糖尿病是一種因人體胰腺功能損壞導(dǎo)致胰島素分泌不足或因胰島素分泌過多導(dǎo)致胰島素抵抗而引起的代謝疾病。目前醫(yī)學(xué)界尚未有效根治糖尿病的治療手段,臨床治療主要以注射人工胰島素來有效降低血糖。I型糖尿病患者自身無法正常分泌胰島素,因此體外注射人工胰島素成為了Ⅰ型糖尿病患者的首選方案。特別是人工胰腺的提出,為I型糖尿病患者的血糖控制提供了閉環(huán)解決方案,極大地提升了控制效果。然而,患者進(jìn)餐情況、個體差異和游離脂肪酸（FFA）、胰島素反應(yīng)滯后均會對糖尿病患者的血糖造成一定的影響,直接影響了人工胰腺控制算法的性能。為此,本文以Ⅰ型糖尿病患者為主要研究對象,基于Takagi-Sugeno（T-S）模糊控制理論和H_∞控制理論,研究解決人工胰腺控制算法在不同內(nèi)外因素擾動下的血糖控制問題,進(jìn)一步提高人工胰腺控制算法的魯棒性。具體研究工作如下:1.考慮進(jìn)餐情況對血糖代謝的影響,采用Bergman最小模型描述Ⅰ型糖尿病血糖代謝系統(tǒng),基于T-S模糊控制理論和H_∞控制理論,研究給出H_∞血糖控制算法設(shè)計條件,仿真得出在進(jìn)餐擾動下患者血糖穩(wěn)定在正常值水平。2... 

【文章來源】：北方民族大學(xué)寧夏回族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

血糖監(jiān)監(jiān)測技術(shù)和胰島島素泵技術(shù)發(fā)展展歷程

塹鼻爸滌胙?腔?≈檔牟鈧擔(dān)??窒釵??塹鼻爸導(dǎo)躒パ?腔?≈擋鈧檔幕?鄭?⒎窒釵??糖變化率。采用PID算法控制血糖的優(yōu)點是控制器的設(shè)計簡單，在血糖動態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)餐可視為系統(tǒng)擾動，此算法可實現(xiàn)全閉環(huán)控制。但因血糖代謝系統(tǒng)為強(qiáng)非線性系統(tǒng)，而PID控制算法是線性控制算法，難以實現(xiàn)對人體血糖代謝系統(tǒng)的控制要求。模糊控制策略的提出為解決非線性問題帶來了全新的方法，結(jié)合PID算法的模糊PID控制算法被廣泛應(yīng)用于非線性系統(tǒng)[17，18]，該方法在解決血糖控制系統(tǒng)中得到了較好控制效果，模糊PID控制器結(jié)構(gòu)圖如下所示：圖1-3模糊PID控制器結(jié)構(gòu)圖該方法將系統(tǒng)輸出值與期望值的差值及差值的變化率作為模糊推理的輸入，根據(jù)模糊規(guī)則推理出PID參數(shù)，再根據(jù)式（1-2）得出系統(tǒng)的控制輸入。該方法可以實現(xiàn)根據(jù)系統(tǒng)輸出對PID參數(shù)進(jìn)行自整定，且具有計算量孝易于集成的優(yōu)點。然而，因血糖代謝系統(tǒng)是一類復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，該方法難以針對胰島素反應(yīng)滯后等影響血糖的因素進(jìn)行血糖控制。為解決人體血糖代謝系統(tǒng)中存在的時滯問題，Parker[19]等利用模型預(yù)測控制算法對糖尿病患者進(jìn)行血糖閉環(huán)控制。該方法是將描述糖尿病患者的血糖代謝模型作為預(yù)測模型，并將此非

湍：齈ID控制的血糖控制算法比較，預(yù)測控制是通過反復(fù)的滾動優(yōu)化實現(xiàn)血糖控制的算法，該血糖控制算法的優(yōu)點在于：更適合于血糖代謝系統(tǒng)的動態(tài)特性、外界因素導(dǎo)致血糖代謝急劇變化的特點和血糖代謝系統(tǒng)存在大延遲特點。但該算法未能針對糖尿病患者存在的個體差異設(shè)計血糖控制器，采用固定的預(yù)測模型的對不同患者進(jìn)行血糖控制，得到的控制效果各不相同。近年來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，為解決血糖控制系統(tǒng)中存在的胰島素反應(yīng)滯后與個體差異問題，Trajanoski[20]等提出了神經(jīng)網(wǎng)路預(yù)測控制算法，控制原理圖如下所示：圖1-4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的血糖控制系統(tǒng)原理圖該算法是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模型預(yù)測控制相結(jié)合，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對患者血糖系統(tǒng)進(jìn)行離線學(xué)習(xí)辨識，得到精確的血糖模型，再利用模型預(yù)測控制算法對血糖模型進(jìn)行分析控制。該方法綜合考慮了血糖控制系統(tǒng)的胰島素反應(yīng)滯后與個體差異，且能得到較好的血糖控制效果，但在攝入食物較多，血糖擾動較大時，該方法有較長的控制時間。綜上所述，現(xiàn)有人工胰腺控制算法雖能夠?qū)μ悄虿』颊叩难撬竭M(jìn)行的有效控制。然而，患者個體差異，F(xiàn)FA，胰島素反應(yīng)滯后等人體內(nèi)外因素均對糖尿病患者的血糖造成一定的影響，直接影響了人工胰腺控制算法的性能。如何針對患者在進(jìn)餐、個體差異、胰島素反應(yīng)滯后和FFA

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]糖尿病合并藥源性低血糖昏迷34例分析[J]. 吳仁群.  吉林醫(yī)學(xué). 2011(28)
[2]羅格列酮治療2型糖尿病80例的療效觀察[J]. 王振華.  實用心腦肺血管病雜志. 2011(01)
[3]Optimal guaranteed cost control for an uncertain discrete T-S fuzzy system with time-delay[J]. Thierry Marie GUERRA.  Journal of Control Theory and Applications. 2009(02)

碩士論文
[1]基于T-S模糊模型的血糖控制[D]. 張本金.黑龍江大學(xué) 2018
[2]一類糖尿病人血糖濃度的自適應(yīng)模糊PD控制[D]. 昝欣欣.大連理工大學(xué) 2010
[3]智能PID參數(shù)整定及其在血糖控制中的應(yīng)用[D]. 遲繼強(qiáng).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3287387