I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b er   20 25 ,   p p .   5 2 9 7 ~ 5 3 1 3   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 6 . pp 5 2 9 7 - 5 3 1 3           5297       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   Ada ptive  til a cce lera tion deriv a tiv e f ilt er   co n trol ba sed  a rtif icia l pancr ea for  ro bust  gluco se regu la tion  in  ty pe - I   dia betes melli tus   pa tient       Sm it t a   Ra nja n Dut t a 1 ,   Ak s ha y a   K u m a P a t ra 2 ,   Alo k   K u m a M is hra 2 ,   Ra m a cha nd ra   Ag ra wa l 2   Dillip   K um a Su bu dh i 3 ,   L a li t   M o ha n Sa t a pa t hy 1 ,   Sa nje e b K um a K a r 2   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   I TER ,   S O A   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   I TER ,   S O A   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   I n f o r ma t i o n   T e c h n o l o g y ,   I TER ,   S O A   U n i v e r si t y ,   B h u b a n e sw a r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 3 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Sep   4 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Sep   1 5 ,   2 0 2 5       Th is  stu d y   p r o p o se a n   Aq u il a   o p t imiz a ti o n b a se d   t il a c c e lera ti o n   d e riv a ti v e   fil ter  (AO - TADF)   c o n tr o ll e f o r o b u st  re g u lati o n   o f   b l o o d   g lu c o se   (BG lev e ls  i n   p a ti e n ts   with   ty p e - I   d iab e tes   m e ll it u (TI DM)  u si n g   a n   a rti ficia p a n c re a (AP).   Th e   p rima ry   o b jec ti v e   is  to   d e v e lo p   a   c o n tro l ler   th a e n su re n o rm o - g l y c e m ia  (7 0 1 2 0   m g / d l)  w h il e   e n h a n c in g   sta b il it y ,   a c c u ra c y ,   a n d   r o b u stn e ss   u n d e r   p h y sio lo g ica u n c e rtain ti e a n d   e x tern a l   d istu r b a n c e s.  Th e   AO   a lg o rit h m   tu n e t h e   c o n tro g a in o th e   TAD F   c o n tro ll e t o   m i n imiz e   t h e   i n teg ra ti m e   a b so l u te  e rro r   (IT AE) ,   e n su r in g   o p ti m a in s u li n   in f u sio n   in   re a ti m e .   Th e   AO - TADF  c o n tro ll e in t ro d u c e a   fil tere d   stru c tu re   t o   imp ro v e   th e   d y n a m ic  re sp o n se   a n d   n o ise   re jec ti o n   c a p a b il it y ,   e ffe c ti v e ly   h a n d li n g   th e   n o n li n e a n a tu re   o g l u c o se - in su li n   d y n a m ics .   S imu lati o n   re su lt d e m o n stra te  th a th e   p ro p o se d   a p p ro a c h   a c h iev e a   fa ste s e tt li n g   ti m e   (2 3 0   m in u tes ),   l o we p e a k   o v e rsh o o t     (3 . 9   m g /d l),   a n d   re d u c e d   n o ise   ( 1 % c o m p a re d   to   c o n v e n ti o n a l   p r o p o rti o n a l   in teg ra d e riv a ti v e   ( P ID),  fu z z y ,   sli d in g   m o d e   ( S M ),   li n e a r   q u a d ra ti c   g a u ss ian   (LQG ),   a n d   H∞   c o n tr o ll e rs.  T h e   c l o se d - lo o p   sy ste m   a c h iev e a   sta b le  g l u c o se   lev e l   o f   8 1   m g /d l   u n d e r   v a ry in g   m e a a n d   e x e rc ise   d istu r b a n c e s,  v a li d a ti n g   th e   su p e rio p e rfo rm a n c e   a n d   r o b u stn e ss   o th e     AO - TADF  a p p ro a c h .   K ey w o r d s :   Ar tific ial   C o n tr o ller   Glu co s e   I n s u lin   Op tim izatio n     Pan cr ea s   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ak s h ay Ku m ar   Patr a   Dep ar tm en t   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   I T E R ,   S‘O Un iv er s ity   B h u b an eswar   7 5 1 0 3 0 ,   I n d ia   E m ail: a k s h ay ap atr a@ s o a. ac . in       NO M E N CL A T UR E     N o me n c l a t u r e   D e scr i p t i o n   N o me n c l a t u r e   D e scr i p t i o n   ( )   P l a sma   i n s u l i n   c o n c e n t r a t i o n   ( )   B G   l e v e l   ( )   I n su l i n   a b s o r p t i o n   r a t e     C a r b o h y d r a t e     V o l u me   o f   d i st r i b u t i o n   o f   i n s u l i n   i n   d e c i l i t e r   p e r   k g .     C r i t i c a l   v a l u e   o f   c a r b o h y d r a t e   ( )   A c t i v e   i n su l i n   c o n c e n t r a t i o n   ( )   G l u c o s e   a b s o r p t i o n   b y   t h e   g u t   1   D e l a y   r a t e   o f   i n su l i n   a c t i o n   f o r      ( )   G l u c o s e   i n t a k e   r a t e   t o   t h e   V B   f r o m   t h e   g u t   2   D e l a y   r a t e   o f   i n su l i n   a c t i o n   f o r       G l u c o s e   a b s o r p t i o n   r a t e   c o n st a n t   f r o m   g u t    ( )   Ef f e c t i v e   a c t i v e   i n s u l i n       R i s i n g   t i m e   f r o m   0   t o          ( )   Ef f e c t i v e   p l a sma   i n su l i n       F a l l i n g   t i me  f r o m       to   0     S p e c i f i c   p e r i p h e r a l   i n s u l i n   se n si t i v i t y     B a sa l   v a l u e   o f   p l a sma  i n su l i n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 9 7 - 5 3 1 3   5298   N o me n c l a t u r e   D e scr i p t i o n   N o me n c l a t u r e   D e scr i p t i o n     S p e c i f i c   h e p a t i c   i n s u l i n   se n si t i v i t y    ( )   R e n a l   e x c r e t i o n   o f   g l u c o se   b y   k i d n e y    ( )   To t a l   g l u c o se  u t i l i z a t i o n   r a t e   f o r   a l l   G M   o r g a n s .     Ti l t   g a i n    ( )      r a t e   o f   t h e   l i v e r     I n t e g r a l   g a i n     G l u c o s e   d i s t r i b u t i o n   v o l u m e   i n   t h e   V B     D e r i v a t i v e   g a i n     C o e f f i c i e n t   o f   t i l t     Pre - f i l t e r   g a i n s       1.   