پایان نامه/ سمینار: بهینه سازی پارامترهای فرزکاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک (فایل ورد و پاورپوینت)
پایان نامه/ سمینار: بهینه سازی پارامترهای فرزکاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک (فایل ورد و پاورپوینت)
90 صفحه - فایل ورد (WORD) قابل ویرایش
فهرست جدول‌ها ح
فهرست شکل‌‌ها ط
فصل 1- مقدمه 1
1-1- پیشگفتار 1
1-2- فرزکاری 3
1-3- فولادهای ضدزنگ.... 5
1-4- ضرورت انجام تحقیق.. 7
فصل 2- بهینه سازی و انواع مختلف آن.. 8
2-1- مقدمه 8
2-2- بررسی روشهای جستجو و بهینه‌سازی.. 9
2-2-1- روشهای شمارشی.. 10
2-2-2- روشهای محاسباتی (جستجوی ریاضی یا- Based Method Calculus) 10
2-2-3- روشهای ابتکاری و فرا ابتکاری (جستجوی تصادفی) 11
2-3- مسائل بهینه‌سازی ترکیبی (Optimization Problems Combinational) 12
2-4- روش حل مسائل بهینه‌سازی ترکیبی.. 13
2-4-1- آزاد‌سازی 14
2-4-2- تجزیه. 15
2-5- تکرار 15
2-6- روش تولید ستون (Column Generation) 15
2-7- روش جستجوی همسایه ( NS= Neighbourhood Search) 16
2-8- روشهای فرا ابتکاری (Metaheuristic) برگرفته از طبیعت... 17
2-8-1- معرفی.. 17
2-8-2- مسأله فروشنده دوره‌گرد (Travelling Salesman Problem = TSP) 19
2-8-3- الگوریتم ژنتیک... 19
2-9- آنیلینگ شبیه‌سازی شده 20
2-10- شبکههای عصبی.. 21
2-11- جستجوی ممنوع. 22
2-12- سیستم مورچه (Ant System) 24
فصل 3- مروری بر الگوریتمهای ژنتیکی.. 25
3-1- مقدمه 25
3-2- ساختار الگوریتمهای ژنتیکی.. 26
3-3- عملگرهای ژنتیکی.. 28
3-4- روند کلی الگوریتمهای ژنتیکی.. 30
3-5- آشنایی با روشهای انتخاب در الگوریتمهای ژنتیکی.. 32
3-5-1- روشهای انتخاب... 34
انتخاب متناسب با برازندگی.. 34 Sigma Scaling 36 انتخاب نخبگان 38 انتخاب Boltzmann 38 انتخاب رتبهای 39 انتخاب تورنمنت 413-6- شرط پایان الگوریتم.. 42
3-7- برخی از کاربرد الگوریتمهای ژنتیکی.. 42
فصل 4- قابلیت ماشینکاری و پیشینهپژوهش.... 43
4-1- مقدمه 43
4-2- معیار قابلیت ماشینکاری.. 43
4-2-1- معیار عمر ابزار 44
4-2-2- معیار نیروی برشی.. 45
4-2-3- معیار کیفیت سطح قطعهکار 47
4-2-4- متغیرهای موثر در قابلیت ماشینکاری.. 48
4-2-5- متغیرهای ماشینابزار: 49
4-2-6- متغیرهای ابزار برشی.. 49
4-2-7- متغیرهای ماشینکاری.. 51
4-2-8- متغیرهای جنس قطعهکار 53
4-3- قابلیت ماشینکاری فولادهای ضدزنگ.... 56
فصل 5- هوش مصنوعی.. 58
5-1- مقدمه 58
5-2- شبکه عصبی.. 59
5-2-1- مقدمه. 59
5-2-2- توابع فعالیت 63
5-2-2-1- تابع فعالیت خطی 63
5-2-2-2- توابع فعالیت آستانهای دو مقداره حدی.. 64
5-2-2-3- تابع فعالیت زیگموئید. 64
5-2-3- ساختار شبکههای عصبی.. 65
5-2-3-1- شبکههای پرسپترون 65
5-2-3-2- پرسپترون چند لایه 66
5-2-4- طراحی یک شبکه عصبی.. 67
5-2-5- تعداد لایهها و نرونهای میانی.. 68
5-2-6- آموزش توسط روش پسانتشار 70
5-2-7- اعتبارسنجی 71
5-3- الگوریتم ژنتیک.... 72
5-3-1- مفاهیم بیولوژیکی ژنتیک... 73
5-3-2- معرفی الگوریتم.. 74
5-3-3- برازندگی 77
5-3-4- تولید مثل 78
5-3-5- انتخاب... 79
5-3-5-1- انتخاب بر اساس گردونهی شانس.... 79
5-3-5-2- روش انتخاب متناسب 80
5-3-5-3- روش انتخاب مسابقه‌ای (تورنمنت) 80
5-3-5-4- انتخاب نخبه‌گرا 80
5-3-6- عملگرهای ژنتیکی.. 81
5-3-6-1- همگذری (ادغام) 81
الف) روش ادغام تک نقطهای یا تک مکانی.. 82
ب) روش ادغام دو نقطهای 82
ج) روش ادغام چند نقطهای 83
ه) نرخ ادغام 86
5-3-6-2- جهش 86
فهرست مراجع.. 88
کد کامل(MATLAB) برنامه نرم افزار بهینه سازی با روشهای الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم تجمع ذرات(PSO) باضافه رابط گرافیکی GUI
این نرم افزار در محیط GUI متلب برای درس بهینه سازی غیرخطی درس دوره کارشناسی ارشد یا دکتری زلزله نوشته شده است.
