ACPT Blood Glucose Regulation in Patients with Type 1 Diabetes Using Model Predictive Control and Data Reconciliation

Authors

  • Matheus Canuto Oliveira Instituto Federal de Sergipe - IFS
  • Edward David Moreno Universidade Federal de Sergipe
  • Guilherme Moura Afonso da Silva Unidade de Ensino Superior de Feira de Santana
  • Oscar Alberto Zanabria Sotomayor Universidade Federal de Sergipe

Keywords:

Type 1 Diabetes; Glucose Regulation; Model Predictive Control; Digital PI Control; Kalman Filter; Data Reconciliation.

Abstract

The need to have mechanisms and technologies for the control of blood glucose levels is essential for people who have diabetes of any type. In this way, this paper presents the results obtained of blood glucose control using Model Predictive Control (MPC) and digital Proportional Integral (PI) control, which has been simulated with virtual patients. Initially, a model describing the dynamics of glucose metabolism in the human body was elaborated and, to make the simulation more real, it was considered the action of disturbances and noises. After modeling the system, the controllers were developed. Signal processing and data reconciliation was done using the Kalman Filter. With the objective of improving the performance of the controllers, the feedback of reconciled data technique was used and the performance of the MPC controller was improved by 83.9% based on the elaborated cost function.

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Author Biographies

Edward David Moreno, Universidade Federal de Sergipe

Graduado em Engenharia Elétrica (1991) pela Universidade del Valle, Cali, Colômbia. Mestre (1994) e Doutor (1998) em Engenharia Elétrica pela USP (Universidade de São Paulo), São Paulo, SP, Brasil. Pós- Doutor (2000) pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação (PPGCC) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR), São Carlos, São Paulo, Brasil. Durante os anos de 1996 e 1997 atuou com pesquisador visitante na Universidade de Toronto, Canadá e na Universidade de Tecnologia Chalmers, Goteborg, Suécia. Desde 2009 é professor da Universidade Federal de Sergipe (UFS), Aracaju, Sergipe, Brasil. Prof. Edward é membro do Editorial Board de alguns journals internacionais: É também avaliador de cursos de Computação e Informática e Institucional do INEP/MEC. Tem participado no comitê de programa, em mais de 120 eventos internacionais. Já publicou 8 livros na área de projeto de sistemas digitais reconfiguráveis e segurança em hardware. Tem experiência na área de Ciência da Computação e Engenharia da Computação, com ênfase em Arquitetura de Sistemas de Computação, Sistemas Embarcados, Segurança em Hardware, Computação de Alto Desempenho, e Power-Aware Computing.

Guilherme Moura Afonso da Silva, Unidade de Ensino Superior de Feira de Santana

Bacherel em Engenhara Elétrica com habilitação em Eletrônica (2014) pela Universidade Federal de Sergipe (UFS). Mestrado em Engenharia Elétrica (2017) pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PROEE) da Universidade Federal de Sergipe na área de controle de processos. Atualmente é professor titular e coordenador de engenharia elétrica da Unidade de Ensino Superior de Feira de Santana (UNEF) e da Faculdade Nobre de Feira de Santana (FAN). Tem experiência na área de controle de processos e análise de sinais biomédicos.

Oscar Alberto Zanabria Sotomayor, Universidade Federal de Sergipe

Possui graduação em Engenharia Eletrônica pela Universidad Ricardo Palma (1993), Lima-Perú, Mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo (1997) e Doutorado em Engenharia Química pela Universidade de São Paulo (2002). Tem dois Pós-doutorados em Engenharia Química pela Universidade de São Paulo (2006 e 2008, respectivamente). Atualmente é Professor Associado do Departamento de Engenharia Elétrica (DEL), Professor e Coordenador do Programa Multidisciplinar em Tecnologia de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (PRH-ANP 45) da Universidade Federal de Sergipe (UFS). Tem experiência na área de Automação & Controle, atuando principalmente nos seguintes temas: controle de processos, controle preditivo, detecção e diagnóstico de falhas, avaliação de desempenho e auditoria de controladores, identificação e otimização de sistemas, modelagem e simulação de processos, fusão e reconciliação de dados; com aplicações em processos químicos e petroquímicos, petróleo & gás, sistemas biológicos e sistemas estruturais.

 

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Published

2019-08-16

How to Cite

Oliveira, M. C., Moreno, E. D., Afonso da Silva, G. M., & Zanabria Sotomayor, O. A. (2019). ACPT Blood Glucose Regulation in Patients with Type 1 Diabetes Using Model Predictive Control and Data Reconciliation. IEEE Latin America Transactions, 16(12), 2872–2880. Retrieved from https://latamt.ieeer9.org/index.php/transactions/article/view/875

Issue

Vol. 16 No. 12 (2018): Ordinary Issue

Section

Articles