Evaluierung von Methoden zur Prozeßparameteroptimierung bei Hämodialyse

Evaluierung von Methoden zur Prozeßparameteroptimierung bei Hämodialyse Evaluierung von Methoden zur Prozeßparameteroptimierung bei Hämodialyse M. Le§1·2, H. Scharfetter1, H. Hütten1 'Institut für EIcktro- und Biomcdizinische Technik. Technische Universität Gra/, InfTeldgassc 18, A-8010 Graz 2 Univcr/a v Mariboru, TchniSka fakulteta Maribor, Smetanova 17, 62000 Maribor, Slovenija ZUSAMMENFASSUNG Drei verschiedene Optimierungsstrategien für die Pro/cßpararncteroptimierung bei der Profildialyse wurden untersucht: Evolutionsstrategie, Simulated Annealing und die Levcnbcrg - Marquardt Methode. Bewertungskriterien für die Zweckmäßigkeit der Verfahren waren die Anzahl der Modcllaufrufe bei vorgegebener zulässiger Abweichung von der Referenzkurve und der erreichbare minimale Fehler. Dabei zeigte sich, daß die beiden stochastischen Verfahren Evolutionsstrategie und Simulated Annealing unproblematischer in der Anwendung sind, als der LevenbergMarquardt-Algorithmus. Simulated Annealing erreicht für die untersuchte Problemstellung die kleinsten Fehler und weist auch die besten Konvergenzeigenschaften. werden. Die Optimierung dieser Steuerfunktionen bezüglich eines gewünschten Patientenstatus fuhrt auf die Theorie der Funktionaloptimierung, die sehr komplex und mathematisch aufwendig ist. Um den methodischen Aufwand zu vereinfachen wurden die Steuerfunktionen diskretisiert und durch einfache Treppenfunktion mit zeitäquidistanten Sprungstellen angenähert. Die Steuerparameter sind dann die einzelnen Sprunghöhen. Als Optimalitätskriterium wurde die maximale Annäherung gewisser Zustandsfunktionen (etwa der Zeitserien der Elektrolytkonzentrationen) an Referenzkurven im Sinne der Least-squaresApproximation gewählt. Die Referenzkurven wurden mithilfe des Simulationsmodells mit einem definierten Profil erzeugt. Abbildung l http://www.deepdyve.com/assets/images/DeepDyve-Logo-lg.png Biomedizinische Technik / Biomedical Engineering de Gruyter

Evaluierung von Methoden zur Prozeßparameteroptimierung bei Hämodialyse

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Publisher
de Gruyter
Copyright
Copyright © 2009 Walter de Gruyter
ISSN
0013-5585
eISSN
1862-278X
DOI
10.1515/bmte.1993.38.s1.381
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Abstract

Evaluierung von Methoden zur Prozeßparameteroptimierung bei Hämodialyse M. Le§1·2, H. Scharfetter1, H. Hütten1 'Institut für EIcktro- und Biomcdizinische Technik. Technische Universität Gra/, InfTeldgassc 18, A-8010 Graz 2 Univcr/a v Mariboru, TchniSka fakulteta Maribor, Smetanova 17, 62000 Maribor, Slovenija ZUSAMMENFASSUNG Drei verschiedene Optimierungsstrategien für die Pro/cßpararncteroptimierung bei der Profildialyse wurden untersucht: Evolutionsstrategie, Simulated Annealing und die Levcnbcrg - Marquardt Methode. Bewertungskriterien für die Zweckmäßigkeit der Verfahren waren die Anzahl der Modcllaufrufe bei vorgegebener zulässiger Abweichung von der Referenzkurve und der erreichbare minimale Fehler. Dabei zeigte sich, daß die beiden stochastischen Verfahren Evolutionsstrategie und Simulated Annealing unproblematischer in der Anwendung sind, als der LevenbergMarquardt-Algorithmus. Simulated Annealing erreicht für die untersuchte Problemstellung die kleinsten Fehler und weist auch die besten Konvergenzeigenschaften. werden. Die Optimierung dieser Steuerfunktionen bezüglich eines gewünschten Patientenstatus fuhrt auf die Theorie der Funktionaloptimierung, die sehr komplex und mathematisch aufwendig ist. Um den methodischen Aufwand zu vereinfachen wurden die Steuerfunktionen diskretisiert und durch einfache Treppenfunktion mit zeitäquidistanten Sprungstellen angenähert. Die Steuerparameter sind dann die einzelnen Sprunghöhen. Als Optimalitätskriterium wurde die maximale Annäherung gewisser Zustandsfunktionen (etwa der Zeitserien der Elektrolytkonzentrationen) an Referenzkurven im Sinne der Least-squaresApproximation gewählt. Die Referenzkurven wurden mithilfe des Simulationsmodells mit einem definierten Profil erzeugt. Abbildung l

Journal

Biomedizinische Technik / Biomedical Engineeringde Gruyter

Published: Jan 1, 1993

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