از قابلیتهای این نرم افزار می توان به موارد زیر اشاره کرد.
1- داشتن دو روش حل : روشهای الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم تجمع ذرات(PSO) که می توان به مقایسه نتایج اطلاعات و همچنین سرعت همگرایی دو روش پرداخت
2- داشتن 13 مثال از توابع غیرخطی مقید و نامقید آماده که می تواند برای یادگیری نحوه ورود توابع و همچنین قیدهای مربوط به توابع مقید مورد استفاده قرار گیرد.
3-ترسیم مراحل بهینه سازی بهمراه نتایج عددی هر مرحله
4- محیط زیبا و دسترسی تاحد امکان ساده به اطلاعات مختلف
در زیر 2 عکس از محیط بهینه سازی روشهای الگوریتم ژنتیک (GA) و الگوریتم تجمع ذرات(PSO) را می توانید ملاحظه بفرمایید.
بهمراه فایل اجرایی این نرم افزار راهنمای نرم افزار نیز بصورت زیر ارائه می شود.
لازم بذکر است همانطوریکه اشاره شد این نرم افزار در محیط MATLAB R2010a تهیه شده که برای اجرای آن بایستی حتما کمپایلر متلب(MCRInstaller) ابتدا نصب گردد. اگر نرم افزار متلب (همین ورژن یا بالاتر) را دارید می توانید این فایل را از این مسیر \MATLAB\R2010a\toolbox\compiler\deploy\win32 پیدا کنید در غیر اینصورت می توانید از لینک زیر آنرا دانلود بفرمایید.
دانلود کمپایلر نرم افزار متلب (MCRInstaller) به حجم 167 مگابایت
در صورتیکه برنامه متلب را در رایانه تان نصب شده دارید، نیازی به نصب کمپایلر نبوده و می توانید کد متلب برنامه و یا رابط GUI را در محیط متلب باز کرده و اجرا نمایید.
کاهش دامنه نیروها و گشتاورهای منتقل شده به دیش استرلینگدر موتور استرلینگ خورشیدی نوع α با استفاده از الگوریتم ژنتیک
سال انتشار: ۱۳۸۹
تعداد صفحات: ۵ | زبان ارائه مقاله: فارسی
چکیده مقاله:
مقاله حاضر به کمینه سازی دامنه نیروها و گشتاورهای منتقل شده به دیش استرلینگ در موتور استرلینگ دو سیلندر خورشیدی نوعαبا استفاده از روشالگوریتم ژنتیک چند هدفه میپردازد. برای این منظور، ابتدا به استخراج معادلات دینامیکی حاکم بر موتور پرداخته شده و پس از این مرحله با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه، میزان و موقعیت اجرام بالانسینگ به نحوی انتخاب شدهاند که میزان دامنه نیروها و گشتاورهای وارده بر دیش به حداقل میزان ممکن کاهش یابد. لازم به ذکر است که علاوه بر اهمیت کاهش نیروها و گشتاورهای وارد بر موتور به منظور افزایش عمر کاری موتور و کاهش ارتعاشات دیش و موتور استرلینگ، وجود متغیرهای طراحی زیاد و ناسازگاری توابع مربوطه از لحاظ مطالعات بهینه سازی، اهمیت بررسی این مسئله را پر رنگ تر میسازد. در نتیجه این پژوهش میزان نیروها و گشتاورهای وارد بر تکیهگاههای موتور به ترتیب به میزان 11/7 درصد و 50 درصد کاهش مییابند.
