糖尿病嚴(yán)重威脅患者身體健康的同時還給患者造成巨大的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。血糖控制是1型糖尿病患者每天必須面對的挑戰(zhàn)。人工胰臟,尤其是同時引入胰島素及胰高血糖素的雙激素人工胰臟,被認(rèn)為是最有希望實現(xiàn)血糖自動控制的方法。目前已提出的血糖閉環(huán)控制算法僅考慮算法控制效果,忽略了降低控制過程經(jīng)濟成本及提高算法計算效率的重要性。本文算法設(shè)計中,創(chuàng)新性的結(jié)合了經(jīng)濟模型預(yù)測控制、粒子群優(yōu)化及事件觸發(fā)控制,實現(xiàn)了控制性能、經(jīng)濟成本及計算效率的兼顧。首先,設(shè)計基于粒子群優(yōu)化的經(jīng)濟模型預(yù)測控制（PSO-EMPC）算法,結(jié)合基于EMPC經(jīng)濟代價函數(shù)設(shè)計思想設(shè)計的切換規(guī)則,實現(xiàn)血糖的雙激素控制。與切換IMC-PID及切換MPC進行仿真對比,切換PSO-EMPC取得了控制性能及經(jīng)濟性能的雙重提高。與切換IMC-PID相比,激素消耗總價減少了59.69%;與切換MPC相比,激素消耗總價減少了46.28%。其次,融合PSO-EMPC與事件觸發(fā)控制,形成事件觸發(fā)型經(jīng)濟模型預(yù)測控制（ET-EMPC）,設(shè)計觸發(fā)條件控制算法計算效率。仿真結(jié)果表明,改進后算法兼顧控制性能及經(jīng)濟性能的同時大幅度提高了計算效率,較改進前提升51.14%。此外... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
        1.1.1 糖尿病
        1.1.2 人工胰臟
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 血糖閉環(huán)控制算法
        1.2.2 存在的問題
    1.3 本文創(chuàng)新點和主要內(nèi)容
第二章 兩種對比控制算法
    2.1 切換IMC-PID
    2.2 切換MPC
    2.3 本章小結(jié)
第三章 基于切換PSO-EMPC的血糖調(diào)節(jié)
    3.1 經(jīng)濟模型預(yù)測控制簡介
    3.2 切換PSO-EMPC控制器設(shè)計
        3.2.1 預(yù)測模型辨識
        3.2.2 經(jīng)濟代價函數(shù)設(shè)計
        3.2.3 滾動優(yōu)化實現(xiàn)
        3.2.4 切換規(guī)則設(shè)計
    3.3 仿真驗證
        3.3.1 仿真實驗設(shè)計
        3.3.2 性能評價指標(biāo)
        3.3.3 標(biāo)準(zhǔn)病人仿真結(jié)果分析
        3.3.4 魯棒性測試
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于切換ET-EMPC的血糖調(diào)節(jié)
    4.1 事件觸發(fā)控制簡介
    4.2 切換ET-EMPC控制器設(shè)計
        4.2.1 事件觸發(fā)條件設(shè)計
        4.2.2 算法實施策略
    4.3 仿真驗證
        4.3.1 標(biāo)準(zhǔn)病人仿真結(jié)果分析
        4.3.2 魯棒性測試
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本文總結(jié)
    5.2 未來展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
作者及導(dǎo)師簡介
決議書


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于事件驅(qū)動的信息物理融合系統(tǒng)建模[J]. 尹忠海,張凱成,杜華樺,周擁軍,梁曉龍,孫強.  微電子學(xué)與計算機. 2015(12)
[2]自適應(yīng)事件觸發(fā)控制的多智能體系統(tǒng)一致性[J]. 劉丹,胡愛花,邵浩宇.  計算機工程與應(yīng)用. 2017(01)
[3]離散時間線性切換系統(tǒng)的事件觸發(fā)控制[J]. 王鑫,馬丹.  系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué). 2015(04)
[4]人工胰臟:現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與展望[J]. 王友清.  中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2013(03)
[5]模型預(yù)測控制——現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 席裕庚,李德偉,林姝.  自動化學(xué)報. 2013(03)
[6]基于微粒群優(yōu)化算法的間歇過程迭代學(xué)習(xí)[J]. 賈立,程大帥,施繼平,邱銘森.  控制工程. 2011(03)
[7]糖尿病危害面面觀[J]. 王建華.  糖尿病新世界. 2011(02)
[8]感染所致的糖尿病[J]. 羅國春.  中國實用內(nèi)科雜志. 1999(12)

博士論文
[1]非線性模型預(yù)測控制的若干問題研究[D]. 蘇成利.浙江大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于事件觸發(fā)的魯棒模型預(yù)測控制研究[D]. 陸玲.華東理工大學(xué) 2015



本文編號：3173291