馮恩民、修志龍等編著的《非線性發酵動力繫統——辨識、控制與並行優化》首先簡述了微生物發酵過程與當前的研究狀況，以及各種非線性動力繫統的研究狀況。較詳細地敘述了目前微生物發酵過程中各種不同工況(間歇發酵、連續發酵與批式流加發酵)下的動力繫統、穩定性及主要性質。這些動力繫統均為非線性、非光滑、且無法求得解析解的。由於某些發酵機理尚不明確，發酵實驗僅能測得部分數據，有些數據無法測試或者測試不準等。因此，本書敘述了判別數學模型正確與否的另一標準，即生物繫統自身固有的魯棒性及其定量的魯棒性定義。

《非線性發酵動力繫統——辨識、控制與並行優化》繫統闡述了一類 微生物發酵非線性動力繫統的參數辨識與最優控 制的理論與方法。首先論述了不同微生物發酵方式(間歇發酵、連續發酵和 批 式流加發酵)下的非線性、非光滑動力繫統的性質：穩定性、魯棒性以及不 同動力繫統參數辨識的方法，即實驗數據辨識法和繫統魯棒性辨識法；其 次 闡述了不同動力繫統的最優控制方法及數值模擬方法，證明了可辨識性或 最 優解的存在性以及達到最優解的必要條件；最後用並行優化算法研究了數 百 個混雜動力繫統約束下的參數辨識與超復雜繫統的最優控制問題。 《非線性發酵動力繫統——辨識、控制與並行優化》是作者馮恩民、 修志龍等十餘年科研工作的繫統總結，也是以微生物發酵的實際科研 問題驅動的生物數學研究的範例。可作為信息與計算科學、應用數學、自 動控 制、生物化工、生物工程與技術等專業高年級本科生、研究生、教師及相 關 工程技術人員的教材或參考書。

前言
第1章 緒論
1.1 甘油生物轉化過程簡介
1.2 甘油生物轉化過程動力學
1.2.1 甘油代謝細胞生長動力學
1.2.2 底物甘油消耗動力學模型
1.2.3 細胞外主要產物形成動力學
1.2.4.底物甘油跨膜運輸動力學模型
1.2.5 細胞內3-羥基丙醛動力學模型
1.2.6 細胞內1，3-丙二醇動力學模型
1.3 發酵工程中的動力繫統及研究現狀
1.3.1 脈衝微分方程及研究現狀
1.3.2 混雜動力繫統及其研究現狀
1.3.3 時滯動力繫統及其研究現狀
1.3.4 隨機動力繫統及其研究現狀
1.4 代謝工程的定量分析
1.4.1 代謝通量分析
1.4.2 代謝控制分析
1.4.3 S繫統方法
1.5 發酵工程中的優化
1.5.1 非線性參數優化問題的研究概況
1.5.2 非線性*優控制的研究概況
1.5.3 生物魯棒性及其研究現狀
1.6 本書的主要內容
第2章 非線性動力繫統與並行算法
2.1 符號與各種空間
2.1.1 拓撲向量空間
2.1.2 變分分析
2.2 集中參數動力繫統
2.2.1 常微分方程的定性理論
2.2.2 *優控制問題
2.3 混雜動力繫統
2.3.1 理論框架模型
2.3.2 參數靈敏度分析
2.3.3 切換繫統
2.4 脈衝動力繫統
2.4.1 繫統描述
2.4.2 脈衝繫統解的性質
2.4.3 脈衝繫統*優控制
2.5 隨機動力繫統
2.5.1.隨機微分方程的定性理論
2.5.2 隨機*優控制
2.6 時滯動力繫統
2.7 幾乎線性繫統的穩定性
2.7.1 局部幾乎線性繫統穩定性
2.7.2 Lyapunoy第二方法
2.8 *優性原理
2.8.1 極大值函數
2.8.2 雙層規劃
2.8.3 *優性條件
2.9 並行算法
2.9.1 並行計算的背景與現狀
2.9.2 並行計算的基本概念
2.9.3 並行算法設計
2.9.4 並行程序設計——MPI編程
2.9.5 MPI常用函數
第3章 微生物間歇發酵非線性動力繫統
3.1 引言
3.2 間歇發酵Monod型動力繫統
3.2.1 繫統解的性質
3.2.2 參數辨識及優化
3.2.3 數值模擬