I NT RO D UCT I O N   Acc o r d in g   t o   th W o r ld   Hea lth   Or g an izatio n   ( W HO) ,   o n e   o f   th m o s p r ev alen d is ea s es  i s   d iab etes  m ellitu s ,   wh ich   r esu lts   f r o m   p an cr ea tic  d y s f u n ctio n .   I lo we r s   in s u lin   s en s itiv ity ,   wh ich   h as  an   im p ac o n   p er s o n ' s   b lo o d   g lu co s ( B G)   lev el's  n o r m o - g ly ce m ic  r an g e.   T o   co p with   th is   ch allen g e,   n u m b er   o f   r esear ch er s   ar cu r r e n tly   d ev elo p in g   cu ttin g - ed g m ed ical   d ev ices  lik m icr o   in s u lin   d is p en s er   ( MI D)   wh ich   is   au to m ated .   Af ter   th o p en - lo o p   co n tr o ap p r o ac h   was  p u in to   p lace ,   th B co n ce n tr atio n   was  m an u ally   m ain tain ed .   Hy p o g ly ce m ic  o r   h y p e r g ly ce m ic  co n d itio n s   m ay   ar is as  r esu l o f   d if f icu lties   in   ap p ly in g   th co n tr o lo o p   te ch n iq u t o   m an a g ex ter n al  in ter r u p tio n s   an d   in te r n al  s y s tem   ch an g es.  T h e   cr ea tio n   o f   im p lan ted   ar tific ial  p an c r ea s   ( AP)   d ev ices  th at   en ab le  th e   p atien t' s   b o d y   to   g et  a n   ap p r o p r iate  d o s e   o f   in s u lin   b ased   o n   s en s o r   r ea d in g s   co u ld   p a v th e   p ath   f o r   th u s o f   clo s ed   lo o p   co n tr o tec h n iq u es .   C o m b in atio n   o f   ty p e - I   d iab ete s   m ellitu s   ( T I DM )   p atien t m o d el  with   AP in   clo s ed   lo o p   is   s h o wn   in   Fig u r e   1 .   T h r ee   p ar ts   co n s titu tes   th AP   ar e   MI D,   co n tr o ller ,   an d   a   s en s o r .   T h g lu co s s en s in g   d ev ice   m o n ito r s   th e   lev el  o f   b lo o d   s u g ar   o f   th p atien m o d el  an d   t r an s f er s   d etailed   in p u t   to   th at  co n tr o ll er .   T h co n t r o u n it   d eliv er s   c o n tr o llin g   s ig n al   u s in g   th e   d ata  f r o m   th e   s en s in g   d ev ice.   Sig n al  f r o m   th c o n tr o ller   im p ar ts   a   s ig n al  to   th MI f o r   p u m p in g   s u itab le  d o s ag o f   i n s u lin .   T o   b u ild   an   o p tim al  s o lu tio n   f o r   th AP,  n u m b e r   o f   o b s tacle s   an d   lim itatio n s   m u s b ad d r ess ed .   T h ese  in clu d th in f lu en ce   o f   n o n - lin e ar   p r o p e r ties ,   tim e - b ased   d y n a m ics,  v ar io u s   f o r m s   o f   in ter ac tio n ,   u n ce r tain ties ,   an d   an   i n ab ilit y   to   s en s g lu c o s e.             Fig u r e   1 .   Stan d a r d   r ea lis tic  illu s tr atio n   o f   a n   AP w ith   T I DM   p atien t       T h co n tr o c h allen g es  in cl u d m o n ito r in g   an d   ass ess m en o f   f o o d   i n tak e,   s ig n if ican t   d elay s   in   g lu co s esti m atio n ,   p r o lo n g ed   in s u lin   u p tak af ter   in f u s io n ,   in s u lin   ac tio n   g en er ated   i n ter n ally ,   f lu ctu atio n s   in   p ar am eter s   o f   t h m o d el,   r is k   o f   e x tr em B v ar iatio n s   d u to   its   asy m m etr y ,   an d   tim e - b ased   co n tr o r eq u ir em e n ts   [ 1 ] [ 5 ] .   T h af o r em en tio n ed   p r o b lem   h as  s ee n   s ig n if ican tech n o lo g ical  ad v an ce m en t,  b u th e   co n tr o alg o r ith m   s till   h as  to   b m u ch   im p r o v e d .   T h PID   co n tr o ller   was  s u g g ested   b y   s ev er al  wr iter s   as  a   wo r k ab le   m eth o d   f o r   ev alu at in g   g l u co s e x cu r s io n s   a f ter   AP  in s u lin   d o s ag e   m o d if icatio n s   [ 6 ] [ 9 ] .   T h e   in ab ilit y   to   ac h iev th n ec ess ar y   p er f o r m an ce   to   p r o v id e   g o o d   r o b u s tn ess ,   p r ec is io n ,   an d   r eliab ilit y   was  ca u s ed   b y   n o n - v ar ia b le  g ain   f ac to r s ,   in s u lin   ac tio n ,   an d   th e   in ter v al  b etwe en   g lu c o s d et ec tio n .   Am o n g   th e   b est  co n tr o l   s tr ateg ies  to   a d d r ess   p r o b lem s   with   g lu co s m o n ito r in g   ar e   g en etic   alg o r ith m   ( GA)   [ 1 0 ] [ 1 4 ] f u zz y   [ 1 5 ] [ 1 8 ] s lid in g   m o d e   ( SM)   [ 1 9 ] [ 2 2 ] lin ea r   q u ad r atic  g au s s ian   ( L QG)   [ 2 3 ] [ 2 5 ] ,   H∞   [ 2 6 ] [ 2 8 ]   an d   m o d el  p r ed ictiv ( MP)   co n tr o l   [ 2 9 ] [ 3 1 ] .   W h en   p atien ts   wi th   n o r m al  b lo o d   s u g ar   wer e   m o n ito r ed   with   th af o r em en tio n ed   c o n tr o ller s ,   t h eir   p er f o r m a n ce   was  s o m ewh at  en h an ce d   co m p ar ed   to   PI co n tr o ller s .   T h e   p r ec ed in g   co n tr o ller s   p er f o r m   b etter ,   b u t h ey   a r n o i m p er v io u s   to   u n ce r tain ty   an d   in ter r u p tio n s   in   th e   m o d el.   T h e r is   n o   ass u r an ce   o f   s tab ilit y   p r o v id e d   b y   t h ese  co n tr o ller s .   T h e y   d o   n o h av p ar ticu lar ly   wid e   o p er atio n al   f r eq u en cy   r an g ( b an d wid th ) .   T h e y   d o   not   h av as  q u ick   co n tr o d y n am ics.   Fu r th er m o r e,   t h ey   lack   co m p lete  r o b u s tn ess .   