脈沖時滯動力系統(tǒng)的參數(shù)辨識，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)酵過程為背景，根據(jù)發(fā)酵過程的特征和動態(tài)行為，建立了描述該過程的非線性脈沖時滯動力系統(tǒng)及其參數(shù)辨識模型，論述了系統(tǒng)的主要性質(zhì)及可控性。這些成果，不僅可推動脈沖時滯微分方程、最優(yōu)控制理論與算法的研究，還可以為實現(xiàn)1，3-丙二醇的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，因此該項研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本課題受到國家自然科學(xué)基金資助項目“非線性分段光滑動力系統(tǒng)的優(yōu)化理

2、論與方法”(編號為10471014)和國家“十五”科技攻關(guān)計劃項目“發(fā)酵工程生產(chǎn)1，3-丙二醇”(編號為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)酵過程的非線性脈沖動力系統(tǒng)中的比增長速率、比消耗速率和比生成速率中引入時滯，建立了非線性脈沖時滯動力系統(tǒng)和以時滯為參數(shù)的參數(shù)辨識模型。論述了該非線性脈沖時滯動力系統(tǒng)解的存在唯一性、解對時滯的連續(xù)依賴性以及參數(shù)辨識問題

3、解的存在性。利用區(qū)間分解法，構(gòu)造了求解參數(shù)辨識問題的基于遺傳算法的優(yōu)化算法，并把此算法應(yīng)用于實際計算。數(shù)值實驗結(jié)果表明，辨識后的模型較辨識前計算值和實驗值之間的誤差平均降低了22個百分點。 在引入時滯的描述批式流加過程的非線性脈沖動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，考慮以非線性脈沖時滯動力系統(tǒng)的脈沖時刻和狀態(tài)脈沖變化量為控制變量，建立了以非線性脈沖時滯動力系統(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)泛函對脈沖時刻和狀態(tài)脈沖變化量