脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)辨識(shí)，最優(yōu)控制及應(yīng)用.pdf

1、本文以甘油為底物、采用微生物歧化生產(chǎn)1，3-丙二醇(1，3-PD)的間歇和批式流加發(fā)酵過(guò)程為背景，根據(jù)發(fā)酵過(guò)程的特征和動(dòng)態(tài)行為，建立了描述該過(guò)程的非線性脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)及其參數(shù)辨識(shí)模型，論述了系統(tǒng)的主要性質(zhì)及可控性。這些成果，不僅可推動(dòng)脈沖時(shí)滯微分方程、最優(yōu)控制理論與算法的研究，還可以為實(shí)現(xiàn)1，3-丙二醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，因此該項(xiàng)研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本課題受到國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“非線性分段光滑動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化理

2、論與方法”(編號(hào)為10471014)和國(guó)家“十五”科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“發(fā)酵工程生產(chǎn)1，3-丙二醇”(編號(hào)為2001BA708B01-04)的資助。本論文研究的內(nèi)容與取得的主要結(jié)果可概括如下：依微生物批式流加發(fā)酵機(jī)理，在描述該發(fā)酵過(guò)程的非線性脈沖動(dòng)力系統(tǒng)中的比增長(zhǎng)速率、比消耗速率和比生成速率中引入時(shí)滯，建立了非線性脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)和以時(shí)滯為參數(shù)的參數(shù)辨識(shí)模型。論述了該非線性脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)解的存在唯一性、解對(duì)時(shí)滯的連續(xù)依賴(lài)性以及參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題

3、解的存在性。利用區(qū)間分解法，構(gòu)造了求解參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題的基于遺傳算法的優(yōu)化算法，并把此算法應(yīng)用于實(shí)際計(jì)算。數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，辨識(shí)后的模型較辨識(shí)前計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)值之間的誤差平均降低了22個(gè)百分點(diǎn)。 在引入時(shí)滯的描述批式流加過(guò)程的非線性脈沖動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮以非線性脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)的脈沖時(shí)刻和狀態(tài)脈沖變化量為控制變量，建立了以非線性脈沖時(shí)滯動(dòng)力系統(tǒng)為約束的終端最優(yōu)控制模型，論述了最優(yōu)控制的存在性。利用目標(biāo)泛函對(duì)脈沖時(shí)刻和狀態(tài)脈沖變化量