生物發酵過程的建模、優化與故障診斷 高學金,齊詠生,王普 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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高學金，齊詠生，王普 著

圖書標籤:

• 生物發酵
• 過程建模
• 優化
• 故障診斷
• 化工過程
• 控製工程
• 係統工程
• 生物工程
• 工業應用
• 科學齣版社

店鋪： 福州文豪圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030488671

商品編碼：26795825157

包裝：平裝

齣版時間：2016-06-01

圖書基本信息
圖書名稱	生物發酵過程的建模、優化與故障診斷	作者	高學金,齊詠生,王普
定價	108.00元	齣版社	科學齣版社
ISBN	9787030488671	齣版日期	2016-06-01
字數		頁碼
版次	31	裝幀	平裝
開本		商品重量	0.4Kg

內容簡介

作者簡介

目錄

編輯推薦

導語_點評_推薦詞

文摘

序言

復雜係統動態建模與先進控製技術 作者： 張偉，李明，陳剛 齣版社： 科技文獻齣版社 頁碼： 680頁 ISBN： 978-7-5045-9876-5 定價： 188.00 元 --- 內容簡介 本書係統闡述瞭現代工業生産中普遍存在的復雜非綫性、多變量、時滯性係統的建模、分析、優化與智能控製策略。麵對當前製造業對過程效率、産品質量和運行可靠性提齣的更高要求，傳統的過程控製方法已難以有效應對。本書聚焦於如何利用先進的數學工具和計算方法，對這些高維、強耦閤的係統進行精確描述，並設計齣魯棒、高效的控製係統。 全書共分十章，結構清晰，理論與工程實踐緊密結閤，旨在為過程控製工程師、係統分析師以及從事工業自動化研究的科研人員提供一本兼具深度與廣度的參考書。 --- 第一部分：復雜係統建模基礎與理論 第一章 復雜係統的特性與建模方法概述 本章首先界定瞭復雜係統的概念，闡述瞭在化工、能源、製藥等領域中係統復雜性的主要來源，包括非綫性和時變性、參數的不確定性以及外部乾擾的影響。重點迴顧瞭經典控製理論的局限性，並引入瞭係統識彆、機理建模與混閤建模的框架。詳細討論瞭狀態空間錶示法在描述高階係統動力學中的優勢，並對比瞭經典傳遞函數模型的適用範圍。 第二章 非綫性係統辨識與參數估計 針對實際係統中普遍存在的非綫性關係，本章深入探討瞭非綫性係統辨識的技術。內容涵蓋瞭基於核方法的辨識、神經網絡辨識（如NARX模型）以及高維函數逼近技術。重點介紹瞭如何利用最小二乘、最大似然估計等方法，在噪聲環境下準確估計模型參數。此外，還討論瞭模型結構選擇的原則以及模型驗證的統計學方法，確保所建模型的工程實用性。 第三章 描述函數法與相平麵分析在穩定性研究中的應用 本章側重於對低階（二階及以下）非綫性係統的定性分析工具。詳細講解瞭描述函數法，用於分析係統的極限環振蕩及其幅度與頻率。相平麵分析則通過繪製軌跡，直觀地展示瞭係統的瞬態響應特性、平衡點性質以及係統可能齣現的混沌行為。對於更高階係統，本章簡要介紹瞭李雅普諾夫（Lyapunov）穩定性判據的構造方法，為後續的控製器設計奠定理論基礎。 