基于批次控制和粒子群优化的胰岛素泵疗法研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:poiuytrewq10
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随着社会的高速发展,人民生活条件不断改善、生活水平不断提高;生活方式的“不健康”已经是导致糖尿病患者数量与日俱增的重要因素;由于糖尿病摧残广大人民的身体健康,因此糖尿病已经是严重影响人类身心健康的公共卫生问题之一。糖尿病带来的并发症的危害性是不言而喻的,所以现在全世界各个国家都是不遗余力、使出浑身解数对糖尿病患者加以控制。虽然在血糖控制领域中,已经有很多控制算法成功应用于血糖控制,像PID控制、模型预测控制(model predictive control, MPC)等,但是这些闭环控制方法的安全性还都有待提高。因此,本文中提出以下两种在批次之间是闭环的而又在批次之内是开环的半闭环控制策略。第一种是粒子群和批次控制(run-to-run control, R2R)相结合的自适应控制策略;它对已有的固定增益的R2R做了改进,之前文献中的固定增益都是依靠经验选取,针对饮食干扰或者个体变化的鲁棒性较差:本课题利用粒子群算法的寻优能力来获取自适应变化的控制增益,可以有很好的普适性,从而避免了经验选取参数带来的不足;在仿真中不仅证明了这种方法的有效性,而且表现出了优异的饮食鲁棒性和个体差异鲁棒性。第二种是高阶批次控制策略;已有的R2R控制算法中都采用一阶形式,虽然算法形式较为简洁,可是对于历史数据利用率不是很高,从而控制效果难免不是很理想;在本论文中,把R2R控制器从一阶推广到高阶,给出了二阶和七阶两种形式,并且应用于1型糖尿病的血糖控制,取得了令人满意的效果;最后也对提出的算法进行鲁棒性分析,研究结果表明:高阶批次控制策略即便在有饮食变化或者个体不同时都能达到出色的控制效果。
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