تعداد صفحات:120
نوع فايل:word
فهرست مطالب:
فصل اول : مقدمه
فصل دوم : بيماري فشارخون و روشهاي درمان پزشكي
مقدمه
تعريف فشار خون
انواع فشار خون
علائم
تشخيص
درمان
افزايش فشار خون
شكل فشار خون بدخيم يا تشديد شده
عوارض ناشي از فشار خون بالا
نارسايي قلبي
نارسايي كليه
ضعف بينايي
سكته مغزي
حمله گذراي ايسكمي
فراموشي
بيماري عروق قلبي
سكته (حمله) قلبي
بيماري عروق محيطي
شيوه هاي درمان فشار خون بالا
برخي داروهاي پايين آورنده فشار خون
فصل سوم : استفاده از الگوريتم ژنتيك در تنظيم پارامترهاي كنترلر PID
مقدمه
كنترلر PID
مقدمه
اجزاي كنترلر
PID پيوسته
بهينه سازي كنترلر
مشخصات كنترلر هاي تناسبي – مشتق گير -انتگرال گير
مثالي از تنظيم پارامترهاي كنترلر PID
كنترل تناسبي
كنترل تناسبي – مشتق گير
كنترل تناسبي – انتگرالي
اعمال كنترلر PID
الگوريتم ژنتيك
مقدمه
تاريخچه الگوريتم ژنتيك
زمينه هاي بيولوژيكي
فضاي جستجو
مفاهيم اوليه در الگوريتم ژنتيك
اصول پايه
شماي كلي الگوريتم ژنتيك
كد كردن
كروموزوم
جمعيت
مقدار برازندگي
عملگر برش
عملگر جهش
مراحل اجراي الگوريتم ژنتيك
همگرايي الگوريتم ژنتيك
شاخص هاي عملكرد
معيار ITAE
معيار IAE
معيار ISE
معيار MSE
تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك
تاريخچه
نحوه تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك
مدلسازي رياضي سيستم تنظيم فشار خون
مقدمه
مدلهاي ديناميكي توسعه داده شده
مدل اول
مدل دوم
مدل سوم
مدل چهارم
پياده سازي سيستم تحويل دارو براي تنضيم فشارخون
فصل چهارم : الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه
مقدمه
مفهوم هم تكاملي در طبيعت
الگوريتم هاي هم تكاملي (CEAs)
تاريخچه
چرا از الگوريتم هاي هم تكاملي استفاده ميكنيم؟
فضاي جستجوي بزرگ يا نامحدود
عدم وجود يا مشكل بودن بيان رياضي معيار مطلق براي ارزيابي افراد
ساختارهاي پيچيده و يا خاص
معايب هم تكاملي
طبقه بندي الگوريتم هاي هم تكاملي
ارزيابي
كيفيت و چگونگي Payoff
روشهاي اختصاص برازندگي
روشهاي تعامل بين افراد
تنظيم زمان به هنگام سازي
نحوه نمايش
تجزيه مساله به اجزاي كوچكتر
توپولوژي فضايي
ساختار جمعيت
چهارچوب كلي الگوريتم هم تكاملي همكارانه
مقاوم بودن در الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه
تئوري بازي ها و تحليل الگوريتم هم تكاملي براساس مفاهيم تئوري بازي تكاملي
زمينه هاي كاربرد الگوريتم هاي هم تكاملي
فصل پنجم : شبيه سازي ها و نتايج
مقدمه
كنترل بهينه فشارخون حين عمل جراحي توسط الگوريتم ژنتيك
شبيه سازي سيستم كنترل اتوماتيك فشارخون با كنترلر PID و الگوريتم ژنتيك
انتخاب مدل رياضي
انتخاب كنترلر
انتخاب تابع برازندگي براي الگوريتم ژنتيك
اعمال كنترلر و عمل كردن الگوريتم ژنتيك
نتايج شبيه سازي
پاسخ هاي حاصل از اجراي برنامه شبيه سازي شده
فصل ششم : نتيجه گيري و پيشنهادات
نتيجه گيري
پيشنهادات
مراجع
فهرست شكل ها:
شماي كلي كنترلر PID
مثالي از تنظيم پارامترهاي كنترلر PID
