基于遗传-蚁群算法优化BP神经网络的医用输液泵输液误差补偿

摘要

一次性泵用输液器搭配医用输液泵进行输液时,输液精度受时间、温度和流速影响,可能会出现精度下降等不利现象。为了对输液误差进行补偿,提出一种遗传算法(genetic algorithm, GA)和蚁群算法(ant colony optimization, ACO)相结合以优化BP神经网络的方法。首先分析误差影响因素,通过多控制因素下的输液实验获得补偿前的误差数据。其次,运用GA-ACO优化BP神经网络的初始权值和阈值,建立误差补偿模型。最后将该算法和BP算法以及分别用遗传算法、蚁群算法优化BP神经网络的补偿效果进行对比。仿真结果表明,提出的算法能够有效减小输液误差。模型的平均绝对误差为0.575 7 mL、均方误差为0.533 9、均方根误差为0.730 7、平均绝对百分比误差为0.092 2%。公司产品样机实测结果表明,采用该优化算法能够提高输液精度,最大相对误差低于3.5%,验证了使用遗传-蚁群算法优化BP神经网络补偿泵用输液器输液误差的有效性,具有一定的实际应用价值。