پارس پروژه (پرتال خدمات دانشگاهی)

T12 -کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک

کد محصول T12

100 صفحه فایلWORD

17000 تومان

دانلود فایل بلافاصله بعد از خرید

شرح پروژه:      

فهرست مطالب

فصل اول :مقدمه 6

فصل دوم: بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی      9

2-1  مقدمه        9

2-2  تعريف فشار خون   11

2-3 انواع فشار خون        13

2-3-1 علائم     13

2-3-2  تشخیص            13

2-3-3  درمان    13

2-4 افزایش فشار خون    16

2-4-1  شکل فشار خون بدخیم یا تشدید شده        17

2-5  عوارض ناشی از فشار خون بالا         18

2-5-1  نارسایی قلبی      18

2-5-2  نارسایی کلیه      18

2-5-3  ضعف بینایی      19

2-5-4  سکته مغزی        19

2-5-5  حمله گذرای ایسکمی     19

2-5-6  فراموشی            20

2-5-7  بیماری عروق قلبی          20

2-5-8   سکته (حمله) قلبی          20

2-5-9  بیماری عروق محیطی      21

2-6  شیوه های درمان فشار خون بالا         21

2-7  برخی داروهای پایین آورنده فشار خون         22

فصل سوم :استفاده از الگوريتم ژنتيك در تنظيم پارامترهاي كنترلر PID        23

3-1 مقدمه         24

3-2 کنترلر PID            24

3-2-1 مقدمه     24

3-2-2 اجزاي كنترلر      25

3-2-3 PID پیوسته        26

3-2-4 بهینه سازی کنترلر            27

3-2-5 مشخصات کنترلر های تناسبي-مشتق گير-انتگرالگير            27

3-2-6 مثالي از تنظيم پارامترهاي كنترلر PID        28

3-2-6-1 كنترل تناسبي  30

3-2-6-2 كنترل تناسبي – مشتق گير        30

3-2-6-3 كنترل تناسبي – انتگرالي          31

3-2-6-4 اعمال كنترلر PID       32

3-3  الگوریتم ژنتیک     33

3-3-1  مقدمه    33

3-3-2  تاريخچه الگوريتم ژنتيك            34

3-3-3 زمینه های بیولوژیکی        35

3-3-4- فضای جستجو   36

3-3-5 مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک     37

3-3-5-1 اصول پایه       37

3-3-5-2 شمای کلی الگوريتم ژنتیک      37

3-3-5-3 کد کردن       38

3-3-5-4 کروموزوم       38

3-3-5-5 جمعیت          39

3-3-5-6  مقدار برازندگی          39

3-3-5-7 عملگر برش    40

3-3-5-8 عملگر جهش  42

3-3-6  مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک     44

3-3-7 همگرايي الگوريتم ژنتيك            49

3-3-8  شاخص هاي عملكرد      50

3-3-8-1 معيارITAE      50

3-3-8-2 معيار IAE       50

3-3-8-3 معيار ISE        50

3-3-8-4 معيار MSE     51

3-4 تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك      51

3-4-1 تاريخچه 51

3-4-2 نحوه تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك      52

3-5 مدل سازي رياضي سيستم تنظيم فشار خون     53

3-5-1 مقدمه     53

3-5-2 مدل هاي ديناميكي توسعه داده شده           54

3-5-2-1 مدل اول          54

3-5-2-2 مدل دوم         55

3-5-2-3 مدل سوم : ( مدل ديناميكي سيستم فشارخون در پاسخ به داروي كاهنده فشارخون تري متافان كاميسيلات )     56

3-5-2-4 مدل چهارم     58

3-6 پياده سازي سيستم تحويل دارو براي تنضيم فشارخون   59

فصل چهارم : الگوريتمهاي هم تكاملي هم كارانه   62

4-1  مقدمه        62

4-1-1  مفهوم هم تكاملي در طبيعت         62

4-1-2 الگوريتم هاي هم تكاملي ( CEAs)            63

4-2  تاريخچه    64

4-3  چرا از الگوريتمهاي هم تكاملي استفاده مي كنيم؟       65

4-3-1 فضاي جستجوي بزرگ يا نامحدود            66

4-3-2 عدم وجود يا مشكل بودن بيان رياضي معيار مطلق براي ارزيابي افراد  66

4-3-3 ساختارهاي پيچيده و يا خاص       67

4-4  معايب هم تكاملي   69

4-5  طبقه بندي الگوريتم هاي هم تكاملي 70

4-5-1 ارزيابي   71

4-5-1-1 كيفيت و چگونگي Payoff     73

4-5-1-2  روش هاي اختصاص برازندگي 73

4-5-1-3 روش هاي تعامل بين افراد         74

4-5-1-4  تنظيم زمان به هنگام سازي       75

4-5-2  نحوه نمايش       76

4-5-2-1  تجزيه مسأله به اجزاي كوچكتر 76

4-5-2-2  توپولوژي فضايي        76

4-5-2-3 ساختار جمعيت           76

4-6  چهارچوب كلي الگوريتم هم تكاملي همكارانه          77

4-7  مقاوم بودن در الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه     77