کلیدواژه‌ها:موتور استرلینگ خورشیدی نوع α الگوریتم ژنتیک، ارتعاشات، کمینه سازی چند هدفه
نحوه استناد به مقاله:
در صورتی که می خواهید در اثر پژوهشی خود به این مقاله ارجاع دهید، به سادگی می توانید از عبارت زیر در بخش منابع و مراجع استفاده نمایید:
غلامی, شهاب؛ عباس علی ابادی و عباس وفایی صفت، ۱۳۸۹، کاهش دامنه نیروها و گشتاورهای منتقل شده به دیش استرلینگدر موتور استرلینگ خورشیدی نوعαبا استفاده از الگوریتم ژنتیک، نخستین همایش منطقه ای مهندسی مکانیک، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق،
در داخل متن نیز هر جا که به عبارت و یا دستاوردی از این مقاله اشاره شود پس از ذکر مطلب، در داخل پارانتز، مشخصات زیر نوشته می شود.
برای بار اول: (غلامی, شهاب؛ عباس علی ابادی و عباس وفایی صفت، ۱۳۸۹)
برای بار دوم به بعد: (غلامی؛ علی ابادی و وفایی صفت، ۱۳۸۹)
پایان نامه کارشناسی کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
فرمت فایل: word
تعداد صفحه:111
دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد پایان نامه کارشناسی کامپیوتر ـ سخت افزار
موضوع:
کنترل اتوماتیک فشارخون با استفاده از کنترلر PID و تنظیم پارامترهای آن توسط الگوریتم ژنتیک
فهرست مطالب فصل اول مقدمه ۱
فصل دوم بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی ۴
۲-۱ مقدمه ۴
۲-۲ تعریف فشار خون ۶
۲-۳ انواع فشار خون ۷
۲-۳-۱ علائم ۷
۲-۳-۲ تشخیص ۸
۲-۳-۳ درمان ۸
۲-۴ افزایش فشار خون ۱۱
۲-۴-۱ شکل فشار خون بدخیم یا تشدید شده ۱۲
۲-۵ عوارض ناشی از فشار خون بالا ۱۲
۲-۵-۱ نارسایی قلبی ۱۲
۲-۵-۲ نارسایی کلیه ۱۳
۲-۵-۳ ضعف بینایی ۱۳
۲-۵-۴ سکته مغزی ۱۳
۲-۵-۵ حمله گذرای ایسکمی ۱۴
۲-۵-۶ فراموشی ۱۴
۲-۵-۷ بیماری عروق قلبی ۱۴
۲-۵-۸ سکته (حمله) قلبی ۱۵
۲-۵-۹ بیماری عروق محیطی ۱۵
۲-۶ شیوه های درمان فشار خون بالا ۱۵
۲-۷ برخی داروهای پایین آورنده فشار خون ۱۶
فصل سوم استفاده از الگوریتم ژنتیک در تنظیم پارامترهای کنترلر PID ۱۷
۳-۱ مقدمه ۱۷
۳-۲ کنترلر PID ۱۸
۳-۲-۱ مقدمه ۱۸
۳-۲-۲ اجزای کنترلر ۱۹
۳-۲-۳ PID پیوسته ۲۰
۳-۲-۴ بهینه سازی کنترلر ۲۰
۳-۲-۵ مشخصات کنترلر های تناسبی-مشتق گیر-انتگرالگیر ۲۱
۳-۲-۶ مثالی از تنظیم پارامترهای کنترلر PID ۲۲
۳-۲-۶-۱ کنترل تناسبی ۲۳
۳-۲-۶-۲ کنترل تناسبی – مشتق گیر ۲۴
۳-۲-۶-۳ کنترل تناسبی – انتگرالی ۲۵
۳-۲-۶-۴ اعمال کنترلر PID ۲۶
۳-۳ الگوریتم ژنتیک ۲۷
۳-۳-۱ مقدمه ۲۷
۳-۳-۲ تاریخچه الگوریتم ژنتیک ۲۸
۳-۳-۳ زمینه های بیولوژیکی ۲۹
۳-۳-۴ فضای جستجو ۳۰
۳-۳-۵ مفاهیم اولیه در الگوریتم ژنتیک ۳۱
۳-۳-۵-۱ اصول پایه ۳۱
۳-۳-۵-۲ شمای کلی الگوریتم ژنتیک ۳۱
۳-۳-۵-۳ کد کردن ۳۲
۳-۳-۵-۴ کروموزوم ۳۲
۳-۳-۵-۵ جمعیت ۳۳
