《非線性發酵動力系統:辨識、控制與並行最佳化》是2012年8月科學出版社出版的圖書，作者是馮恩民、修志龍。
基本介紹
- 書名：非線性發酵動力系統
- 作者：馮恩民，修志龍
- ISBN：9787030349590
- 頁數：342
- 定價：88.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2012-8
- 副標題：辨識、控制與並行最佳化
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《非線性發酵動力系統：辨識、控制與並行最佳化》系統闡述了一類微生物發酵非線性動力系統的參數辨識與最優控制的理論與方法。首先論述了不同微生物發酵方式（間歇發酵、連續發酵和批式流加發酵）下的非線性、非光滑動力系統的性質：穩定性、魯棒性以及不同動力系統參數辨識的方法，即實驗數據辨識法和系統魯棒性辨識法；其次闡述了不同動力系統的最優控制方法及數值模擬方法，證明了可辨識性或最優解的存在性以及達到最優解的必要條件；最後用並行最佳化算法研究了數百個混雜動力系統約束下的參數辨識與超複雜系統的最優控制問題。
《非線性發酵動力系統：辨識、控制與並行最佳化》是作者十餘年科研工作的系統總結，也是以微生物發酵的實際科研問題驅動的生物數學研究的範例。可作為信息與計算科學、套用數學、自動控制、生物化工、生物工程與技術等專業高年級本科生、研究生、教師及相關工程技術人員的教材或參考書。
《非線性發酵動力系統：辨識、控制與並行最佳化》是作者十餘年科研工作的系統總結，也是以微生物發酵的實際科研問題驅動的生物數學研究的範例。可作為信息與計算科學、套用數學、自動控制、生物化工、生物工程與技術等專業高年級本科生、研究生、教師及相關工程技術人員的教材或參考書。
圖書目錄
前言
第1章 緒論
1.1 甘油生物轉化過程簡介
1.2 甘油生物轉化過程動力學
1.2.1 甘油代謝細胞生長動力學
1.2.2 底物甘油消耗動力學模型
1.2.3 細胞外主要產物形成動力學
1.2.4 底物甘油跨膜運輸動力學模型
1.2.5 細胞內3-羥基丙醛動力學模型
1.2.6 細胞內1,3-丙二醇動力學模型
1.3 發酵工程中的動力系統及研究現狀
1.3.1 脈衝微分方程及研究現狀
1.3.2 混雜動力系統及其研究現狀
1.3.3 時滯動力系統及其研究現狀
1.3.4 隨機動力系統及其研究現狀
1.4 代謝工程的定量分析
1.4.1 代謝通量分析
1.4.2 代謝控制分析
1.4.3 S系統方法
1.5 發酵工程中的最佳化
1.5.1 非線性參數最佳化問題的研究概況
1.5.2 非線性最優控制的研究概況
1.5.3 生物魯棒性及其研究現狀
1.6 本書的主要內容
第2章 非線性動力系統與並行算法
2.1 符號與各種空間
2.1.1 拓撲向量空間
2.1.2 變分分析
2.2 集中參數動力系統
2.2.1 常微分方程的定性理論
2.2.2 最優控制問題
2.3 混雜動力系統
2.3.1 理論框架模型
2.3.2 參數靈敏度分析
2.3.3 切換系統
2.4 脈衝動力系統
2.4.1 系統描述
2.4.2 脈衝系統解的性質
2.4.3 脈衝系統最優控制
2.5 隨機動力系統
2.5.1 隨機微分方程的定性理論
2.5.2 隨機最優控制
2.6 時滯動力系統
2.7 幾乎線性系統的穩定性
2.7.1 局部幾乎線性系統穩定性
2.7.2 Lyapunov第二方法
2.8 最優性原理
2.8.1 極大值函式
2.8.2 雙層規劃
2.8.3 最優性條件
2.9 並行算法
2.9.1 並行計算的背景與現狀
2.9.2 並行計算的基本概念
2.9.3 並行算法設計
2.9.4 並行程式設計——MPI編程
2.9.5 MPI常用函式
第3章 微生物間歇發酵非線性動力系統
3.1 引言
3.2 間歇發酵Monod型動力系統
3.2.1 系統解的性質
3.2.2 參數辨識及最佳化
3.2.3 數值模擬
3.2.4 最優控制模型及性質
3.2.5 最優性條件與最優性函式
3.3 間歇發酵多階段動力系統
3.3.1 系統解的性質
3.3.2 參數辨識模型
3.3.3 最佳化算法
3.3.4 數值模擬
3.4 時變函式多階段動力系統
3.4.1 系統辨識模型
3.4.2 最佳化算法
3.4.3 數值模擬
3.5 間歇發酵隨機動力系統
3.5.1 比生長速率的白噪聲擾動
3.5.2 隨機系統解的性質
3.5.3 隨機動力系統的生存集
3.5.4 數值模擬