4-8  تئوري بازيها و تحليل الگوريتم هم تكاملي همكارانه بر اساس مفاهيم تئوري بازي تكاملي            79

4-9  زمينه هاي كاربرد الگوريتم هاي هم تكاملي   82

فصل پنجم : شبيه سازي ها و نتايج            85

5-1 مقدمه         86

5-2 كنترل بهينه فشارخون حين عمل جراحي توسط الگوريتم ژنتيك            86

5-2-1 شبيه سازي سيستم كنترل اتوماتيك فشارخون با كنترلر PID والگوريتم ژنتيك            86

5-2-1-1 انتخاب مدل رياضي     86

5-2-1-2 انتخاب كنترلر 87

5-2-1-3 انتخاب تابع برازندگی برای الگوريتم ژنتيک       88

5-2-1-4 اعمال کنترلر و عمل کردن الگوريتم ژنتيک        89

5-2-2 نتايج شبيه سازی  91

5-2-3 پاسخ هاي حاصل از اجراي برنامه شبيه سازي شده   92

فصل ششم : نتيجه گيري و پيشنهادات       95

6-1 نتيجه گيري 96

6-2 پيشنهادات   96

مراجع   97

 

فصل اول :مقدمه

امروزه كنترل اتوماتيك ، نقش مهمي در پزشكي مدرن ايفا مي نمايد . از كاربردهاي كنترل در پزشكي ، سيستم هاي تزريق انسولين[1،2] ، كنترل تنفس[3،4] ، قلب مصنوعي[5،6] و كنترل اندام هاي مصنوعي[7] را ميتوان نام برد.

از ديگر كاربردهاي مهم و حياتي كنترل در پزشكي ، كنترل فشار خون است . بطور ساده مي توان گفت ، فشار خون متناسب با برون ده قلبي و مقاومت رگ ها است ، لذا براي كاهش فشار خون در فشار خون بالا مي توان ، برون ده قلبي و يا مقاومت رگي را كاهش داد.[8] روش معمول براي كاهش فشار خون ، كم كردن مقاومت رگي ، از طريق تزريق داروهاي بازكننده 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 مي دهد . [9،10]

مي توان گفت ، يكي از مهمترين عوامل در عمل جراحي كنترل فشارخون است .[11] زيرا در اين حالت افزايش فشارخون ممكن است ، به خونريزي شديد و حتي مرگ بيمار منجر گردد . به طور كلي ،    مي توان 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 مي گيرد ،[12،13] 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 مي توان 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 .[14]

محققين زيادي در رابطه با كنترل فشار خون به تحقيق پرداخته اند . در اواخر دهه ۱٩٧٠ سيستم هاي كنترل فشارخون گسترش زيادي يافتند . شپارد  [15] 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  [16] ، آنسپارگر  و همكارانش[17] بررسي شد ، ولي اين روش نيز نسبت به اغتشاشهاي موجود ، كارايي خوبي نداشت . كويوو  [18]، سيستم كنترل فشار خوني را در يك سطح پايين نگه مي داشت ولي محدوده فشارخوني كه مي تواست به عنوان مرجع در نظر گرفته شود ، كم بود . فوكوي  و ماسوزاوا  [19] از منطق فازي براي كنترل فشار خون استفاده كردند ، بطوريكه فشار خون را در يك سطح بالا ، براي بعضي كاربردهاي پزشكي ، كنترل مي نمودند ولي نوسانات به سادگي در پاسخ ظاهر مي شدند ، زيرا وجود زمان مرده در پاسخ را در مرحله طراحي در نظر نگرفته بودند .[47]

الگوريتم ژنتيك ، يك روش بهينه سازي تصادفي است كه ايده اوليه آن از مكانيسم انتخاب طبيعي و ژنتيك تكاملي گرفته شده است ،[20]  اين روش بهينه سازي با روش جستجوي موازي از مؤثرترين روش هاي 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 ، مي توان 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 روش هاي درمان پزشكي آن صحبت خواهد شد . فصل سوم به بررسي كنترلر PID و الگوريتم ژنتيك و مدل هاي رياضي موجود براي سيستم فشارخون و همچنين تنظيم پارامترهاي كنترلر PID با استفاده از الگوريتم ژنتيك ، اختصاص داده مي شود . در فصل  چهارم الگوريتم هاي هم تكاملي هم كارانه و استفاده از آن ها 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 .

