پديد آورنده :
مهرزاد، شكوفه
عنوان :
كنترل بهينه دوز دارو در مدل ديناميكي بيماري HIV
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده،87ص.:مصور،جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ويروس نقص ايمني انساني , مدلسازي رياضي , كنترل غيرخطي , SDRE , فيدبك خطيساز , فيلتر كالمن توسعهيافته , فيلتر كالمن بياثر
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/09/24
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/09/26
چكيده فارسي :
بيماري ويروس نقص ايمني انساني طي دهههاي اخير يكي از مهمترين چالشهاي سلامت جهاني بوده است و باوجود پيشرفتهاي درماني، كنترل ديناميك آن همچنان يك مسئله اساسي محسوب ميشود. پيچيدگيهاي زيستي بيماري و محدوديت دسترسي به دادههاي واقعي، ضرورت بهرهگيري از مدلسازي رياضي و طراحي روشهاي كنترلي غيرخطي و دقيق را دوچندان ميسازد. در اين پژوهش، يك مدل ديناميكي درونبدني پنجمتغيره از بيماري ويروس نقص ايمني انساني شامل سلولهاي CD4+T سالم، سلولهاي آلوده، ويروس آزاد، سلولهاي CD8+T و سلولهاي فعال شده مورد استفاده قرارگرفت. سپس، با هدف بهبود كارايي درمان و كنترل ديناميك ويروس، يك كنترلكننده بهينه مبتني بر معادله ريكاتي وابسته به حالت طراحي شد تا دوز داروي ضد رتروويروسي بهصورت هوشمند و متناسب با وضعيت سيستم ايمني تنظيم گردد. اين رويكرد با در نظر گرفتن محدوديتهاي اندازهگيري متغيرهاي دروني بدن، به كمك تخمينگرهاي حالت مبتني بر فيلتر كالمن توسعهيافته و فيلتر كالمن بياثر تكميل شده است. بهمنظور ارزيابي عملكرد روش پيشنهادي، نتايج آن با كنترلكننده فيدبك خطيساز مقايسه گرديد. تحليل نتايج نشان ميدهد كه كنترل بهينه ضمن كاهش مؤثر بار ويروسي، توانايي حفظ پايداري سيستم ايمني را در حضور اختلال و عدم قطعيت داراست.
چكيده انگليسي :
Human Immunodeficiency Virus (HIV) disease has been one of the most significant global health challenges in recent decades. Despite therapeutic advances, controlling its dynamics remains a fundamental issue. The biological complexities of the disease, along with limited access to real-world data, underscore the necessity of mathematical modeling and the design of precise nonlinear control strategies. In this study, a five-variable dynamic model of HIV disease, including healthy CD4⁺ T cells, infected cells, free virus, CD8⁺ T cells, and activated cells, was employed. Then, to enhance treatment efficiency and achieve effective viral regulation, a state-dependent Riccati equation (SDRE)-based optimal controller was designed to intelligently adjust the dosage of antiretroviral drugs according to the immune system’s condition. Considering the practical limitations in measuring internal physiological states, the proposed approach was complemented by state estimators based on the Extended Kalman Filter (EKF) and the Unscented Kalman Filter (UKF). The performance of the proposed method was evaluated by comparing its results with those obtained from a feedback linearization controller. The analysis demonstrates that the optimal control strategy not only effectively reduces the viral load but also maintains immune system stability in the presence of disturbances and uncertainties.
استاد راهنما :
محسن مجيري فروشاني , فريد شيخ الاسلام
استاد مشاور :
احسان روحاني
استاد داور :
مريم ذكري , مرضيه كمالي