[发明专利]基于DNA链置换反应的混沌振荡系统PI控制的实现方法

权利要求书

1.一种基于DNA链置换反应的混沌振荡系统PI控制的实现方法，其特征在于，其步骤如下：

S1、根据四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四变量混沌震荡系统的DNA化学反应网络和PI控制器的DNA化学反应网络，并将四变量混沌震荡系统的DNA化学反应网络分为降解模块、倍增模块和调节模块，将PI控制器的DNA化学反应网络分为催化模块、交换模块和降解模块；

所述四变量混沌震荡系统的DNA化学反应网络为：X→Φ、Y→2Y、Z→Φ、W→2W、Y+X→2X、Z+Y→2Y、W+Y→2W和Z+W→2Z，其中，X→Φ和Z→Φ均属于降解模块，Y→2Y和W→2W均属于倍增模块，Y+X→2X、Z+Y→2Y、W+Y→2W和Z+W→2Z均属于调节模块；

所述PI控制器的DNA化学反应网络为：Y→X+Y、X→Φ、Y→N+Y、N→X、X→X+M和M→X，其中，Y→X+Y、Y→N+Y和X→X+M均属于催化模块，N→X和M→X均属于交换模块，X→Φ属于降解模块；

所述四变量混沌系统的PI控制的DNA化学反应网络为：X→Φ、Y→2Y、Z→Φ、W→2W、Y+X→2X、Z+Y→2Y、W+Y→2W、Z+W→2Z、Y→X+Y、X→Φ、Y→N+Y、N→X、X→X+M和M→X，其中，X、Y、Z、W均为反应物，Φ为不能参与DNA链置换反应的生成物；

所述降解模块X→Φ对应的DNA链置换反应方程为：

其中，A₁为辅助物，sp1、sp2、sp3均表示生成物，q_i、q_m均表示化学反应速率；

反应的式(1)和式(2)相加得：

X+A₁→sp2+sp3 (3)

去掉辅助物A₁、不参加反应的生成物sp2、sp3，得验降解模块X→Φ；

所述降解模块Z→Φ对应的DNA链置换反应方程为：

其中，Z为反应物，A₂为反应过程中的辅助物，sp4、sp5、sp6均表示生成物；

反应的式(4)和式(5)相加得：

Z+A₂→sp5+sp6 (6)

去掉辅助物A₂、不参加反应的生成物sp5、sp6，得验降解模块Z→Φ；

所述倍增模块Y→2Y对应的DNA链置换反应方程为：

其中，A₃、B₃均为反应过程中的辅助物，sp7、sp8、sp9均表示生成物；

反应的式(7)和式(8)相加得：

Y+A₃+B₃→sp8+sp9+2X (9)

去掉辅助物A₃和B₃，不参加反应的生成物sp8、sp9得验倍增模块Y→2Y；

所述倍增模块W→2W对应的DNA链置换反应为：

其中，W为反应物，A₄、B₄均为反应过程中的辅助物，sp10、sp11、sp12均表示生成物；

反应的式(10)和式(11)相加得：

W+A₄+B₄→sp11+sp12+2W (12)

去掉辅助物A₄和B₄，不参加反应的生成物sp11、sp12得验倍增模块W→2W；

所述调节模块X+Y→2Y对应的DNA链置换反应方程为：

其中，A₅、A₆、B₅、B₆均为反应过程中的辅助物，sp13、sp14、sp15、sp16、sp17、sp18均表示生成物，q_s表示化学反应速率；

反应的式(13)和式(14)相加得：

Y+A₅+B₅→sp14+sp15+Y (17)

去掉辅助物A₅和B₅，不参加反应的生成物sp14、sp15得化学反应方程：

Y→Y (18)

反应的式(15)和式(16)相加得：

X+A₆+B₆→sp17+sp18+X (19)

去掉辅助物A₆和B₆，不参加反应的生成物sp17、sp18得化学反应方程：

X→X (20)

反应的式(18)和式(20)相加得验化学反应方程：X+Y→2Y；

所述调节模块Z+Y→2Y对应的DNA链置换反应为：

其中，A₇、A₈、B₇、B₈均为反应过程中的辅助物，sp19、sp20、sp21、sp22、sp23、sp24均表示生成物；

反应的式(21)和式(22)相加得：

Z+A₇+B₇→sp20+sp21+Y (25)

去掉辅助物A₇和B₇，不参加反应的生成物sp20、sp21得化学反应方程：

Z→Y (26)

反应的式(23)和式(24)相加得：

Y+A₈+B₈→sp23+sp24+Y (27)

去掉辅助物A₈和B₈，不参加反应的生成物sp23、sp24得化学反应方程：

Y→Y (28)

反应的式(26)和式(28)相加得验化学反应方程：Z+Y→2Y；

所述调节模块W+Y→2W对应的DNA链置换反应为：

其中，A₉、A₁₀、B₉、B₁₀均为反应过程中的辅助物，sp25、sp26、sp27、sp28、sp29、sp30均表示生成物；

反应的式(29)和式(30)相加得：

Y+A₉+B₉→sp26+sp27+W (33)

去掉辅助物A₉和B₉，不参加反应的生成物sp26、sp27得化学反应方程：

Y→W (34)

反应的式(31)和式(32)相加得：

W+A₁₀+B₁₀→sp29+sp30+W (35)

去掉辅助物A₁₀和B₁₀，不参加反应的生成物sp29、sp30得化学反应方程：

W→W (36)

反应的式(34)和式(36)相加得验化学反应方程：W+Y→2W；

所述调节模块Z+W→2Z对应的DNA链置换反应为：

其中，A₁₁、A₁₂、B₁₁、B₁₂均为反应过程中的辅助物，sp31、sp32、sp33、sp34、sp35、sp36均表示生成物；

反应的式(37)和式(38)相加得：

W+A₁₁+B₁₁→sp32+sp33+Z (41)

去掉辅助物A₁₁和B₁₁，不参加反应的生成物sp32、sp33得化学反应方程：

W→Z (42)

反应的式(39)和式(40)相加得：

Z+A₁₂+B₁₂→sp35+sp36+Z (43)

去掉辅助物A₁₂和B₁₂，不参加反应的生成物sp35、sp36得化学反应方程：

Z→Z (44)

反应的式(42)和式(44)相加得验化学反应方程：Z+W→2Z；

S2、基于四变量混沌震荡系统的降解模块、倍增模块和调节模块设计四变量混沌震荡系统对应的DNA链置换反应方程，并利用Visual DSD验证四变量混沌震荡系统的动力学行为；

S3、基于PI控制器的催化模块、交换模块和降解模块设计PI控制器对应的DNA链置换反应方程，并利用Visual DSD对PI控制器进行仿真；

S4、将四变量混沌震荡系统的DNA化学反应网络和PI控制器的DNA化学反应网络进行级联，得到四变量混沌系统的PI控制的DNA化学反应网络；利用Matlab和Visual DSD验证PI控制后的四变量混沌系统的动力学行为。