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本文针对一类发酵过程中的发育期、生长期及稳定期的不同特性，提出一种非线性多阶段动力系统及其辨识模型。论述了该模型是一种特殊的多阶段最优控制问题。根据子控制问题性能指标下水平集的局部一致有界性及下半连续性，证明了子控制问题可控性及最优解集为非空紧集。依此性质构造优化算法，研制相应的数学软件，并应用于间歇发酵过程中的参数辨识。其数值结果表明：该多阶段模型比已有模型更能逼近实际过程，提高了模型的精度，使模型更为有效。