随着生物工程技术的迅速发展,发酵工业越来越受到科技界、生物界的重视,对发酵工业过程的自动控制的要求也越来越迫切[1]。基于实验数据进行建模、参数估计以及对过程的仿真是提高发酵过程的效益及自动控制水平的重要途径。本文所讨论的生物发酵过程仿真与辨识软件正是出于此目的而设计的。出于寻求稳态过程优化操作条件和提高发酵过程生产效益的实际需要,开发用于研究生物发酵过程的模拟软件,具有十分重要的意义。从工程角度出发,本文设计的生物发酵过程仿真软件其主要功能在于:一、发酵过程动力学研究是发酵过程模型与系统仿真的基础。本软件可根据实际生产数据和模型结构,求取生物发酵过程的发酵动力学模型的参数,从而建立发酵过程模型。二、已知生物发酵过程的数学模型,对生物发酵过程进行系统仿真,从而可更深刻的了解微生物反应的本质;三、对各种不同的生化参数和初始条件,通过参数辨识和系统仿真,从而寻求出发酵过程的最优操作条件,提高发酵过程的效益,并可大大减少生物发酵的实验次数,大大降低人力、物力的消耗。LabVIEW是目前应用最广、开发最快、功能最强的图形化软件开发环境,其中包含了丰富的数学和仿真工具模块,不仅功能完整而且使用灵活,而且界面清晰美观,十分适合仿真软件的开发。基于以上内容作为出发点,本文主要阐述了基于LabVIEW的生物发酵过程仿真与辨识软件的设计和开发过程以及具体的应用。本文的创新之处在于软件的开发是将MATLAB与LabVIEW交互结合,而且,仿真软件是相对通用的,适用于多种模型的。本论文的文章结构为:第一章综述了生物发酵工艺学和系统仿真技术的研究进展以及LabVIEW开发软件,指出仿真技术对于生物发酵试验操作的优化控制具有十分重要的意义。第二章主要论述了生物发酵过程的数学建模过程,对比生长速率动力学模型和生物反应的动力学模型进行了简要介绍,此外还结合本文相关的数学模型的对参数辨识原理进行了分析。第三章主要介绍了整个软件开发的设计思想,模块化的设计原则是本软件(BioSim)的核心。本文的从设计过程分类主要可以分为界面和算法两大模块,从设计内容主要分为仿真和辨识两部分。第四、第五章详细介绍了软件的开发设计过程,第四章主要介绍了仿真算法、界面开发以及整个软件运行控制算法的设计与实现;第五章就本设计过程的难点——MATLAB与LabVIEW交互开发的参数辨识进行了研究分析和设计过程介绍。第六章为整个软件的应用示例介绍,包括操作步骤以及软件安装文件的编译过程和相关注意事项。第七章对本论文和设计过程进行了总结,并提出了课题进一步深入研究的方向。