پاسخ پله سيستم حلقه باز
پاسخ پله واحد سيستم حلقه بسته با كنترلر تناسبي
پاسخ پله واحد سيستم حلقه بسته با كنترلر PD
پاسخ پله واحد سيستم حلقه بسته با كنترلر PI
پاسخ پله واحد سيستم حلقه بسته با كنترلر PID
تبديل فنوتيپ ها به ژنوتيپ ها و بالعكس
نمونه اي از فضاي جواب
نمايش يك كروموزوم n بيتي در پايه عددي m
عمل برش تك نقطه اي
عمل برش چند نقطه اي
عمل برش يكنواخت
عمل جهش
مراحل اجراي الگوريتم ژنتيك
مدل چرخ رولت
بلوك دياگرام سيستم كنترل با كنترلر
سلسله مراتب طبقه بندي ويژگي هاي يك الگوريتم هم تكاملي
الگوريتم هم تكاملي هم كارانه ترتيبي خلاصه شده
ماتريس امتيازدهي
شماي كلي سيستم
فلوچارت سيستم كنترل فشارخون
شبيه سازي كنترلر PID
شبيه سازي سيستم كنترل فشارخون
مقدار برازندگي ها در هر نسل
ضرايب كنترلر PID
خروجي سيستم در حالتي كه فشار از حالت مطلوب بيشتر است
خروجي سيستم در حالتي كه فشار از حد مطلوب كمتر است
فهرست جداول:
اثرات كنترلرهاي K_P ، K_I ، K_D
نمونه اي از عمل جهش
انتخاب كروموزوم ها با استفاده از مدل چرخ رولت
محدوده پارامترهاي مدل ديناميكي سيستم فشارخون
مقادير تعيين شده براي پارامترهاي مدل
مقادير پارامترهاي فرمول رابطه بين تغييرات فشارخون و سرعت تزريق دارو
انتخاب عدد مناسب براي پارامترهاي مدل فشارخون
چكيده:
فشارخون بالا زماني ايجاد ميشود كه فشارخون در ديواره رگ ها بيش از حد معمول بالا رود كه اين وضعيت بسيار خطرناك است چون گاهي اوقات تاثيرات مخرب آن در مرور زمان افزايش مي يابد، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهميت است. كنترل PID به دليل سادگي و مقاوم بودن آن تاكنون در كنترل بسياري از پروسه هاي صنعتي مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در كاربردهاي صنعتي، پارامترهاي كنترلر PID به صورت دستي و با سعي و خطا تنظيم ميشود. تنظيم پارامترهاي كنترلر به صورت دستي، كارايي آن را به ويژه در شرايطي كه زمان اهميت دارد و نيز در مواردي كه پارامترهاي پلانت از قبل مشخص نباشد، كاهش ميدهد. لذا در سال هاي اخير كار تحقيقاتي زيادي در زمينه تنظيم اتوماتيك پارامترهاي كنترلر PID انجام گرفته و از بسياري از تكنيك هاي هوشمند مانند الگوريتم هاي ژنتيك، بهينه سازي انبوه ذرات و … براي تنظيم پارامترهاي اين كنترلر استفاده شده است.
در اين پايان نامه، از الگوريتم ژنتيك جهت تنظيم پارامترهاي كنترلر PID استفاده شده است. تنظيم اتوماتيك پارامترهاي كنترلر توسط الگوريتم ژنتيك، دقت و سرعت كنترلر را به طرز قابل توجهي بهبود بخشيده و انعطاف كنترلر را براي برخورد با سيستم هاي مختلف افزايش ميدهد. كنترلر PID-GA پيشنهادي، جهت تنظيم نرخ تزريق دارو به منظور كنترل فشار خون بيمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتايج شبيه سازي ها نشان ميدهد كه اين كنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بيمار را به حالت نرمال بر مي گرداند و تغيير پارامترهاي بيمار نيز در كارآيي كنترلر تاثيري نخواهد داشت.
