[发明专利]一种古龙酸工业发酵过程代谢活性关键阶段的识别方法

权利要求书

1.一种古龙酸工业发酵过程代谢活性关键阶段的识别方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)选取与菌体生长和产物形成的发酵过程状态相关的在线测量数据，所述在线测量数据包括发酵液的pH值、液位高度、温度以及通气量；

2)引入时滞窗口，滞后数据被加入到当前测量值中，t时刻的动态系统状态由[t-D,t]时间段的在线测量数据来表征，D为时滞窗口的宽度，对带时滞窗口的在线测量数据进行主成分分析，将多个相关变量转化为少数几个新的不相关的变量，即获得反映数据主要信息的主元；

3)利用带时滞窗口的主成分分析后的主元计算统计指标Hotelling’s T²随发酵时间的变化曲线；根据统计曲线中的奇异点SP包含的动态行为信息对不同代谢活性关键阶段进行识别。

2.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，步骤(2)中，所述带时滞窗口的在线测量数据进行主成分分析的步骤如下：

首先选取在线测量变量，假设发酵过程t时刻在线测量变量组成的m维向量用x(t)＝[x_t,1 x_t,2 … x_t,m]表示，则带时滞窗口的PCA的输入变量X_d为如下形式：

其中n为测量样本的个数，如果在线变量每τh采集一次，时滞窗口的宽度为D＝d×τ；

假设输入变量X_d已处理为归一化数据，对输入变量X_d进行主元分解获得反映变量X_d主要信息的主元t_i：

$X_d=\underset{i=1}{\overset{r}{\Σ}}{t}_i{p}_i^T+E---\left(2\right)$

式中，r为保留的主元个数，t_i为得分向量，也称为主元，p_i为载荷向量，E为残差矩阵；t_i和p_i的乘积之和表示发酵过程数据的主要信息，残差部分E代表发酵过程数据的次要信息。

3.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，步骤3)中，Hotelling’s T²随时间的变化曲线如下表示：

${T_i}^2\left(t\right)=t_i{\mathrm{\λ}}^{-1}{t}_i^T---\left(3\right)$

其中：λ是由前r个主元所对应的特征值组成的对角矩阵。

4.根据权利要求1所述的识别方法，其特征在于，D、τ由试差法获得。