[发明专利]一种基于血糖变化趋势的人工胰腺自适应自抗扰控制器

权利要求书

1.一种基于血糖变化趋势的人工胰腺自适应自抗扰控制器，其特征在于，包括跟踪微分器模块、扩维观测器模块、非线性反馈模块和约束模块，其中，

所述跟踪微分器模块，接收人体身上的血糖传感器每隔一个采样周期采集的血糖浓度测量信号，当血糖浓度满足设计条件时，输出血糖浓度预测信号，否则输出血糖浓度滤波信号；所述设计条件为：血糖浓度在上升阶段，维持在设定[G_h,G_H]范围内，血糖浓度在下降阶段，维持在设定[G_L，G_l]范围内，G_h取值范围为110mg/dl-150mg/dl，G_H取值范围为200mg/dl-300mg/dl,G_L取值范围为90mg/dl-120m/dl，G_l取值范围为170mg/dl-200mg/dl；

所述扩维观测器模块，对跟踪微分器模块输出的滤波信号或预测信号进行处理，得到总干扰估计值、血糖浓度偏离值及其变化率估计值，再将血糖浓度偏离值及其变化率估计值与预设的参考信号比较得到误差信号；

所述非线性反馈模块的非线性反馈模型为：

u＝(-fhan(k₁e₁,k₂e₂,r₂,a)-z₃)/b₀

其中，u为输出信号，k₁,k₂,a为根据血糖变化趋势自适应的参数，r₂称为控制量增益；e₁和e₂为血糖浓度及其变化率设定值与估计值之间的误差信号，z₃为总干扰的估计值；b₀为已知增益系数；

所述约束模块，根据约束条件对输出信号u进行约束后来控制胰岛素泵，将控制信号对应的胰岛素输注量注射入人体，形成闭环控制；若血糖浓度变化满足设计条件，所述约束模块利用所述血糖浓度预测信号，计算体内活性胰岛素限制IOB约束值，否则，所述约束模块利用血糖浓度滤波信，计算IOB约束值。

2.根据权利要求1所述基于血糖变化趋势的人工胰腺自适应自抗扰控制器，其特征在于，所述k₁,k₂,a根据血糖变化趋势自适应的参数为：

血糖浓度上升过程

第一阶段：当血糖浓度小于阈值G_h时，将k₁,k₂设计成血糖浓度变化率的函数，随着血糖浓度变化率的增大而增大，最后保持不变，将a设计成血糖浓度的函数，随着血糖浓度的增大而减小，最后保持不变；

第二阶段：当血糖浓度大于阈值G_h且小于阈值G_H时，k₁,k₂都各自保持第一阶段的不变值，将a设计成血糖浓度的函数，随着血糖浓度的增大而增大；

第三阶段：当血糖浓度大于阈值G_H时，使k₁,k₂,a都各自保持第二阶段的结束值；

血糖浓度下降过程

第一阶段：当血糖浓度大于阈值G_l时，将设计k₂为血糖浓度变化率的绝对值的函数，绝对值越大k₂越大，而设计k₁和a保持固定值不变；

第二阶段：当血糖浓度小于阈值G_l且大于阈值G_L时，并设计k₁为一固定值，a与第一阶段值相同，k₂为第一段的所用函数；

第三阶段：当血糖浓度小于阈值G_L时，设计k₁和a与第二阶段的值相同，k₂为一固定值。