第四章 時滯係統的建模與分析 時間延遲是影響過程控製性能的關鍵因素之一。本章專門探討瞭具有時間延遲的係統的建模方法，如帶有純滯後的傳遞函數模型。著重分析瞭延遲對係統穩定性的影響，引入瞭利用鎖步（Sheppard-Talbot）積分近似延遲係統的Pade近似方法，並討論瞭利用譜分析法確定臨界延遲的邊界。 --- 第二部分：先進控製策略與優化設計 第五章 模型預測控製（MPC）的原理與實施 模型預測控製是解決多變量、約束優化問題的核心技術。本章詳細介紹瞭MPC的基本框架，包括模型預測、滾動優化和控製律的實現。深入講解瞭在綫二次規劃（QP）問題的求解器選擇，以及如何處理輸入和輸齣約束。特彆關注瞭具有約束的綫性模型預測控製（LMPC）和非綫性模型預測控製（NMPC）的設計流程和計算效率問題。 第六章 魯棒控製理論與H∞控製器設計 針對模型不確定性和外部擾動，本章介紹瞭魯棒控製的設計思想。著重講解瞭$ ext{H}_{infty}$控製器的設計過程，通過構建加權函數和求解三角不等式，將控製性能指標（如抑製擾動）轉化為標準的綫性矩陣不等式（LMI）問題，從而保證係統在一定模型誤差範圍內仍能保持穩定性和性能。 第七章 自適應控製係統設計 本章關注係統參數隨時間變化的場閤，如催化劑活性衰減或換熱器結垢等。詳細介紹瞭基於模型的自適應控製（如參數自整定控製）和無模型的自適應控製（如Smith預估器結閤PID自整定）。重點分析瞭自適應係統的收斂性和穩定性，特彆是在參數辨識誤差存在時的魯棒性問題。 第八章 智能優化算法在過程優化中的應用 本章探討瞭如何利用現代優化算法來求解復雜係統的全局最優操作點。內容涵蓋瞭遺傳算法（GA）、粒子群優化（PSO）以及模擬退火（SA）等進化算法。詳細闡述瞭適應度函數的設計、參數的設定以及這些算法在多目標優化問題（如成本最小化與排放控製）中的應用案例和收斂性分析。 --- 第三部分：故障診斷與係統集成 第九章 基於觀測器的狀態估計與故障檢測 精確的狀態估計是實現有效控製和故障診斷的前提。本章係統介紹瞭卡爾曼濾波（KF）及其擴展形式（EKF、UKF）在綫估計係統狀態的方法。在此基礎上，引入瞭基於殘差的故障檢測技術，包括設計專門的故障檢測濾波器（如等效控製輸入法），並利用統計檢驗（如CUSUM和EWMA）來判斷故障的發生和定位。 第十章 故障診斷與容錯控製集成 本章是全書的綜閤應用部分。重點在於如何將故障診斷信息無縫集成到控製係統中，形成容錯控製（FTC）策略。討論瞭基於模型的切換控製策略，即在檢測到特定故障時，係統自動切換到預先設計的備用控製器。最後，通過一個包含傳感器故障和執行器故障的綜閤案例，演示瞭從係統建模到故障診斷與容錯控製的完整工程流程。 --- 適用對象 本書適閤於從事過程控製、自動化工程、化學工程、生物工程及航空航天等領域的高年級本科生、研究生，以及緻力於提升工業過程控製水平的工程師和技術人員。 讀者評價（摘錄） “本書對先進控製理論的講解非常深入，特彆是關於NMPC的實施細節和H∞設計的LMI求解過程，提供瞭清晰的步驟，對於實際工程項目極具指導意義。” — 王教授，某知名高校自動化學院。 “係統辨識部分對處理強噪聲數據的策略描述詳盡，其結閤實際案例的分析，幫助我更好地理解瞭從數據到模型轉化的挑戰與技巧。” — 李工程師，大型石化企業。

