Preview

Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий

Расширенный поиск

Оптимальное управление процессом культивирования в условиях инфицирования

https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-1-79-82

Полный текст:

Аннотация

Представлен вариант решения задачи оптимального управления подачей антибиотика в условиях инфицирования, заключающейся в выборе из области допустимых управлений оптимального, с целью достижения компромисса между потерями в производстве за счет наличия посторонней микрофлоры и затратами на ее подавление, обусловленное применением антибиотика. Наличие в готовой продукции, кроме полезной культуры, других микроорганизмов, в частности “диких“ существенно ухудшает качественные показатели конечного продукта (в частности, снижает срок хранения). В своеобразных условиях производства повышение качества целевого продукта за счет устранения инфекции возможно, в том числе, при использовании в процессе культивирования антибиотиков, но отсутствие эффективных алгоритмов и систем управления их подачей оставляет данный вопрос открытым. В качестве математической модели, адекватно описывающей ситуацию конкурентного взаимодействия двух популяций микроорганизмов (полезной и “дикой“) из-за потребления одного ресурса, используется система Лотки-Волтерра, адаптированная для микробиологического процесса. Ставится задача: найти закон управления U(t), принадлежащий допустимой области управлений. Управление, доставляющее минимум критерию оптимизации в соответствии с принципом максимума, определяется из условия максимума функции Гамильтона и вытекающей из нее канонической системы уравнений. Получена модифицированная сопряженная система уравнений в матричном виде. Решение системы дифференциальных уравнений найдено в аналитическом виде методом преобразования координат. В результате найден оптимальный, в смысле выбранного критерия, закон управления подачей антибиотика, позволяющий регулировать концентрацию посторонней микрофлоры в процессе культивирования микроорганизмов, учитывающий удельную скорость прироста “диких“ микроорганизмов.

Об авторе

Н. В. Суханова
Воронеж. гос. ун-т. инж. технол.
Россия

Доцент, кафедра информационных и управляющих систем. тел. (473)255-38-75



Список литературы

1. Вольтерра В. Математическая теория борьбы за существование. М.: Институт компьютерных исследований, 2004. 288 с.

2. Галлеев Э.М., Зеликин М.И., Конягин С.В. Оптимальное управление. М.: МЦНМО (Московский центр непрерывного математического образования), 2008. 320 с.

3. Покорный Ю.В. Оптимальные задачи. М.: Регулярная и хаотичная динамика, 2008. 160 с.

4. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации: учеб. пособие. М.: Физматлит, 2008. 368 с.

5. Россихина Л.В. Синтез алгоритмов и систем управления процессом культивирования микроорганизмов в условиях инфицирования (на примере производства хлебопекарных дрожжей). Автореф. дисс. … канд. тех. наук. Воронеж: ВГТА, 2001. 16 с.


Для цитирования:


Суханова Н.В. Оптимальное управление процессом культивирования в условиях инфицирования. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016;(1):79-82. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-1-79-82

For citation:


Sukhanova N.V. Optimal control of the process of cultivation in the conditions of infection. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2016;(1):79-82. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-1-79-82

Просмотров: 320


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)