微生物批式流加发酵过程中的时滞最优控制

来源期刊：控制与决策2020年第10期

论文作者：刘重阳 韩美佳

文章页码：2407 - 2414

关键词：非线性时滞系统;控制参数化;改进粒子群算法;批式流加发酵;

摘    要：考虑到1, 3-丙二醇（1, 3-PD）批式流加发酵过程中的时滞现象,提出一个非线性时滞微分方程来描述该过程.以终端时刻1, 3-PD的单位时间产量作为性能指标,同时,以甘油和碱的流加速度、发酵过程的终端时刻作为控制向量,建立一个含控制和状态约束的时滞最优控制模型.为了求解该最优控制问题,首先通过时间尺度变换,将该最优控制问题转化为具有固定终端时刻的等价最优控制问题;然后,应用控制参数化方法,将等价的最优控制问题用一系列有限维优化问题来近似;最后,构造一种改进的粒子群优化方法来求解相应的近似优化问题.数值结果表明,终端时刻的1, 3-PD的单位时间产量比已有结果提高了约58%.