【摘 要】
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青霉素是人类提纯的大规模用于临床的第一种抗生素,是世界各国需求量最大的抗生素。由于青霉素是青霉素菌次级代谢的产物,发酵的生化反应过程机理复杂,表现出的动态行为复杂
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青霉素是人类提纯的大规模用于临床的第一种抗生素,是世界各国需求量最大的抗生素。由于青霉素是青霉素菌次级代谢的产物,发酵的生化反应过程机理复杂,表现出的动态行为复杂多变,具有非线性和不确定性。由于生物传感器的缺乏,一些关键的生物参数难以实现在线测量,以致难以实现发酵过程的优化控制。软测量技术为解决此类问题提供了一条有效的途径。本文针对青霉素发酵过程,研究其关键生物量的在线软测量及工程实用化技术。建立青霉素发酵过程的逆系统后,应用模糊神经逆的软测量方法实现在线测量,并阐明了软测量应用软件的设计和实现方法。(1)依据青霉素发酵过程的非结构动力学模型,在此基础上构造了青霉素发酵过程的“虚拟子系统”,并证明了其可逆性,接着用模糊神经网络加微分器的结构实现了青霉素的模糊神经逆软测量模型。(2)采用三个各自独立的模糊神经网络来逼近逆系统的非线性函数,模糊神经网络引入聚类算法避免规则数过多,采用梯度下降的学习算法调整网络参数。网络的结构相对简单,能更好地体现输入输出样本的特性,提高了神经网络的训练速率和泛化能力。(3)依据程序模块化的思想,实现了青霉素发酵过程模糊神经逆软测量系统软件。应用VC++建立用户界面,调用MATLAB实现软测量算法,后台数据库选用ACCESS,进行了总体设计和详细设计,并实现了各个子模块的具体功能。测试表明,系统对发酵过程关键状态变量能进行较高精度的预报,基本达到了设计目的和要求,为发酵过程先进控制提供了依据。
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