كنترل اتوماتيك فشارخون با استفاده از كنترلر PID و تنظيم پارامترهاي آن توسط الگوريتم ژنتيك
نوع فایل:ورد
تعداد صفحات:92
اندازه فایل:931کیلوبایت
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول مقدمه 1
فصل دوم بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی 4
2-1 مقدمه 4
2-2 تعريف فشار خون 6
2-3 انواع فشار خون 7
2-3-1 علائم 7
2-3-2 تشخيص 8
2-3-3 درمان 8
2-4 افزايش فشار خون 11
2-4-1 شکل فشار خون بدخيم يا تشديد شده 12
2-5 عوارض ناشی از فشار خون بالا 12
2-5-1 نارسايی قلبی 12
2-5-2 نارسايی کليه 13
2-5-3 ضعف بينايی 13
2-5-4 سکته مغزی 13
2-5-5 حمله گذرای ايسکمی 14
2-5-6 فراموشی 14
2-5-7 بيماری عروق قلبی 14
2-5-8 سکته (حمله) قلبی 15
2-5-9 بيماری عروق محيطی 15
2-6 شيوه های درمان فشار خون بالا 15
2-7 برخی داروهای پايين آورنده فشار خون 16
فصل سوم استفاده از الگوريتم ژنتيك در تنظيم پارامترهاي كنترلر PID 17
3-1 مقدمه 17
3-2 کنترلر PID 18
3-2-1 مقدمه 18
3-2-2 اجزاي كنترلر 19
3-2-3 PID پيوسته 20
3-2-4 بهينه سازی کنترلر 20
3-2-5 مشخصات کنترلر های تناسبي-مشتق گير-انتگرالگير 21
3-2-6 مثالي از تنظيم پارامترهاي كنترلر PID 22
3-2-6-1 كنترل تناسبي 23
3-2-6-2 كنترل تناسبي – مشتق گير 24
3-2-6-3 كنترل تناسبي – انتگرالي 25
3-2-6-4 اعمال كنترلر PID 26
3-3 الگوريتم ژنتيک 27
3-3-1 مقدمه 27
3-3-2 تاريخچه الگوريتم ژنتيك 28
3-3-3 زمينه های بيولوژيكي 29
3-3-4 فضای جستجو 30
3-3-5 مفاهيم اوليه در الگوريتم ژنتيک 31
3-3-5-1 اصول پايه 31
3-3-5-2 شمای کلی الگوريتم ژنتيک 31
3-3-5-3 کد کردن 32
3-3-5-4 کروموزوم 32
3-3-5-5 جمعيت 33
3-3-5-6 مقدار برازندگی 33
3-3-5-7 عملگر برش 34
3-3-5-8 عملگر جهش 36
3-3-6 مراحل اجرای الگوريتم ژنتيک 38
3-3-7 همگرايي الگوريتم ژنتيك 43
3-3-8 شاخص هاي عملكرد 44
3-3-8-1 معيارITAE 44
3-3-8-2 معيار IAE 44
3-3-8-3 معيار ISE 44
3-3-8-4 معيار MSE 45
3-4 تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك 45
3-4-1 تاريخچه 46
3-4-2 نحوه تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك 46
3-5 مدل سازي رياضي سيستم تنظيم فشار خون 47
3-5-1 مقدمه 47
3-5-2 مدل هاي ديناميكي توسعه داده شده 48
3-5-2-1 مدل اول 48
3-5-2-2 مدل دوم 49
3-5-2-3 مدل سوم 50
3-5-2-4 مدل چهارم 52
3-6 پياده سازي سيستم تحويل دارو براي تنضيم فشارخون 53
فصل چهارم الگوريتمهاي هم تكاملي هم كارانه 55
4-1 مقدمه 55
4-1-1 مفهوم هم تكاملي در طبيعت 55
4-1-2 الگوريتم هاي هم تكاملي ( CEAs) 56
4-2 تاريخچه 57
4-3 چرا از الگوريتمهاي هم تكاملي استفاده مي كنيم؟ 58
4-3-1 فضاي جستجوي بزرگ يا نامحدود 59
4-3-2 عدم وجود يا مشكل بودن بيان رياضي معيار مطلق براي ارزيابي افراد 60
4-3-3 ساختارهاي پيچيده و يا خاص 61
4-4 معايب هم تكاملي 62
4-5 طبقه بندي الگوريتم هاي هم تكاملي 64
4-5-1 ارزيابي 64
4-5-1-1 كيفيت و چگونگي Payoff 66
4-5-1-2 روش هاي اختصاص برازندگي 66
4-5-1-3 روش هاي تعامل بين افراد 67
4-5-1-4 تنظيم زمان به هنگام سازي 68
4-5-2 نحوه نمايش 69
4-5-2-1 تجزيه مسأله به اجزاي كوچكتر 69
4-5-2-2 توپولوژي فضايي 69
4-5-2-3 ساختار جمعيت 69
4-6 چهارچوب كلي الگوريتم هم تكاملي همكارانه 70
4-7 مقاوم بودن در الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه 70
