粒子群优化算法与其在发酵过程控制中的应用.研究

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1、北京化工大学硕士学位论文takestheworstpositionoftheparticleswarmoptimizationintoconsideration，isproposed．Basedontheformeralgorithm，allimprovedPSOalgorithm—swarlllenergyconstantparticleswarmoptimization(SEC—PSO)inwhichthepopulationispartitionedintoseveralsub—swarmsadaptivelyaccordingtotheenergyofthe

2、swarmisproposed．Themethodsofparametersselectionandadjustmentandguidingformulasaregivenbybuildingmicro—dynamicmodelofpaticles．Finallytheimprovedalgorithmsaleappliedincontroloffermentationprocessincludingcontrollerparametersoptimization，systemmodelingandprocessoptimizationandcontr01．Thee

3、xperimentalanalysisCanshowthattheapplicationisfeasibleandeffective．TheexperimentalresultsshowthatcomparingwiththestandardPSO，theimprovedalgorithmsCallbeappliedincomplexoptimizationwithbetterconvergencespeed．Bytuningparametersoffeedbackcontroller,parameterestimationanddynamicoptimizatio

4、noffedbatchinfermentationprocess，thenumberofiterationsisreducedandsearchingcapabilityandcontrolefficiencyincreasesignificantly．KEYWORDS：swarmintelligencealgorithm，particleswarmoptimization，fermentationprocess，processcontrol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

5、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：弓p亨日期：细哆多．夕关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留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，

6、在2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：弓p宁日期：加罗多．罗新虢磷材嗍勿矽／夕第一章绪论1．1引言第一章绪论近年来，微生物学、生物化学和遗传学的发展，使微生物反应过程的种类和规模不断扩大，其应用也深入到多个工业领域，如精细化工、生化制品、药品生产、工业制胶以及农产品加工等领域。在众多的发酵产物中，尤其是酒精、氨基酸、抗生素、酶、单细胞蛋白、柠檬酸、啤酒等已具有较大的工业规模，也越来越受到人们的关注。随着上述行业的迅速发展，发酵产品生产规模和品种不断增加，对于发酵过程进行优化控制的要求也越来越高。发酵过程的优化控制

7、既关系到能否发挥菌种的最大生产能力，又会影响到发酵生产的难易程度，在整个发酵过程中是一项承上启下的关键技术。但是，与一般的物理和化学过程相比，发酵过程有着迥然不同的动力学特征，如动力学模型呈高度非线性和强烈的时变性、大多数生物状态变量难以在线测量、过程响应速度慢、系统带有大幅时间滞后等。因此，发展和建立与发酵过程的特点相适应、具有共性的发酵过程优化控制技术，对于提高目的产物的产率产量、生产强度及原料的转化率，起到至关重要的作用。鉴于发酵过程的上述基本特征，特别是高度的非线性、时变性和参数间的复杂相关性的特征，标准的、传统的优化技术已经不可能在可接受的时间周期内收