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at - Automatisierungstechnik

Methoden und Anwendungen der Steuerungs-, Regelungs- und Informationstechnik

[AT - Automation Technology: Methods and Applications of Control, Regulation, and Information Technology
]

Editor-in-Chief: Jumar, Ulrich


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ISSN
2196-677X
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Volume 53, Issue 9

Issues

Modellierung und Regelung des arteriellen Blutflusses während der extrakorporalen Zirkulation (Modelling and Control of the Arterial Blood Flow During Extracorporeal Circulation)

Berno J. E. Misgeld / Martin Hexamer
Published Online: 2009-09-25 | DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2005.53.9.454

Abstract

Zum Entwurf einer Regelung für den arteriellen Blutfluss während der extrakorporalen Zirkulation (EKZ) wird ein Modell entwickelt, welches sich in die Teilmodelle Herz-Lungen-Maschine (HLM) und vaskuläres System unterteilen lässt. Zwei vaskuläre Kompartimentenmodelle unterschiedlicher Komplexität werden mit den linearisierten Navier–Stokes-Gleichungen beschrieben und miteinander verglichen. Als Stellglied für den Blutfluss wird eine Kreiselpumpe modelliert. Ein diskreter PI-Regler wird im Hinblick auf Parameterunsicherheiten robust entworfen. Der PI-Regler beweist sowohl in Simulationsstudien (MATLAB/SIMULINK) als auch im Test an einem hydrodynamischen Kreislaufsimulator Stabilität und eine hohe Güte.

Abstract

For the development of automatic arterial blood flow control during extracorporeal circulation (ECC) a model is developed, which can be divided into the subsystems heart-lung machine (HLM) and vascular system. Two vascular compartment models of varying complexity and described by the linearized Navier–Stokes equations are compared to each other. A rotary blood pump is modeled as the actuator. A discrete PI-controller is robustly tuned regarding parameter uncertainties. The PI-controller shows stability and good performance in simulation studies (MATLAB/SIMULINK) and in tests on a hydrodynamic circulation simulator.

About the article

Published Online: 2009-09-25

Published in Print: 2005-09-01


Citation Information: at - Automatisierungstechnik, Volume 53, Issue 9, Pages 454–461, ISSN (Print) 0178-2312, DOI: https://doi.org/10.1524/auto.2005.53.9.454.

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[1]
Berno J.E. Misgeld, Jürgen Werner, and Martin Hexamer
IFAC Proceedings Volumes, 2006, Volume 39, Number 18, Page 351
[2]
Rüdger Kopp, Marian Walter, Jutta Arens, Andre Stollenwerk, Steffen Leonhardt, Thomas Schmitz-Rode, Stefan Kowalewski, and Rolf Rossaint
Biomedizinische Technik/Biomedical Engineering, 2009, Volume 54, Number 5, Page 289

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