4-8 تئوري بازيهاوتحليل الگوريتم هم تكاملي براساس مفاهيم تئوري بازي تكاملي 72
4-9 زمينه هاي كاربرد الگوريتم هاي هم تكاملي 75
فصل پنجم شبيه سازي ها و نتايج 78
5-1 مقدمه 78
5-2 كنترل بهينه فشارخون حين عمل جراحي توسط الگوريتم ژنتيك 78
5-2-1 شبيه سازي سيستم كنترل اتوماتيك فشارخون با كنترلر PID والگوريتم ژنتيك 79
5-2-1-1 انتخاب مدل رياضي 79
5-2-1-2 انتخاب كنترلر 80
5-2-1-3 انتخاب تابع برازندگی برای الگوريتم ژنتيک 81
5-2-1-4 اعمال کنترلر و عمل کردن الگوريتم ژنتيک 82
5-2-2 نتايج شبيه سازی 84
5-2-3 پاسخ هاي حاصل از اجراي برنامه شبيه سازي شده 85
فصل ششم نتيجه گيري و پيشنهادات 88
6-1 نتيجه گيري 88
6-2 پيشنهادات 89
مراجع 90
: مقدمه
امروزه كنترل اتوماتيك ، نقش مهمي در پزشكي مدرن ايفا مي نمايد . از كاربردهاي كنترل در پزشكي ، سيستم هاي تزريق انسولين[1،2] ، كنترل تنفس[3،4] ، قلب مصنوعي[5،6] و كنترل اندام هاي مصنوعي[7] را ميتوان نام برد.
از ديگر كاربردهاي مهم و حياتي كنترل در پزشكي ، كنترل فشار خون است . بطور ساده مي توان گفت ، فشار خون متناسب با برون ده قلبي و مقاومت رگ ها است ، لذا براي كاهش فشار خون در فشار خون بالا مي توان ، برون ده قلبي و يا مقاومت رگي را كاهش داد.[8] روش معمول براي كاهش فشار خون ، كم كردن مقاومت رگي ، از طريق تزريق داروهاي بازكننده رگ است .
داروي كاهنده فشار خون مورد استفاده در اين پايان نامه ، داروي سديم نيترو پروسايد[1] است كه از طريق مهار پيام عصبي از گره هاي سمپاتيك و پاراسمپاتيك فشارخون را كاهش مي دهد . [9،10]
مي توان گفت ، يكي از مهمترين عوامل در عمل جراحي كنترل فشارخون است .[11] زيرا در اين حالت افزايش فشارخون ممكن است ، به خونريزي شديد و حتي مرگ بيمار منجر گردد . به طور كلي ، مي توان كنترل فشار خون در عمل جراحي را به دو دسته كلي كنترل فشار در حين عمل جراحي و بعد از عمل جراحي تقسيم بندي نمود .
كنترل فشار خون بعد از عمل جراحي ، معمولاً در بيماران قلبي كه عمل باي پس عروق كرونري[2] داشته اند انجام مي گيرد ،[12،13] زيرا در اين بيماران خطر افزايش فشار خون وجود دارد .كنترل فشار خون در حين عمل جراحي از اهميت ويژه اي برخوردار است ، از دلايل آن مي توان به كاهش خون ريزي داخلي ، آشكارسازي جزئيات ساختارهاي آناتومي بدن كه ممكن است توسط خونريزي محو شده باشند و همچنين تسريع و تسهيل در عمل جراحي ، اشاره كرد .[14]
محققين زيادي در رابطه با كنترل فشار خون به تحقيق پرداخته اند . در اواخر دهه ۱٩٧٠ سيستم هاي كنترل فشارخون گسترش زيادي يافتند . شپارد[3] [15] يك كنترل كننده PID را براي كنترل فشار خون بكار برد ، ولي اين كنترل كننده نتوانست نسبت به اختلافات جزئي پاسخ به داروهاي هايپوتنسيو عملكرد خوبي داشته باشد . استفاده از كنترل تطبيقي توسط ويدرو[4] [16] ، آنسپارگر[5] و همكارانش[17] بررسي شد ، ولي اين روش نيز نسبت به اغتشاشهاي موجود ، كارايي خوبي نداشت . كويوو[6] [18]، سيستم كنترل فشار خوني را در يك سطح پايين نگه مي داشت ولي محدوده فشارخوني كه مي تواست به عنوان مرجع در نظر گرفته شود ، كم بود . فوكوي[7] و ماسوزاوا[8] [19] از منطق فازي براي كنترل فشار خون استفاده كردند ، بطوريكه فشار خون را در يك سطح بالا ، براي بعضي كاربردهاي پزشكي ، كنترل مي نمودند ولي نوسانات به سادگي در پاسخ ظاهر مي شدند ، زيرا وجود زمان مرده در پاسخ را در مرحله طراحي در نظر نگرفته بودند .
