[发明专利]一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法

摘要

本发明公开了一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法，属于控制算法领域；该模型预测控制算法利用胰岛素和胰高血糖素两种激素调节血糖，很大程度上避免了低血糖事件的发生，改进了血糖调节效果；该模型预测控制算法利用三支决策理论设计三个子系统之间的切换规则，提高了模型预测控制算法的运行效率和群体控制质量，兼顾了血糖调节的经济代价损失和控制效果，模型预测控制算法的整体效率有所提高；该模型预测控制算法利用粒子群算法对模型预测控制器的目标函数进行优化求解，运行速度快，精度较高，一定程度上提高了模型预测控制算法的运行效率。

主权项

1.一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法，其特征在于：该算法内容包括如下步骤：/n一、人工胰脏模型预测控制模型/n(1)确定人工胰脏模型预测控制的整体框架/n包括胰岛素输注子系统、胰高血糖素输注子系统和激素输注量始终为0零输注子系统；通过各个子系统之间的切换调节血糖水平；/n(2)子系统预测模型/n采用Bergman最小化模型构建关于胰岛素和血糖的胰岛素输注子系统预测模型；考虑在历史血糖值的基础上血糖随时间变化的零输注子系统预测模型；将胰高血糖素输注速率-血浆胰高血糖素浓度和血浆胰高血糖素浓度-血糖的两个模型进行组合构成胰高血糖素输注子系统预测模型；/n(3)各子系统的目标函数/n对于胰岛素输注子系统和胰高血糖素输注子系统，由各子系统预测模型的预测血糖值与当前真实血糖值的差值最小作为各子系统的目标函数；利用粒子群优化算法对各子系统的目标函数进行优化求解，即得当前时刻两种激素的最优输注量；/n(4)切换规则的确定/n利用三支决策理论，根据当前时刻使用每个子系统所需承担的决策风险，选择切换到风险最小的子系统；/n二、双激素人工胰脏模型预测控制/n利用人工胰脏模型预测控制模型进行当前所选子系统对应激素输注量的输注，根据检测到的血糖值进行子系统切换的选择，重复对应激素的输注、血糖值的检测、子系统切换的选择操作，完成双激素人工胰脏的闭环控制。/n