[发明专利]一种基于自适应柔化因子策略的广义预测控制闭环胰岛素输注系统

权利要求书

1.一种基于自适应柔化因子策略的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，包括血糖值检测模块、控制器、胰岛素泵和程序模块，其中，

所述的血糖值检测模块用于采集使用者的血糖值，血糖值检测模块的输出端与控制器的输入端信号连接；

所述的胰岛素泵用于给使用者输注胰岛素，所述的胰岛素泵的输入端与控制器的输出端信号连接；

所述的程序模块被控制器执行，程序模块通过血糖值检测模块采集使用者的血糖值，结合CARIMA模型、最小方差控制算法和自适应柔化因子调节胰岛素泵的输注速率；所述的自适应柔化因子α通过下式进行表达：

α＝u^Δy

所述的Δy表示变化量；所述的u表示偏离度。

2.根据权利要求1所述的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，所述的程序模块被控制器执行，包括以下步骤：

通过血糖值检测模块采集当前的使用者的血糖值；

根据当前的使用者的血糖值，通过CARIMA模型得到未来的使用者的血糖变化的预测值；

根据未来的使用者的血糖变化的预测值，通过最小方差控制模型计算胰岛素泵的控制输入增量；其中，最小方差控制使用的柔化因子是自适应柔化因子，所述的自适应柔化因子会根据血糖值的变化而调节自身数值的大小；

基于闭环控制的思想，对胰岛素泵的控制输入增量进行迭代优化。

3.根据权利要求2所述的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，所述的“根据当前的使用者的血糖值，通过CARIMA模型得到未来的使用者的血糖变化的预测值”包括以下内容：

通过CARIMA模型和丢番图方程，得到以下方程：

y(k+j)＝G_j(z^-1)Δu(k+j-1)+F_j(z^-1)y(k) (j＝1，2...n)

式中，所述的y(k)表示使用者在k时刻的血糖值；所述的y(k+j)表示使用者在k时刻超前j步的血糖值的预测值；Δu(k+j-1)表示胰岛素泵在k时刻的控制输入增量；所述的n表示最大预测长度；所述的G_j(z^-1)表示胰岛素泵在k时刻的控制输入增量的权重系数；所述的F_j(z^-1)表示血糖值的权重系数。

4.根据权利要求3所述的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，所述的“根据未来的使用者的血糖变化的预测值，通过最小方差控制模型计算胰岛素泵的控制输入增量”包括以下内容：

式中，所述的J表示胰岛素泵的输注速率；所述的n表示预测长度；所述的λ(j)表示控制加权因子；所述的m表示控制长度；所述的w(k+j)通过下式进行表达：

w(k+j)＝W＝Qy(k)+My_r(j＝1，2，...，n)

所述的外表示参考曲线；所述的W通过下式进行表达：

W＝[w(k+1)，w(k+2)，...，w(k+n)]^T

所述的Q通过下式进行表达：

Q＝[α，α²，...，αⁿ]^T

所述的α表示自适应柔化因子；

所述的M通过下式进行表达：

M＝[1-α，1-α²，...，1-αⁿ]^T。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，所述的自适应柔化因子包括以下内容：

人为设定血糖期望值

根据当前的使用者的血糖值y(k)，计算当前的使用者的血糖值与血糖期望值的偏离度u；

计算当前的使用者的血糖值的变化量Δy

通过偏离度u和变化量Δy计算自适应柔化因子α。

6.根据权利要求5所述的广义预测控制闭环胰岛素输注系统，其特征在于，所述的偏离度u通过下式进行表达：