کنترل مقاوم دما حین گرمادرمانی موضعی تومورهای سرطانی با وجود نامعینی در تمام پارامترهای مدل

گرمادرمانی موضعی یکی از شایع‌ترین روش‌های درمان تومورهای سرطانی در نزدیکی سطح پوست یا منافذ طبیعی بدن است. با توجه به لزوم کنترل دما در هنگام گرمادرمانی موضعی، ابتدا فرایند انتقال حرارت در طول روش درمانی مذکور به‌صورت تحلیلی توسط یک تابع تبدیل مرتبه کسری با تاخیر زمانی مدل‌سازی می‌شود. با توجه به تاثیر منبع خارجی گرما و واکنش‌های فیزیولوژیکی بیمار بر تغییر دمای بدن او و بنابراین، تمام پارامترهای مدل، کنترل مقاوم دما در طول درمان ضروری است؛ ازاین‌رو، در این مقاله یک معیار قوام جدید برای دستیابی به عدم تغییر حد فاز با وجود عدم قطعیت همزمان در پارامترهای مختلف مدل فرایند پیشنهاد می‌شود. پس از آن، یک روش تحلیلی برای طراحی یک کنترل‌کننده مقاوم تناسبی - انتگرالی - مشتقی مرتبه کسری با هدف تنظیم مطلوب مقادیر حد فاز و فرکانس گذر بهره ارائه می‌شود؛ به طوری که معیار قوام پیشنهادی نیز در طول درمان تضمین شود. در پایان، به‌منظور ارزیابی دستاوردهای مقاله، نتایج یک شبیه‌سازی عددی مبتنی بر مجموعه‌ای از پارامترهای عملی ارائه خواهند شد.

robust control of temperature during local hyperthermia of cancerous tumors regardless of uncertainty on all model parameters

local hyperthermia is one of the most prevalent thermal therapies for cancerous tumors, near the skin surface or natural body orifices. due to the requisiteness of temperature control during local hyperthermia, first, the heat conduction process during the mentioned therapy is analytically modeled via a fractional-order transfer function with time delay. since the influence of the heat source and the patient`s physiological reaction may vary the patient body temperature and affect all of the model parameters, robust control of temperature during the treatment is necessary. hereupon, this study suggests a novel robustness criterion to achieve the phase margin invariance despite concurrent uncertainty on different parameters of the process model. afterward, an analytical method is presented to tune a fractional-order proportional-integral-derivative (fo-pid) controller for desirably adjusting the values of phase margin and gaining crossover frequency, such that the proposed robustness feature is also satisfied. finally, a numerical simulation is presented to evaluate the efficiency of the paper`s achievements, using practical parameters.