【技术实现步骤摘要】
基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法
本专利技术涉及由DNA链置换反应构成的DNA化学反应网络
，特别是指一种基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法。
技术介绍
当今的时代被人们称作是信息时代，计算机作为处理信息最为普遍的载体，需要不断的革新。结合计算机和分子生物学科的DNA计算是一个新的研究领域。自然界中有很多包含着非常丰富信息处理机制的化学反应过程和物理反应过程，考虑到生物分子不仅具有良好的可操作性还有纳米级的空间尺寸等这些优势，发现这种生物分子为利用生物分子元件组装集成的生物计算机提供了更大的可能性，而生物计算一个重要的发展方向就是颇受关注的DNA计算，DNA计算也是将要进行详细研究和不断探索的一个重要方向。1994年美国科学家Adleman在一支装有特定DNA的试管中巧妙的解决了旅行商NP问题，仅仅用了7天时间，但是以当时的计算机水平来看所需要至少大约两年以上的时间，因此这个问题的解决开创了DNA计算的新纪元。DNA计算还衍生出了DNA自组装、DNA折纸术、DNA单链自组装、D...
【技术保护点】
1.一种基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，其步骤如下：/n步骤一：根据三变量混沌震荡系统的基本原理和PI控制器的基本原理分别构建混沌系统的DNA化学反应网络和PI控制器的DNA化学反应网络；/n步骤二：根据混沌系统的DNA化学反应网络构建混沌系统的DNA碱基序列和混沌系统的DNA链置换反应方程；/n步骤三：根据PI控制器的DNA化学反应网络构建PI控制器的DNA碱基序列和PI控制器的DNA链置换反应方程；/n步骤四：使用Visual DSD软件分别对混沌系统的DNA链置换反应方程和PI控制器的DNA链置换反应方程进行仿真，得到三变量混沌震荡...
【技术特征摘要】
1.一种基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一：根据三变量混沌震荡系统的基本原理和PI控制器的基本原理分别构建混沌系统的DNA化学反应网络和PI控制器的DNA化学反应网络；
步骤二：根据混沌系统的DNA化学反应网络构建混沌系统的DNA碱基序列和混沌系统的DNA链置换反应方程；
步骤三：根据PI控制器的DNA化学反应网络构建PI控制器的DNA碱基序列和PI控制器的DNA链置换反应方程；
步骤四：使用VisualDSD软件分别对混沌系统的DNA链置换反应方程和PI控制器的DNA链置换反应方程进行仿真，得到三变量混沌震荡系统和PI控制器；
步骤五：将PI控制器加入三变量混沌震荡系统后转化为DNA化学反应网络的微分反应方程，并利用Matlab软件对DNA反应网络的微分反应方程进行仿真，输出PI控制后的三变量混沌震荡系统的动力学行为。
2.根据权利要求1所述的基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，所述混沌系统的DNA化学反应网络包括7个化学反应方程，分别为：X→3X、X→2X、Z+2X→2Z、Y+X→2Y、Y→Φ、Z→Φ和2Z→Φ；所述PI控制器的DNA化学反应网络包括10个化学反应方程，分别为：X→Z、X→N、N→Z、N→X、Z→M、Z→X、M→X、M→Z、X→2X和Z→2Z；其中，X、Y、Z均表示逻辑运算的反应物，Φ表示不能参与DNA链置换反应的生成物。
3.根据权利要求2所述的基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，所述根据混沌系统的DNA化学反应网络构建混沌系统的DNA碱基序列和混沌系统的DNA链置换反应方程的方法为：
将化学反应方程X→3X转化为X→3X的DNA链置换反应方程：
其中，X为反应物，A0、A5和B0均为辅助物，sp1、sp2、sp3、sp15均为生成物，qi和qm均为化学反应速率；
将X→3X的DNA链置换反应方程(1)、(2)和(3)合并，得到：
X+A0+A5+B0→sp1+sp3+sp15+2X+X(4)
去掉辅助物A0、A5、B0和生成物sp1、sp3、sp15得验化学反应方程：2X→3X；
将化学反应方程X→2X转化为X→2X的DNA链置换反应方程：
将X→2X的DNA链置换反应方程(5)和(6)合并，得到：
X+A0+B0→sp1+sp3+2X(7)
去掉辅助物A0、B0和生成物sp1、sp3得验化学反应方程：X→2X；
将化学反应方程2X+Z→2Z转化为2X+Z→2Z的DNA链置换反应方程：
其中，Z为反应物，A31、A32、B3、A4、B4均为反应过程中的辅助物，sp4、sp10、sp11、sp12、sp13、sp14均表示生成物，qs为化学反应速率；
