用于单细胞蛋白生产的实验室规模连续搅拌釜反应器的建模与经济最优控制

本文提出一种耦合生长与 pH 的微生物 $\textit{Methylococcus capsulatus}$（Bath）新型动力学生长模型。我们将生长动力学应用于受物理实验室发酵罐启发的实验室规模连续搅拌釜反应器中单细胞蛋白生产的模型。该模型包含一组描述系统中生长与 pH 动态的微分代数方程。我们提出一种确保状态与代数变量非负性的仿真方法。此外，我们引入代数方程与变量的线性缩放以在牛顿法中获得数值稳定性。最后，我们针对实验室规模反应器中单细胞蛋白生产进行了经济最优控制的数值实验。该数值实验显示出用于生物量生长与 pH 跟踪的非平凡输入剖面。