《MATLAB生物化工計算與模擬》是一部由劉俏所編著的書籍，化學工業出版社出版發行。
基本介紹
- 書名：MATLAB生物化工計算與模擬
- 作者：劉俏
- ISBN：9787122314314
- 出版社：化學工業出版社
出版信息,內容簡介,目錄,
出版信息
- 出版社：化學工業出版社
- ISBN：9787122314314
- 版次：01
- 商品編碼：12357203
- 包裝：平裝
- 出版時間：2018-07-01
- 頁數：136
- 正文語種：中文
內容簡介
本書從解決生物化工及相關領域的實際問題出發，以MATLAB R2016b版本為平台，通過近百個實例，詳盡介紹了用MATLAB實現酶反應、微生物反應、化工傳熱及傳質過程的數據分析與統計、參數計算與最佳化、動力學模擬、模型參數估計的方法與技巧。全書內容包括MATLAB入門基礎、線性與非線性方程（組）求解、符號微分與積分、數值微分與積分、數據插值與擬合、無約束與有約束的線性及非線性規劃等內容。涵蓋了MATLAB符號運算工具箱、曲線擬合工具箱、最佳化工具箱、統計工具箱、生物過程模擬工具的套用。
目錄
第1章 MATLAB基礎 / 001
1．1 MATLAB工作環境 / 001
1．1．1 MATLAB視窗 / 001
1．1．2 M檔案的編輯調試環境 / 003
1．1．3 線上幫助 / 005
1．2 數學運算 / 006
1．2．1 基礎運算 / 007
1．2．2 數組及運算 / 008
1．3 繪圖功能 / 012
1．3．1 基本圖形 / 012
1．3．2 對數坐標圖形 / 019
1．3．3 函式繪圖 / 019
1．3．4 雙軸繪圖 / 020
1．4 數據導入與導出 / 021
1．4．1 數據導入 / 021
1．4．2 數據導出 / 025
第2章 線性與非線性方程（組）的套用 / 027
2．1 線性方程組 / 027
2．1．1 細胞反應的元素衡算 / 028
2．1．2 細菌共存數的確定 / 028
2．1．3 多級逆流萃取理論級數的確定 / 029
2．2 非線性方程(組) / 032
2．2．1 套用基礎 / 032
2．2．2 汽液平衡組成及泡點溫度的確定 / 036
2．2．3 分批培養過程細胞濃度的確定 / 037
2．2．4 換熱器組溫度的最佳化 / 038
2．2．5 傳熱過程流量的調節 / 040
第3章 微分模型的套用 / 042
3．1 微分的解析解 / 042
3．1．1 微分方程與微分函式的解析解 / 042
3．1．2 連續攪拌反應器最大稀釋率的確定 / 045
3．1．3 酶底物抑制動力學方程及最佳底物濃度的確定 / 047
3．1．4 發酵培養基最佳配方的確定 / 048
3．2 微分方程數值解 / 050
3．2．1 套用基礎 / 050
3．2．2 細胞生長動力學模擬 / 051
3．2．3 細胞分批培養過程動力學模擬 / 052
3．2．4 有/無菌體死亡的細胞生長與基質消耗的動力學模擬 / 054
3．2．5 恆速流加細胞分批培養過程的動態模擬 / 060
第4章 積分模型的套用 / 064
4．1 符號積分 / 064
4．1．1 套用基礎 / 064
4．1．2 均相酶促反應時間的確定 / 066
4．2 數值積分 / 067
4．2．1 套用基礎 / 067
4．2．2 均相酶促反應時間的確定 / 069
4．2．3 乳糖在平推流反應器中水解的A/F的確定 / 069
4．2．4 高濃度氣體吸收傳質單元數的計算 / 070
第5章 數據插值與擬合 / 073
5．1 數據插值 / 073
5．1．1 一維與二維插值 / 073
5．1．2 折光率與乙醇質量分數的估算 / 076
5．1．3 發酵時間與青黴素濃度的估算 / 077
5．2 數據擬合——曲線擬合工具箱（Curve Fitting Toolbox）的套用 / 079
5．2．1 Curve Fitting Toolbox的互動環境 / 079
5．2．2 多項式擬合——反應物分壓與反應時間關係模型 / 080
5．2．3 有理式擬合——無抑制的細胞生長動力學模型 / 081
5．2．4 冪函式擬合——強制對流傳熱關聯式及反應級數的確定 / 082
5．2．5 自定義方程擬合——有/無抑制劑的酶反應動力學模型 / 088
第6章 最佳化工具箱（Optimization Toolbox）的套用 / 093
6．1 線性規劃 / 093
6．1．1 無約束與有約束線性規劃 / 093
6．1．2 污水系統處理費用最小值的確定 / 096
6．2 非線性規劃 / 097
6．2．1 無約束與有約束非線性規劃 / 097
6．2．2 保溫層厚度的最佳化 / 100
6．2．3 發酵生產年利潤最大化的確定 / 103
6．3 最佳化工具箱圖形用戶界面（GUI） / 105
6．3．1 GUI最佳化工具的啟動與使用 / 105
6．3．2 無約束最佳化（fminunc/ fminsearch求解器） / 106
6．3．3 有約束最佳化（fmincon求解器） / 107
6．3．4 線性規劃（linprog求解器） / 108
6．3．5 非線性最小二乘最佳化（lsqnonlin求解器） / 108
6．3．6 遺傳算法最佳化（ga求解器） / 108
6．3．7 遺傳算法最佳化發酵過程體積溶氧傳遞係數（ga求解器） / 110
第7章 細胞反應動力學模型參數的估計 / 114
7．1 細胞反應動力學研究方法 / 114
