Diseño y simulación de un sistema de control predictivo para administrar la inyección de insulina en pacientes con diabetes mellitus tipo 1

Abstract

La diabetes mellitus tipo 1 es una enfermedad crónica caracterizada principalmente por hiperglicemia. Se origina por la destrucción de las células beta del páncreas lo que conlleva la disminución gradual de la producción de insulina y el descontrol total del mecanismo de regulación de la glucosa en la sangre. El tratamiento de esta enfermedad consiste en recuperar el control del nivel de glucosa plasmática mediante el uso insulina exógena. El control automático tiene el potencial de permitir a los pacientes diabéticos llevar una vida normal porque releva al paciente de la necesidad de establecer manualmente los tiempos y dosis de insulina a recibir. En este trabajo se presenta una introducción a los conceptos del control predictivo, redes neuronales y lógica difusa para ser aplicados en el diseño de un sistema de control que calcula la cantidad de insulina de acción rápida que debe inyectarse al paciente. Por medio de la herramienta computacional Simulink se realiza la simulación de dicho sistema de control cuyos elementos constituyentes son el controlador predictivo por modelo (MPC) y el sistema de inferencia difusa que actúa como estimador de la cantidad de glucosa ingerida. Luego se simula el control realizado mediante un PID en condiciones similares para demostrar el alto rendimiento del control MPC en sistemas multivariable sujetos a restricciones. Por último, se hacen algunas observaciones que permitirían mejorar el rendimiento del controlador en trabajos futuros.