一种基因调节非线性动力系统控制模型的制作方法

技术特征：

1.一种基因调节非线性动力系统控制模型，其特征是：所述控制模型设有t时刻甘油微生物发酵控制参数，x(t)＝(x1(t),x2(t),…,x14(t))，x1(t),x2(t),…,x14(t)分别代表甘油微生物发酵时在t时刻的控制参数的浓度，t为反应时间，t∈[0,T],T∈R+，In＝{1,2,…,n}，令IN＝{1,2,…,N},N为试验次数，W为路径集，|W|为路径数，

为状态变量，表示第j次试验第k条路径时各物质在t时刻的浓度，j∈IN,k∈I|W|，Dj为第j次试验的甘油的流加速率，为第j次试验的甘油初始浓度j∈IN，设甘油歧化生产1,3-PD的间歇与连续发酵的时间范围分别为[0,tb]和[tb,T]，其中0＜tb＜T＜+∞.则对j∈IN,k∈I|W|甘油生物歧化过程可描述为基因调节非线性动力系统控制模型HNDS(j,k)，HNDS(j,k)包括HNDS1(j,k)和HNDS2(j,k)；

HNDS1(j,k)：

HNDS2(j,k)：

其中f＝(f1,f2,…,f14)^T，u^k∈R³⁰，[0,T]∈R⁺，此系统HNDS(j,k)描述的是甘油先间歇发酵HNDS1(j,k)后连续发酵HNDS2(j,k)的过程，tb为间歇发酵的终止时刻，间歇发酵过程中Dj＝0.对给定的k∈I|W|,j∈IN,假设系统NHDS(j,k)在时刻ts达到近似稳态，记细胞外近似稳态浓度为x(ts；x0,u^k,j,w^k),i∈I3.令yj(i),i∈I3为第j次试验测得的细胞外前三种物质达到稳态时的浓度，细胞外物质的试验数值与计算数据的相对误差定义为

细胞内物质的鲁棒性定义为

其中U是u的扰动空间，u'∈Bσ(u),σ＞0为关于u的邻域球的半径，φ(u'-u)为关于(u'-u)∈U的概率密度函数，为此，建立的目标函数如下：

J(u,j,k)＝τ1SSD(u,j,k)+τ2MSD(u,j,k)

其中τ1,τ2是权重系数，以细胞外1,3-丙二醇的浓度为性能指标，建立控制模型为：

s.t.x(·；x0,u^k,j,w^k)∈S0(x0,j,k),j∈IN

||f(x,u^k,j,w^k)||≤ξ,

u^(j,k)∈U(x0,j,k),

w^k∈W

其中ξ是一个大于零的足够小的常数，用来判断系统HNDS(j,k)是否达到近似稳定状态。

2.根据权利要求1所述的基因调节非线性动力系统控制模型，其特征是：模型NLP中既含有连续变量u，又含有离散变量k，能够将这个两种变量分开处理，问题NLP能够转化为两个子模型，NLP1模型和NLP2模型，

首先，给定路径k∈I|W|,找到在一条路径下使相对误差与鲁棒性值最小的参数u,则子模型NLP1描述为：

s.t.x(·；x0,u^k,j,w^k)∈S0(x0,j,k),j∈IN

||f(x,u^k,j,w^k)||≤ξ,

u^(j,k)∈U(x0,j,k)

再对路径k进行识别，子模型NLP2能够描述为：

3.根据权利要求2所述的基因调节非线性动力系统控制模型，其特征是：子模型NLP1和子模型NLP2等价于模型NLP。