۳-۳-۵-۶ مقدار برازندگی ۳۳
۳-۳-۵-۷ عملگر برش ۳۴
۳-۳-۵-۸ عملگر جهش ۳۶
۳-۳-۶ مراحل اجرای الگوریتم ژنتیک ۳۸
۳-۳-۷ همگرایی الگوریتم ژنتیک ۴۳
۳-۳-۸ شاخص های عملکرد ۴۴
۳-۳-۸-۱ معیارITAE ۴۴
۳-۳-۸-۲ معیار IAE ۴۴
۳-۳-۸-۳ معیار ISE ۴۴
۳-۳-۸-۴ معیار MSE ۴۵
۳-۴ تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۴۵
۳-۴-۱ تاریخچه ۴۶
۳-۴-۲ نحوه تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک ۴۶
۳-۵ مدل سازی ریاضی سیستم تنظیم فشار خون ۴۷
۳-۵-۱ مقدمه ۴۷
۳-۵-۲ مدل های دینامیکی توسعه داده شده ۴۸
۳-۵-۲-۱ مدل اول ۴۸
۳-۵-۲-۲ مدل دوم ۴۹
۳-۵-۲-۳ مدل سوم ۵۰
۳-۵-۲-۴ مدل چهارم ۵۲
۳-۶ پیاده سازی سیستم تحویل دارو برای تنضیم فشارخون ۵۳
فصل چهارم الگوریتمهای هم تکاملی هم کارانه ۵۵
۴-۱ مقدمه ۵۵
۴-۱-۱ مفهوم هم تکاملی در طبیعت ۵۵
۴-۱-۲ الگوریتم های هم تکاملی ( CEAs) ۵۶
۴-۲ تاریخچه ۵۷
۴-۳ چرا از الگوریتمهای هم تکاملی استفاده می کنیم؟ ۵۸
۴-۳-۱ فضای جستجوی بزرگ یا نامحدود ۵۹
۴-۳-۲ عدم وجود یا مشکل بودن بیان ریاضی معیار مطلق برای ارزیابی افراد ۶۰
۴-۳-۳ ساختارهای پیچیده و یا خاص ۶۱
۴-۴ معایب هم تکاملی ۶۲
۴-۵ طبقه بندی الگوریتم های هم تکاملی ۶۴
۴-۵-۱ ارزیابی ۶۴
۴-۵-۱-۱ کیفیت و چگونگی Payoff ۶۶
۴-۵-۱-۲ روش های اختصاص برازندگی ۶۶
۴-۵-۱-۳ روش های تعامل بین افراد ۶۷
۴-۵-۱-۴ تنظیم زمان به هنگام سازی ۶۸
۴-۵-۲ نحوه نمایش ۶۹
۴-۵-۲-۱ تجزیه مسأله به اجزای کوچکتر ۶۹
۴-۵-۲-۲ توپولوژی فضایی ۶۹
۴-۵-۲-۳ ساختار جمعیت ۶۹
۴-۶ چهارچوب کلی الگوریتم هم تکاملی همکارانه ۷۰
۴-۷ مقاوم بودن در الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه ۷۰
۴-۸ تئوری بازیهاوتحلیل الگوریتم هم تکاملی براساس مفاهیم تئوری بازی تکاملی ۷۲
۴-۹ زمینه های کاربرد الگوریتم های هم تکاملی ۷۵
فصل پنجم شبیه سازی ها و نتایج ۷۸
۵-۱ مقدمه ۷۸
۵-۲ کنترل بهینه فشارخون حین عمل جراحی توسط الگوریتم ژنتیک ۷۸
۵-۲-۱ شبیه سازی سیستم کنترل اتوماتیک فشارخون با کنترلر PID والگوریتم ژنتیک۷۹
۵-۲-۱-۱ انتخاب مدل ریاضی ۷۹
۵-۲-۱-۲ انتخاب کنترلر ۸۰
۵-۲-۱-۳ انتخاب تابع برازندگی برای الگوریتم ژنتیک ۸۱
۵-۲-۱-۴ اعمال کنترلر و عمل کردن الگوریتم ژنتیک ۸۲
۵-۲-۲ نتایج شبیه سازی ۸۴
۵-۲-۳ پاسخ های حاصل از اجرای برنامه شبیه سازی شده ۸۵
فصل ششم نتیجه گیری و پیشنهادات ۸۸
۶-۱ نتیجه گیری ۸۸
۶-۲ پیشنهادات ۸۹
مراجع ۹۰
