Publicação
Desenvolvimento de um controlador preditivo multi-modelo adaptativo aplicado ao controlo de pressão arterial
| Resumo: | Na grande maioria dos procedimentos cirúrgicos torna-se necessário realizar o controlo da Pressão Arterial (PA) para, com isto, assegurar da melhor forma a saúde do paciente. Para reduzir os riscos de uma complicação, é imprescindível diminuir a PA o mais rápido possível. A infusão contínua de medicamentos vasodilatadores, como é o caso do nitroprussiato de sódio (NPS), reduz de forma rápida a pressão arterial na maior parte dos pacientes. Entretanto, cada paciente possui uma diferente sensibilidade à infusão do NPS. Nestes sistemas, os parâmetros e os atrasos são inicialmente desconhecidos e variantes no tempo. Desta forma, este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia capaz de controlar de forma automática a PA na presença de parâmetros incertos e de elevados atrasos. Para tal, foi desenvolvida uma metodologia multi-modelo onde, para cada modelo, existe um controlador especificamente sintonizado com um mecanismo adaptativo que decide qual o controlador que deve ser o dominante para uma determinada planta (paciente), denominado por Controlador Preditivo Multi-Modelo Adaptativo (MMAPC). Através da realização de uma análise de sensibilidade à variação dos parâmetros da planta e testes de robustez, é possível mostrar a robustez do sistema, respeitando todas as restrições clínicas impostas pelo problema. Os resultados obtidos mostraram que o MMAPC apresentou melhor desempenho (menor tempo de acomodação, #, e menor undershoot) na maioria dos casos simulados, quando comparado com outro método que recorre ao uso de controladores clássicos, como é o caso do controlador PI multi-modelo. Além disso, o Preditor de Smith no algoritmo Generalized Predictive Control, baseado no Preditor Smith Modelo Múltiplo (MMSPGPC), fornece um controlo mais rápido, com um tempo de acomodação médio aproximado de 290 s (máximo de 375 s e mínimo de 150 s) e undershoot médio de 1,1 mmHg (máximo de 9,5 mmHg e mínimo 0,0 mmHg), em todos os casos simulados, comparado ao Controlador Preditivo Generalizado Multi-Modelo (MMGPC). Assim, este controlador ao combinar estas duas estratégias, MMAC com o controlo preditivo, é um sistema de controlo automático da PA robusto, mesmo para uma ampla gama de valores de parâmetros e em condições incertas. |
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| Autores principais: | Silva, Humberto Araújo da |
| Assunto: | Controlo Preditivo Pressão Arterial Preditor de Smith Incerteza Paramétrica Predictive Control Blood Pressure Smith Predictor Parametric Uncertainty |
| Ano: | 2019 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | português |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Na grande maioria dos procedimentos cirúrgicos torna-se necessário realizar o controlo da Pressão Arterial (PA) para, com isto, assegurar da melhor forma a saúde do paciente. Para reduzir os riscos de uma complicação, é imprescindível diminuir a PA o mais rápido possível. A infusão contínua de medicamentos vasodilatadores, como é o caso do nitroprussiato de sódio (NPS), reduz de forma rápida a pressão arterial na maior parte dos pacientes. Entretanto, cada paciente possui uma diferente sensibilidade à infusão do NPS. Nestes sistemas, os parâmetros e os atrasos são inicialmente desconhecidos e variantes no tempo. Desta forma, este trabalho tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma metodologia capaz de controlar de forma automática a PA na presença de parâmetros incertos e de elevados atrasos. Para tal, foi desenvolvida uma metodologia multi-modelo onde, para cada modelo, existe um controlador especificamente sintonizado com um mecanismo adaptativo que decide qual o controlador que deve ser o dominante para uma determinada planta (paciente), denominado por Controlador Preditivo Multi-Modelo Adaptativo (MMAPC). Através da realização de uma análise de sensibilidade à variação dos parâmetros da planta e testes de robustez, é possível mostrar a robustez do sistema, respeitando todas as restrições clínicas impostas pelo problema. Os resultados obtidos mostraram que o MMAPC apresentou melhor desempenho (menor tempo de acomodação, #, e menor undershoot) na maioria dos casos simulados, quando comparado com outro método que recorre ao uso de controladores clássicos, como é o caso do controlador PI multi-modelo. Além disso, o Preditor de Smith no algoritmo Generalized Predictive Control, baseado no Preditor Smith Modelo Múltiplo (MMSPGPC), fornece um controlo mais rápido, com um tempo de acomodação médio aproximado de 290 s (máximo de 375 s e mínimo de 150 s) e undershoot médio de 1,1 mmHg (máximo de 9,5 mmHg e mínimo 0,0 mmHg), em todos os casos simulados, comparado ao Controlador Preditivo Generalizado Multi-Modelo (MMGPC). Assim, este controlador ao combinar estas duas estratégias, MMAC com o controlo preditivo, é um sistema de controlo automático da PA robusto, mesmo para uma ampla gama de valores de parâmetros e em condições incertas. |
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