基于参数辨识的闭环胰岛素泵控制器的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaocjs
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
糖尿病是一种由于人体胰腺功能损坏,无法正常分泌胰岛素而引起持续高血糖现象的疾病。体外注射胰岛素是目前医学上常用的治疗糖尿病的手段,其中最先进的治疗设备是动态胰岛素泵系统,但是该治疗系统需要医护人员或患者本人根据经验设定胰岛素注射量,这容易造成注射剂量不准确引起血糖大幅波动。为了实现动态胰岛素泵的闭环,到达胰岛素剂量的科学输注的目的,我们提出了基于参数辨识的闭环胰岛素泵控制器的研究:通过模型参数辨识算法实现被控对象与血糖模型的匹配,依据血糖浓度,闭环胰岛素泵自动优化计算适合该患者的最佳胰岛素注射剂量。在治疗过程中,必须保证血糖浓度被控制在合理范围内,在进餐和运动等引起血糖大波动的干扰因素下,避免出现高血糖和低血糖现象,因此对血糖闭环控制器的有效性和安全性有很高要求。本文首先分析了闭环胰岛素泵控制系统的基本原理,从整个控制系统的仿真研究和血糖控制算法需求的角度分析了建立被控对象的血糖-胰岛素动态调节模型的重要性。完成了几种血糖调节模型的对比分析,最终选定由Hovorka团队提出的血糖调节模型。在Hovorka团队提出的建模思路基础上,分别建立了血糖-胰岛素代谢关系的SIMULINK模型和M文件模型,并针对进餐子系统模型提出改进,通过开环仿真验证了该模型的合理性。接下来,本文阐述了模型参数辨识算法和动态矩阵控制算法的基本原理。本文提出了动态矩阵控制血糖浓度的思想,完成了动态矩阵中最优输出的公式推导和算法程序的编写。由于人体差异性和外界干扰因素的存在,单一固定的血糖模型做控制算法的预测模型时,很容易造成模型失配和控制不准,因此在对人体血糖调节机制研究的基础上,分析了血糖-胰岛素动态调节模型中造成人体血糖调节差异性的参数,确定了需要进行模型辨识的六个参数,并采用最小二乘法实现了不同被控对象的模型参数辨识。最后,本文分别在T1DM模拟仿真器中搭建软件仿真平台和在STM32单片机中搭建了硬件实验平台,分别采用MATLAB语言和C#语言对基于参数辨识的动态矩阵控制器编程。对10个被控对象进行仿真实验,结果显示血糖从150mg/dl的高血糖状态在2~3h内可降低到正常范围内,且没有低血糖现象。
其他文献
期刊
张孝祥是南宋致力于凌轹苏轼并在词的创作上卓有成就的第一人,于湖词继轨东坡词,“寓以诗人句法”,用诗体之自由章法,用诗体之用典,将诗“兴观群怨”的多种功能赋予词体,使其
随着航天技术的发展,未来的在轨服务任务越来越复杂,要求越来越高,传统的单臂空间机器人已不能满足要求,而采用多个机器人又增加了系统的复杂性和成本。因此,自重构多分支机器人将
本文对汽轮发电机组安装、检修过程中的轴系对中及调整方法进行了研究。设计了轴系参数自动检测技术方案,建立了轴系对中调整的模型及优化模型,并在此基础上,开发研制出由功能可
期刊
可变费用法(VFA)是IFRS 17为具有直接分红特征的保险合同提供的特殊模型,保险公司可以行使OCI选择权以消除基础项目损益的会计错配的情形.为了更简明地展现这种影响,本文通过
该文首先深入的分析和比较了分布式控制系统中的各种主要技术的优缺点,指出分布式过程控制系统未来重要的技术发展方向——冗余FCS系统.针对目前可靠分布式控制系统对容错技
相较于轮式机器人,足式机器人虽然在速度及能耗效率方面略逊一筹,但在地形适应性方面却能展现出无比的优越性,由此受到了国内外学者的广泛关注。对足式机器人的研究已经有较长的
该文针对工业机器人中广泛存在的问题,即重复精度高而绝对精度低的问题,通过对工业机器人运动学建模、误差等理论的分析,提出了校准方法;利用MOTOMANSV3进行运动学校准的实验
全球卫星定位系统(GPS),是近年来在全球范围得到广泛应用的高精度导航、定位和定时系统,它的产生和发展已成为现代化导航定位的重要标志.目前GPS产品已应用于包括铁路公路运