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基于LabVIEW的生物发酵过程仿真与辨识软件设计与实现
中文名称: 基于LabVIEW的生物发酵过程仿真与辨识软件设计与实现
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论文编号: 3152883收藏本论文】【我的收藏】【我要投稿
英文名称: Design and Implementation of the Biological Fermentation Simulation and System Identification Software Based on LabVIEW
学位类型: 硕士毕业论文
作者: 涉及隐私,隐去***  作者本人请参看权力声明>>
导师: 涉及隐私,隐去***
毕业学校: 涉及隐私,隐去***
专业: 控制理论与控制工程
毕业年份: 涉及隐私,隐去***
关键字: LabVIEW 动力学模型 仿真 参数辨识 交互开发
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论文摘要: 随着生物工程技术的迅速发展,发酵工业越来越受到科技界、生物界的重视,对发酵工业过程的自动控制的要求也越来越迫切[1].基于实验数据进行建模、参数估计以及对过程的仿真是提高(略)益及自动控制水(略).本文所讨论的生物发酵过程仿真与辨识软件正是出于此目的而设计的. 出于寻求稳态过程优化操作条件和提高发酵过程生产效益的实际需要,开发用于研究生物发酵过程的模拟软件,具有十分重要的意义.(略)发,本文设计的生物发酵过程仿真软件其主要功能在于: 一、发酵过程动力学研究是发酵过程模型与系统仿真的基础.本软件可根据实际生产数据和模型结构,求取生物发酵过程的发酵动力学模型的参数,从而建立发酵过程模型. 二、已知生物发酵过程的数学模型,对生物发酵过程进行系统仿真,从而可更深刻的了解微生物反应的本质; 三、对各种不同的生化参数和初始条件,通过参数辨识和系统(略)求出发(略)操作条件,提高发酵过程的效益,并可大大减少生物发酵的实验次数,大大降低人力、物力的消耗. LabVIEW是目前应用最广、开发最快、功能最强的图形化软件开发环境,其中包含...
With the rapid development of biological technology, th(omitted)tion industry has(omitted) more and more attentions by experts in the technology world. Modeling b(omitted)periment data, parameter estimation and process simulation of the model are the important approaches to (omitted) benefit of fermentation process and to improve (omitted)of automatic control. In order to find the optimized manipulation conditions and enhance the productivity of the fermentation process, developing the simulation s...
目录:
摘要第4-7页
ABSTRACT第7-9页
第1章 绪论第14-21页
  ·课题来源及研究意义第14-17页
    ·生物工艺学现状及发展趋势第14-16页
    ·系统仿真重要性.第16-17页
  ·LabVIEW 开发环境简介第17-20页
    ·LabVIEW 软件概述第17-19页
    ·使用LabVIEW 开发本软件平台的优势第19-20页
  ·论文的组织与本人的工作第20-21页
第2章 生物发酵过程数学模型的建立第21-41页
  ·生物发酵过程建模意义及建模原则.第21页
  ·发酵过程的微生物(菌体)动力学比生长速率? 模型第21-25页
    ·无抑制作用的菌体生长的比生长速率模型-简单Monod 方程第22-23页
    ·菌体生长延迟期的Monod 方程第23-24页
    ·底物抑制的菌体生长的比生长速率模型-Andrew 底物抑制的比生长速率模型第24页
    ·产物抑制的菌体生长的比生长速率模型第24-25页
  ·发酵过程的微生物(菌体)生物反应的动力学模型第25-31页
    ·发酵过程的微生物(菌体)生长的非结构动力学模型第25-27页
    ·微生物发酵过程代谢产物生成的动力学模型第27-29页
    ·微生物发酵过程底物消耗的动力学模型第29-31页
  ·微生物(菌体)发酵过程的数学模型第31-38页
    ·生物发酵过程数学模型的一般形式第31-34页
    ·三种类型发酵罐的数学模型第34-38页
  ·生物发酵过程模型的参数辨识第38-41页
    ·对发酵过程进行辨识的重要性第38页
    ·模型辨识基本原理第38-40页
    ·模型辨识方法——最小二乘法第40-41页
第3章 软件设计思想与框架结构第41-50页
  ·软件设计目的与功能第41-43页
    ·软件设计目的第41页
    ·软件功能需求与设计结构第41-43页
  ·软件设计原则第43-44页
  ·开发环境介绍第44-47页
    ·LabVIEW 程序开发环境.第44-47页
    ·LabVIEW 与MATLAB 交互环境编程第47页
  ·软件模块化设计方案第47-50页
    ·软件开发模块化设计的必要性第47-48页
    ·界面显示设计第48页
    ·算法设计方案第48-50页
第4章 发酵过程仿真程序及软件界面设计与实现第50-72页
  ·系统仿真程序设计与实现第50-58页
    ·数值积分求解微分方程第50-51页
    ·常用数值积分方法介绍第51-55页
    ·数值积分的LabVIEW 实现第55-58页
  ·界面显示设计第58-65页
    ·多页面动态显示(Tab Control+ SubPanel)第58-60页
    ·控件的动态隐藏与显示(Property Node)第60-62页
    ·控件事件响应(Event Structure)第62-63页
    ·菜单显示及功能设置第63-64页
    ·前面板功能区域的分隔第64-65页
  ·软件流程与用户控制逻辑算法的设计与实现第65-72页
    ·VI 内与VI 间数据传递(Local Variable & Global Variable)第65-66页
    ·种模型?38 种不同参数组合第66-68页
    ·循环结构体第68-69页
    ·顺序结构与选择结构第69-72页
第5章 与MATLAB 结合的参数辨识程序设计与实现第72-80页
  ·与MATLAB 结合开发的原因第72-74页
    ·LabVIEW 与MATLAB 的特点对比第72-73页
    ·辨识部份具体功能说明第73-74页
  ·MATLAB 部份辨识程序设计.第74-77页
    ·最小二乘法lsqnonlin 函数第74-75页
    ·MATLAB 辨识源程序.第75-77页
  ·LabVIEW 与MATLAB 交互开发设计.第77-80页
    ·交互开发策略.第77页
    ·MATLAB Script 结构第77-78页
    ·脚本调用及路径设置第78页
    ·交互辨识与MATLAB 独立环境辨识结果对比分析.第78-80页
第6章 生物发酵过程仿真与辨识软件的应用示例第80-93页
  ·BioSim 软件安装文件制作过程第80-82页
    ·创建可执行文件第80-81页
    ·创建安装程序文件第81-82页
  ·安装BioSim 软件说明第82页
  ·操作步骤第82-90页
  ·软件示例缺省值第90-93页
    ·发酵罐操作类型及动力学模型选择第90-91页
    ·生化参数值第91-92页
    ·变量初始值第92页
    ·示例中由缺省参数值得到的最终模型第92页
    ·实验数据缺省值.第92-93页
第7章 总结与展望第93-94页
  ·论文及设计总结第93页
  ·展望第93-94页
附录一 生物发酵过程常用符号及其含义.第94-100页
附录二:微生物的动力学模式(比生长速率μ )第100-107页
参考文献第107-112页
致谢第112-113页
攻读硕士期间发表的论文情况第113页
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