چکیده :
فشارخون بالا زمانی ایجاد می شود که فشارخون در دیواره رگ ها بیش از حد معمول بالا رود که این وضعیت بسیار خطرناک است چون گاهی اوقات تاْثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد ، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهمیت است . کنترل PID به دلیل سادگی و مقاوم بودن آن تا کنون در کنترل بسیاری از پروسه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در کاربردهای صنعتی، پارامترهای کنترلر PID به صورت دستی و با سعی و خطا تنظیم می شود. تنظیم پارامترهای کنترلر به صورت دستی، کارایی آن را به ویژه در شرایطی که زمان اهمیت دارد و نیز در مواردی که پارامترهای پلانت از قبل مشخص نباشد، کاهش می دهد. لذا در سالهای اخیر کار تحقیقاتی زیادی در زمینه تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر PID انجام گرفته و از بسیاری از تکنیک های هوشمند مانند الگوریتم های ژنتیک، بهینه سازی انبوه ذرات و ... برای تنظیم پارامترهای این کنترلر استفاده شده است.
در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است. تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، دقت و سرعت کنترلر را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و انعطاف کنترلر را برای برخورد با سیستمهای مختلف افزایش می دهد. کنترلر PID-GA پیشنهادی ، جهت تنظیم نرخ تزریق دارو به منظور کنترل فشار خون بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این کنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بیمار را به حالت نرمال برمی گرداند و تغییر پارامترهای بیمار نیز در کارایی کنترلر تاثیری نخواهد داشت.
فهرست مطالب :
فصل اول : مقدمه
فصل دوم : بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی
2-1 مقدمه
2-2 تعریف فشار خون
2-3 انواع فشار خون
2-3-1 علائم
2-3-2 تشخیص
2-3-3 درمان
2-4 افزایش فشار خون
2-4-1 شکل فشار خون بدخیم یا تشدید شده
2-5 عوارض ناشی از فشار خون بالا
2-5-1 نارسایی قلبی
2-5-2 نارسایی کلیه
2-5-3 ضعف بینایی
2-5-4 سکته مغزی
2-5-5 حمله گذرای ایسکمی
2-5-6 فراموشی
2-5-7 بیماری عروق قلبی
2-5-8 سکته (حمله) قلبی
2-5-9 بیماری عروق محیطی
2-6 شیوه های درمان فشار خون بالا
2-7 برخی داروهای پایین آورنده فشار خون
فصل سوم : استفاده از الگوریتم ژنتیک در تنظیم پارامترهای کنترلر PID
3-1 مقدمه
3-2 کنترلر PID
3-2-1 مقدمه
3-2-2 اجزای کنترلر
3-2-3 PID پیوسته
3-2-4 بهینه سازی کنترلر
3-2-5 مشخصات کنترلر های تناسبی-مشتق گیر-انتگرالگیر
3-2-6 مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID
3-2-6-1 کنترل تناسبی
3-2-6-2 کنترل تناسبی – مشتق گیر
3-2-6-3 کنترل تناسبی – انتگرالی
3-2-6-4 اعمال کنترلر PID
3-3 الگوریتم ژنتیک
3-3-1 مقدمه
3-3-2 تاریخچه الگوریتم ژنتیک
3-3-3 زمینه های بیولوژیکی
3-3-4- فضای جستجو
3-3-5 مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک
3-3-5-1 اصول پایه
3-3-5-2 شمای کلی الگوریتم ژنتیک
3-3-5-3 کد کردن
3-3-5-4 کروموزوم
3-3-5-5 جمعیت
3-3-5-6 مقدار برازندگی
3-3-5-7 عملگر برش
3-3-5-8 عملگر جهش
3-3-6 مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک
3-3-7 همگرایی الگوریتم ژنتیک
3-3-8 شاخص های عملکرد
3-3-8-1 معیارITAE
3-3-8-2 معیار IAE
3-3-8-3 معیار ISE
3-3-8-4 معیار MSE
3-4 تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک
3-4-1 تاریخچه
3-4-2 نحوه تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک
3-5 مدل سازی ریاضی سیستم تنظیم فشار خون
3-5-1 مقدمه
3-5-2 مدل های دینامیکی توسعه داده شده
3-5-2-1 مدل اول
3-5-2-2 مدل دوم
3-5-2-3 مدل سوم : مدل دینامیکی سیستم فشارخون در پاسخ به داروی کاهنده فشارخون تری متافان کامیسیلات
3-5-2-4 مدل چهارم
3-6 پیاده سازی سیستم تحویل دارو برای تنضیم فشارخون
فصل چهارم : الگوریتمهای هم تکاملی هم کارانه
4-1 مقدمه
4-1-1 مفهوم هم تکاملی در طبیعت
4-1-2 الگوریتم های هم تکاملی ( CEAs)
4-2 تاریخچه
4-3 چرا از الگوریتمهای هم تکاملی استفاده می کنیم؟
4-3-1 فضای جستجوی بزرگ یا نامحدود
4-3-2 عدم وجود یا مشکل بودن بیان ریاضی معیار مطلق برای ارزیابی افراد
4-3-3 ساختارهای پیچیده و یا خاص
4-4 معایب هم تکاملی
4-5 طبقه بندی الگوریتم های هم تکاملی
4-5-1 ارزیابی
4-5-1-1 کیفیت و چگونگی Payoff
4-5-1-2 روش های اختصاص برازندگی
4-5-1-3 روش های تعامل بین افراد
4-5-1-4 تنظیم زمان به هنگام سازی
4-5-2 نحوه نمایش
4-5-2-1 تجزیه مسأله به اجزای کوچکتر
4-5-2-2 توپولوژی فضایی
4-5-2-3 ساختار جمعیت
4-6 چهارچوب کلی الگوریتم هم تکاملی همکارانه
4-7 مقاوم بودن در الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه
4-8 تئوری بازیها و تحلیل الگوریتم هم تکاملی همکارانه بر اساس مفاهیم تئوری بازی تکاملی
4-9 زمینه های کاربرد الگوریتم های هم تکاملی
فصل پنجم : شبیه سازی ها و نتایج
5-1 مقدمه
5-2 کنترل بهینه فشارخون حین عمل جراحی توسط الگوریتم ژنتیک
5-2-1 شبیه سازی سیستم کنترل اتوماتیک فشارخون با کنترلر PID والگوریتم ژنتیک
5-2-1-1 انتخاب مدل ریاضی
5-2-1-2 انتخاب کنترلر
5-2-1-3 انتخاب تابع برازندگی برای الگوریتم ژنتیک
5-2-1-4 اعمال کنترلر و عمل کردن الگوریتم ژنتیک
5-2-2 نتایج شبیه سازی
5-2-3 پاسخ های حاصل از اجرای برنامه شبیه سازی شده
فصل ششم : نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1 نتیجه گیری
6-2 پیشنهادات
مراجع
کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامتر آن توسط الگوریتم ژنتیک
