基于聚類與改進(jìn)主元回歸的賴氨酸發(fā)酵軟測(cè)量建模及應(yīng)用.pdf

1、近年來，生物工程的興起促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，在人類社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)步中起到越來越重要的作用。發(fā)酵工程作為生物工程的重要組成部分之一，是一種運(yùn)用微生物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)進(jìn)行生物產(chǎn)品生產(chǎn)的生物技術(shù)。然而發(fā)酵過程的強(qiáng)耦合性、大滯后性、多變量性等特點(diǎn)，使得傳統(tǒng)的測(cè)量方法很難實(shí)現(xiàn)發(fā)酵中關(guān)鍵生物參量（菌體濃度、產(chǎn)物濃度、基質(zhì)濃度等）的在線檢測(cè)，制約著發(fā)酵工業(yè)自動(dòng)化控制水平地提高，這已成為影響提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量的難題。
　　本文針對(duì)賴氨酸

2、發(fā)酵中關(guān)鍵生物參量在線測(cè)量十分困難的問題，提出一種基于K均值聚類與改進(jìn)主元回歸算法結(jié)合的混合建模軟測(cè)量方法。并設(shè)計(jì)編寫賴氨酸發(fā)酵過程的檢測(cè)系統(tǒng)，用于對(duì)發(fā)酵過程中輔助變量的在線監(jiān)測(cè)和關(guān)鍵生物參量的實(shí)時(shí)預(yù)估，是一次把先進(jìn)軟測(cè)量算法用于提高工業(yè)自動(dòng)化控制的實(shí)踐。本文的主要工作內(nèi)容如下:
　　(1)針對(duì)賴氨酸發(fā)酵過程的多輸入變量和多輸出變量的特點(diǎn)，選用具有減少數(shù)據(jù)維數(shù)、降低建模運(yùn)算復(fù)雜度、克服多變量之間的相關(guān)性等優(yōu)點(diǎn)的主元回歸算法進(jìn)行發(fā)酵

3、過程的軟測(cè)量模型建立，該算法所建模型具有更高的預(yù)測(cè)精度。根據(jù)賴氨酸發(fā)酵過程的機(jī)理，運(yùn)用K均值聚類將數(shù)據(jù)樣本聚類成4個(gè)代表發(fā)酵典型反應(yīng)周期的子集，分別訓(xùn)練軟測(cè)量回歸子模型，使所建模型更有針對(duì)性，減少了模糊數(shù)據(jù)對(duì)建模的干擾，提高模型預(yù)測(cè)的精度。
　　(2)提出基于貝葉斯與獨(dú)立主元分析相結(jié)合的樣本概率計(jì)算方法，引入到主元回歸算法中，使得每個(gè)預(yù)測(cè)值都有對(duì)應(yīng)的概率解釋，減少錯(cuò)誤預(yù)測(cè)的幾率。選用賴氨酸發(fā)酵過程的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立關(guān)鍵參量預(yù)估模型，仿