3.5.5 隨機最優控制
3.6 間歇發酵的S系統
3.6.1 S系統的參數辨識
3.6.2 最佳化算法
3.6.3 數值結果
3.7 間歇發酵酶催化混雜動力系統
3.7.1 酶催化混雜動力系統模型
3.7.2 酶催化混雜動力系統性質
3.7.3 系統辨識、最佳化算法及數值模擬
3.7.4 參數靈敏度分析及數值結果
第4章 微生物連續發酵非線性動力系統
4.1 引言
4.2 基於Monod模型的微生物連續發酵動力系統
4.2.1 模型描述
4.2.2 非線性動力系統的性質
4.2.3 參數辨識模型
4.2.4 最佳化算法及數值模擬
4.2.5 非線性動力系統的穩定性
4.3 連續發酵非線性隨機動力系統
4.3.1 非線性隨機動力系統
4.3.2 非線性隨機動力系統性質
4.3.3 數值模擬
4.4 微生物連續發酵時滯動力系統
4.4.1 無量綱連續發酵時滯動力系統
4.4.2 無量綱連續發酵時滯動力系統的性質
4.4.3 無量綱連續發酵時滯動力系統的數值模擬
4.5 連續發酵酶催化混雜動力系統獨立參數辨識與並行最佳化
4.5.1 複雜代謝網路及混雜動力系統模型
4.5.2 連續發酵酶催化動力系統的性質
4.5.3 性能指標與魯棒性分析
4.5.4 一簇混雜動力系統的獨立參數辨識
4.5.5 一簇混雜動力系統獨立參數辨識的並行最佳化
4.5.6 數值模擬
4.6 基於雙層規劃推斷甘油代謝的目標函式
4.6.1 甘油在克雷伯氏桿菌中的代謝
4.6.2 通量平衡分析模型
4.6.3 推斷目標函式的雙層最佳化模型
4.6.4 通量模型性質及數值計算
4.7 酶催化動力系統共同參數系統辨識及並行最佳化
4.7.1 性能指標與魯棒性分析
4.7.2 共同參數辨識模型及並行最佳化算法
4.7.3 數值結果
第5章 批式流加發酵動力系統辨識與最優控制
5.1 引言
5.2 耦聯批式流加發酵脈衝動力系統
5.2.1 批式流加的非線性脈衝動力系統
5.2.2 非線性脈衝動力系統的參數辨識
5.2.3 非線性脈衝動力系統的最優控制
5.3 耦聯批式流加發酵多階段動力系統
5.3.1 非線性多階段動力系統
5.3.2 非線性多階段動力系統的性質
5.3.3 多階段動力系統的參數辨識
5.3.4 多階段動力系統的最優控制
5.3.5 基於最優控制策略的設計
5.4 耦聯批式流加發酵多階段脈衝動力系統
5.4.1 多階段脈衝系統及性質
5.4.2 雙層參數辨識
5.4.3 最佳化算法
5.4.4 數值結果
5.5 耦聯批式流加發酵自治切換動力系統
5.5.1 自治切換動力系統
5.5.2 最優控制模型
5.5.3 最佳化算法
5.5.4 數值結果
5.6 耦聯批式流加發酵的最優切換控制
5.6.1 非線性切換動力系統
5.6.2 非線性切換系統的性質
5.6.3 最優切換控制模型及其等價形式
5.6.4 最佳化算法
5.6.5 數值結果
5.7 非耦聯批式流加發酵混雜系統
5.7.1 非線性混雜動力系統
5.7.2 混雜系統的適定性分析
5.7.3 數值模擬
5.7.4 批式流加發酵反饋控制的設計
參考文獻
附錄A 關於非線性發酵動力系統其他文獻
附錄B 發酵動力系統研究獲得資助情況
第1章 緒論
1.1 甘油生物轉化過程簡介
1.2 甘油生物轉化過程動力學
1.2.1 甘油代謝細胞生長動力學
1.2.2 底物甘油消耗動力學模型
1.2.3 細胞外主要產物形成動力學
1.2.4 底物甘油跨膜運輸動力學模型
1.2.5 細胞內3-羥基丙醛動力學模型
1.2.6 細胞內1,3-丙二醇動力學模型
1.3 發酵工程中的動力系統及研究現狀
1.3.1 脈衝微分方程及研究現狀
1.3.2 混雜動力系統及其研究現狀
1.3.3 時滯動力系統及其研究現狀
1.3.4 隨機動力系統及其研究現狀
1.4 代謝工程的定量分析
1.4.1 代謝通量分析
1.4.2 代謝控制分析
1.4.3 S系統方法
1.5 發酵工程中的最佳化
1.5.1 非線性參數最佳化問題的研究概況
1.5.2 非線性最優控制的研究概況
1.5.3 生物魯棒性及其研究現狀
1.6 本書的主要內容
第2章 非線性動力系統與並行算法
2.1 符號與各種空間
2.1.1 拓撲向量空間
2.1.2 變分分析
2.2 集中參數動力系統
2.2.1 常微分方程的定性理論
2.2.2 最優控制問題
2.3 混雜動力系統
2.3.1 理論框架模型
2.3.2 參數靈敏度分析
2.3.3 切換系統
2.4 脈衝動力系統
2.4.1 系統描述
2.4.2 脈衝系統解的性質
