تنظيم گلوكز خون با استفاده از كنترل مدلغزشي مرتبه كسري تطبيقي در بيماران ديابتي نوع 1

Blood Glucose Regulation using Fractional Order Sliding Mode Control for Type 1 Diabetes Patients

بيماران ديابت نوع 1 نياز به كنترل پيوسته و دقيق گلوكز خون دارند زيرا توليد و مصرف انسولين در بدن آنها دچار اختلال شده و در نتيجه سطح گلوكز خون افزايش مي يابد. در اين مقاله كنترل كننده هاي مدلغزشي مرتبه كسري و مدلغزشي مرتبه كسري تطبيقي براي پايداري مقاوم سطح گلوكز خون در بيماران ديابتي نوع 1 در حضور اغتشاشات متعدد و نامعيني هاي پارامتري پيشنهاد شده است. كنترل كننده هاي پيشنهادي بر اساس مدل مينيمال برگمن طراحي شده اند. ساختار كنترل كننده پيشنهادي براي ساخت پمپ هاي تزريق انسولين در كنترل حلقه بسته ديابت مناسب است و همچنين اثر چترينگ را حذف مي كند. كنترل كننده مدلغزشي تطبيقي، كنترل كننده را در مقابل اغتشاشات و نامعيني ها حفاظت مي كند و حسابان مرتبه كسري عملكرد مقاوم را فراهم مي نمايد. در نهايت نتايج با برخي روشهاي ديگر از جمله كنترل كننده هاي مدلغزشي پسگام، مدلغزشي پسگام مرتبه كسري و نوعي ديگر از كنترل كننده مدلغزشي مرتبه كسري تطبيقي مقايسه مي شود. شبيه سازي ها نشان مي دهد كه كنترل كننده پيشنهادي در حذف نامعيني ها و اغتشاشات موفق بوده و سيگنال كنترل با حذف چترينگ همراه است.

The patients with Type 1 diabetes need strict blood glucose level control because the body’s production and use of insulin are impaired and hence this increases the blood glucose level. In this paper, a fractional order sliding mode control and an adaptive fractional order sliding mode control are proposed to regulate the blood glucose in the presence of the parameter variations and meal disturbance. The Bergman minimal model is used to design the proposed controllers. The proposed controllers are appropriate for making the insulin delivery pumps in closed loop control of diabetes. The proposed controllers attenuate the effect of chattering. The fractional adaptive sliding mode control makes the controller immune to disturbance and uncertainties and the fractional calculus provides robustness performance. Finally the results are compared with some other methods such as backstepping sliding mode control and fractional order sliding mode control methods. Simulation results show that the proposed controllers are able to reject both uncertainties and disturbance with a chattering free control law.