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.
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