2.4.3 脈衝系統最優控制
2.5 隨機動力系統
2.5.1 隨機微分方程的定性理論
2.5.2 隨機最優控制
2.6 時滯動力系統
2.7 幾乎線性系統的穩定性
2.7.1 局部幾乎線性系統穩定性
2.7.2 Lyapunov第二方法
2.8 最優性原理
2.8.1 極大值函式
2.8.2 雙層規劃
2.8.3 最優性條件
2.9 並行算法
2.9.1 並行計算的背景與現狀
2.9.2 並行計算的基本概念
2.9.3 並行算法設計
2.9.4 並行程式設計——MPI編程
2.9.5 MPI常用函式
第3章 微生物間歇發酵非線性動力系統
3.1 引言
3.2 間歇發酵Monod型動力系統
3.2.1 系統解的性質
3.2.2 參數辨識及最佳化
3.2.3 數值模擬
3.2.4 最優控制模型及性質
3.2.5 最優性條件與最優性函式
3.3 間歇發酵多階段動力系統
3.3.1 系統解的性質
3.3.2 參數辨識模型
3.3.3 最佳化算法
3.3.4 數值模擬
3.4 時變函式多階段動力系統
3.4.1 系統辨識模型
3.4.2 最佳化算法
3.4.3 數值模擬
3.5 間歇發酵隨機動力系統
3.5.1 比生長速率的白噪聲擾動
3.5.2 隨機系統解的性質
3.5.3 隨機動力系統的生存集
3.5.4 數值模擬
3.5.5 隨機最優控制
3.6 間歇發酵的S系統
3.6.1 S系統的參數辨識
3.6.2 最佳化算法
3.6.3 數值結果
3.7 間歇發酵酶催化混雜動力系統
3.7.1 酶催化混雜動力系統模型
3.7.2 酶催化混雜動力系統性質
3.7.3 系統辨識、最佳化算法及數值模擬
3.7.4 參數靈敏度分析及數值結果
第4章 微生物連續發酵非線性動力系統
4.1 引言
4.2 基於Monod模型的微生物連續發酵動力系統
4.2.1 模型描述
4.2.2 非線性動力系統的性質
4.2.3 參數辨識模型
4.2.4 最佳化算法及數值模擬
4.2.5 非線性動力系統的穩定性
4.3 連續發酵非線性隨機動力系統
4.3.1 非線性隨機動力系統
4.3.2 非線性隨機動力系統性質
4.3.3 數值模擬
4.4 微生物連續發酵時滯動力系統
4.4.1 無量綱連續發酵時滯動力系統
4.4.2 無量綱連續發酵時滯動力系統的性質
4.4.3 無量綱連續發酵時滯動力系統的數值模擬
4.5 連續發酵酶催化混雜動力系統獨立參數辨識與並行最佳化
4.5.1 複雜代謝網路及混雜動力系統模型
4.5.2 連續發酵酶催化動力系統的性質
4.5.3 性能指標與魯棒性分析
4.5.4 一簇混雜動力系統的獨立參數辨識
4.5.5 一簇混雜動力系統獨立參數辨識的並行最佳化
4.5.6 數值模擬
4.6 基於雙層規劃推斷甘油代謝的目標函式
4.6.1 甘油在克雷伯氏桿菌中的代謝
4.6.2 通量平衡分析模型
4.6.3 推斷目標函式的雙層最佳化模型
4.6.4 通量模型性質及數值計算
4.7 酶催化動力系統共同參數系統辨識及並行最佳化
4.7.1 性能指標與魯棒性分析
4.7.2 共同參數辨識模型及並行最佳化算法
4.7.3 數值結果
第5章 批式流加發酵動力系統辨識與最優控制
5.1 引言
5.2 耦聯批式流加發酵脈衝動力系統
5.2.1 批式流加的非線性脈衝動力系統
5.2.2 非線性脈衝動力系統的參數辨識
5.2.3 非線性脈衝動力系統的最優控制
5.3 耦聯批式流加發酵多階段動力系統
5.3.1 非線性多階段動力系統
5.3.2 非線性多階段動力系統的性質
5.3.3 多階段動力系統的參數辨識
5.3.4 多階段動力系統的最優控制
5.3.5 基於最優控制策略的設計
5.4 耦聯批式流加發酵多階段脈衝動力系統
5.4.1 多階段脈衝系統及性質
5.4.2 雙層參數辨識
5.4.3 最佳化算法
5.4.4 數值結果
5.5 耦聯批式流加發酵自治切換動力系統
5.5.1 自治切換動力系統
5.5.2 最優控制模型
5.5.3 最佳化算法
5.5.4 數值結果
5.6 耦聯批式流加發酵的最優切換控制
5.6.1 非線性切換動力系統
5.6.2 非線性切換系統的性質
5.6.3 最優切換控制模型及其等價形式
5.6.4 最佳化算法
5.6.5 數值結果
5.7 非耦聯批式流加發酵混雜系統
5.7.1 非線性混雜動力系統
5.7.2 混雜系統的適定性分析
5.7.3 數值模擬
5.7.4 批式流加發酵反饋控制的設計
參考文獻
附錄A 關於非線性發酵動力系統其他文獻
附錄B 發酵動力系統研究獲得資助情況
