利用自然光在光生物反应器中最大化生物质生产率的周期最优控制
最优化与控制
2012-04-16 v1
摘要
我们在昼夜循环影响下的光生物反应器生产框架中，探讨了微藻生物质长期生产率优化的问题。为此，我们提出了一个简单的光生物反应器模型，该模型考虑了由于生物质密度导致的光在反应器中的衰减，并通过应用 Pontryagin 极大值原理获得了在单日内优化生产率的控制律，其中稀释率是主要控制变量。所得解的一个重要约束是，反应器中的生物质在一天开始和结束时应处于同一水平，以便每天可以应用相同的控制并优化某种形式的长期生产率。根据微藻菌株参数和最大允许稀释率的不同，可能存在几种情形：bang-bang 控制、bang-singular-bang 控制，或者如果藻类在光照存在下生长速率非常强，则为恒定最大稀释。本文展示了分岔图以说明这些不同行为发生在哪些参数值下。最后，提出了一种简单的次优 bang-bang 策略，其数值实现的生产率水平几乎与最优策略相当。
引用
@article{arxiv.1204.2906,
title = {Periodic optimal control for biomass productivity maximization in a photobioreactor using natural light},
author = {Frédéric Grognard and Andrei R. Akhmetzhanov and Olivier Bernard},
journal= {arXiv preprint arXiv:1204.2906},
year = {2012}
}