基于遗传算法和迭代动态规划混合策略的青霉素发酵过程优化控制

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1、北京化工大学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：i-

2、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在土年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。＼作者签名：磊；备君＼作者签名：丝!里上一导师签名：乏芝也日期：?叫：乏呈学位论文数据集中图分类号TP273．1学科分类号5lO．80论文编号1001020130850密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名庄绪君

3、学号2010000850获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码081101课题来源自选项目研究方向间歇过程优化控制论文题目基于遗传算法和迭代动态规划混合策略的青霉素发酵过程优化控制关键词青霉素发酵过程，优化控制，遗传算法，迭代动态规划论文答辩日期2013．05．22+论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师李宏光教授北京化工大学智能控制评阅人1王友清教授北京化工大学学习型控制算法评闯入2张贝克副教授北京化工大学过程智能仿真技术评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席黄克瑾教授北京化工大学

4、化工系统工程答辩委员1王友清教授北京化工大学学习型控制算法答辩委员2刘振娟研究员北京化工大学工业过程智能控制答辩委员3张贝克副教授北京化工大学过程智能仿真技术答辩委员4张金会副教授北京化工大学网络化控制答辩委员5注：一．论文类型：1．gJ出研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GBTF13745．9)((学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要基于遗传算法和迭代动态规划混合策略的青霉素发酵过程优化控制当前社会

5、经济发展条件下，在药剂生产、微生物产品制造、农副产品加工等领域越来越多的使用间歇生产方法，以期达到批量小、种类多、单位附加值高的生产目的。为了降低间歇生产过程成本、提高生产效益，优化控制策略的研究十分必要。青霉素发酵属于一类典型的间歇生产过程，其动态特性比较复杂，呈现出较强的非线性特性，发酵过程较长时间处在非稳态工作点，因而，连续生产过程优化控制方法往往对其并不适用。遗传算法是一种随机搜索算法，其全局搜索和并行搜索的特性使得其在处理非线性强的问题中显现出很大的优势；而迭代动态规划算法应用于间歇过程优化与控制的效果已被证实，它

6、能够将间歇过程从时间和空间上分离成一组组网格，更好的解决了高维非线性问题。论文充分考虑到青霉素发酵过程各变量对发酵产量的影响，选取补料流加速率作为优化控制变量，提出了一个遗传算法和迭代动态规划结合的混合优化控制策略；有效的克服了二者在间歇发酵过程优化中对模型不确定性敏感和依赖于初始搜索轨迹的缺点；论文进行了大量的仿真研究，验证了该混合算法可以有效地提高青霉素的产量。关键词：青霉素发酵过程，优化控制，遗传算法，迭代动态规划ABSTI认CToPTIMIZATIoNCoNTORLSTR』气TEGIESCoⅣIBINEDGENETI

7、CALGORITHMSANDITERATIVEPRoGRAMMINGFoRPENICILLINFERMENTATIoNPRoCESSESABSTRACTWimdevelopmentsoftheeconomyinsociety，batchprocessesaremoreandmorepopularintheproductionsofpharmaceuticalandbiologicalindustriestosatisfythedemandsforsmall—lot，variedandhi曲value—addedproduct

8、s．Inordertoreducethecostandimprovetheproductionefficiency，newadvancedoptimizationcontrolstrategiesforbatchprocessesareneeded．Penicillinfermentati