I n   o r d er   to   p r ev e n s lo r ea ctio n   f o llo win g   m ea d is tu r b an ce   an d   to   en h an ce   p er f o r m an ce ,   th p r esen an a ly s is   o f f er s   d i f f er en t   in n o v ativ m eth o d   b asin g   o n   th s u g g ested   ad ap tiv e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A d a p tive  tilt   a cc elera tio n   d eriva tive  filt er c o n tr o l b a s ed   a r tifi cia l p a n crea s   fo r     ( S mitta   R a n ja n   Du tta )   5299   co n tr o ller   ( AO - T ADF) .   W ith   th u s o f   th is   AO  ap p r o ac h   in   th is   p r o p o s ed   m eth o d ,   th co n tr o lle r   s p ec if icatio n s   o f   AO - T ADF  ar ad ju s ted   f o r   b etter   co n t r o ex ec u tio n .   Fo llo win g   ar e   s o m ju s tific atio n s   f o r   tak in g   in to   ac c o u n t A tech n i q u e:    ˗   AOA  ex h ib its   q u ick er   r ate  o f   co n v e r g en ce .   ˗   AOA   m ain tain s   m o r ac cu r ate   an d   co n s is ten t o u tco m es.   ˗   I n   co n t r ast to   o th er   o p tim izatio n   s tr ateg ies,  i n s tallatio n   o f   A OA  is   s im p ler   an d   q u ick er   ˗   AOA   in cr ea s es th alg o r ith m ' s   g lo b al  an d   lo ca l sear ch in g   ca p ab ilit ies.   ˗   AOA   wo r k s   with   g r ea ter   ac cu r ac y   f o r   n o n lin ea r   p er f o r m an c in d ex es lik .   R eg ar d in g   th af o r em en tio n ed ,   th AOA  is   em p lo y ed   to   an a ly ze   th v alu o f   p ar am ete r s   f o r   co n tr o l   o f   th r ec o m m en d ed   c o n tr o ll er   ( AO - T ADF)   in   o r d er   to   r e g u late  b lo o d   s u g ar   in   in d iv id u als  s u f f er in g   f r o m   ty p e   I   d iab etes.  T h is   d esig n   e m p lo y s   an   i n v en tiv e   id ea   b y   a d d in g   a   f ilter   to   t h T I c o n tr o ller .   T h f ilter in g   p r o ce s s   is   u s ed   to   ca lcu late  th s y s tem   s ta tes,  wh ich   ar th e n   r ap id ly   d r aw n   to war d s   th p o in o f   eq u ilib r i u m .   C o n s eq u en tly ,   it   attain s   en h an ce d   p r ec is io n ,   h eig h ten e d   r esil ien ce ,   s u p er i o r   n o is e - ca n ce lla tio n   ef f ec tiv en ess ,   an d   b etter   h an d lin g   o f   u n ce r ta in ty .   Seco n d l y ,   th f ilter in g   s t r ateg y   is   u s ed   to   c r ea te  s tab i lizin g   co n tr o law.   Nu m er o u s   co n tr o o p tio n s   ar av ailab le  f o r   s y s tem   p ar am eter s   u s in g   th r ec o m m en d ed   c o n tr o ller     ( AO - T ADF) .   T o   m ain tain   p ati en n o r m o - g ly ce m ia,   th p r o p o s ed   co n tr o ller   a d ju s ts   to   all  p o ten tial  d is r u p tio n s   an d   p atien cir c u m s tan ce s .   I n   co n tr ast  to   o t h er   m o d er n ,   wid ely   r ec o g n ized   ap p r o ac h es  f o r   B lev el  m an ag em en o f   T I DM   p atien ts ,   th s u g g ested   ap p r o ac h   g u ar an tees  m o r r esil ien co n tr o ller   u n d e r   m is m atch ed   an d   m atc h ed   u n c er tain ty .   T h p r o p o s ed   a p p r o ac h   in tr o d u ce s   a   n o v el   AO - T ADF  co n tr o ller   f o r   r o b u s b lo o d   g lu co s r eg u lati o n   in   T I DM   p atien ts .   T h co n ce p tu al  n o v elty   lies   in   in teg r atin g   th AOA  to   o p tim ally   tu n th co n tr o g ai n s   o f   th T ADF  co n tr o ller ,   en s u r in g   s u p er io r   n o is r ejec tio n ,   r o b u s tn ess ,   an d   d y n am ic   ad ap ta b ilit y .   Un lik e   tr ad itio n al   m eth o d s ,   AO - T ADF  h an d les  n o n lin ea r ities ,   u n ce r tain ties ,   an d   d is tu r b an ce s   ef f icien tly ,   ac h i ev in g   b etter   g ly ce m ic   co n tr o an d   f aster   s y s tem   r esp o n s u n d er   v ar y i n g   p h y s io lo g ical  c o n d itio n s .   T h m an u s cr ip t' s   n o v el  co n t r ib u tio n s   in clu d th e   d ev el o p m en t   o f   n ew  AO - T ADF   co n tr o ller   t h at  in teg r ates  AO with   T ilt  Acc eler atio n   Der iv ativ Fil ter   to   d y n am ic ally   ad ju s in s u lin   in f u s io n   f o r   T I DM   p atien ts .   T h is   is   th f ir s ap p licatio n   o f   AOA  f o r   tu n in g   T ADF  p ar am eter s   in   ar tific ial   p an cr ea s   s y s tem s ,   en s u r in g   r o b u s tn ess ,   p r ec is io n ,   an d   ad ap tab ilit y   u n d er   p h y s io lo g ical  u n ce r tain ties   an d   m ea l/activ ity   d is tu r b an ce s .   Her is   h ig h lig h o f   th m ajo r   co n tr ib u tio n s   m ad b y   th e   s u g g ested   p atien f r am ewo r k   with   AO - T I DF c o n tr o ller :   ˗   Dev elo p m en o f   a   n u m er ical  m o d el  to   m o n ito r   B lev els  is   b ased   o n   t h p atien t' s   g lu c o s m etab o lis m   ( GM )   p r o ce s s .   ˗   T o   d esig n   a n   AO - T ADF  co n tr o ller   f o r   a   T I DM   p atien t to   tr a ck   B lev els to   ac h iev n o r m o - g ly ce m ia.   ˗   Usi n g   th AO - T ADF  co n tr o ller   to   ex am in th p atien t' s   f ea tu r es u n d er   ab n o r m al  cir cu m s tan ce s   to   s u p p o r its   im p r o v ed   p er f o r m an ce .     ˗   co m p ar ativ a n aly s is   is   ca r r ied   o u t to   v er if y   th at  th r ec o m m en d ed   tech n iq u is   s u p er io r .   T h p u r p o s o f   th is   r esear ch   is   to   ad d r ess   th ch allen g o f   r o b u s B r eg u latio n   in   T I DM   p atien ts ,   p ar ticu lar ly   u n d er   n o n lin ea r   d y n am ics,  u n ce r tain ties ,   an d   ex ter n al  d is tu r b an ce s ,   wh e r tr a d itio n al  co n tr o ller s   ( PID ,   L QG,   an d   H∞)   f all   s h o r in   m ai n tain in g   s tab le  g ly ce m ic  co n tr o l.  