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闭环式人工胰岛系统建模与控制仿真

作　者: 张大松
导　师: 刘胜
学　校: 华中科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 生物控制论生物建模闭环控制人工胰岛 PID控制模糊控制
分类号: R318.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 39次
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内容摘要

糖尿病是一种难以治愈的内分泌疾病,其主要危害在于它的并发症,尤其是慢性并发症。随着人们生活水平的提高,人口老龄化以及肥胖发生率的增加,糖尿病的发病率呈逐年上升趋势。中国的糖尿病形势十分严峻,防治工作刻不容缓。本文介绍了人工胰岛的发展历程。人工胰岛是近20年来临床上模拟人体生理胰岛素分泌的一种智能胰岛素输注系统。人工胰岛一经临床应用,将血糖控制在正常或接近正常水平是非常方便有效的。其主要优点是机体对胰岛素的吸收稳定,使血药浓度趋于平稳,平稳控制血糖,减少低血糖的发生,延缓糖尿病并发症的发生、发展。本文重点在闭环式人工胰岛。闭环式人工胰岛,是对普通人工胰岛的重大改进,能够最好的模拟人体生理胰岛素分泌,是控制血糖的最佳手段,是临床中治疗糖尿病的最安全有效便捷的方式。但是阅读最新的国内外文献发现,目前的闭环式人工胰岛并不是控制论意义上的闭环系统,没有真正体现闭环系统在血糖定值控制中的优异性能。本文从生物控制论的角度对包括人体在内的闭环式人工胰岛系统进行了透彻分析,建立了精确的总体数学模型,实现了控制论意义上的血糖闭环控制。闭环式人工胰岛系统控制理论模型的建立有利于对糖尿病患者进行更合理的精确的数字化治疗。同时,采用先进控制技术的闭环式人工胰岛系统在多种控制策略的对比上显示出了优异的控制性能。因此,将生物控制论引入闭环式人工胰岛治疗装置无疑是糖尿病治疗理论上的再一次革新。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 引言  7-10
  1.1 人工胰岛的发展  7-8
  1.2 研究内容及意义  8
  1.3 课题来源和论文的组织结构  8-10
2 生物控制论与人工胰岛闭环控制系统  10-14
  2.1 生物控制论  10-12
  2.2 人体血糖调节系统  12-13
  2.3 人工胰岛闭环控制系统  13
  2.5 本章小节  13-14
3 闭环式人工胰岛系统的硬件结构  14-33
  3.1 胰岛素注射系统  14-23
  3.2 血糖检测仪  23-31
  3.3 无线通信模块  31-32
  3.4 本章小节  32-33
4 人体及闭环式人工胰岛的数学模型  33-46
  4.1 人体血糖调节系统的数学建模  33-39
  4.2 胰岛素注射系统的数学建模  39-42
  4.3 血糖检测仪的数学建模  42-43
  4.4 人体与闭环式人工胰岛系统的总体数学模型  43-44
  4.5 本章小节  44-46
5 人体及人工胰岛闭环系统分析、控制与仿真  46-58
  5.1 人体血糖调节系统的分析  46-47
  5.2 人工胰岛闭环系统的分析、控制与仿真  47-57
  5.4 本章小节  57-58
6 总结与展望  58-60
  6.1 全文总结  58
  6.2 主要创新点  58-59
  6.3 展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-63

闭环式人工胰岛系统建模与控制仿真

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