7．2 洋蔥伯克霍爾德菌分批發酵動力學研究 / 114
7．2．1 模型建立與模型參數估計方法 / 115
7．2．2 模型參數初始值的估計 / 116
7．2．3 動力學模型參數的估計 / 120
第8章 生物系統模擬工具（SimBiology）的套用 / 123
8．1 酶反應動力學模擬 / 123
8．1．1 可逆酶反應動力學模擬 / 123
8．1．2 有抑制劑的酶反應動力學模擬 / 126
8．2 細胞反應動力學模擬 / 129
8．3 細胞反應模型參數的估計 / 132
參考文獻 / 136
1．1 MATLAB工作環境 / 001
1．1．1 MATLAB視窗 / 001
1．1．2 M檔案的編輯調試環境 / 003
1．1．3 線上幫助 / 005
1．2 數學運算 / 006
1．2．1 基礎運算 / 007
1．2．2 數組及運算 / 008
1．3 繪圖功能 / 012
1．3．1 基本圖形 / 012
1．3．2 對數坐標圖形 / 019
1．3．3 函式繪圖 / 019
1．3．4 雙軸繪圖 / 020
1．4 數據導入與導出 / 021
1．4．1 數據導入 / 021
1．4．2 數據導出 / 025
第2章 線性與非線性方程（組）的套用 / 027
2．1 線性方程組 / 027
2．1．1 細胞反應的元素衡算 / 028
2．1．2 細菌共存數的確定 / 028
2．1．3 多級逆流萃取理論級數的確定 / 029
2．2 非線性方程(組) / 032
2．2．1 套用基礎 / 032
2．2．2 汽液平衡組成及泡點溫度的確定 / 036
2．2．3 分批培養過程細胞濃度的確定 / 037
2．2．4 換熱器組溫度的最佳化 / 038
2．2．5 傳熱過程流量的調節 / 040
第3章 微分模型的套用 / 042
3．1 微分的解析解 / 042
3．1．1 微分方程與微分函式的解析解 / 042
3．1．2 連續攪拌反應器最大稀釋率的確定 / 045
3．1．3 酶底物抑制動力學方程及最佳底物濃度的確定 / 047
3．1．4 發酵培養基最佳配方的確定 / 048
3．2 微分方程數值解 / 050
3．2．1 套用基礎 / 050
3．2．2 細胞生長動力學模擬 / 051
3．2．3 細胞分批培養過程動力學模擬 / 052
3．2．4 有/無菌體死亡的細胞生長與基質消耗的動力學模擬 / 054
3．2．5 恆速流加細胞分批培養過程的動態模擬 / 060
第4章 積分模型的套用 / 064
4．1 符號積分 / 064
4．1．1 套用基礎 / 064
4．1．2 均相酶促反應時間的確定 / 066
4．2 數值積分 / 067
4．2．1 套用基礎 / 067
4．2．2 均相酶促反應時間的確定 / 069
4．2．3 乳糖在平推流反應器中水解的A/F的確定 / 069
4．2．4 高濃度氣體吸收傳質單元數的計算 / 070
第5章 數據插值與擬合 / 073
5．1 數據插值 / 073
5．1．1 一維與二維插值 / 073
5．1．2 折光率與乙醇質量分數的估算 / 076
5．1．3 發酵時間與青黴素濃度的估算 / 077
5．2 數據擬合——曲線擬合工具箱（Curve Fitting Toolbox）的套用 / 079
5．2．1 Curve Fitting Toolbox的互動環境 / 079
5．2．2 多項式擬合——反應物分壓與反應時間關係模型 / 080
5．2．3 有理式擬合——無抑制的細胞生長動力學模型 / 081
5．2．4 冪函式擬合——強制對流傳熱關聯式及反應級數的確定 / 082
5．2．5 自定義方程擬合——有/無抑制劑的酶反應動力學模型 / 088
第6章 最佳化工具箱（Optimization Toolbox）的套用 / 093
6．1 線性規劃 / 093
6．1．1 無約束與有約束線性規劃 / 093
6．1．2 污水系統處理費用最小值的確定 / 096
6．2 非線性規劃 / 097
6．2．1 無約束與有約束非線性規劃 / 097
6．2．2 保溫層厚度的最佳化 / 100
6．2．3 發酵生產年利潤最大化的確定 / 103
6．3 最佳化工具箱圖形用戶界面（GUI） / 105
6．3．1 GUI最佳化工具的啟動與使用 / 105
6．3．2 無約束最佳化（fminunc/ fminsearch求解器） / 106
6．3．3 有約束最佳化（fmincon求解器） / 107
6．3．4 線性規劃（linprog求解器） / 108
6．3．5 非線性最小二乘最佳化（lsqnonlin求解器） / 108
6．3．6 遺傳算法最佳化（ga求解器） / 108
6．3．7 遺傳算法最佳化發酵過程體積溶氧傳遞係數（ga求解器） / 110
第7章 細胞反應動力學模型參數的估計 / 114
7．1 細胞反應動力學研究方法 / 114
7．2 洋蔥伯克霍爾德菌分批發酵動力學研究 / 114
7．2．1 模型建立與模型參數估計方法 / 115
7．2．2 模型參數初始值的估計 / 116
7．2．3 動力學模型參數的估計 / 120
第8章 生物系統模擬工具（SimBiology）的套用 / 123
8．1 酶反應動力學模擬 / 123
8．1．1 可逆酶反應動力學模擬 / 123
8．1．2 有抑制劑的酶反應動力學模擬 / 126
8．2 細胞反應動力學模擬 / 129
8．3 細胞反應模型參數的估計 / 132
參考文獻 / 136
