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。