فشارخون بالا زمانی ایجاد می شود که فشارخون در دیواره رگ ها بیش از حد معمول بالا رود که این وضعیت بسیار خطرناک است چون گاهی اوقات تاْثیرات مخرب آن در مرور زمان افزایش می یابد ، پس ثابت نگه داشتن سطح فشارخون در حالت نرمال حائز اهمیت است . کنترل PID به دلیل سادگی و مقاوم بودن آن تا کنون در کنترل بسیاری از پروسه های صنعتی مورد استفاده قرار گرفته است. معمولا در کاربردهای صنعتی، پارامترهای کنترلر PID به صورت دستی و با سعی و خطا تنظیم می شود. تنظیم پارامترهای کنترلر به صورت دستی، کارایی آن را به ویژه در شرایطی که زمان اهمیت دارد و نیز در مواردی که پارامترهای پلانت از قبل مشخص نباشد، کاهش می دهد. لذا در سالهای اخیر کار تحقیقاتی زیادی در زمینه تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر PID انجام گرفته و از بسیاری از تکنیک های هوشمند مانند الگوریتم های ژنتیک، بهینه سازی انبوه ذرات و … برای تنظیم پارامترهای این کنترلر استفاده شده است.
در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک جهت تنظیم پارامترهای کنترلر PID استفاده شده است. تنظیم اتوماتیک پارامترهای کنترلر توسط الگوریتم ژنتیک، دقت و سرعت کنترلر را به طرز قابل توجهی بهبود بخشیده و انعطاف کنترلر را برای برخورد با سیستمهای مختلف افزایش می دهد. کنترلر PID-GA پیشنهادی ، جهت تنظیم نرخ تزریق دارو به منظور کنترل فشار خون بیمار مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که این کنترلر با دقت و سرعت مناسب، سطح فشار خون بیمار را به حالت نرمال برمی گرداند و تغییر پارامترهای بیمار نیز در کارایی کنترلر تاثیری نخواهد داشت.
واژه های کلیدیتنظیم اتوماتیک فشارخون ، کنترلر PID ، الگوریتم ژنتیک ، تنظیم پارامترهای کنترلر PID با الگوریتم ژنتیک
فصل اول : مقدمه
امروزه کنترل اتوماتیک ، نقش مهمی در پزشکی مدرن ایفا می نماید . از کاربردهای کنترل در پزشکی ، سیستم های تزریق انسولین[۱،۲] ، کنترل تنفس[۳،۴] ، قلب مصنوعی[۵،۶] و کنترل اندام های مصنوعی[۷] را میتوان نام برد.
از دیگر کاربردهای مهم و حیاتی کنترل در پزشکی ، کنترل فشار خون است . بطور ساده می توان گفت ، فشار خون متناسب با برون ده قلبی و مقاومت رگ ها است ، لذا برای کاهش فشار خون در فشار خون بالا می توان ، برون ده قلبی و یا مقاومت رگی را کاهش داد.[۸] روش معمول برای کاهش فشار خون ، کم کردن مقاومت رگی ، از طریق تزریق داروهای بازکننده رگ است .
داروی کاهنده فشار خون مورد استفاده در این پایان نامه ، داروی سدیم نیترو پروساید[۱] است که از طریق مهار پیام عصبی از گره های سمپاتیک و پاراسمپاتیک فشارخون را کاهش می دهد . [۹،۱۰]
می توان گفت ، یکی از مهمترین عوامل در عمل جراحی کنترل فشارخون است .[۱۱] زیرا در این حالت افزایش فشارخون ممکن است ، به خونریزی شدید و حتی مرگ بیمار منجر گردد . به طور کلی ، می توان کنترل فشار خون در عمل جراحی را به دو دسته کلی کنترل فشار در حین عمل جراحی و بعد از عمل جراحی تقسیم بندی نمود.