 

 فصل دوم: بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی

2-1  مقدمه

در فصل قبل اهميت ويژه كنترل اتوماتيك فشارخون در حين عمل جراحي و همچنين تحقيقاتي را كه در اين رابطه محققين زيادي انجام داده اند اشاره شد ، حال مي خواهيم در مورد بيماري فشار خون مفصل تر بحث كنيم .

دستگاه قلب و عروق بدن انسان از یک پمپ با عنوان قلب و کیلومتر ها راه ارتباطی بین اعضا سراسر بدن با عنوان عروق تشکیل شده است.[25]

خون تصفیه شده توسط یک رگ بزرگ با عنوان آئورت از قلب خارج می شود، در مسیر خود به قسمت های کوچکتر تقسیم شده و پس از چندین تقسیم سر انجام به مویرگ های کوچکی تبدیل می شود که به خاطر داشتن منافذ ریز در مسیر خود، کار تبادل مواد و انرژی را با بافت ها انجام می دهند.

این مویرگ های کوچک خود مجددا بزرگ و بزرگتر شده و سرانجام از به هم پیوستن همه ی آنها دو سیاهرگ فوقانی و تحتانی بزرگ بوجود آمده که خون را به قلب وارد می کنند. این خون توسط شریان ریوی به ریه ها برده شده و پس از تصفیه مجددا به قلب بر می گردد تا همان طور که در ابتدا گفته شد توسط شریان آئورت از قلب خارج گردد.

به طور تقریبی کل خونی که در دستگاه قلب و عروق جریان دارد، چیزی حدود 5 لیتر است و تمام این 5 لیتر در طول یک دقیقه به قلب وارد شده و از آن خارج می شود. برای آنکه خون بتواند در بدن و در درون رگ ها گردش داشته باشد لازم است که همواره دارای فشار باشد، این فشار را قلب تامین می کند، یعنی با استفاده از قدرت عضلانی خود باز و بسته شده و خون را به گردش در می آورد.

در انتهای هر بار باز شدن، چیزی حدود 100 میلی لیتر خون در قلب وجود دارد که وقتی بسته می شود حدود 80-70 درصد آن وارد ابتدای آئورت می کند. وقتی این خون وارد ابتدای آئورت، می شود، فشاری ایجاد می کند که به آن فشار ماکزیمم گفته می شود، حالا قلب شروع به باز شدن می کند تا خون را از ریه ها و همچنین از قسمت های مختلف بدن وارد خود کند. اکنون دریچه ای که در ابتدای آئورت وجود دارد بسته می شود و خون راهی ندارد جز اینکه در مسیر آئورت به راه خود ادامه دهد. خونی که وارد ابتدای آئورت شده بود و فشار ماکزیمم را ایجاد می کرد اکنون به تدریج کم می شود و بدنبال آن طبیعی است که فشار آن هم کم شود اما این فشار به صفر نمی رسد زیرا در مسیر تخلیه آئورت زمانی می رسد که قلب پر شده و مجددا می خواهد خون خود را تخلیه کند. فشار درون شریان آئورت، قبل از باز شدن مجدد دریچه، فشار مینیمم نامیده می شود. از آنجایی که دیواره ی عروق بزرگ و از جمله آئورت خاصیت الاستیسیته دارند ، این فشار ها در مسیر رگ های بزرگ بدن قابل انتقال و همچنین قابل اندازه گیری هستند. . فشار خون سرخرگ ها بوسیله میزان تلاش قلب و سلامتی عروقی خونی مشخص می شود. فشار خون بالا یا هیپرتاسیون  زمانی رخ می دهد که این فشار افزایش یابد.

با توجه به آنچه گفته شد فشار خون در قسمت های مختلف بدن، قابل اندازه گیری است اما بر اساس تجربه بهترین محل اندازه گیری فشار خون، قسمت فوقانی ساعد است.

برای اندازه گیری هر چیزی واحدی وجود دارد و واحد اندازه گیری فشار خون یا در واقع واحد اندازه گیری فشاری که در ابتدای آئورت وجود دارد میلی متر جیوه است که البته در محاوره و در گفتگو های میان پزشک و بیمار بخاطر سهولت از واحد بزرگ تر یعنی سانتی متر جیوه استفاده می شود.

