发明名称 一种基因调节非线性动力系统控制模型
摘要 本发明涉及一种基因调节非线性动力系统控制模型,所述控制模型设有<img file="dest_path_image002.GIF" wi="10" he="17" />时刻甘油微生物发酵控制参数,<img file="dest_path_image004.GIF" wi="200" he="28" />,建立了甘油生物歧化过程可描述为下面的酶催化和基因调控的非线性混杂动力系统。本发明建立了连续发酵的十四维的控制模型,以细胞外1,3-丙二醇的浓度为性能指标,通过控制模型计算,使系统的产量达到最大。
申请公布号 CN105511269A 申请公布日期 2016.04.20
申请号 CN201610062684.7 申请日期 2016.01.29
申请人 青岛理工大学 发明人 王金鹤;周丽;庞丽萍
分类号 G05B13/04(2006.01)I 主分类号 G05B13/04(2006.01)I
代理机构 代理人
主权项 一种基因调节非线性动力系统控制模型,其特征是:所述控制模型设有<img file="173596dest_path_image001.GIF" wi="9" he="10" />时刻甘油微生物发酵控制参数,<img file="559578dest_path_image002.GIF" wi="200" he="23" />,<img file="932790dest_path_image003.GIF" wi="144" he="21" />分别代表甘油微生物发酵时在<img file="327999dest_path_image004.GIF" wi="9" he="11" />时刻的控制参数的浓度,<img file="611213dest_path_image004.GIF" wi="9" he="11" />为反应时间,<img file="433676dest_path_image005.GIF" wi="107" he="21" />,<img file="294184dest_path_image006.GIF" wi="102" he="20" />,令<img file="961926dest_path_image007.GIF" wi="109" he="20" />,<img file="630805dest_path_image008.GIF" wi="17" he="14" />为试验次数,<img file="217644dest_path_image009.GIF" wi="20" he="13" />为路径集,<img file="971973dest_path_image010.GIF" wi="22" he="21" />为路径数,<img file="177827dest_path_image011.GIF" wi="237" he="25" />,<img file="294687dest_path_image012.GIF" wi="168" he="24" />,<img file="724532dest_path_image013.GIF" wi="278" he="31" />为状态变量,<img file="434999dest_path_image014.GIF" wi="95" he="21" />表示第<img file="710122dest_path_image015.GIF" wi="12" he="15" />次试验第<img file="947068dest_path_image016.GIF" wi="14" he="14" />条路径时各物质在<img file="282235dest_path_image004.GIF" wi="9" he="12" />时刻的浓度,<img file="479998dest_path_image017.GIF" wi="325" he="25" />,<img file="152288dest_path_image018.GIF" wi="22" he="19" />为第<img file="650265dest_path_image015.GIF" wi="12" he="15" />次试验的甘油的流加速率,<img file="890754dest_path_image019.GIF" wi="33" he="19" />为第<img file="841392dest_path_image015.GIF" wi="14" he="15" />次试验的甘油初始浓度<img file="317373dest_path_image020.GIF" wi="44" he="18" />,设甘油歧化生产1,3‑PD的间歇与连续发酵的时间范围分别为<img file="138698dest_path_image021.GIF" wi="40" he="21" />和<img file="737039dest_path_image022.GIF" wi="39" he="22" />,其中<img file="174973dest_path_image023.GIF" wi="105" he="17" />则对<img file="64432dest_path_image024.GIF" wi="93" he="23" />甘油生物歧化过程可描述为基因调节非线性动力系统控制模型HNDS(j,k),HNDS(j,k)包括HNDS1(j,k)和HNDS2(j,k);<img file="537002dest_path_image025.GIF" wi="471" he="233" />其中<img file="243926dest_path_image026.GIF" wi="129" he="21" />,<img file="169157dest_path_image027.GIF" wi="57" he="16" />,<img file="862307dest_path_image028.GIF" wi="70" he="17" />,此系统HNDS(j,k)描述的是甘油先间歇发酵HNDS1(j,k)后连续发酵HNDS2(j,k)的过程,<img file="517279dest_path_image029.GIF" wi="13" he="15" />为间歇发酵的终止时刻,间歇发酵过程中<img file="801630dest_path_image030.GIF" wi="52" he="19" />对给定的<img file="682998dest_path_image031.GIF" wi="96" he="20" />假设系统<img file="710997dest_path_image032.GIF" wi="82" he="16" />在时刻<img file="486055dest_path_image033.GIF" wi="13" he="16" />达到近似稳态,记细胞外近似稳态浓度为<img file="144569dest_path_image034.GIF" wi="187" he="29" />令<img file="44392dest_path_image035.GIF" wi="101" he="27" />为第<img file="203978dest_path_image015.GIF" wi="14" he="15" />次试验测得的细胞外前三种物质达到稳态时的浓度,细胞外物质的试验数值与计算数据的相对误差定义为<img file="505646dest_path_image036.GIF" wi="375" he="72" />细胞内物质的鲁棒性定义为<img file="335062dest_path_image038.GIF" wi="566" he="67" />其中<img file="315656dest_path_image039.GIF" wi="16" he="13" />是<img file="685458dest_path_image040.GIF" wi="11" he="9" />的扰动空间,<img file="44895dest_path_image041.GIF" wi="121" he="21" />为关于<img file="841950dest_path_image040.GIF" wi="11" he="9" />的邻域球的半径,<img file="44261dest_path_image042.GIF" wi="61" he="20" />为关于<img file="217753dest_path_image043.GIF" wi="78" he="21" />的概率密度函数,为此,建立的目标函数如下:<img file="697276dest_path_image044.GIF" wi="286" he="21" />其中<img file="258708dest_path_image045.GIF" wi="36" he="15" />是权重系数,以细胞外1,3‑丙二醇的浓度为性能指标,建立控制模型为:<img file="354840dest_path_image046.GIF" wi="496" he="215" />其中<img file="535285dest_path_image047.GIF" wi="12" he="16" />是一个大于零的足够小的常数,用来判断系统HNDS(j,k)是否达到近似稳定状态。
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