T o   f ill  th is   g ap ,   we  p r o p o s th e   AO - T ADF  co n tr o ller ,   wh ich   co m b in es  AO  with   a   T ilt  Acc eler a tio n   Der iv ativ e   Fil ter   to   en h a n ce   ad ap ta b ilit y   an d   p r ec is io n .   T h e   m ain   f in d in g s   d em o n s tr ate  th at  AO - T ADF  ac h iev es  f aster   s ettlin g   tim e,   r ed u ce d   o v er s h o o t,   u n d er s h o o t,  m in im al  n o is e,   an d   s tr o n g   r o b u s tn ess   ag ain s p a r am eter   v ar iatio n s   an d   m ea d is tu r b an ce s .   T h ese  r esu lts   im p ly   th at  th p r o p o s ed   co n tr o ller   o f f er s   m o r ef f ec tiv an d   r eliab le  co n tr o s tr ateg y   f o r   a r tific ial   p an cr ea s   s y s tem s ,   im p r o v in g   clin ical  o u tco m es  f o r   T I DM   p atien ts   an d   ad v a n cin g   th e   d esig n   o f   in tellig en in s u lin   d eliv er y   s y s tem s .     T h f o llo win g   is   th ar ticle's  co n s is ten s tr u ctu r e:  T h GM   p r o ce s s ' s   p o s s ib le  ex p lan atio n s   ar e   d is p lay ed   in   s ec tio n   2 .   Secti o n   3   o u tlin es  s o m s p ec if ics  o f   th r ec o m m en d e d   co n tr o ller 's  ( AO - T ADF )   m eth o d   f o r   B lev el  m ain ten an ce .   Sectio n   4   s h o ws  th s im u latio n   an d   n u m er ical  o u tp u ts   o f   th AO - T ADF   co n tr o ller .   Sectio n   5   illu s tr ates th f in d in g s   f r o m   th o b s er v a tio n s .       2.   M AT E R I AL S AN M E T H O D   Sectio n   2   ad d r ess es  th clin i ca b ac k g r o u n d ,   m ath em atica m o d el  o f   th e   n o n - lin ea r   p h y s io lo g ical  p r o ce s s ,   an d   B p r o f iles   o f   th d if f er en o r g a n s   o f   th e   T I D p atien t.      2 . 1 .     Clini ca his t o ry     g r o u p   o f   clin ical  co n d itio n s   to g eth er   r ef e r r ed   to   as  d i ab etes  m ellitu s   o r   h y p e r - g ly ce m ia  ar e   ch ar ac ter ized   b y   co n s is ten tly   in cr ea s in g   am o u n o f   a r ter i al  g lu co s ( AG)   ex ce ed in g   1 4 4   m g /d l.  I m ay   b e   th co n s eq u e n ce   o f   in s u lin   a ctiv ity ,   in s u f f icien cy ,   o r   b o t h .   T h in ca p ac ity   o f   th b o d y   to   u tili ze   g lu c o s co r r ec tly   is   th ca u s o f   d iab etes.  W h eth er   b o d y   is   ty p I   o r   t y p I I   d e p en d s   o n   th e   a m o u n o f   in s u lin   it  tak es.  W h en   a   p atien h as  ty p I   d iab etes,  th eir   b o d y   is   in c ap ab le  o f   p r o d u cin g   an y   in s u l in   at  all.   I n   ty p e   I I   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 9 7 - 5 3 1 3   5300   in s u lin   is   r elea s ed   m o r s lo wly   an d   h as  s m aller   r an g o f   ac tio n .   T h b o d y   ap p r o p r iately   m o n ito r s   g lu co s e   lev els  d esp ite  th d if f er in g   d em an d s   o f   m ea ls ,   f asti n g ,   o r   ex er cise   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] .   T h at  f ir s en er g y   s o u r ce   is   g lu co s e.   Glu co s is   r eq u ir ed   b y   th h u m a n   b o d y   f o r   ev e r y   a ctiv ity .   Glu co s is   tak en   u p   a n d   ab s o r b ed   b y   th v en o u s   b lo o d   ( VB )   f r o m   th g astro in test in al  tr ac t.  C ar b o h y d r ate  d iets   d eliv er   g lu co s in to   th g astro in test in al   r eg io n .   I is   th g lu co s th at  is   in   cir cu latio n   f r o m   an   ex ter n al   s o u r ce .   T h in test in s u p p lies   g lu co s e,   wh ich   th VB   th en   m o v es  to   th li v er .   T h liv er   s to r es  B a s   g ly co g e n   an d   wh ile  th B l ev el  b ec o m es  lo en o u g h ,   it  r etu r n s   to   VB .   I p r o v id es  th in ter n al   g lu co s e.   T h p r o ce s s   o f   g lu co s m etab o lis m   with   o x y g en   g en er ates e n er g y ,   ca r b o n   d io x i d e,   as we ll a s   wate r   in s id th ce ll.   I n s u lin ,   wh ich   co n tr o ls   B le v els,  is   p r o d u ce d   b y   th p an c r ea tic  β  ce ll s .   I n   n o r m al  p er s o n   with   h ig h   b lo o d   g lu co s lev els,  in s u lin   p er f o r m s   two   m ain   f u n ctio n s I f ir s f ac ilit a tes  th liv er   to   tak u p   g lu co s an d   tr an s f o r m   it  in t o   g ly c o g e n .   wh ich   is   p ar ticu lar ly   c r u cia wh ile  co n s u m in g   m ea ls .   T h u s ,   ex ce s s   in ter n al   g lu co s ca n   n o   lo n g er   b p r o d u ce d   b y   th m u s cles  o r   liv e r .   Seco n d ly ,   in s u lin   h elp s   th e   b o d y   u s g lu co s in   th m u s cles  to   m ee its   p er ip h er al  en er g y   r e q u ir em e n ts .   Du to   an o m alies  in   th k in etics  o f   m etab o lic  p r o ce s s es,  it  h as  b ee n   s h o wn   th at  ea ch   o f   th ese  two   ac ts   is   e ith er   co m p letely   o r   p ar tially   h in d er ed   in   d ia b etic  in d iv id u als.   An   u n co n tr o lled   b lo o d   g lu c o s lev el  is   n o ted   i n   d iab etes  p atien ts   wh en   th ei r   ce lls   ce ase  u s in g   g lu co s an d   th liv e r   g en e r at es  in ter n al  g lu co s e.   Kid n ey   f u n ctio n   r e m o v es  ex tr VB   g l u co s wh en   b lo o d   g lu co s lev el  s u r p ass es 1 6 2   m g /d l.     2 . 2 .     