基于模糊C均值聚類與集成高斯過(guò)程回歸的賴氨酸發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量建模與應(yīng)用.pdf

1、生物工程是20世紀(jì)70年代興起的一門綜合應(yīng)用學(xué)科，對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。生物發(fā)酵作為生物工程的一個(gè)分支，是一種利用微生物或活性離體酶的某些功能，為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品的工程技術(shù)。生物發(fā)酵過(guò)程涉及生命體的生長(zhǎng)繁殖過(guò)程，其內(nèi)在機(jī)理十分復(fù)雜，特別是一些關(guān)鍵生物參數(shù)（如基質(zhì)濃度、菌體濃度、產(chǎn)物濃度等）難以在線實(shí)時(shí)測(cè)量，嚴(yán)重影響了其自動(dòng)化控制水平，成為制約生物發(fā)酵過(guò)程自動(dòng)化水平的重要難題。本文以氨基酸類典型菌種賴氨酸發(fā)酵過(guò)程為研究

2、對(duì)象，在分析賴氨酸發(fā)酵過(guò)程特性與機(jī)理的基礎(chǔ)上，提出了在線檢測(cè)基質(zhì)濃度、菌體濃度、產(chǎn)物濃度三個(gè)關(guān)鍵生物參數(shù)的模糊C均值聚類(FCM)-集成高斯過(guò)程回歸的軟測(cè)量模型。并以MATLAB與VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)了賴氨酸發(fā)酵過(guò)程軟測(cè)量系統(tǒng)，并開(kāi)展了初步試驗(yàn)研究。本文主要研究工作總結(jié)如下:
　　(1)分析了賴氨酸發(fā)酵工藝原理，針對(duì)賴氨酸發(fā)酵過(guò)程分為延滯期、指數(shù)生長(zhǎng)期、穩(wěn)定期、死亡期4個(gè)典型反應(yīng)周期的特點(diǎn)，采用FCM算法對(duì)賴氨酸發(fā)酵過(guò)程數(shù)

3、據(jù)進(jìn)行聚類分析，使發(fā)酵數(shù)據(jù)更客觀、有針對(duì)性、解釋性強(qiáng)，以此提高學(xué)習(xí)機(jī)的訓(xùn)練精度。
　　(2)針對(duì)賴氨酸發(fā)酵過(guò)程中的三個(gè)關(guān)鍵生物參數(shù)（菌體濃度、基質(zhì)濃度、產(chǎn)物濃度）難以在線測(cè)量的難題，本文提出基于FCM與集成高斯過(guò)程回歸軟測(cè)量模型。與此同時(shí)，分別建立高斯過(guò)程回歸軟測(cè)量模型、集成高斯過(guò)程回歸軟測(cè)量模型和基于FCM的高斯過(guò)程軟測(cè)量回歸模型與本文所提出的軟測(cè)量模型進(jìn)行對(duì)比研究，仿真結(jié)果顯示，基于FCM與集成高斯過(guò)程回歸軟測(cè)量模型預(yù)測(cè)精度高