مقدمه:
امروزه كنترل اتوماتيك، نقش مهمي در پزشكي مدرن ايفا مينمايد. از كاربردهاي كنترل در پزشكي، سيستم هاي تزريق انسولين، كنترل تنفس، قلب مصنوعي و كنترل اندام هاي مصنوعي را مي توان نام برد.
از ديگر كاربردهاي مهم و حياتي كنترل در پزشكي، كنترل فشار خون است. به طور ساده ميتوان گفت، فشار خون متناسب با برون ده قلبي و مقاومت رگ ها است، لذا براي كاهش فشار خون در فشار خون بالا ميتوان، برون ده قلبي و يا مقاومت رگي را كاهش داد. روش معمول براي كاهش فشار خون، كم كردن مقاومت رگي، از طريق تزريق داروهاي باز كننده رگ است.
داروي كاهنده فشار خون مورد استفاده در اين پايان نامه، داروي سديم نيترو پروسايد است كه از طريق مهار پيام عصبي از گره هاي سمپاتيك و پاراسمپاتيك فشارخون را كاهش ميدهد.
ميتوان گفت، يكي از مهم ترين عوامل در عمل جراحي كنترل فشارخون است. زيرا در اين حالت افزايش فشارخون ممكن است، به خونريزي شديد و حتي مرگ بيمار منجر گردد. به طور كلي، ميتوان 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 داشته اند انجام ميگيرد، 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 ميتوان 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.
محققين زيادي در رابطه با كنترل فشار خون به تحقيق پرداخته اند. در اواخر دهه ۱٩٧٠ سيستم هاي كنترل فشار خون گسترش زيادي يافتند. شپارد 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 ، آنسپارگر و همكارانش بررسي شد، ولي اين روش نيز نسبت به اغتشاش هاي موجود، كارآيي خوبي نداشت. كويوو، سيستم كنترل فشار خوني را در يك سطح پايين نگه ميداشت ولي محدوده فشارخوني كه ميتواست بعنوان مرجع در نظر گرفته شود، كم بود. فوكوي و ماسوزاوا از منطق فازي براي كنترل فشار خون استفاده كردند، به طوري كه فشار خون را در يك سطح بالا، براي بعضي كاربردهاي پزشكي، كنترل مي نمودند ولي نوسانات به سادگي در پاسخ ظاهر ميشدند، زيرا وجود زمان مرده در پاسخ را در مرحله طراحي در نظر نگرفته بودند.
الگوريتم ژنتيك، يك روش بهينه سازي تصادفي است كه ايده اوليه آن از مكانيسم انتخاب طبيعي و ژنتيك تكاملي گرفته شده است، اين روش بهينه سازي با روش جستجوي موازي از موثرترين روشهاي بهينه سازي است.
در اين پروژه، با استفاده از الگوريتم ژنتيك و الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه، كنترل كننده PID بهينه براي كنترل فشارخون حين عمل جراحي طراحي گرديده است. با استفاده از اين روش، ميتوان سطح فشار خون را در سطح دلخواه با خطاي حالت ماندگار صفر تنظيم نمود.
در فصل دوم اين پايان نامه، در رابطه با فشار خون و روشهاي درمان پزشكي آن صحبت خواهد شد. فصل سوم به بررسي كنترلر PID و الگوريتم ژنتيك و مدلهاي رياضي موجود براي سيستم فشارخون و همچنين تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك، اختصاص داده ميشود. در فصل چهارم الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه و استفاده از آنها براي تنظيم پارامترهاي كنترلر PID مورد بحث قرار خواهد گرفت. در فصل پنجم نتايج به دست آمده از شبيه سازي سيستم فشار خون و طراحي كنترلر آن مورد مطالعه قرار گرفته و در نهايت در فصل ششم، نتايج بدست آمده از اين تحقيق بيان شده و پيشنهاداتي براي مطالعات آينده ارائه خواهد گرديد.
دانلود پروژه سكته