Str uct ure  o f   t he  pa t ient   Ov er   th p ast   f ew  g en er atio n s ,   g lu co s e - in s u lin   ( GI )   d y n a m ics  d em o n s tr ated   h o t h GM   p r o ce s s   co n tr o ls   g lu c o s e,   an d   th a u th o r s   h av e   o f f e r ed   n u m er o u s   m o d els  to   ex p lain   th is   m ec h an is m .   Du o f   its   clo s e   r esem b lan ce   to   h u m an   m etab o lic  p r o ce s s es  an d   s tr u ctu r al  s im p licity ,   L eh m an n   et  a l.   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ]   d ev elo p ed   a   m o d el  wh ich   h as   ex ten s iv ap p licatio n   in   th m o d ellin g   a n d   test in g   o f   v ar io u s   co n t r o s ch em es.  Du r in g   th e   cu r r en t   in v esti g atio n ,   th is   m o d el  h as  b ee n   u tili ze d   t o   e v alu ate  h o w   well  th e   r ec o m m en d ed   g lu c o s lev els  to   b co n tr o lled   b y   th co n t r o lle r .   Fig u r e   2 ( a)   s h o ws  th s ix   c o m p ar tm en ts   th at  m ak u p   th GM   p r o ce s s   with   AP: th k id n ey ,   s to m ac h ,   liv er ,   b r ain ,   a n d   h ea r t.   T h is   m o d el   h as  b ee n   em p lo y e d   in   t h p r esen s tu d y   to   ass es s   th s u g g ested   co n tr o ller ' s   ef f ec tiv en ess   in   r eg u latin g   th le v el  o f   s u g a r   in   th e   b lo o d .   Fig u r e   2 ( a)   h i g h lig h ts   s ix - p ar s tr u ct u r o f   th g astro in test in al  s y s tem ' s   co r r elatio n   with   th ass im ilated   in s u lin   d o s ag e   co n tr o ller :   p er ip h er al,   k id n ey ,   s to m ac h ,   liv er ,   b r ain   an d   h ea r t.   T h liv er   p r o d u ce s   b lo o d   g lu co s e,   wh ic h   is   th en   ab s o r b ed   with   th e   h elp   o f   th in test in al  tr ac t.  T h AG  m u s b co n tin u o u s ly   o b s er v ed   in   o r d e r   to   p r o v id i n p u to   th AP.  W ith   th MI D   p lace d ,   th in s u lin   was  ad m in is ter ed   in s id th V B   is   co m p u ted   in   ev er y   f iv m in u tes,  m u ch   lik th d ata  tr an s m itted   to   th AP .   Ho wev er ,   th s am p le  in ter v al  is   d eter m in ed   b y   th s en s o r   m ec h an is m   an d   th s u p p o r m ec h an is m   th at  is   u s ed   h er e.   T h is   m o d el  d ep icts   ea tin g   an d   e x er cise  as  u n s ettlin g   th p er ip h er al  a n d   th e   s to m ac h ,   r esp ec tiv ely .   Af ter   ev alu atin g   i n s u lin ,   g lu co s f l o w,   an d   th eir   attr ib u tes,  th e   f u ll   GM   p r o ce s s   in   a   d iab etic  p atien is   s y n th esized .   s im p lifie d   m o d el  o f   th T I DM   p atien t's   GM   p r o ce s s   is   p r o v id e d   in   lig h o f   th d em o n s tr ated   in s u lin   an d   g lu co s ac tio n s   as  in   Fig u r e   2 ( b ) .   So lid   ar r o ws  r ef lect  th tr an s m is s io n   o f   g lu co s f lo p a tter n s .   T h r is an d   s u p p r ess io n   o f   b lo o d   s u g ar   p a s s ag with   in s u lin   ar s h o wn   b y   1 an d   1 - ,   co r r esp o n d i n g ly .           ( a)   ( b )     Fig u r e   2 .   Ov e r all  illu s tr atio n   o f   th GM   p r o ce s s   in   T I DM   p atien t :   ( a)   co m p a r tm en tal  m o d el  o f   th GM   s y s tem   s h o win g   th in ter ac tio n   am o n g   th k id n ey ,   s to m ac h ,   liv er ,   b r ain ,   h ea r t,  a n d   p er ip h e r al  tis s u es ;   an d     ( b )   s im p lifie d   r e p r esen tatio n   o f   th p atien t stru ctu r an d   th GI   d y n am ics ac r o s s   d if f er en b o d y   c o m p a r tm en ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A d a p tive  tilt   a cc elera tio n   d eriva tive  filt er c o n tr o l b a s ed   a r tifi cia l p a n crea s   fo r     ( S mitta   R a n ja n   Du tta )   5301   2 . 3 .     E f f ec t s   o f   ins uli n   As  th B lev el  r i s es,  th A P   in jects  th id ea q u an tity   o f   i n s u lin   with in   th VB   s tr ea m .   T h VB ' s   in s u lin   ac tio n   is   d escr ib ed   as i n   r ef er e n ce   [ 3 2 ] :     ( )  =  ( ) ( )     ( 1 )     T h v alu o f     an d     ar ass u m ed   as 0 . 1 2 3   1   an d   9 9 . 4   d l sep ar at ely .   T h d if f er en tiatio n   o f   ( )   in   th e   VB   is   s tated   as:       ( )  = 1 ( ) 2 ( )   ( 2 )     T h v alu e   o f   1   an d   2   ar i n ter p r e ted   as  0 . 0 0 0 4 2   1   an d   0 . 0 2 1   1   s ep ar ately .   T h e    ( )   an d    ( )   with in   th VB   an d   is   m en tio n e d   in   ( 3 )   an d   ( 4 )   ac co r d in g ly .      ( ) = ( 2 / 1 ) ( )   ( 3 )      ( ) = ( /  ) ( )   ( 4 )           T h ac ce p tab le  r an g e   f o r   b o th   in s u lin   s en s itiv ity   v alu es  (   an d   )   ar tak en   as  f r o m   0   t o   1 . 0 ,   an d   v alu o f      is   tak en   as  1 . 0 m U/d l.  All   in s u lin   ac tio n ' s   d y n am ic  co n d itio n s   d u r in g   th g e n etic  m o d if icatio n   p r o ce d u r es a r co n v ey e d   in   ( 1 )   -   ( 4 ) .       2 . 4 .     Dig estiv s y s t e m 's   g luco s co ncent ra t io n r a t e   T h ter m   g astric  em p ty in g   r ate   r ef er s   to   t h r ate  at   wh ic h   th g astric  em p ty in g   s u b s y s tem   ( GE S)  f o r m s   g lu c o s ( ) ,   an d   p r esen ted   in   th Fig u r e s   3 ( a )   an d   3( b ) .   ( )   attain s   p ea k   v al u o f       ( 3 6 0   m g /m in ) ,   an d   ev en tu ally   d r o p s   to   0 .   T h co m p r eh e n s iv p lan   o f   ( )   p lo is   co n tin g e n t   u p o n   th e   q u an tity   o f     in g esti o n .   