Diseño y simulación de un sistema de control de presión de un equipo de hemodiálisis empleando control óptimo y adaptivo

Abstract

Este estudio presenta el diseño y la simulación de sistemas de control óptimo y adaptivo para controlar la ultrafiltración en el tratamiento de diálisis que reciben pacientes con problemas renales. La ultrafiltración se controla aplicando un gradiente de presión a través del filtro de la máquina de diálisis. La razón para emplear control adaptivo radica en la necesidad de compensar mediante adaptación, la variación en la dinámica del proceso originada por el empleo de filtros de diálisis provenientes de diferentes fabricantes. La influencia de la variación del parámetro tiempo muerto a la entrada del sistema, va a ser analizada vía simulación. Las bondades del sistema de control adaptivo se comparan con las del sistema de control óptimo, diseñado para este propósito. El sistema de control adaptivo combina en su diseño una ley de control óptima proporcional-integral, un estimador de parámetros que emplea la técnica de los mínimos cuadrados mejorado, un observador de estado óptimo, y un modelo lineal (con tiempo muerto) del proceso de diálisis. El sistema de control óptimo combina en su diseño una ley de control óptima proporcional-integral, un observador de estados óptimo y un modelo lineal del proceso de diálisis. El estudio original en que se basa este trabajo [7], se ocupa del control adaptivo de la ultrafiltración, empleando una ley de control por ubicación de polos y la técnica básica de los mínimos cuadrados para estimar los parámetros. Debido a la naturaleza del proceso de diálisis, es importante que su sistema de control tenga un arranque suave. En antiguos equipos de diálisis, en donde los parámetros de sintonización del controlador PI (Proporcional Integral) son fijos, un arranque suave es dificultoso de conseguir. En un sistema de control adaptivo, la dinámica del proceso se estima en cada tiempo de muestreo. Esta información se puede emplear para diseñar un controlador que no provoque sobresalto en las variables del sistema controlado, principalmente en la fase de arranque.