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封闭式光生物反应器中微藻生长的建模与控制

The Modeling and Controlling of Microalga Growthin Closed-Form Photo Bioreactors
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摘要 如何取得最大生产效果是光生物反应器控制领域的一个关键且未完全解决的问题.该文首先把在本项目设计的光生物反应器中的微藻生长这一复杂问题抽象为一个3-状态动力学模型,然后通过模型分析显示:存在光照和温度的某种联合效果,使得微藻生长率达到最大,并导出了取得这种最大生长率的光照强度和温度必须满足的一个约束条件,即一个非线性代数方程.进一步显示:假如光照和温度的联合影响函数可以近似解耦,则当光照强度弱于或强于某个光照饱和度时,可以分别通过升温或降温的补偿办法来取得最大的生长率.该模型可以作为理解在光生物反应器中微藻生长控制的第1步,且所得结果有利于设计高效的、智能控制的光生物反应器. How the maximum production efficiency is achieved a key yet unsolved issue in the photo bioreactor control field.Here the complex issue of microalga growth in the photo bioreactor designed by this project is first transformed into a 3-state dynamical model.Then,model analysis shows that there is some joint effect of illumination and temperature such that the microalga growth rate achieves the maximum for which a constrained condition(i.e.,a nonlinear algebraic equation)of illumination and temperature.Furthermore,it is shown that if the joint influence function of illumination and temperature can be approximately decoupled,then when illumination intensity is weaker or stronger than a critical value,the maximum growth rate can be achieved through a temperature-rising or-lowering method.While the model developed here may be taken as the first step toward understanding the control of microalga growth in a photo bioreactor,the results obtained here are helpful to designing highly efficient,intelligence-control photo bioreactor.
作者 尹洪位 卢星宏 周天寿 YIN Hongwei;LU Xinghong;ZHOU Tianshou(School of Mathematics and Statistics,Xuzhou University of Technology,Xuzhou Jiangsu 221111,China;Nanchang New Biological Technology Company Limited,Nanchang Jiangxi 330096,China;School of Mathematics,Sun Yat-sen University,Guangzhou Guangdong 510275,China)
出处 《江西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第4期342-349,共8页 Journal of Jiangxi Normal University(Natural Science Edition)
基金 国家自然科学基金面上课题(11775314)资助项目.
关键词 光生物反应器 微藻生长 数学建模 光照 温度 photo bioreactor microalga growth mathematical modeling illumination temperature
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参考文献8

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