|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Аналитические инструменты для разработки интеллектуальных систем регулирования уровня глюкозы в кровиНИР
- Руководитель НИР: Бобылева О.Н.
- Участники НИР: Белова М.М., Гончаров О.И., Емельянов С.В., Ильин А.В., Капалин И.В., Краев А.В., Мальцева А.В., Носов А.П., Сагадинова Е.С., Фомичев В.В., Фурсов А.С.
- Подразделение: Кафедра нелинейных динамических систем и процессов управления
- Срок исполнения: 1 января 2015 г. - 31 декабря 2017 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 15-07-08218
- Номер ЦИТИС: 115020510026
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Математические проблемы теории управления
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 28.15.00 Теория систем автоматического управления
- 28.15.15 Линейные детерминированные системы
- 28.15.19 Нелинейные детерминированные системы
- 28.15.23 Стохастические системы автоматического управления, следящие системы
- 28.17.19 Математическое моделирование
-
Ключевые слова:
системы с запаздыванием, устойчивость, уровень глюкозы, дискретная система, цифровая система, стабилизация, системы с переменной структурой
-
Описание:
Целью проекта является разработка новых методов анализа и синтеза систем управления в условиях неопределенности при наличии ограничений, накладываемых особенностями процесса управления уровнем глюкозы в крови при инсулинотерапии. Данные ограничения приводят к необходимости рассмотрения задач построения цифровых регуляторов для систем управления непрерывно-дискретного типа при наличии запаздываний по управлению и существенно нестационарной принципиально неустранимой параметрической неопределенности в описании объекта. К настоящему времени в исследованиях, в основном зарубежных авторов, рассматривались вопросы алгоритмизации процессов регулирования уровня глюкозы в крови и было показано, что стандартные методы робастного управления в этих случаях неприменимы (см. например Model Predictive Control with Invariant Sets in Artificial Pancreas for Type 1 Diabetes Mellitus //Tekniska hogskolan vid Linkopings universitet av Andreas Svensson. LiTH-ISY-EX--13/4699—SE. Linkoping 2013). Интерес к подобным исследованиям связан с развитием индустрии «инсулиновых помп» и все более активным применением подобных устройств при лечении сахарного диабета, особенно в сочетании с использованием системы постоянного мониторинга глюкозы CGMS (Continuous Glucose Monitoring System). Постоянное техническое совершенствование, как самих помп, так и сенсоров CGMS, позволяет уже сейчас ставить вопрос о возможности построения автоматических систем поддержания уровня глюкозы в крови на заданном уровне. Решение задач, заявленных в проекте, позволит предложить инструментарий и технологии его применения для разработки подобных автоматических систем. В ходе выполнения проекта будут использованы современные методы теории автоматического управления: методы систем переменой структуры, метод перехода к дискретной модели, методы робастного управления и др.
- Добавил в систему: Капалин Иван Владимирович
Соисполнители НИР
| МГУ имени М.В.Ломоносова | Координатор |
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Аналитические инструменты для разработки интеллектуальных систем регулирования уровня глюкозы в крови |
| Результаты этапа: В 2015 году по проекту были получены следующие результаты: 1. Аналитический обзор современных подходов к построению систем автоматического регулирования уровня глюкозы в крови с классификацией математических моделей. 2. Сравнительный анализ характеристик искусственной поджелудочной железы в MPC-системах, бигормональных системах с адаптивными алгоритмами, в системах AP с ПИ- и ПИД- регуляторами. 3. Изучены характеристики инсулиновых помп, ограничения на управляющие воздействия. 4. Изучены характеристики сенсоров системы постоянного мониторинга глюкозы, ограничения на измерения выхода. 5. Поставлена задача синтеза цифрового регулятора при наличии характерных ограничений, налагаемыми спецификой процессов измерения выхода и воздействия на объект в системах регулирования уровня глюкозы в крови. | ||
| 2 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Аналитические инструменты для разработки интеллектуальных систем регулирования уровня глюкозы в крови |
| Результаты этапа: Проведено сравнение моделей работы поджелудочной железы, полученных в виде передаточных функций. Определена наиболее точная модель. Проведено изучение закрытой модели поджелудочной железы. Подтверждено, что ее поведение носит нелинейный характер (построить адекватное линейное приближение стандартными методами идентификации не удалось), выявлено свойство стационарности. Проведено моделирование дискретных моделей работы поджелудочной железы и осуществлен их сравнительный анализ. Выявлены подходящие модели для синтеза системы управления. Разработан метод стабилизации уровня глюкозы в крови импульсным управлением. Получено достаточное условие устойчивости замкнутой системы. Метод управления уровнем глюкозы в крови с предсказателем реализован в среде Matlab в виде прототипа программного пакета. Результаты моделирования подтвердили, что замкнутая система отвечает заданным требованиям качества. Также в среде Matlab реализован прототип программы, моделирующей работу метода управления уровнем глюкозы в крови на основе оптимального управления. Проведен анализ собранных данных по использованию различных законов управления в задаче управления уровнем глюкозы в крови, выделены их основные особенности. | ||
| 3 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Аналитические инструменты для разработки интеллектуальных систем регулирования уровня глюкозы в крови |
| Результаты этапа: Получены результаты по приведению линейной системы к виду с относительным порядком методом динамического преобразования выхода. Также получены результаты по условиям приводимости систем к виду с относительным порядком в некоторых частных случаях. Рассмотрена задача построения цифрового регулятора, стабилизирующего непрерывную переключаемую линейную систему. Получено обобщение стабилизирующего закона управления с переключениями на случай систем с векторным входом. Проведено моделирование работы замкнутой системы в системе Matlab. Проведен сравнительный анализ желаемых передаточных функций по двум показателям качества: время регулирования и перерегулирование. Получены уравнения, описывающее наилучшее значение времени регулирования для систем второго порядка с ненулевым перерегулированием. Проведено численное моделирование, показывающее возможность присвоения любого времени регулирования за счет выбора полюсов. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".