ارائه روشي جديد براي كنترل سطح بيهوشي بيمار با استفاده از طراحي كنترلر PID مرتبه كسري بهينه

Providing a new method for controlling the level of anesthesia patients using the design Optimal Fractional Order PID Controller

فرايند بيهوشي به عنوان يكي از اركان اساسي در انجام عمل جراحي محسوب مي گردد. از اين رو متخصصان همچنان به دنبال راه حلي براي اطمينان از انجام صحيح بيهوشي هستند. استفاده از روش هاي كنترل خودكار براي اين منظور مناسب مي باشد. در واقع هدف سيستم كنترل خودكار بيهوشي، تعيين نرخ داروي تزريقي به بيمار، به منظور دستيابي به عمق مناسبي از بيهوشي است. ثابت گرديده است كه سيگنال الكتروانسفالوگرام مي تواند نشان دهنده عمق بيهوشي باشد.با توجه به اين كه كنترل‏ كننده هاي PID مرتبه كسري، نسبت به نوع مرتبه صحيح مي‏توانند عملكرد بهتري نشان دهند در اين مقاله از اين كنترلر استفاده شده است. بهينه سازي پارامترهاي كنترل‏ كننده مرتبه كسري، وابسته به انتخاب تابع هزينه مي‏ باشدكه در اينجا نحوه و معيارهاي انتخاب تابع هزينه، معرفي و در نهايت تابع هزينه مناسب انتخاب شده است. سپس پارامترهاي كنترل‏ كننده مرتبه كسري به نحوي با استفاده از الگوريتم بهينه سازي تجمع ذرات، بهينه سازي مي‏ شوند كه عملكرد بهينه و مقاوم سيستم تضمين شود و در پايان، نتايج حاصل از طراحي اين كنترلر بهينه با كنترل كننده PID مرتبه كسري مقايسه شده است. مدل و تابع هزينه مورد استفاده در اين مقاله تاكنون براي كنترل عمق بيهوشي با رويكرد كنترل كننده مرتبه كسري به كار نرفته است.

The anesthetic process is considered as one of the essential elements in the operation. Despite the progressive development of medical science and technology, one of the major problems of anesthesiologists is still not to ensure that the process is working properly. Hence, experts are still looking for a solution to ensure that anesthesia is properly performed. The use of automated control methods is appropriate for this purpose. In fact, the purpose of an automatic anesthetic control system is to determine the rate of injectable drug to the patient in order to achieve an adequate depth of anesthesia. The central nervous system, and in particular the brain, is the target organ for anesthetic drugs. Electroencephalogram signaling has been shown to indicate the depth of anesthesia. PID controllers in the industry and research have been used extensively. Given that the Fractional order PID controller can perform better than the correct order type, in this paper this controller is used, but the issue of setting these controllers is a design challenge. The optimization of the Fractional order PID controller parameters depends on the choice of the cost function. Here, the method and criteria for choosing the cost function are introduced, and finally, the appropriate cost function is chosen. Then, the fractional controller parameters are optimized Somehow using Particle swarm optimization algorithms to ensure optimal and robust performance of the system and Finally, the results of the design of this optimal controller are compared with the Fractional order PID controller. The model and cost function used in this article has so far not been used to control the depth of anesthesia with a fractional order controller approach.