Willis环脑动脉瘤系统的非线性分析及控制

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Willis环脑动脉瘤系统是一类近些年来才发展、建立起来的非线性系统,其建立在临床观测和体外模拟实验之上,具有较强的生物和医学背景。该系统以脑动脉瘤内的血流速度为研究对象,通过血流动力学参数反映脑动脉瘤的发展情况。 本文首先研究两类Willis环脑动脉瘤系统平衡点的稳定性。其中简易脑动脉瘤系统的平衡点结构都不稳定,出现分岔,此结论为混沌解的存在性提供了理论依据,表明脑动脉瘤内的混沌是有害混沌,人们要尽量避免它的产生。 其次从定性分析的角度研究Willis环脑动脉瘤系统的周期运动的稳定性。基于该系统周期解的存在性及稳态主共振是周期运动这一理论,通过对等价的自治微分方程定常解的稳定性分析,得到Willis环脑动脉瘤系统周期运动失稳的条件,这为脑动脉瘤患者预防周期性偏头疼提供了理论依据。 针对Willis环脑动脉瘤系统参数的不确定性,本文基于自适应模糊控制思想,通过模糊规则的自动更新,将该系统控制到一个指定的状态或希望的轨线上,并给出了数值模拟结果,这表明自适应模糊控制方法在Willis环脑动脉瘤系统的研究中是一个有力的工具。 最后,本文基于Panetta的数学建模思想构造了一个新的Willis环脑动脉瘤系统,分别研究了该系统最优控制解的存在性与唯一性,
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