基于混合赛博模型的微生物代谢状态估计

• 作者: 潘妍如 刘飞
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 混合赛博模型 基元模式 扩展卡尔曼滤波 代谢 酶 发酵
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 过程系统工程
• 页码范围: 3165-3171
• 页数: 6页
• 分类号: TP273
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20191310

摘要

微生物发酵过程中组分异常复杂，物化和生化反应混合交叠，多数状态不能直接测量。混合赛博模型结合了基元模式分析和赛博(cybernetic)模型控制作用，既考虑细胞内产物信息和代谢行为，又引入控制变量来调节催化酶的活性和合成，从而建立了微生物代谢过程的动力学方程，基于该模型可以实现对微生物体代谢状态的实时监测。针对聚羟基丁酸发酵过程，在代谢途径和基元模式分析基础上，对其混合赛博模型中非线性动态进行线性化，再采用扩展卡尔曼滤波对代谢过程状态进行估计。仿真结果表明，对于微生物代谢中一些重要状态变量具有良好的估计效果。