第14卷第4期 智能系统学报 Vol.14 No.4 2019年7月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jul.2019 D0:10.11992/tis.201801022 网络出版地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20190321.0916.008.html 冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制 钱殿伟，席亚菲 (华北电力大学控制与计算机工程学院，北京102206) 摘要：冠状动脉系统的混沌现象会导致严重的健康问题。以非线性冠状动脉系统为研究对象，建立了不确定 性冠状动脉系统动力学模型，提出了不确定性冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制方法，针对该模型的 不确定性设计了扰动观测器，根据Lyapunov理论证明了所设计控制系统的稳定性，通过仿真实验验证了所提 出的混沌抑制方法的有效性和可行性。 关键词：混沌抑制：冠状动脉系统：非匹配不确定性：滑模控制；扰动观测器 中图分类号：TP13 文献标志码：A 文章编号：1673-4785(2019)04-0650-05 中文引用格式：钱殿伟，席亚菲.冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制.智能系统学报，2019,14(4)：650-654. 英文引用格式：QIAN Dianwei,,XI Yafei..Chaos suppression in coronary artery systems using differential-integral terminal sliding mode[JI.CAAI transactions on intelligent systems,2019,14(4):650-654. Chaos suppression in coronary artery systems using differential-integral terminal sliding mode QIAN Dianwei,XI Yafei (School of Control and Computer Engineering,North China Electric Power University,Beijing 102206,China) Abstract:The chaos phenomenon of coronary artery systems can lead to serious health problems.Taking nonlinear coronary artery systems as the research object,a dynamics model of uncertainty in coronary artery systems was estab- lished,and the differential-integral terminal sliding mode control(DI-SMC)was investigated for the uncertain coronary artery system.The disturbance observer was designed for the uncertainty of the model.Stability of the designed control system was proven according to the Lyapunov theory.The feasibility and effectiveness of the proposed chaos suppres- sion method was verified using simulation results. Keywords:chaos suppression;coronary artery system;non-matching uncertainty;sliding mode control;disturbance ob- server 近年来，混沌抑制作为生物工程界的关键技 方法6！、局部线性方法例等。其中线性、局部线 术受到了越来越多的关注。将混沌抑制原理应用 性方法只适用于线性或线性化的系统。冠状动脉 到生物医学领域取得了很多理论成果。冠状动脉 系统是一类非线性生物系统，需要设计非线性控 是为心脏提供氧气的肌型血管。血管痉挛是造成 制器来实现混沌抑制。采用非线性方法，已经提 心肌梗死、心绞痛等冠状动脉疾病的根本原因。 出的混沌抑制方法包括高阶自适应滑模控制、 而血管痉挛在数学角度上看就是血管的混沌状态。 时滞状态反馈控制0、滑模控制等。 血管混沌现象可能会对身体带来致命威胁。所 在现实中，冠状动脉系统易受体温、血压等 以，研究冠状动脉系统的混沌特性，实现冠状动 多种不确定性的影响，这更增大了其混沌抑制 脉系统的混沌抑制具有理论意义和实用价值。 的难度。微分积分终端滑模是一种滑模控制设计 混沌抑制控制方法主要有线性法)、非线性 方法，消除了滑动模态的到达时间，适用于高相 对阶系统，这种设计方法不存在奇异现象，能精 收稿日期：2018-01-31.网络出版日期：2019-03-22 基金项目：中央高校基本科研业务费项目(2018MS025) 确估计误差收敛时间②。 通信作者：钱殿伟.E-mail:dianwei..qian@ncepu.edu.cn. 虽然滑模控制在滑动模态下对匹配不确定性DOI: 10.11992/tis.201801022 网络出版地址: http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20190321.0916.008.html 冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制 钱殿伟，席亚菲 （华北电力大学 控制与计算机工程学院，北京 102206） 摘 要：冠状动脉系统的混沌现象会导致严重的健康问题。以非线性冠状动脉系统为研究对象，建立了不确定 性冠状动脉系统动力学模型，提出了不确定性冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制方法，针对该模型的 不确定性设计了扰动观测器，根据 Lyapunov 理论证明了所设计控制系统的稳定性，通过仿真实验验证了所提 出的混沌抑制方法的有效性和可行性。 关键词：混沌抑制；冠状动脉系统；非匹配不确定性；滑模控制；扰动观测器 中图分类号：TP13 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2019)04−0650−05 中文引用格式：钱殿伟, 席亚菲. 冠状动脉系统的微分积分终端滑模混沌抑制 [J]. 智能系统学报, 2019, 14(4): 650–654. 英文引用格式：QIAN Dianwei, XI Yafei. Chaos suppression in coronary artery systems using differential-integral terminal sliding mode[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2019, 14(4): 650–654. Chaos suppression in coronary artery systems using differential-integral terminal sliding mode QIAN Dianwei，XI Yafei (School of Control and Computer Engineering, North China Electric Power University, Beijing 102206, China) Abstract: The chaos phenomenon of coronary artery systems can lead to serious health problems. Taking nonlinear coronary artery systems as the research object, a dynamics model of uncertainty in coronary artery systems was estab￾lished, and the differential-integral terminal sliding mode control (DI-SMC) was investigated for the uncertain coronary artery system. The disturbance observer was designed for the uncertainty of the model. Stability of the designed control system was proven according to the Lyapunov theory. The feasibility and effectiveness of the proposed chaos suppres￾sion method was verified using simulation results. Keywords: chaos suppression; coronary artery system; non-matching uncertainty; sliding mode control; disturbance ob￾server 近年来，混沌抑制作为生物工程界的关键技 术受到了越来越多的关注。将混沌抑制原理应用 到生物医学领域取得了很多理论成果。冠状动脉 是为心脏提供氧气的肌型血管。血管痉挛是造成 心肌梗死、心绞痛等冠状动脉疾病的根本原因[1-2]。 而血管痉挛在数学角度上看就是血管的混沌状态[3]。 血管混沌现象可能会对身体带来致命威胁[4]。所 以，研究冠状动脉系统的混沌特性，实现冠状动 脉系统的混沌抑制具有理论意义和实用价值。 混沌抑制控制方法主要有线性法[5] 、非线性 方法[6-8] 、局部线性方法[9] 等。其中线性、局部线 性方法只适用于线性或线性化的系统。冠状动脉 系统是一类非线性生物系统，需要设计非线性控 制器来实现混沌抑制。采用非线性方法，已经提 出的混沌抑制方法包括高阶自适应滑模控制[6] 、 时滞状态反馈控制[10] 、滑模控制[11] 等。 在现实中，冠状动脉系统易受体温、血压等 多种不确定性的影响[1] ，这更增大了其混沌抑制 的难度。微分积分终端滑模是一种滑模控制设计 方法，消除了滑动模态的到达时间，适用于高相 对阶系统，这种设计方法不存在奇异现象，能精 确估计误差收敛时间[12]。 虽然滑模控制在滑动模态下对匹配不确定性 收稿日期：2018−01−31. 网络出版日期：2019−03−22. 基金项目：中央高校基本科研业务费项目（2018MS025）. 通信作者：钱殿伟. E-mail: dianwei.qian@ncepu.edu.cn. 第 14 卷第 4 期 智 能 系 统 学 报 Vol.14 No.4 2019 年 7 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jul. 2019