Controle de infusão de insulina utilizando controlador PID em ordem fracionária

Abstract

This paper proposes a new blood-glucose regulation approach employing a fractional-order proportional-integral-derivative (FOPID) controller, whose parameters are tuned using a numerical optimization methodology. The proposed technique is tested one hundred virtual subjects using an in silico type-1 diabetic patient model from the literature, the Dalla Man model. The results are favorably compared with the ones obtained with a standard PID control. In a series of simulated tests, the FOPID approach leads to better overall results in terms of regulating the blood glucose levels between the specified limits, at the expense of requiring a higher yet reasonable amount of insulin injected to the patient.

Este trabalho propõe uma nova abordagem para regulação da glicose através da infusão de insulina no sangue empregando um controlador proporcional-integral-derivativo de ordem fracionária (FOPID), cujos parâmetros são ajustados usando uma metodologia de otimização numérica. A tecnologia proposta é testada em cem pacientes virtuais com diabetes do tipo 1, empregando um modelo in silico da literatura, o modelo Dalla Man. Os resultados são favoráveis quando comparados com os obtidos com um controle PID padrão. Em uma série de testes simulados, a abordagem FOPID leva a melhores resultados gerais em termos de regular os níveis de glicose no sangue entre os limites especificados, às custas de exigir uma quantidade maior, porém razoável, de insulina injetada no paciente.