基于LabVIEW的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著生物工程技術的迅速發(fā)展，發(fā)酵工業(yè)越來越受到科技界、生物界的重視，對發(fā)酵工業(yè)過程的自動控制的要求也越來越迫切?；趯嶒灁?shù)據(jù)進行建模、參數(shù)估計以及對過程的仿真是提高發(fā)酵過程的效益及自動控制水平的重要途徑。本文所討論的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件正是出于此目的而設計的。 出于尋求穩(wěn)態(tài)過程優(yōu)化操作條件和提高發(fā)酵過程生產效益的實際需要，開發(fā)用于研究生物發(fā)酵過程的模擬軟件，具有十分重要的意義。從工程角度出發(fā)，本文設計的生物發(fā)酵過程仿真軟件

2、其主要功能在于： 一、發(fā)酵過程動力學研究是發(fā)酵過程模型與系統(tǒng)仿真的基礎。本軟件可根據(jù)實際生產數(shù)據(jù)和模型結構，求取生物發(fā)酵過程的發(fā)酵動力學模型的參數(shù)，從而建立發(fā)酵過程模型。 二、已知生物發(fā)酵過程的數(shù)學模型，對生物發(fā)酵過程進行系統(tǒng)仿真，從而可更深刻的了解微生物反應的本質； 三、對各種不同的生化參數(shù)和初始條件，通過參數(shù)辨識和系統(tǒng)仿真，從而尋求出發(fā)酵過程的最優(yōu)操作條件，提高發(fā)酵過程的效益，并可大大減少生物發(fā)酵的實驗次數(shù)，

3、大大降低人力、物力的消耗。 LabVIEW是目前應用最廣、開發(fā)最快、功能最強的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，其中包含了豐富的數(shù)學和仿真工具模塊，不僅功能完整而且使用靈活，而且界面清晰美觀，十分適合仿真軟件的開發(fā)。 基于以上內容作為出發(fā)點，本文主要闡述了基于LabVIEW的生物發(fā)酵過程仿真與辨識軟件的設計和開發(fā)過程以及具體的應用。本文的創(chuàng)新之處在于軟件的開發(fā)是將MATLAB與LabVIEW交互結合，而且，仿真軟件是相對通用的，適用于

4、多種模型的。 本論文的文章結構為： 第一章綜述了生物發(fā)酵工藝學和系統(tǒng)仿真技術的研究進展以及LabVIEW開發(fā)軟件，指出仿真技術對于生物發(fā)酵試驗操作的優(yōu)化控制具有十分重要的意義。 第二章主要論述了生物發(fā)酵過程的數(shù)學建模過程，對比生長速率動力學模型和生物反應的動力學模型進行了簡要介紹，此外還結合本文相關的數(shù)學模型的對參數(shù)辨識原理進行了分析。 第三章主要介紹了整個軟件開發(fā)的設計思想，模塊化的設計原則是本軟件（B

5、ioSim）的核心。本文的從設計過程分類主要可以分為界面和算法兩大模塊，從設計內容主要分為仿真和辨識兩部分。 第四、第五章詳細介紹了軟件的開發(fā)設計過程，第四章主要介紹了仿真算法、界面開發(fā)以及整個軟件運行控制算法的設計與實現(xiàn)。 第五章就本設計過程的難點——MATLAB與LabVIEW交互開發(fā)的參數(shù)辨識進行了研究分析和設計過程介紹。 第六章為整個軟件的應用示例介紹，包括操作步驟以及軟件安裝文件的編譯過程和相關注意事項