2-2  تعريف فشار خون

فشار خون از نظر همودینامیک عبارتست از  نیرویی که خون بر دیواره رگ هایی که در آن جریان دارد وارد می کند. ازدیاد فشار خون از افزایش برون ده قلبی با بالا رفتن مقاومت عروقی و یا هر دو ناشی می شوند. مطالعات مختلف نشان داده که در تمام سطوح فشار خون، خطر مرگ و میر در اثر بیماری های قلبی عروقی متناسب با بالا رفتن میزان فشار خون افزایش می یابد. در واقع نمی توان مرز مشخصی را به عنوان مرز فشار خون طبیعی و فشار خون بالا تعریف کرد، چون فشار خون متغیری است که به صورت پیوسته در جامعه توزیع شده و معیار مشخصی برای طبیعی و یا غیر طبیعی بودن آن وجود ندارد. در واقع فشار خون بالا سطحی از فشار خون است که در آن فواید درمان، بیش از خطر های عدم درمان باشد. فشار خون طبیعی بر اساس فشار سیستولی پایین تر از 120mmHg و برای فشار خون دیاستولی پایین تر از 80mmHg است و فشار خون دیاستولی 80 تا 90 و سیستولی 120 تا 139 به عنوان پره هایپرتانسیون شناخته می شود. شیوع فشار خون بالا در جوامع گوناگون متفاوت بوده و از حدود 10 تا 60 درصد متغیر می باشد. هر چه فشار خون بیشتر باشد، خطر بیماری های قلبی عروقی بیشتر و امید به زندگی کمتر خواهند بود.

فشار خون بالا زمانی ایجاد می شود، که فشار خون در دیواره ی رگ ها بیش از حد معمول بالا رود. این وضعیت بسیار خطرناک است، زیرا گاهی اوقات تاثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد و حتی ممکن است تا زمانی که به بالاترین حد ممکن نرسیده باشد، مشخص نشود، این مسئله باعث شده است که گاهی از فشار خون به "کشنده آرام" هم یاد کنند. مخالف آن یعنی فشار خون پایین زمانی اتفاق می افتد که فشاری که خون را در رگ ها به سمت قلب و مغز و سایر اعضا داخلی بدن می رساند، بسیار کم شود که باعث سر گیجه و منگی می شود.

فشار خون طبیعی اغلب متغیر است. میزان فشار خون از فردی به فرد دیگر تغییر کرده و در هر فرد طی روز به طور طبیعی بر اساس کار قلب بالا یا پایین می رود. با افزایش سن فشار خون به آرامی بالا می رود. در یک فرد جوان طبیعی، متوسط فشار خون حدود 80/120 است. به طور ایده آل فشار خون باید زیر 85/140 باشد. اگر فشار خون به طور مداوم از این میزان بالاتر رفت و مثلا به 90/166 رسید، نیازمند درمان است. برای اندازه گیری فشار خون، دو عدد باید مورد توجه قرار بگیرد: عدد سیستولی (انقباض قلب) و عدد دیاستولی(انبساط قلب)..

ارسال نظر


کد امنیتی
بارگزاری مجدد

راهنمای خرید

تحلیل آماری پایان نامه ها

تحلیل آماری فصل 4 پایان نامه طرح های تحقیق و پروژه های علوم انسانی با نرم افزارهای  AMOSSPSSLISREL  ،  PLS 

مدل سازی و برازش مدل برای پایان نامه های علوم انسانی  

09372555240

فیس بوک پارس پروژه  تویتر پارس پروژه  پینترست پارس پروژه  کلوب پاس پروژه

 تلگرام پارس پروژه  اینستاگرام پارس پروژه  لینکدین پارس پروژه  گوگل  پلاس پارس پروژه  

نحوه ی خرید

 شماره پشتیبانی و تلگرام 09372555240

 1- پرداخت اینترنتی: برای پرداخت اینترنتی اینجا کلیلک کنید

2.کارت به کارت: با استفاده از پایانه های خود پرداز مبلغ محصول را به شماره کارت زیر انتقال داده و سپس  4 رقم آخر کارت،ادرس ایمیل و کد محصول را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید  6104337867130005 به نام علی اصغر رحیمی موحد بانک ملت

3: واریز نقدی به شماره حساب  ۱۲۶۰۸۹۳۱۴۵ وسپس شماره فیش ادرس ایمیل و کد محصول  را برای ما پیامک یا ایمیل نمائید

این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید