一类酶催化非线性系统鲁棒分析与参数辨识

摘要

本文以Klebsiella pneumoniae进行甘油转化生产1，3-propanediol为背景，研究了间歇发酵的一类酶催化非线性动力系统.本文的主要工作可概括如下:
　　1.证明了酶催化非线性动力系统的解的存在唯一性以及解关于参数的连续依赖性.
　　2.由于测试细胞内物质浓度的是困难的，所以，根据生物系统的基本特征以及取上极限的表达方式，我们提出了一个鲁棒性的定量的定义来刻画细胞内物质浓度的计算值的可靠性.
　　3.将细胞内物质浓度的鲁棒性指标作为性能指标，将状态变量的范围和细胞外物质浓度的实验值和计算值的相对误差分别作为约束，我们提出了一个参数辨识模型.接着，论文证明了辨识问题的可辨识性.
　　4.根据状态变量的变化率和直接搜索法中的复合形法，我们构造了一个优化算法用来求解辨识模型.进一步，我们证明了算法的收敛性.依据4组状态变量的初始值，调用已经构造的算法我们得到了系统的最优参数.数值结果不仅表明建立的模型能够合理地描述间歇发酵的过程，而且意味着提出的优化算法是有效的.

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外的研究状况

1．2．1 生物鲁棒性的研究状况

1．2．2 微生物发酵生产1，3-PD研究状况

1．3 本文的主要工作

2 预备知识

2．1 常微分方程的定性理论

2．2 酶催化微生物发酵过程的动力学模型

2．3 直接搜索法—复合形法

3 微生物间歇发酵非线性动力系统的参数辨识与鲁棒性

3．1 引言

3．2 非线性动力系统

3．3 非线性动力系统的性质

3．4 生物鲁棒性指标的定义和辨识问题的建立

3．5 参数辨识问题的最优算法

3．5．1 问题OIP的可辨识性

3．5．2 求解问题OIP的算法

3．5．3 求解问题OIP的算法的收敛性

3．5．4 非线性动力系统数值模拟的计算结果

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