MATLAB生物化工計算與模擬

第1章 MATLAB基礎(chǔ) / 001
1.1 MATLAB工作環(huán)境 / 001
1.1.1 MATLAB窗口 / 001
1.1.2 M文件的編輯調(diào)試環(huán)境 / 003
1.1.3 在線幫助 / 005
1.2 數(shù)學(xué)運算 / 006
1.2.1 基礎(chǔ)運算 / 007
1.2.2 數(shù)組及運算 / 008
1.3 繪圖功能 / 012
1.3.1 基本圖形 / 012
1.3.2 對數(shù)坐標圖形 / 019
1.3.3 函數(shù)繪圖 / 019
1.3.4 雙軸繪圖 / 020
1.4 數(shù)據(jù)導(dǎo)入與導(dǎo)出 / 021
1.4.1 數(shù)據(jù)導(dǎo)入 / 021
1.4.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)出 / 025
第2章 線性與非線性方程（組）的應(yīng)用 / 027
2.1 線性方程組 / 027
2.1.1 細胞反應(yīng)的元素衡算 / 028
2.1.2 細菌共存數(shù)的確定 / 028
2.1.3 多級逆流萃取理論級數(shù)的確定 / 029
2.2 非線性方程(組) / 032
2.2.1 應(yīng)用基礎(chǔ) / 032
2.2.2 汽液平衡組成及泡點溫度的確定 / 036
2.2.3 分批培養(yǎng)過程細胞濃度的確定 / 037
2.2.4 換熱器組溫度的優(yōu)化 / 038
2.2.5 傳熱過程流量的調(diào)節(jié) / 040
第3章 微分模型的應(yīng)用 / 042
3.1 微分的解析解 / 042
3.1.1 微分方程與微分函數(shù)的解析解 / 042
3.1.2 連續(xù)攪拌反應(yīng)器最大稀釋率的確定 / 045
3.1.3 酶底物抑制動力學(xué)方程及最佳底物濃度的確定 / 047
3.1.4 發(fā)酵培養(yǎng)基最佳配方的確定 / 048
3.2 微分方程數(shù)值解 / 050
3.2.1 應(yīng)用基礎(chǔ) / 050
3.2.2 細胞生長動力學(xué)模擬 / 051
3.2.3 細胞分批培養(yǎng)過程動力學(xué)模擬 / 052
3.2.4 有/菌體死亡的細胞生長與基質(zhì)消耗的動力學(xué)模擬 / 054
3.2.5 恒速流加細胞分批培養(yǎng)過程的動態(tài)模擬 / 060
第4章 積分模型的應(yīng)用 / 064
4.1 符號積分 / 064
4.1.1 應(yīng)用基礎(chǔ) / 064
4.1.2 均相酶促反應(yīng)時間的確定 / 066
4.2 數(shù)值積分 / 067
4.2.1 應(yīng)用基礎(chǔ) / 067
4.2.2 均相酶促反應(yīng)時間的確定 / 069
4.2.3 乳糖在平推流反應(yīng)器中水解的A/F的確定 / 069
4.2.4 高濃度氣體吸收傳質(zhì)單元數(shù)的計算 / 070
第5章 數(shù)據(jù)插值與擬合 / 073
5.1 數(shù)據(jù)插值 / 073
5.1.1 一維與二維插值 / 073
5.1.2 折光率與乙醇質(zhì)量分數(shù)的估算 / 076
5.1.3 發(fā)酵時間與青霉素濃度的估算 / 077
5.2 數(shù)據(jù)擬合——曲線擬合工具箱（Curve Fitting Toolbox）的應(yīng)用 / 079
5.2.1 Curve Fitting Toolbox的交互環(huán)境 / 079
5.2.2 多項式擬合——反應(yīng)物分壓與反應(yīng)時間關(guān)系模型 / 080
5.2.3 有理式擬合——抑制的細胞生長動力學(xué)模型 / 081
5.2.4 冪函數(shù)擬合——強制對流傳熱關(guān)聯(lián)式及反應(yīng)級數(shù)的確定 / 082
5.2.5 自定義方程擬合——有/抑制劑的酶反應(yīng)動力學(xué)模型 / 088
第6章 優(yōu)化工具箱（Optimization Toolbox）的應(yīng)用 / 093
6.1 線性規(guī)劃 / 093
6.1.1 約束與有約束線性規(guī)劃 / 093
6.1.2 污水系統(tǒng)處理費用最小值的確定 / 096
6.2 非線性規(guī)劃 / 097
6.2.1 約束與有約束非線性規(guī)劃 / 097
6.2.2 保溫層厚度的優(yōu)化 / 100
6.2.3 發(fā)酵生產(chǎn)年利潤最大化的確定 / 103
6.3 優(yōu)化工具箱圖形用戶界面（GUI） / 105
6.3.1 GUI優(yōu)化工具的啟動與使用 / 105
6.3.2 約束優(yōu)化（fminunc/ fminsearch求解器） / 106
6.3.3 有約束優(yōu)化（fmincon求解器） / 107
6.3.4 線性規(guī)劃（linprog求解器） / 108
6.3.5 非線性最小二乘優(yōu)化（lsqnonlin求解器） / 108
6.3.6 遺傳算法優(yōu)化（ga求解器） / 108
6.3.7 遺傳算法優(yōu)化發(fā)酵過程體積溶氧傳遞系數(shù)（ga求解器） / 110
第7章 細胞反應(yīng)動力學(xué)模型參數(shù)的估計 / 114
7.1 細胞反應(yīng)動力學(xué)研究方法 / 114
7.2 洋蔥伯克霍爾德菌分批發(fā)酵動力學(xué)研究 / 114
7.2.1 模型建立與模型參數(shù)估計方法 / 115
7.2.2 模型參數(shù)初始值的估計 / 116
7.2.3 動力學(xué)模型參數(shù)的估計 / 120
第8章 生物系統(tǒng)模擬工具（SimBiology）的應(yīng)用 / 123
8.1 酶反應(yīng)動力學(xué)模擬 / 123
8.1.1 可逆酶反應(yīng)動力學(xué)模擬 / 123
8.1.2 有抑制劑的酶反應(yīng)動力學(xué)模擬 / 126
8.2 細胞反應(yīng)動力學(xué)模擬 / 129
8.3 細胞反應(yīng)模型參數(shù)的估計 / 132
參考文獻 / 136