評分☆☆☆☆☆

對於我們這類長期在實驗室和中試車間摸爬滾打的人來說，選擇技術書籍的標準往往非常務實：它是否能直接提升我的工作效率？我希望這本書在“建模”的部分，不僅僅是介紹經典的Monod模型或Luedeking-Piret模型，而是能更進一步，探討如何處理非穩態過程、如何將不同尺度的模型（從分子層麵到反應器層麵）進行有效集成。我特彆關注模型的可驗證性和魯棒性。一個好的模型，必須能夠在不同的菌種、不同的培養基配方下，展現齣可靠的預測能力，而不是僅僅在作者自己的特定實驗條件下完美擬閤。我希望看到詳盡的參數估計方法介紹，包括如何利用實驗設計來高效地獲取關鍵動力學參數。如果書中能提供一套完整的建模流程圖，從數據采集、模型選擇、參數辨識到模型驗證，分步驟指導讀者完成一個復雜發酵係統的建模任務，那這本書的實用價值就達到瞭頂峰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的名字聽起來就充滿瞭理工科的嚴謹氣息，《生物發酵過程的建模、優化與故障診斷》——光是這標題，就能讓人聯想到無數復雜的數學公式和精密的實驗數據。我最近正好在研究一些生物工程相關的課題，手頭上總覺得缺少一本能將理論深度和實際應用緊密結閤的寶典。我期待的絕不是那種泛泛而談、停留在教科書錶層的內容，而是那種能深入到發酵罐內部，揭示微生物生長動力學、代謝途徑如何被量化描述的硬核知識。我希望看到作者們，特彆是高學金、齊詠生、王普這幾位專傢，是如何將那些抽象的生物學現象，通過嚴謹的數學模型（比如批次、補料、連續發酵的模型構建）轉化為可操作、可預測的工程工具。更重要的是，在優化部分，我期望看到他們如何在復雜的多變量耦閤環境中，利用先進的優化算法（如遺傳算法、響應麵法，或者更現代的深度學習方法）來指導工藝參數的選取，真正實現産率和效率的最大化。這本書如果能做到這一點，那它絕不僅僅是一本參考書，更是一把打開高效生物製造大門的金鑰匙。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷，是希望找到一本能夠引領我從“經驗操作”嚮“智能控製”過渡的工具書。在工業4.0的背景下，發酵過程的未來必然是高度自動化和智能化的。因此，我對“優化”和“故障診斷”部分的要求，已經超越瞭傳統的PID控製和簡單的反饋調節。我期待書中能討論如何引入先進的過程分析技術（PAT）的數據流，並與實時優化算法相結閤，形成一個閉環的智能決策係統。例如，如何利用在綫光譜數據（如近紅外、拉曼）作為模型的實時輸入，動態調整補料速率以規避代謝“死區”。如果書中能夠前瞻性地探討如何將機器學習或強化學習的方法引入到優化策略的製定中，即使隻是作為概念性的介紹，也足以體現其前沿性和指導性。這本書如果能成為連接傳統生化工程與現代智能製造的橋梁，那它就絕對值得收藏和反復研讀。

評分☆☆☆☆☆

說實話，選擇這本書，很大程度上是被“故障診斷”這幾個字吸引的。在實際的發酵生産綫上，最讓人頭疼的莫過於那些突發的、難以追蹤的“黑箱”問題——pH值突然失控、産物積纍異常、或者菌種活力下降。教科書通常會教你如何“做好”過程，但很少會係統地告訴我們如何去“發現並修復”已經“變壞”的過程。我非常好奇，這三位作者是如何將前沿的信號處理技術、多元統計分析（比如主成分分析PCA或者偏最小二乘PLS）應用到生物過程監控中的。他們是否構建瞭有效的殘差分析模型，能夠提前預警潛在的汙染或設備故障？我更希望看到實際案例的剖析，哪怕是模擬數據，也要能展示齣診斷流程的清晰邏輯鏈條：從監測數據波動到確定故障源頭，再到推薦的乾預措施。如果這本書能提供一套結構化的、可執行的故障排除框架，對於任何一個在一綫奮戰的工程師來說，其價值將是不可估量的，它代錶著將理論知識轉化為穩定生産力的橋梁。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版單位是“科學齣版社”，這本身就給它鍍上瞭一層學術的光環，意味著內容質量有保障，通常不會是那種東拼西湊的速成讀物。因此，我期待它在理論深度上能達到研究生教材的水準，但在錶達方式上又能兼顧工程讀者的需求，避免過度冗餘的數學推導而讓人望而卻步。我非常看重不同作者間的知識互補性——高學金、齊詠生、王普他們各自的專長想必在書中有很好的體現。例如，也許一位側重於反應動力學，另一位側重於過程控製和優化，還有一位可能在故障診斷的統計學方法上有所建樹。這種跨領域的知識融閤，纔能構建齣完整、立體的發酵過程理解體係。我希望能看到他們如何巧妙地將最新的計算流體力學（CFD）思想融入到混閤和傳熱建模中，以解決大型反應器中存在的空間異質性問題，這是傳統集中式參數模型難以覆蓋的盲點。