基于多目标优化的人工胰脏区间模型预测控制算法研究

发布时间：2024-02-27 22:44

　　目前糖尿病治疗是通过注射胰岛素的方法,患者需要每天多次注射胰岛素,而且胰岛素的剂量无法精确控制,导致低血糖的情况发生。人工胰脏系统由于根据血糖的水平自动调节胰岛素输注速率的完全闭环控制系统,因此被认为是治疗糖尿病最有前景的方法之一。目前,人工胰脏系统中胰岛素泵和实时连续监测技术的发展水平已经满足临床要求,但是由于人体血糖调节包括体液调节和神经两部分,是个极其复杂的动态过程,而且影响血糖水平的内在因素和外在因素较多,因此对于人工胰脏闭环控制算法的设计具有很大的挑战性。本课题针对现有模型预测控制算法区间控制内没有进一步优化和没有考虑胰岛素经济性两个问题,提出一种菱形区间软约束多目标优化模型预测控制算法。同时,在血糖调节过程中,既要兼顾控制性能,还要考虑胰岛素成本的影响,因此对于预测控制算法目标函数的构建和求解,需要对多目标优化问题进行研究,本课题将设计一种多种群多目标烟花算法对目标函数进行求解。具体研究工作如下:首先,由于ARX模型能够近似反映人工胰脏血糖-胰岛素之间的关系,选用自回归模型(Auto Regressive with eXogenous Input,ARX)模型作为预测模型,...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1仿真平台系统图

燕山大学工程硕士学位论文-12-2.3仿真平台搭建2.3.1仿真平台介绍美国弗吉尼亚大学和意大利帕多瓦大学联合开发了一款糖尿病仿真平台——T1DM葡萄糖-胰岛素代谢动力学的计算机模拟仿真软件(TheUVa/PadovaTypeIDiabetesMellitusSimulator)....

图2-2模型搭建(2)启动用户操作界面：打开Matlab，在UVaPadovaT1DMSimulatorv3.2.1文件路径

第2章基于数据驱动的血糖-胰岛素ARX模型与仿真平台-13-(Controller)模块。2.3.2仿真平台的搭建（1）双击图2-1中黄色的控制器模块，在此模块中搭建模型，如图2-2所示。图中的“glucose”、“Insulininjection”、“mealannouncem....

图2-3仿真平台的用户操作界面

第2章基于数据驱动的血糖-胰岛素ARX模型与仿真平台-13-(Controller)模块。2.3.2仿真平台的搭建（1）双击图2-1中黄色的控制器模块，在此模块中搭建模型，如图2-2所示。图中的“glucose”、“Insulininjection”、“mealannouncem....

图2-4场景文件选择界面

燕山大学工程硕士学位论文-14-(3)场景文件的选择：图2-3中的“LoadScenario”下面三个按钮，点击“SelectScenarioFiles”按钮，将出现图2-4，可根据需要，选择相应的场景文件。本文中选择Scn_1_d_OL.scn子模块作为场景文件。图2-4场景文....

本文编号：3913078