Fig u r e   3 ( a)   p o r tr a y s   th tr ian g le  s h ap o f   ( )   u n d er   s u ch   cir c u m s tan ce s   o f   wh en   th c o n s u m p tio n   is   b elo th r ec o m m en d e d   lev el  o f     ( 1 0 . 8   g m ) .     Ag ain     ca n   b as s ess ed   b y   th h elp   o f   ( 5 ) .   T h     an d       ar d ef in e d   b y   th ( 6 ) .   Fig u r e   3 ( b )   illu s tr ates  tr ap ez o i d al  s h ap o f   ( )   p lo t   in   th e   s itu atio n ,   wh en ev er   co n s u m p tio n   is   s am o r   g r ea ter   as  c o m p ar e d   t o   th at   o f   Valu es  o f      an d       ar r eser v ed   as  3 0   m in   in   th is   ap p r o ac h .       is   t h p er io d   o f   tim d u r in g   wh ich   ( )   ac co m p lis h es    .   I t is r ef er en ce d   in   m ath em atica l ( 7 )   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] .       = [ (   +   )   ] / 2   ( 5 )       =   = /     ( 6 )       = [ ( 1 / 2 )   (   +   ) ] /     ( 7 )       T h ( )   with     in tak h ig h e r   th an   is   ca teg o r ized   as   ( 8 ) :     ( ) = {         (   /  )  <      <  +     (   /  )   +   <  +   +  0         ( 8 )     wh er e,     is   h o m u ch   tim h as p ass ed   af ter   p r e v io u s   m ea l w as  tak en   in .   T h e   ( )   p lo ts   in   b o t h   tr ian g le   an d   tr ap ez o id al  f o r m s   ar r ec o g n ized   an d   an ticip ated   f o r   c o m p u tatio n al  p u r p o s es  as  in d icate d   in   ( 8 ) .   T h e   1 s t   o r d er   f ilter   p r o d u ctio n   is   u s ed   to   d ete r m in t h g u t' s   g l u co s p r e o cc u p atio n   r ate  i n   r elatio n   to   th e   in p u t   ( ) .     ( )  = ( )  ( )   ( 9 )      ( ) = ( )   ( 1 0 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 9 7 - 5 3 1 3   5302   T h v alu e   o f     p r esu m ed   to   b e   0 . 0 1 7   1 .   Fig u r e   3 ( c )   s h o w s   h o q u ic k ly   th e   s to m ac h   ab s o r b s   g lu co s with   1 0   an d   6 0 g m     co n s u m p tio n .   I t   ca n   b e   ac h iev ed   by   t h ap p licatio n   o f   ( )   an d   ap p ea r s   f r o m   f ir s o r d er   f ilter   d ep icted   in   Fig u r e s   3 ( a)   an d   3 ( b )   d i s tin ctly   in   ea ch   o f   th two   s i tu atio n s .   Ad ap tab le   f ac to r s   wh ich   a r lis ted   in   ( 5 ) - ( 8 )   ar e x am in ed   an d   ca r r ie d   o u t   f o r   th GE S.   Fu r th er m o r e,   as  s h o w n ,   th e   d y n am ic  cir c u m s tan ce s   b y   ( 9 ) - ( 1 0 )   s u g g ested   f o r   th s to m a ch   ar also   l o o k e d   in to   an d   as   well  as  em p lo y ed .   T h g u t' s   n u m er ical  o r g an izati o n   is   d is p lay ed   in   Fig u r e   4 ( a) .           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r 3 .   Ov e r all  r ep r esen tatio n   o f   th e   g astric  em p ty in g   p r o c ess   an d   g lu co s ab s o r p tio n   d y n am ics in   r esp o n s to   ca r b o h y d r ate  ( )   in tak in   T I DM   p atien t ( a)   Plo t o f   ( )   with   1 0   g m     ab s o r p tio n   ( < an d   ( b )   Plo t o f   ( )   with   6 0   gm    ab s o r p tio n   ( > ) ; ( c)   Gu t r esp o n s with   1 0   an d   6 0   gm    ab s o r p tio n       2 . 5 .     G luco s pro f iles   in t he  liv er ,   ce ntr a l ner v es sy s t em ,   ce lls ,   a nd   re d blo o d c ell   L iv er   is   r esp o n s ib le  f o r   d eliv e r in g   an d   u s in g   th ca r b o h y d r a tes  an d   is   d ef in ed   as  n et  h ep at ic  g lu co s b alan ce   ( NHGB) .   T h er a r t wo   f ac to r s   th at  lim it  th liv er ' s   g lu co s p r o f ile    ( )   an d   AG.   T h e   lo o k - u p   tab le  is   u s ed   to   esti ma te   it.  T h e   r ele v an d ata  is   g ath er ed   b y   tak in g   th liter atu r es  f o r   co n s id er at io n   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] .   T h e   liv er ' s   co m p u tatio n al  co n f ig u r atio n   is   r ep licated   in   Fig u r e   4 ( a) .   Glu co s u tili za tio n   b y   th ce lls   i s   d ep en d en t   on   ( )   an d   ( ) .   T h lo o k u p   tab le  s h o ws  h o g lu co s is   m etab o lized   b y   ce lls ,   an d   r elev a n t   d ata  is   g ath er ed   f r o m   t h at  liter atu r es .   C ell ' s   m ath em atica s tr u ctu r ca n   b witn ess ed   in   Fig u r e   4 ( a) .   R ed   b lo o d   ce ll  ( R B C )   an d   B r ain   ar e   th o r g a n s   th at  ar e   in s u lin - au t o n o m o u s .   ce n tr al  n e r v es  s y s tem   ( C NS)   an d   R B C   co n s u m e   ca r b o h y d r ate   o f   7 2   m g / h r /k g   an d   1 2 . 9 6   m g /h r /k g   c o r r esp o n d in g ly .   C NS  an d   r en al   th r es h o ld   g lu co s ( R T G )   n u m er ical  co n f ig u r atio n s   wer e   r ep r esen ted   in   Fig u r e   4 ( a) .     2 . 6 .     K idn ey   g luco s o utlines   p o r tio n   o f   th e   VB 's  g lu co s is   ex cr eted   v ia  th k id n e y ,   wh en ev er   th e   B co n ten t   ( )   ex ce e d s   th e    .   T h at  is   d e n o ted   as   ( ) .   T h e   ( )   is   d ep en d en t   o n   th ( )   an d   c r ea tin in clea r an ce   r ate   ( CCR ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A d a p tive  tilt   a cc elera tio n   d eriva tive  filt er c o n tr o l b a s ed   a r tifi cia l p a n crea s   fo r     ( S mitta   R a n ja n   Du tta )   5303   T h is   is   ex p r ess ed   lo g ically   in   ( 1 1 ) .   ( )   d ec r ea s es  to   ze r o ,   wh en   th e   v alu e   o f   ( )   is   s m aller   th an   o r   id en tical  to      as  ex p o s ed   in   ( 1 2 ) .   