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書籍詳細

  バイオプロセス解析法
- システム解析原理とその応用 -

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清水和幸 九工大教授 Ph.D. 著

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発行年月日:1997/10/01 , 判 型: A5,  ページ数:264頁

ISBN:978-4-339-06588-6,  定 価:3,456円 (本体3,200円+税)

グラフ理論の応用と代謝反応経路網解析や,ファジィ,ニューラルネットワーク,遺伝的アルゴリズムといった知的制御についてわかりやすく述べ,バイオプロセスの最適化や制御,オンライン同定の基本原理と具体的応用例を示した。

【目次】

1. システムの表現
1.1 プロセス方程式と伝達関数
1.2 簡単なプロセスの伝達関数
1.3 ブロック線図
2. グラフとその応用
1. システムの表現
1.1 プロセス方程式と伝達関数
1.2 簡単なプロセスの伝達関数
1.3 ブロック線図
2. グラフとその応用
2.1 グラフの基礎
2.2 グラフの種類
2.3 木グラフ
2.4 カットセットとコネクティビティー
2.5 方向グラフ
2.6 方向グラフと2項関係
2.7 グラフと行列表現
  2.7.1 方向グラフの行列表現とブール代数
  2.7.2 リサイクルループのないグラフの場合
  2.7.3 リサイクルループのあるグラフの場合
  2.7.4 可到達グラフ
  2.7.5 極大リサイクル網
  2.7.6 方向グラフと種々の行列表現
2.8 信号伝達線図とその応用
  2.8.1 信号伝達線図
  2.8.2 メイソンの定理
  2.8.3 感度解析
  2.8.4 代謝信号線図
2.9 キング・アルトマン法による反応速度の計算
3. バイオプロセスのモデリング
3.1 生物反応
3.2 量論式による表現
  3.2.1 量論収支
  3.2.2 量論収支を利用した比速度の推定
3.3 代謝流束モデル
3.4 収率
3.5 エネルギー収支
3.6 生物反応速度論
3.7 細胞の増殖速度
3.8 基質消費モデル
3.9 代謝産物生成速度
3.10 バイオリアクターシステムのモデリング
  3.10.1 回分培養
  3.10.2 流加培養
  3.10.3 連続培養
3.11 管型バイオリアクターのモデリング
3.12 ポピュレーションバランスモデル
4. バイオプロセスの動特性
4.1 ステップ応答
4.2 インパルス応答
4.3 周波数応答
  4.3.1 周波数伝達関数の振幅比と位相遅れ
  4.3.2 ベクトル軌跡
  4.3.3 ボード線図
4.4 非線形システムの安定性解析と位相面解析
  4.4.1 局所線形化と動特性
  4.4.2 連続攪拌槽型発酵槽の動特性解析
5. バイオプロセスの同定
5.1 過渡応答法
5.2 モーメント法
5.3 ランダム入力による同定
5.4 時系列データを利用したシステムの同定
5.5 オブザーバー
5.6 カルマンフィルター
  5.6.1 カルマンフィルターの基礎
  5.6.2 カルマンフィルターを利用した比増殖速度のオンライン推定法
6. 最適化手法とバイオプロセスへの応用
6.1 変分原理とその応用
6.2 最大原理とその応用
  6.2.1 最大原理
  6.2.2 最大原理による最適化法
  6.2.3 最大原理の応用
6.3 グリーンの定理を利用した最適化法
6.4 動的計画法
7. バイオプロセスの制御
7.1 線形制御系設計法
7.2 PID制御系設計
7.3 バイオプロセス制御の概要
7.4 DO濃度の制御とDO濃度の変化を指標とした流加培養
7.5 pH制御とpHの変化を指標とした流加培養
7.6 呼吸商による制御
7.7 オンラインモデル同定機構を備えた最適制御
7.8 オンライン最適化制御
7.9 モデル予測制御
  7.9.1 モデル予測制御の基本的概念
  7.9.2 モデル予測制御のアルゴリズム
8. 知的制御とその応用
8.1 ファジィエキスパートシステム
  8.1.1 言語や数値の表現法
  8.1.2 メンバーシップ関数の典型的な形
  8.1.3 ファジィ推論の実行
  8.1.4 ファジィロジックコントローラー
8.2 ニューラルネットワークとその応用
  8.2.1 神経細胞と神経細胞モデル
  8.2.2 人工ニューラルネットワークの開発
  8.2.3 誤差逆伝搬法によるニューラルネットワークの学習
  8.2.4 誤差逆伝搬法のアルゴリズム
  8.2.5 動的モデル同定と予測制御
  8.2.6 ニューラルネットワークとファジィ制御の融合
  8.2.7 その他のニューラルネットワーク
  8.2.8 ニューラルネットワークの今後の展望
8.3 遺伝的アルゴリズム
  8.3.1 遺伝的アルゴリズムの概要
  8.3.2 遺伝子組換え大腸菌培養への応用
付録
A. ラプラス変換表
B. 伝達関数の部分分数分解
C. 最小2乗法
D. スプライン関数
E. ラウス・フルビッツの安定判別
引用・参考文献
索引

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