将2X+Z→2Z的DNA链置换反应方程(8)、(9)和(10)合并，得到：
2X+A31+A32+B3→sp4+sp10+sp11+Z(13)
去掉辅助物A31、A32、B3和生成物sp4、sp10、sp11得化学反应方程：
2X→Z(14)
将2X+Z→2Z的DNA链置换反应方程(11)和(12)合并，得到：
Z+A4+B4→sp12+sp14+Z(15)
去掉辅助物A4和B4，生成物sp12、sp14得化学反应方程：
Z→Z(16)
将化学反应方程(14)和(16)合并，得得验化学反应方程：2X+Z→2Z；
将化学反应方程Y+X→2Y转化为Y+X→2Y的DNA链置换反应方程：
其中，Y为反应物，A1、A2、B1、B2均为反应过程中的辅助物，sp4、sp5、sp6、sp7、sp8、sp9均为生成物；
将Y+X→2Y的DNA链置换反应方程(17)和(18)合并，得到：
X+A1+B1→sp4+sp6+Y(21)
去掉辅助物A1、B1和生成物sp4、sp6得化学反应方程：
X→Y(22)
将Y+X→2Y的DNA链置换反应方程(19)和(20)合并，得到：
Y+A2+B2→sp7+sp9+Y(23)
去掉辅助物A2和B2，生成物sp7、sp9得化学反应方程：
Y→Y(24)
将化学反应方程(22)和(24)合并，得验化学反应方程：X+Y→2Y；
将化学反应方程Y→Φ转化为Y→Φ的DNA链置换反应方程：
其中，A6为反应过程中的辅助物，sp16、sp17、sp18均为生成物；
将Y→Φ的DNA链置换反应方程(25)和(26)合并，得到：
Y+A6→sp17+sp18(27)
去掉辅助物A6和生成物sp17、sp18，得验化学反应方程：Y→Φ；
将化学反应方程Z→Φ转化为Z→Φ的DNA链置换反应方程：
其中，A7为反应过程中的辅助物，sp19、sp20、sp21均表示生成物；
将Z→Φ的DNA链置换反应方程(28)和(29)合并，得到：
Z+A7→sp20+sp21(30)
去掉辅助物A7和生成物sp20、sp21得验化学反应方程：Z→Φ；
将化学反应方程2Z→Φ转化为2Z→Φ的DNA链置换反应方程：
其中，A8为反应过程中的辅助物，sp22、sp23、sp24、sp25、sp26均表示生成物；
将2Z→Φ的DNA链置换反应方程(31)、(32)和(33)合并，得到：
2Z+A8→sp23+sp24+sp25+sp26(34)
去掉辅助物A8和生成物sp22、sp24、sp25、sp26得验化学反应方程：2Z→Φ。
4.根据权利要求3所述的基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，所述化学反应方程X→3X中反应物X的DNA序列为：<12^34^5>；辅助物A5的DNA序列为：{2^*}[34^]<12^12^>；辅助物A0的DNA序列为：{2^*}[34^]<12^12^>；辅助物B0的DNA序列为：{4^*}[12^]<34^5>:[12^]<34^5>；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程X→2X中反应物X的DNA序列为：<12^34^5>；辅助物A0的DNA序列为：{2^*}[34^]<12^12^>；辅助物B0的DNA序列为：{4^*}[12^]<34^5>:[12^]<34^5>；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程Z+2X→2Z中反应物X的DNA序列为：<12^34^5>；反应物Z的DNA序列为：<34^1112^13>；辅助物A31的DNA序列为：{2^*}[34^]::{2^*}[34^]<2^>；辅助物A32的DNA序列为：<34^>{2^*}[34^]<12^>；辅助物B3的DNA序列为：{4^*}[34^]<1112^13>；辅助物A4的DNA序列为：[34^11]<10^>{12^*}；辅助物B4的DNA序列为：[34^11]<12^13>{10^*}；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程Y+X→2Y中反应物X的DNA序列为：<12^34^5>；反应物Y的DNA序列为：<34^78^9>；辅助物A1的DNA序列为：{2^*}[34^]<34^>；辅助物B1的DNA序列为：{34^*}[34^]<78^9>；辅助物A2的DNA序列为：[34^7]<10^>{8^*}；辅助物B2的DNA序列为：[34^7]<8^9>{10^*}；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程Y→Φ中反应物Y的DNA序列为：<34^78^9>；辅助物A6的DNA序列为：{4^*}[7a^]；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程Z→Φ中反应物Z的DNA序列为：<34^1112^13>；辅助物A7的DNA序列为：[b^11]{12^*13}；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构；
