粒子群算法在發(fā)酵補(bǔ)料控制中的應(yīng)用和研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文粒子群算法在發(fā)酵補(bǔ)料控制中的應(yīng)用和研究ApplicationandResearchofPSOinFedbatchFermentationProcessControl作者姓名：楊俊學(xué)科、專業(yè)：撿塑9撞盔皇自動(dòng)絲裝量學(xué)號(hào)：21009188完成日期：2013—05—10大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要藥物蛋白質(zhì)的發(fā)酵過(guò)程是一種復(fù)雜的、不確定的、非線性的時(shí)變生化過(guò)程。目

2、前發(fā)酵行業(yè)使用最廣泛的補(bǔ)料工藝為分批補(bǔ)料發(fā)酵，通常稱作半連續(xù)發(fā)酵，是指在發(fā)酵過(guò)程中間歇地補(bǔ)加某些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的方法。在發(fā)酵工業(yè)的早期，補(bǔ)料方式完全是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。在大規(guī)模發(fā)酵工業(yè)中，補(bǔ)料方式己從單一時(shí)刻補(bǔ)料發(fā)展到多時(shí)刻連續(xù)補(bǔ)料，從補(bǔ)加一種營(yíng)養(yǎng)物發(fā)展到補(bǔ)加多種營(yíng)養(yǎng)物菌體，在各個(gè)生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)物配置方案將大大影響蛋白產(chǎn)量，因此尋找一種合適的智能補(bǔ)料方案，對(duì)提高產(chǎn)物產(chǎn)量有重要意義。粒子群算法作為一種新型的進(jìn)化算法，具備快速的搜索速度，且魯棒性強(qiáng)，

3、對(duì)于復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題來(lái)說(shuō)是一種可行的搜索算法。但傳統(tǒng)粒子群算法存在容易陷入局部最優(yōu)和收斂過(guò)快的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，本文提出了一種基于局部最優(yōu)逃逸機(jī)制的限速粒子群算法，具體改進(jìn)包括：1、通過(guò)分析粒子群的鄰域?qū)W習(xí)能力，提出了基于無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)拓?fù)淞Ｗ尤核惴ǎ訌?qiáng)了鄰域的開發(fā)能力；2、針對(duì)粒子群容易陷入局部最優(yōu)點(diǎn)而造成算法停滯的問(wèn)題，本文提出了逃逸的思想，對(duì)局部最優(yōu)粒子進(jìn)行逃逸，用于增強(qiáng)粒子群局部極值點(diǎn)的逃逸能力；3、每當(dāng)最優(yōu)粒子更新時(shí)，記錄粒

4、子的位移，作為屏蔽速度的標(biāo)準(zhǔn)，加快了搜索速度，同時(shí)避免了因?yàn)槠帘嗡俣仍O(shè)置不當(dāng)造成粒子群在聚集于邊界的問(wèn)題。文中提出了基于逃逸機(jī)制的動(dòng)態(tài)拓?fù)淞Ｗ尤核惴ǎ瑢?duì)5個(gè)經(jīng)典測(cè)試函數(shù)進(jìn)行了算法優(yōu)化能力和群體多樣性隨迭代次數(shù)變化的實(shí)驗(yàn)仿真，結(jié)果表明所提算法具有良好的優(yōu)化性能。將本文所提算法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，根據(jù)對(duì)白介素蛋白質(zhì)發(fā)酵的控制量、各個(gè)階段菌體生長(zhǎng)的特點(diǎn)以及補(bǔ)料方式的分析，設(shè)計(jì)了基于局部最優(yōu)逃逸機(jī)制的動(dòng)態(tài)拓?fù)淞Ｗ尤核惴ǖ墓こ叹l(fā)酵開發(fā)系統(tǒng)，與其他優(yōu)化