基于个体化参数的血糖控制策略设计

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：工委塑监日期：丝!生：篁：垒三关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权

2、保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：日期：趔丝兰：三旦学位论文数据集掣嬲中图分类号TP273学科分类号5108010论文编号1001020140816密级公开学位授予单位代码100lO学位授予单位名称北京化工大学作者姓名闰朝峰学号2011200816获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代

3、码08ll课题来源国家自然基金研究方向PID控制、MPC控制论文题目基于个体化参数的血糖控制策略设计关键词l型糖尿病，人工胰脏，个性化，PID控制，MPC控制论文答辩日期2014．5．24宰论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长间歇过程的容错控制、指导教师王友清教授北京化工大学人工胰脏的闭环控制、学习型控制方法研究评阅人l李宏光教授北京化工大学过程控制评阅人2张金会副教授北京化工大学网络化控制评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李宏光教授北京化工大学过程控制答辩委

4、员1赵众教授北京化工大学控制科学与工程答辩委员2耿志强教授北京化工大学数据挖掘答辩委员3夏涛副教授北京化工大学计算机应用答辩委员4张金会副教授北京化工大学网络化控制答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB厂r13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要基于个体化参数的血糖智能控制策略设计对于1型糖尿病患者，将其血糖控制在一定的范

5、围内有着极其重要的意义。科技的进步为人工胰脏的出现带来了光明，当前的实时血糖监测技术和皮下胰岛素输注技术极大地帮助了糖尿病患者进行血糖控制。然而当前的治疗手段仍然需要患者深入参与才能预防低血糖和高血糖，这无疑增加了患者的负担。闭环胰岛素输注系统包含连续血糖监测系统、持续皮下胰岛素输注系统和自动控制算法三个部分。目前人工胰脏研究的难点仍是控制算法的设计，这一部分面临着巨大的困难和挑战。传统的开环治疗相对比较成熟，其中被广泛使用的临床参数有着极其重要的现实意义。本文讨论了这些临床参数的借鉴意义，分析

6、了控制算法设计中面临的挑战，并提出了两种完全闭环控制方法：基于PID的控制方法和基于MPC的控制方法。基于PID的控制算法仅根据输入输出的历史信息来进行控制量的设计，综合考虑了快速性和安全性，并给出临床上调整控制器参数的规则；基于MPC的控制方法引入了期望胰岛素校正模式进行控制器的个性化设置，完成了从传统胰岛素泵开环治疗到闭环胰岛素治疗的过渡，同时也可以完成控制器参数的个性化调整。两类控制算法分别在计算机仿真平台上做了仿真测试，结果证明所提方法可以很好地减少低血糖的发生，并且提高了全天血糖在目标

7、北京化工大学硕士学位论文范围内的时间。所提方法的简单有效使不具备专业控制知识的医务人员也可以快速实施。关键词：1型糖尿病，人工胰脏，个性化，PID控制器，模型预测控制，期望胰岛素模式AbstractGlycemicControlStrategiesbasedonIndividualClinicalParametersABSTRACTForthepatientswithtype1diabetesmellitus，maintaininggoodglycemiccontrolhasitssignifi

8、cance．Technologicaladvancementshavepavedthewaytotheclosed-loopartificialpancreas，whilethecontinuousglucosemonitorandcontinuoussubcutaneousinsulininfusionpumpscurrentlyhelptype1patientsincontrollingglucoselevels．However,thefullparticipationisstillrequ