As  p er   th in v esti g atio n ,      an d      ar r eser v e d   as  1   d l/m in   an d     1 6 0   m g /d l c o r r esp o n d in g ly .   Kid n ey   ac tiv ity   is   ch ar ac te r ized   in   ac co r d a n ce   to   th f u n ctio n   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] :     ( ) =  ( ( )  )  ( ) >        ( 1 1 )     ( ) = 0  ( )    ( 1 2 )     An   illu s tr atio n   o f   th k id n ey ' s   an aly tical  o r g an izatio n   is   s h o wn   in   Fig u r e   4 ( a) .   I t is ex p r ess ed   in   r elatio n   to   th ter m in o lo g y   u s ed   in   m ath em at ics as in d icate d   b y   th e   ( 1 1 )   an d   ( 1 2 ) .     2 . 7 .     VB 's   blo o d g luco s lev el   Fo llo win g   is   th d y n a m ic  ex p r ess io n   f o r   th B lev el  with in   VB   [ 3 2 ] ,   [ 3 3 ] :      ( )  = [  ( ) +  ( ) ( ) ( ) ]   ( 1 3 )     I n   th p r esen s tu d y ,     is   tak en   as  1 7 5   d l.   Patien t' s   an ato m y   is   d is p lay ed   in   th Fig u r e   4 ( a ) .   I is   ex p lain ed   ac co r d in g   to   th m at h em atica l te r m in o lo g y   as in d icate d   i n   ( 1 )   -   ( 1 3 ) .     2 . 8 .     M icro   ins uli n di s pen s er   T h r ef er e n ce s   [ 3 4 ] [ 3 7 ]   s u g g ested   s p ec if ic  k in d   o f   MI f o r   th is   in v esti g atio n .   T h e   th eo r y   o f   v ar iab le  p u m p i n g   r ate  g o v e r n s   its   o p er atio n .   T h e   m o s c r u ci al  co m p o n en ts   o f   th is   d e v ice  ar th e   p u m p   r etu r n   v alv e,   ac cu m u lato r ,   m icr o   p u m p ,   s to r ag ca p s u le,   an d   s u i tab le  elec tr ical  co n tr o l.  Ad d itio n al  s en s in g   an d   co n tr o llin g   co m p o n en ts   in clu d an   ac ce ler o m eter   to   d eter m in wh eth er   o r   n o th p at ien is   awa k e,   an d   a   p u ls m o n ito r   u s ed   f o r   m ea s u r in g   th h ea r r ate,   an d   ch r o m ato g r ap h   to   ass ess   b lo o d   g lu c o s lev els.   m icr o p r o ce s s o r   co m p iles   all  o f   th is   d ata   an d   d ec id es  w h eth er   to   p r o v id t h VB   with   th ap p r o p r iate   d o s ag es o f   in s u lin .   I n   Fig u r e   4 ( b ) ,   MI D' s   s im u latio n   ar ch itectu r is   d is p lay ed .         ( a)       ( b )     Fig u r e   4 .   Ov e r all  s ch em atic  o f   th AP sy s tem   an d   its   in teg r at io n   with   th T I DM   p atien t m o d el    ( a)   MI s im u latio n   f r am ewo r k   co r r esp o n d in g   to   th e   p atien t   an d   ( b )   Simu lated   s tr u ctu r e   o f   MI D   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 9 7 - 5 3 1 3   5304   2 . 9 .     Study   o f   dy na m ic  beha v io o f   t he  pa t ient   I n   th is   s ec tio n ,   s ev er al  v ar ia b les  r elate d   to   ch an g es  in   B m etab o lic  p r o ce s s es  d u r in g   th tim e - d o m ain   r esp o n s es  ar illu s tr ated   u s in g   6 0 . 0 0   g m   ea ten   f o o d   at  6 0 0   m in u tes  an d   e x er cisi n g   at  1 , 3 0 0   m i n u tes   in   Gau s s ian   en v ir o n m en t.  T h is   s tu d y   u s ed   th in s u lin   d o s ag th at  is   s et  f ix ed ,   k n o wn   as  th b asal  in s u lin   d o s ag e.   Fig u r e   5 ( a)   s h o ws  th in s u lin   d o s an d   b r ief   f lu ctu ati o n s   in   th p lasma   g lu co s co n ce n tr atio n s   o f   VB .   Fig u r e   5 ( b )   d em o n s tr ates  an o m alies  in   NHGB  r ate,   g u r ate ,   r en al  e x cr etio n   r ate  an d   g l u c o s u p tak b y   ce lls   an d   th C NS.   T h liv er   an d   p er ip h er al  ce lls   in   th VB   ar th o n ly   o r g an s   th at  d ep en d   o n   in s u lin   to   r eg u late  b lo o d   g lu co s lev els.  W h en   in s u lin   i s   ab s en t,  th ey   co n s u m co m p a r ativ ely   less   g lu co s e.   Un d er   th ese  co n d itio n s ,   th e   b lo o d   g lu co s lev el  b ec o m es   to o   h ig h ,   a b o v t h r ec o m m en d ed   1 4 4   m g /d l.  T h r esu lt   is   th p r o b lem   o f   h y p er - g ly ce m ia.   T h e   k id n ey   elim in ates  p ar o f   g lu co s f r o m   th VB ,   wh e n   B lev e r ea ch es  th e   r en a l   th r esh o ld   g lu co s ( R T G ) .   T h e   k id n ey ' s   ex cr etio n   o f   g lu co s e   in   r elatio n   to   B lev els   is   s h o wn   in   Fig u r e   5 ( c) .   T h im p licatio n s   i n   Fig u r e s   5 ( a )   to   5 ( c)   s h o ws  p atien s y s tem   ex h ib itin g   a   v ar iety   o f   f lee tin g   r esp o n s es  with   th p atien t' s   b lo o d   g lu co s lev els  wh ich   co n s is ten tly   ex ce ed s   n o r m al  v alu es.  I illu s tr ates  th d eg r ee   to   wh ich   th p atien t' s   d y n am ics  ar s u s ce p tib le  to   u n ce r tain t y   an d   in s tab ilit y .   I is   n ec ess ar y   to   d esig n   a n   AP  u s in g   n o v el  c o n tr o l   ap p r o ac h ,   in   o r d e r   to   m an ag e   th e s am b ig u ities   an d   d is tu r b an ce s   in   th p atien t' s   f r am ewo r k .           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e   5 .   C h ar ac ter is tic  cu r v es f o r   th e   p atien t m o d el  ( a)   B l ev el  in   r elatio n   t o   in s u lin ,   ( b )   r ate  o f   g lu c o s s y n th esis   an d   u tili za tio n   in   G o r g an s ,   a n d   ( c )   r ate  o f   g lu c o s ex cr etio n   b y   th k id n e y s       2 . 1 0 .     