3.2.4 *優控制模型及性質
3.2.5 *優性條件與*優性函數
3.3 間歇發酵多階段動力繫統
3.3.1 繫統解的性質
3.3.2 參數辨識模型
3.3.3 優化算法
3.3.4 數值模擬
3.4 時變函數多階段動力繫統
3.4.1 繫統辨識模型
3.4.2 優化算法
3.4.3 數值模擬
3.5 間歇發酵隨機動力繫統
3.5.1 比生長速率的白噪聲擾動
3.5.2 隨機繫統解的性質
3.5.3 隨機動力繫統的生存集
3.5.4 數值模擬
3.5.5 隨機*優控制
3.6 間歇發酵的S繫統
3.6.1 S繫統的參數辨識
3.6.2 優化算法
3.6.3 數值結果
3.7 間歇發酵酶催化混雜動力繫統
3.7.1 酶催化混雜動力繫統模型
3.7.2 酶催化混雜動力繫統性質
3.7.3 繫統辨識、優化算法及數值模擬
3.7.4 參數靈敏度分析及數值結果
第4章 微生物連續發酵非線性動力繫統
4.1 引言
4.2 基於Monod模型的微生物連續發酵動力繫統
4.2.1 模型描述
4.2.2 非線性動力繫統的性質
4.2.3 參數辨識模型
4.2.4 優化算法及數值模擬
4.2.5 非線性動力繫統的穩定性
4.3 連續發酵非線性隨機動力繫統
4.3.1 非線性隨機動力繫統
4.3.2 非線性隨機動力繫統性質
4.3.3 數值模擬
4.4 微生物連續發酵時滯動力繫統
4.4.1 無量綱連續發酵時滯動力繫統
4.4.2 無量綱連續發酵時滯動力繫統的性質
4.4.3 無量綱連續發酵時滯動力繫統的數值模擬
4.5 連續發酵酶催化混雜動力繫統獨立參數辨識與並行優化
4.5.1 復雜代謝網絡及混雜動力繫統模型
4.5.2 連續發酵酶催化動力繫統的性質
4.5.3 性能指標與魯棒性分析
4.5.4 一簇混雜動力繫統的獨立參數辨識
4.5.5 一簇混雜動力繫統獨立參數辨識的並行優化
4.5.6 數值模擬
4.6 基於雙層規劃推斷甘油代謝的目標函數
4.6.1 甘油在克雷伯氏杆菌中的代謝
4.6.2 通量平衡分析模型
4.6.3 推斷目標函數的雙層優化模型
4.6.4 通量模型性質及數值計算
4.7 酶催化動力繫統共同參數繫統辨識及並行優化
4.7.1 性能指標與魯棒性分析
4.7.2 共同參數辨識模型及並行優化算法
4.7.3 數值結果
第5章 批式流加發酵動力繫統辨識與*優控制
5.1 引言
5.2 耦聯批式流加發酵脈衝動力繫統
5.2.1 批式流加的非線性脈衝動力繫統
5.2.2 非線性脈衝動力繫統的參數辨識
5.2.3 非線性脈衝動力繫統的*優控制
5.3 耦聯批式流加發酵多階段動力繫統
5.3.1 非線性多階段動力繫統
5.3.2 非線性多階段動力繫統的性質
5.3.3 多階段動力繫統的參數辨識
5.3.4 多階段動力繫統的*優控制
5.3.5 基於*優控制策略的設計
5.4 耦聯批式流加發酵多階段脈衝動力繫統
5.4.1 多階段脈衝繫統及性質
5.4.2 雙層參數辨識
5.4.3 優化算法
5.4.4 數值結果
5.5 耦聯批式流加發酵自治切換動力繫統
5.5.1 自治切換動力繫統
5.5.2 *優控制模型
5.5.3 優化算法
5.5.4 數值結果
5.6 耦聯批式流加發酵的*優切換控制
5.6.1 非線性切換動力繫統
5.6.2 非線性切換繫統的性質
5.6.3 *優切換控制模型及其等價形式
5.6.4 優化算法
5.6.5 數值結果
5.7 非耦聯批式流加發酵混雜繫統
5.7.1.非線性混雜動力繫統
5.7.2 混雜繫統的適定性分析
5.7.3 數值模擬
5.7.4 批式流加發酵反饋控制的設計
參考文獻
附錄A 關於非線性發酵動力繫統其他文獻
附錄B 發酵動力繫統研究獲得資助情況