微生物反应过程动力学建模与扰动控制

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1、乂蓮謹？大葦口ＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉ贾王等恆巧交ＭＡＳＴＥ民ＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ鐵餐ｗ微生物反应过程动力学建模与扰动控制学科专业盡缠王程作者姓名＿祉＿检指导教师＿化１１麽＿＿劃教＿援＿２Ｐ１６Ｍ７Ｈ答辩日期＿＿＿＾硕±学位论文微生物反应过程动力学建模与扰动控制ＤｙｎａｍｉｃＭｏｄｅｌａｎｄＰｅｒｔｕｒｂａ村ｏｎＣｏｎ化〇１ｏｆａＭｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍＲｅａｃｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓ作者姓名；刘杉学科、专业：系统工程：２１３０９

2、１２５学号指导教师；孙凯彪完成日期；夫連巧义夫＃ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，也不包含其他臣申请一学位或其他用途使用过的成果。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。：撒生物反应过程动力学建構与扰动控制学位论文题目－Ｗ＞作者

3、签名：糾日期：ｕ／年月；日／大连理工大学硕±学位论文摘要随着生物技术的发展，微生物反应过程在国民经济中的地位也越來越重要。由于微生物反应过程机理复杂，具有非线性、时变性、模型不确定性等特点，对微生物反应过一程进行建模研究有着重要意义，。另方面当微生物反应系统出现较为显著的随机干扰或存在某些不确定因素时，经典的控制方法很难在反应过程控制应用中取得良好的效果。因此，探究合适的建模方法和优化控制策略，并将其应用到微生物反应过程具有重要的理论意义和现实意义。本文针对这两部分做了如下工作：首先一，研究了两类基于单限制性基质的微生物反应过程非结构式动力学模型。

4、第一立了基于状态反馈脉冲控制的微生物培养模型类，建，并对该模型进行理论分析。此夕ｈ通过对生物量产率的优化，得到了最佳的底物控制水平和反应器介质的去除比例，提高了资源的利用率和生物量产量及质量。第二类，建立了基于变结构控制的微生物培养模型。利用Ｕｔｋｉｎ等效控制方法对模型进行定性分析，给出正常平衡态、虚拟平衡态、伪平衡态Ｗ及切点的存在条件Ｗ及全局稳定性。同时利用ＭＡＴＬＡＢ软件对所建立的模型进行数值模拟，进而验证了理论结果的正确性。其次，为了使微生物反应过程处于稳定的最佳操作状态，同时消除振荡现象，我们将最优控制与滑模控制相结合，设计了滑模最优控制器，用来跟踪最

5、优控制下的奇异弧，并在瞬态条件达到生物量产量最大化。此外，针对于微生物连续反应过程存在的不确定性因素可能会引起系统不稳定这一问题，采用区间二型模糊算法对反应过程进行控制。仿真结果表明：在系统参数发生扰动时，区间二型模糊控制算法能够使系统的动态性能得到有效的改善。关键词：微生物培养过程；动力学模型；最优控制；滑模控制；区间二型模糊控制；稳定性－－Ｉ微生物反应过程动乂学建模与扰动拉制ＤｎａｍｉｃＭｏｄｅｌａｎｄＰｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆａＭｉｃｒｏｏｒａｎｉｓｍＲｅａｃｔｉｏｎｙｇＰｒｏｃｅｓｓＡｂ巧ｒａｃｔ

6、Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｉｄｄｅｖｄｏｍｅ打ｔｏｆｂｉｏｔｅｃｈ打ｏｌｏｍｉｃｒｏｂｉａｌｒｅａｃｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｏｃｃｕｉｅｓａｎｐｐｇｙ，ｐｐｉｍｐｏｒｔａｎｔｏｓｉｔｉｏｎｉｎ化ｅ打ａｔｉｏｎａｌｅｃｏｎｏｍｉｎｃｒｅａｓｉｎｌ．Ｄｕｅｔｏ也ｅｃｏｍｐｌｅｘｉｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｙｇｙｔｙｏｎｍｅｃｈａｎｓｍｃｈａｒａｃ－ｒｅａｃｔｉｉｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎｌｉｎｅａｒｔｉｍｅｖａｒｉｎａｎｄｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｏｆｔｉｈｅｍｏｄｅｌ，，ｙｇ，ｙ６化，ｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｒｅａｃｔ

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