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复杂生物过程的仿真分析 被引量:4
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作者 潘多涛 史洪岩 +1 位作者 黄明忠 袁德成 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期670-674,共5页
随着系统生物学研究的不断深入,生物过程网络的规模逐步拓展,模型的复杂程度也越来越高,客观上需要不同的分析方法去应对。针对典型的酿酒酵母糖酵解途径和流行病免疫防治过程的动态模型,分别利用Matlab和开源计算工具CVODE进行常规的... 随着系统生物学研究的不断深入,生物过程网络的规模逐步拓展,模型的复杂程度也越来越高,客观上需要不同的分析方法去应对。针对典型的酿酒酵母糖酵解途径和流行病免疫防治过程的动态模型,分别利用Matlab和开源计算工具CVODE进行常规的数值积分求解,其结果与文献报道吻合;以此作为参照,将生物过程的动态模型离散化后利用基于内点法的非线性规划解题器IPOPT进行数学规划求解,计算结果显示,Matlab、CVODE及IPOPT对不同类型、规模的动态模型有不同的适用性;通过调整模型的离散参数,IPOPT可得到与参照一致的仿真结果,这表明非线性规划可作为分析优化生物过程这类大规模复杂系统的方法。 展开更多
关键词 系统生物学 代谢途径 糖酵解 计算机仿真 非线性规划
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酿酒酵母代谢过程的振荡分析 被引量:3
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作者 潘多涛 史洪岩 +1 位作者 袁德成 修志龙 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期964-969,共6页
振荡现象是生物的固有特征,在不同生物动态过程中都起着重要作用。为探究生物代谢过程中振荡产生的条件,以典型的酿酒酵母发酵生产乙醇过程为研究对象,采用函数连续性分析方法对其数学模型进行深入研究。首先对系统进行仿真,结合相图确... 振荡现象是生物的固有特征,在不同生物动态过程中都起着重要作用。为探究生物代谢过程中振荡产生的条件,以典型的酿酒酵母发酵生产乙醇过程为研究对象,采用函数连续性分析方法对其数学模型进行深入研究。首先对系统进行仿真,结合相图确认该过程存在等幅持续振荡现象(极限环振荡);以此为切入点,利用分叉分析方法考察模型参数对系统振荡现象的影响;最后根据结果分析系统产生振荡现象的条件。结果显示,该代谢途径中各步反应均有参数会对系统的振荡现象产生影响,得出产生极限环振荡的参数范围,同时根据结果分析,为今后抑制振荡或利用振荡有利特性提供指导。 展开更多
关键词 系统生物学 糖酵解 振荡 极限环 分支分析 非线性规划
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非线性规划在生物代谢仿真过程中的应用 被引量:2
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作者 潘多涛 史洪岩 +1 位作者 黄明忠 袁德成 《控制工程》 CSCD 北大核心 2014年第6期896-899,903,共5页
随着系统生物学研究的不断深入,生物过程网络的规模逐步拓展,其模型的复杂程度也越来越高,数值积分等常规方法很难求解生物代谢网络这类大规模复杂动态系统,客观上需要新的分析方法去应对。针对典型的酿酒酵母糖酵解途径的动态模型,首... 随着系统生物学研究的不断深入,生物过程网络的规模逐步拓展,其模型的复杂程度也越来越高,数值积分等常规方法很难求解生物代谢网络这类大规模复杂动态系统,客观上需要新的分析方法去应对。针对典型的酿酒酵母糖酵解途径的动态模型,首先利用Matlab进行常规的数值积分求解,以此作为参照,提出将糖酵解的动态模型离散化后利用非线性规划解题器IPOPT进行动态仿真的思路,采用不同的离散步长,计算得到不同的仿真结果。计算结果显示,通过调整计算参数,IPOPT可得到与参照一致的仿真结果,这表明非线性规划可作为分析优化生物过程这类大规模复杂动态系统的新方法,为下一步进行模型参数估计、多目标动态优化等打下基础。 展开更多
关键词 系统生物学 代谢途径 糖酵解 计算机仿真 非线性规划
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非线性规划在二元精馏塔仿真过程中的应用 被引量:1
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作者 潘多涛 黄明忠 +1 位作者 金辉 袁德成 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期122-126,共5页
为了解决大规模动态系统模型无法直接求解的问题,利用动态优化方法研究了非线性规划在精馏塔仿真计算中的可行性。针对流程工业中广泛应用的典型二元精馏塔分离过程,对其模型进行离散化,采用非线性规划的方法对其进行稳态计算,评价精馏... 为了解决大规模动态系统模型无法直接求解的问题,利用动态优化方法研究了非线性规划在精馏塔仿真计算中的可行性。针对流程工业中广泛应用的典型二元精馏塔分离过程,对其模型进行离散化,采用非线性规划的方法对其进行稳态计算,评价精馏塔的生产能力;在稳态计算的基础上,利用非线性解题器进行动态模拟,考察不同回流比对精馏塔分离效果的影响。结果显示,稳态及动态模拟计算数据符合工程实践规律与预期。研究表明:非线性规划作为分离过程这类复杂系统的新方法,可为大规模复杂非线性动态系统的模拟分析提供技术支持。 展开更多
关键词 流程工业 二元精馏塔 稳态计算 动态优化 非线性规划
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工程规划建模研究及流程优化的实现 被引量:6
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作者 潘多涛 黄明忠 +1 位作者 张学军 袁德成 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1486-1490,共5页
基于数学规划中的线性及非线性规划理论,着重研究了非线性规划中多变量重构搜索算法、建模并集成诸多线性/非线性解题器以实现求解不同类型的规划与优化问题.在此基础上以C++/GCC及wxWidgets图形库为开发工具,集成多类型规划解题器及统... 基于数学规划中的线性及非线性规划理论,着重研究了非线性规划中多变量重构搜索算法、建模并集成诸多线性/非线性解题器以实现求解不同类型的规划与优化问题.在此基础上以C++/GCC及wxWidgets图形库为开发工具,集成多类型规划解题器及统一规范的XML规划模型,开发出通用规划/优化平台系统GIEPT,为解题器、优化公用体的集成提供了条件.应用标准测试算例进一步验证GIEPT的相关功能,并通过典型的二元精馏塔模型及精馏流程的优化,验证GIEPT的工程应用.测试结果表明,GIEPT可完成大规模非线性规划问题的求解,同时以规划的方法对精馏塔进行仿真计算,表明其在工业流程中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 运筹学 非线性规划 工程优化 优化解题器 集成化优化平台
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