کنترل فشار خون بعد از عمل جراحی ، معمولاً در بیماران قلبی که عمل بای پس عروق کرونری[۲] داشته اند انجام می گیرد ،[۱۲،۱۳] زیرا در این بیماران خطر افزایش فشار خون وجود دارد .کنترل فشار خون در حین عمل جراحی از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، از دلایل آن می توان به کاهش خون ریزی داخلی ، آشکارسازی جزئیات ساختارهای آناتومی بدن که ممکن است توسط خونریزی محو شده باشند و همچنین تسریع و تسهیل در عمل جراحی ، اشاره کرد .[۱۴]
محققین زیادی در رابطه با کنترل فشار خون به تحقیق پرداخته اند . در اواخر دهه ۱٩٧٠ سیستم های کنترل فشارخون گسترش زیادی یافتند . شپارد[۳] [۱۵] یک کنترل کننده PID را برای کنترل فشار خون بکار برد ، ولی این کنترل کننده نتوانست نسبت به اختلافات جزئی پاسخ به داروهای هایپوتنسیو عملکرد خوبی داشته باشد . استفاده از کنترل تطبیقی توسط ویدرو[۴] [۱۶] ، آنسپارگر[۵] و همکارانش[۱۷] بررسی شد ، ولی این روش نیز نسبت به اغتشاشهای موجود ، کارایی خوبی نداشت . کویوو[۶] [۱۸]، سیستم کنترل فشار خونی را در یک سطح پایین نگه می داشت ولی محدوده فشارخونی که می تواست به عنوان مرجع در نظر گرفته شود ، کم بود . فوکوی[۷] و ماسوزاوا[۸] [۱۹] از منطق فازی برای کنترل فشار خون استفاده کردند ، بطوریکه فشار خون را در یک سطح بالا ، برای بعضی کاربردهای پزشکی ، کنترل می نمودند ولی نوسانات به سادگی در پاسخ ظاهر می شدند ، زیرا وجود زمان مرده در پاسخ را در مرحله طراحی در نظر نگرفته بودند .[۴۷]
الگوریتم ژنتیک ، یک روش بهینه سازی تصادفی است که ایده اولیه آن از مکانیسم انتخاب طبیعی و ژنتیک تکاملی گرفته شده است ،[۲۰] این روش بهینه سازی با روش جستجوی موازی از مؤثرترین روش های بهینه سازی است .
در این پروژه ، با استفاده از الگوریتم ژنتیک و الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه ، کنترل کننده PID بهینه برای کنترل فشارخون حین عمل جراحی طراحی گردیده است . با استفاده از این روش ، می توان سطح فشار خون را در سطح دلخواه با خطای حالت ماندگار صفر تنظیم نمود .
در فصل دوم این پایان نامه ، در رابطه با فشار خون و روش های درمان پزشکی آن صحبت خواهد شد . فصل سوم به بررسی کنترلر PID و الگوریتم ژنتیک و مدل های ریاضی موجود برای سیستم فشارخون و همچنین تنظیم پارامترهای کنترلر PID با استفاده از الگوریتم ژنتیک ، اختصاص داده می شود . در فصل چهارم الگوریتم های هم تکاملی هم کارانه و استفاده از آن ها برای تنظیم پارامترهای کنترلر PID مورد بحث قرار خواهد گرفت . در فصل پنجم نتایج به دست آمده از شبیه سازی سیستم فشار خون و طراحی کنترلر آن مورد مطالعه قرار گرفته و در نهایت در فصل ششم ، نتایج بدست آمده از این تحقیق بیان شده و پیشنهاداتی برای مطالعات آینده ارائه خواهد گردید .
فصل دوم : بیماری فشارخون و روش های درمان پزشکی
۲-۱ مقدمهدر فصل قبل اهمیت ویژه کنترل اتوماتیک فشارخون در حین عمل جراحی و همچنین تحقیقاتی را که در این رابطه محققین زیادی انجام داده اند اشاره شد ، حال می خواهیم در مورد بیماری فشار خون مفصل تر بحث کنیم .
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.[۲۵]
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 ۵ لیتر است و تمام این ۵ 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 ۱۰۰ میلی لیتر خون در قلب وجود دارد که وقتی بسته می شود حدود ۸۰-۷۰ 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[۹] 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.
۲-۲ تعریف فشار خونفشار 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 ۱۲۰mmHg و برای فشار خون دیاستولی پایین تر از ۸۰mmHg است و فشار خون دیاستولی ۸۰ تا ۹۰ و سیستولی ۱۲۰ تا ۱۳۹ به عنوان پره هایپرتانسیون شناخته می شود. شیوع فشار خون بالا در جوامع گوناگون متفاوت بوده و از حدود ۱۰ تا ۶۰ 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 ۸۰/۱۲۰ است. به طور ایده آل فشار خون باید زیر ۸۵/۱۴۰ باشد. اگر فشار خون به طور مداوم از این میزان بالاتر رفت و مثلا به ۹۰/۱