所述化学反应方程2Z→Φ中反应物Z的DNA序列为：<34^1112^13>；辅助物A8的DNA序列为：[c^11]{12^*}:[c^11]{12^*}；其中，“<>”表示未互补配对的DNA上链结构，“[]”表示互补配对的DNA双链结构，“{}”未互补配对的DNA下链结构，“^”表示上链的小支点结构，“^*”表示下链的小支点结构。
5.根据权利要求2所述的基于DNA化学反应网络的混沌震荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，所述根据PI控制器的DNA化学反应网络构建PI控制器的DNA碱基序列和PI控制器的DNA链置换反应方程的方法为：
将化学反应方程X→Z转化为X→Z的DNA链置换反应方程：
其中，X为反应物，A9、B9均为反应过程中的辅助物，sp27、sp28、sp29均表示生成物，qi、qm均表示化学反应速率；
将X→Z的DNA链置换反应方程(35)和(36)合并，得到：
X+A9+B9→sp28+sp29+Z(37)
去掉辅助物A9、B9和生成物sp28、sp29得验化学反应方程：X→Z；
将化学反应方程X→N转化为X→N的DNA链置换反应方程：
其中，A10、B10均为反应过程中的辅助物，sp30、sp31、sp32均表示生成物；
将X→N的DNA链置换反应方程(38)和(39)合并，得到：
X+A10+B10→sp31+sp32+N(40)
去掉辅助物A10、B10和生成物sp31、sp32得验化学反应方程：X→N；
将化学反应方程N→Z转化为N→Z的DNA链置换反应方程：
其中，N为反应物，A11、B11均为反应过程中的辅助物，sp33、sp34、sp35均表示生成物，qa表示化学反应速率；
将N→Z的DNA链置换反应方程(41)和(42)合并，得到：
N+A11+B11→sp34+sp35+N(43)
去掉辅助物A11、B11和生成物sp34、sp35得验化学反应方程：N→Z；
将化学反应方程N→X转化为N→X的DNA链置换反应方程：
其中，A12、B12均为反应过程中的辅助物，sp36、sp37、sp38均表示生成物；
将N→X的DNA链置换反应方程(44)和(45)合并，得到：
N+A12+B12→sp37+sp38+X(46)
去掉辅助物A12、B12和生成物sp37、sp38得验化学反应方程：N→X；
将化学反应方程Z→M转化为Z→M的DNA链置换反应方程：
其中，A13、B13均为反应过程中的辅助物，sp39、sp40、sp41均表示生成物；
将Z→M的DNA链置换反应方程(47)和(48)合并，得到：
Z+A13+B13→sp40+sp41+M(49)
去掉辅助物A13、B13和生成物sp40、sp41得验化学反应方程：Z→M；
将化学反应方程Z→X转化为Z→X的DNA链置换反应方程：
其中，A14、B14均为反应过程中的辅助物，sp42、sp43、sp44均表示生成物，qp表示化学反应速率；
将Z→X的DNA链置换反应方程(50)和(51)合并，得到：
Z+A14+B14→sp43+sp44+X(52)
去掉辅助物A14、B14和生成物sp43、sp44得验化学反应方程：Z→X；
将化学反应方程M→X转化为M→X的DNA链置换反应方程：
其中，M为反应物，A15、B15均为反应过程中的辅助物，sp45、sp46、sp47均表示生成物；
将M→X的DNA链置换反应方程(53)和(54)合并，得到：
M+A15+B15→sp46+sp47+X(55)
去掉辅助物A15、B15和生成物sp46、sp47得验化学反应方程：M→X；
将化学反应方程M→Z转化为M→Z的DNA链置换反应方程：
其中，A16、B16均为反应过程中的辅助物，sp48、sp49、sp50均表示生成物；
将M→Z的DNA链置换反应方程(56)和(57)合并，得到：
M+A16+B16→sp49+sp50+Z(58)
去掉辅助物A16、B16和生成物sp48、sp49得验化学反应方程：M→Z；
将化学反应方程X→2X转化为X→2X的DNA链置换...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙军伟，吉浩平，王春秀，陈祥伟，韩俊涛，肖萧，王延峰，王英聪，凌丹，王妍，刘鹏，余培照，刘娜，栗三一，黄春，方洁，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。