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第1章 MATLAB基础1

1.1 MATLAB工作环境1

1.1.1 MATLAB窗口1

1.1.2 M文件的编辑调试环境3

1.1.3 在线帮助5

1.2 数学运算6

1.2.1 基础运算7

1.2.2 数组及运算8

1.3 绘图功能12

1.3.1 基本图形12

1.3.2 对数坐标图形19

1.3.3 函数绘图19

1.3.4 双轴绘图20

1.4 数据导入与导出21

1.4.1 数据导入21

1.4.2 数据导出25

第2章 线性与非线性方程（组）的应用27

2.1 线性方程组27

2.1.1 细胞反应的元素衡算28

2.1.2 细菌共存数的确定28

2.1.3 多级逆流萃取理论级数的确定29

2.2 非线性方程（组）32

2.2.1 应用基础32

2.2.2 汽液平衡组成及泡点温度的确定36

2.2.3 分批培养过程细胞浓度的确定37

2.2.4 换热器组温度的优化38

2.2.5 传热过程流量的调节40

第3章 微分模型的应用42

3.1 微分的解析解42

3.1.1 微分方程与微分函数的解析解42

3.1.2 连续搅拌反应器最大稀释率的确定45

3.1.3 酶底物抑制动力学方程及最佳底物浓度的确定47

3.1.4 发酵培养基最佳配方的确定48

3.2 微分方程数值解50

3.2.1 应用基础50

3.2.2 细胞生长动力学模拟51

3.2.3 细胞分批培养过程动力学模拟52

3.2.4 有/无菌体死亡的细胞生长与基质消耗的动力学模拟54

3.2.5 恒速流加细胞分批培养过程的动态模拟60

第4章 积分模型的应用64

4.1 符号积分64

4.1.1 应用基础64

4.1.2 均相酶促反应时间的确定66

4.2 数值积分67

4.2.1 应用基础67

4.2.2 均相酶促反应时间的确定69

4.2.3 乳糖在平推流反应器中水解的A/F的确定69

4.2.4 高浓度气体吸收传质单元数的计算70

第5章 数据插值与拟合73

5.1 数据插值73

5.1.1 一维与二维插值73

5.1.2 折光率与乙醇质量分数的估算76

5.1.3 发酵时间与青霉素浓度的估算77

5.2 数据拟合——曲线拟合工具箱（Curve Fitting Toolbox）的应用79

5.2.1 Curve Fitting Toolbox的交互环境79

5.2.2 多项式拟合——反应物分压与反应时间关系模型80

5.2.3 有理式拟合——无抑制的细胞生长动力学模型81

5.2.4 幂函数拟合——强制对流传热关联式及反应级数的确定82

5.2.5 自定义方程拟合——有/无抑制剂的酶反应动力学模型88

第6章 优化工具箱（Optimization Toolbox）的应用93

6.1 线性规划93

6.1.1 无约束与有约束线性规划93

6.1.2 污水系统处理费用最小值的确定96

6.2 非线性规划97

6.2.1 无约束与有约束非线性规划97

6.2.2 保温层厚度的优化100

6.2.3 发酵生产年利润最大化的确定103

6.3 优化工具箱图形用户界面（GUI）105

6.3.1 GUI优化工具的启动与使用105

6.3.2 无约束优化（fminunc/fminsearch求解器）106

6.3.3 有约束优化（fmincon求解器）107

6.3.4 线性规划划（linprog求解器）108

6.3.5 非线性最小二乘优化（lsqnonlin求解器）108

6.3.6 遗传算法优化（ga求解器）108

6.3.7 遗传算法优化发酵过程体积溶氧传递系数（ga求解器）110

第7章 细胞反应动力学模型参数的估计114

7.1 细胞反应动力学研究方法114

7.2 洋葱伯克霍尔德菌分批发酵动力学研究114

7.2.1 模型建立与模型参数估计方法115

7.2.2 模型参数初始值的估计116

7.2.3 动力学模型参数的估计120

第8章 生物系统模拟工具（SimBiology）的应用123

8.1 酶反应动力学模拟123

8.1.1 可逆酶反应动力学模拟123

8.1.2 有抑制剂的酶反应动力学模拟126

8.2 细胞反应动力学模拟129

8.3 细胞反应模型参数的估计132

参考文献136