、底物浓度和产物浓度不能在线测量,导致发酵过程的建模和控制更为复杂,应用常规的控制策略得不到满意的控制性能。随着智能控制理论的发展,其在发酵过程的应用得到越来越多人的关注。本文基于智能控制中的神经控制理论,对这一复杂过程的建模和控制问题进行了研究。 首先,论文主要以重组菌生产类人胶原蛋白发酵过程作为研究对象,对BP和RBF两种神经网络模型作了系统的综述,对其工作原理进行了详细的推导、给出了算法的软件实现,针对网络的性能缺陷提出了三种有效的改进算法:固定网络参数BP算法、自适应网络参数BP算法和改进RBF算法,并对三种新算法作了详细介绍,给出了算法实现步骤。论文以数值计算软件MATLAB7.0为工具,将三种改进算法与其它常用算法作了性能对比研究,从迭代次数、收敛时间等多个方面进行比较,体现了新算法的有效性。 其次,论文利用重组菌生产类人胶原蛋白发酵过程实验数据训练神经网络,建立了基于三种改进神经网络的类人胶原蛋白发酵过程模型。该模型可用于发酵过程中状态变量的估算和预测,而且在已知初始条件与控制点的情况下,可以藉此模型进行仿真,以估计底物、产物与菌体浓度的变化趋势,对实际工作很有指导意义。 最后,根据神经网络结构特点设计了基于神经网络的多变量非线性内模控制器,并对其有效性进行了验证。利用该方法对类人胶原蛋白补料分批发酵过程进行研究,当以操作条件作为操作变量以控制菌体生长时,通过实验评价了所构成的控制系统的品质指标。实验结果表明,基于神经网络的内模控制器可以用于类人胶原蛋白补料分批发酵过程,并具有良好的鲁棒性。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ464.7

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【引证文献】
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1 迟雷;范代娣;米钰;;改进BP网络在重组大肠杆菌高密度发酵中的应用[J];西北大学学报(自然科学版);2008年02期
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1 陈超;重组大肠杆菌高密度发酵过程建模与控制[D];大连理工大学;2010年
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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9 王泽建;宏观和微观代谢分析相结合的系统生物过程研究—维生素B_(12)发酵过程优化[D];华东理工大学;2011年
10 崔蕾;2-KGA工业发酵过程关键变量预报及补料优化研究[D];上海交通大学;2012年
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1 王巧立;微生物发酵过程的建模与优化控制研究[D];郑州大学;2010年
2 田鹏;智能优化算法在发酵过程建模中的应用研究[D];江南大学;2009年
3 王维卓;重组大肠杆菌高密度发酵生产类人胶原蛋白Ⅱ发酵过程优化[D];西北大学;2010年
4 刘尧猛;基于神经网络的发酵过程建模及控制开发环境研究[D];天津大学;2003年
5 洪宇;从心理模型的角度分析会话含意[D];黑龙江大学;2009年
6 林大松;SiGe HBT建模及模拟技术研究[D];西安电子科技大学;2001年
7 王飞;油气悬架系统动态特性仿真[D];吉林大学;2005年
8 王森;虹膜生物识别软件系统框架设计[D];吉林大学;2005年
9 余颖;活性污泥法污水处理过程智能建模及仿真研究[D];北京工业大学;2005年
10 陈芳;煤矿工业广场地表移动变形监测分析与预测[D];安徽理工大学;2005年
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