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A Robust Model Predictive Control Approach to Intelligent Respiratory Support

Abstract

Respiratory support is one of the main components of almost any intensive care therapy. The trade-off between providing adequate oxygenation and removing carbon dioxide on the one hand while at the same time preventing or reducing ventilator-induced lung injuries is a key challenge for any respiratory therapist. Several decision support systems are available in modern medical ventilators to support clinicians with these challenging decisions, where safety is a core requirement. In this context, the present paper aims to contribute to the field by proposing a robust model predictive controller (MPC) to achieve adequate gas exchange by adjusting the minute volume ventilation within safe physiological limits. A physiological nonlinear two-compartment patient model is used in a robust MPC approach, which guarantees the evolution of the partial pressure of end-tidal carbon dioxide despite an unknown but bounded metabolic production rate and the bilinear dynamics. The latter are considered as additive disturbances and rejected by an additional feedback controller. Simulation results based on a physiological model exemplifies the applicability of the proposed approach.

OriginalspracheEnglisch
Titel2018 IEEE Conference on Control Technology and Applications (CCTA)
Seitenumfang6
Herausgeber (Verlag)IEEE
Erscheinungsdatum26.10.2018
Seiten12-17
Aufsatznummer8511363
ISBN (Print)978-1-5386-7699-8
ISBN (elektronisch)978-1-5386-7698-1
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 26.10.2018
Veranstaltung2nd IEEE Conference on Control Technology and Applications - Copenhagen, Dänemark
Dauer: 21.08.201824.08.2018
Konferenznummer: 141667

UN SDGs

Dieser Output leistet einen Beitrag zu folgendem(n) Ziel(en) für nachhaltige Entwicklung

  1. SDG 3 – Gesundheit und Wohlergehen
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  2. SDG 4 – Qualitativ hochwertige Bildung
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  3. SDG 5 – Gender Equality
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  4. SDG 8 – Angemessene Arbeitsbedingungen und wirtschaftliches Wachstum
    SDG 8 – Angemessene Arbeitsbedingungen und wirtschaftliches Wachstum
  5. SDG 9 – Industrie, Innovation und Infrastruktur
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  6. SDG 10 – Weniger Ungleichheiten
    SDG 10 – Weniger Ungleichheiten
  7. SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften
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  8. SDG 12 – Verantwortungsvoller Konsum und Produktion
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  9. SDG 16 – Frieden, Gerechtigkeit und verlässliche Institutionen
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