T he  m ec ha nis m s   o f   co ntr o l   Ad d en d u m   s u b s ec tio n s   clea r l y   estab lis h   th AO - T ADF  co n tr o m ec h a n is m .   Usi n g   th AO - T ADF   co n tr o ller ,   th p atien t' s   p er f o r m an ce   is   ex am in e d   f o r   s tab ili ty ,   p r ec is io n ,   an d   d u r ab ilit y .   I n d ex es  o f   c o n tr o l   lik s ettlin g   tim   ( m in ) ,   s tea d y - s tate  er r o r    ( % ) ,   p ea k   o v e r s h o o ,   an d   p ea k   u n d er s h o o   ar e   ev alu ated   an d   th AO - AI DF c o n tr o ller   e x am in ed   cl o s ely .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A d a p tive  tilt   a cc elera tio n   d eriva tive  filt er c o n tr o l b a s ed   a r tifi cia l p a n crea s   fo r     ( S mitta   R a n ja n   Du tta )   5305   2 . 1 0 . 1 .   AO - T ADF   co ntr o llin g   dev ice    Fig u r e   1   d ep icts   th s tr u ctu r o f   th p atien with   th AO - T ADF  co n tr o ller .   R ec o m m en d e d   co n tr o ller ' s   tr an s f er   f u n ctio n   (  )   is   ex p r ess ed   as  [ 3 8 ] [ 4 1 ] :      = + ( 1 1 + ) + ( 2 2 + ) ( 3 3 + )   ( 1 4 )     wh er e,   th co n tr o p a r am eter s   ar r ep r esen ted   b y   tilt   g ain   ( ) ,   ac ce ler atio n   g ain   ( ) ,   d er iv at iv g ain   ( ) ,   co ef f icien o f   tilt   ( n ) ,   p r e - f ilter   g ain s   ( 1 ,   2 ,   3 ) ,   co ef f icien o f   ac ce ler atio n s   (   an d   )   an d   co e f f icie n o f   d er iv ativ ( ) .   T h ev alu atio n   o f   co n tr o p a r am eter s   is   b ase d   o n   th r esp o n s o f   p r o p o s ed   m o d el  f o r   th e   lo west  v alu o f   th f itn ess   f u n ctio n   ( ) .   E q u atio n   ( 1 5 )   h ig h lig h ts   th m ath em atica e q u iv ale n ce   o f   .   T h lo west  v alu e   o f   f itn ess   f u n ctio n   is   r esp o n s ib le  f o r   b etter   p er f o r m an ce   s u ch   as  less   o v e r s h o o t,  u n d er s h o o t,   an d   b etter   m o n ito r   g lu co s lev els o f   p r o p o s ed   m o d el.     = | ( ) | 0       ( 1 5 )     T h AOA  m eth o d   is   u s ed   t o   a n aly ze   co n tr o l p ar a m eter s   f o r   t h p u r p o s o f   m o n ito r in g   g lu c o s lev els.     2 . 1 0 . 2 .   O ptim iz a t io t ec hn iqu e   T h h u n tin g   h ab its   o f   Aq u ila  s er v as  an   in s p ir atio n   f o r   AO .   p o te n tial  s o lu tio n   a r r ay   ( X )   in   AO  is   cr ea ted   b y   tak in g   th o v e r all  co u n o f   ca n d i d ates  ( N )   an d   th d im en s io n   ( D ) .   T h d im en s io n s   o f   th ar r ay   ar e   N ×D.   E ac h   ca n d id ate' s   s elec t i o n   is   d eter m in e d   b y   [ 1 3 ] ,   [ 4 2 ] [ 4 4 ]   ( 1 6 ) .        =  × ( ) +   ( 1 6 )     wh er e,     ,   an d     r ep r esen ts   ca n d id ate  o f     r o an d     co lu m n   in   ,   an   ar b itra r y   v alu e   b etwe en   0   an d   1 ,   Up p er   lim it   o f     d im en s io n ,   lo wer   lim it  o f     d im en s io n   ac co r d in g ly .   He r e,     ch an g es  f r o m   1   to     ch an g es  f r o m   1   t o   .   T h h u n tin g   tech n iq u is   u s u ally   class if ied   in to   f o u r   s tag es .   T h ese  ar e:     i)   v er tical  s to o p in g ,   h ig h   s o a r s ,   o r   e x p an d ed   ex p lo r atio n .   ii)  s h o r t   g lid o r   f o cu s ed   i n v esti g atio n   d u r in g   co n to u r   f lig h t.   iii)  r ed u ce d   f lig h h av in g   b r ief   d escen t o r   ex te n d ed   ex p lo itatio n .   iv )   walk in g   an d   ca tch in g   p r ey   o r   n ar r o wly   f o cu s ed   ex p lo itatio n .   T h aq u ila  s o a r s   h ig h   to   s u r v e y   th h u n tin g   ar ea   d u r in g   th e   h ig h   s o ar   an d   v er tically   s to o p in g   s tag es   o f   p r o g r ess io n   E x p a n d ed   e x p lo r atio n   is   th e   m ath em ati ca wo r d   f o r   th is .   T h is   s tag is   s y m b o lically   r ep r esen ted   as   1 Ma th em atica l e x p r ess io n   f o r   th ex p an d e d   e x p lo r atio n   s tag is   ex p lain ed   i n   ( 1 7 ) .     1 ( + 1 ) =  ( ) × ( 1 ) + ( ( )  ( ) ×  )   ( 1 7 )     wh er e,   th e   m ax im u m   n u m b e r   o f   iter atio n s   is   s h o w n   b y   ,   m o m e n tar y   iter atio n   is   illu s tr ated   b y   ,   th u p co m in g   iter atio n ' s   r eso lu tio n   is   d ep icted   b y   1 ( + 1 ) th e   b est  o p tio n   o r   th l o ca tio n   o f   th p r e y   is   ex h ib ited   b y    ( )   an d   ( )   r ep r esen ts   th m ea n   lo ca tio n   o f   th cu r r en iter atio n .   I n   its   s ec o n d   p h ase,   th aq u ila  b eg in s   h o u n d i n g   an d   c o r n er in g   its   p r ey .   T h is   s tag is   r ef er r ed   to   as  n ar r o wed   ex p lo r atio n   o r   c o n to u r   f ly in g   with   b r ief   g lid e.   m a th em atica ex p r ess io n   o f   th e   n ar r o wed   attem p t   s tag is   u s e d   to   s y m b o lize  th e   n ar r o wed   e x p lo r atio n   b y   th ( 1 8 ) .       2 ( + 1 ) =  ( ) × ( ) + ( ) + ( ) ×    ( 1 8 )     wh er ea s   th s ec o n d   m o d e' s   an s wer   f o r   th s u b s eq u en i ter atio n   is   2 ( + 1 ) ( )   in d icate s   th e   lev y   p r o p a g atio n   f o r   ( )   s ig n if ies  t h ar b itra r ily   ch o s en   s o lu tio n   f o r     iter atio n ,     an d     clar if ies  th Aq u ila' s   s p ir al  d escen s h ap e.   T h AO  m o v es  in to   its   ex p lo itatio n   s tag in   th th ir d   m o d e.   At  th is   p o in t,  th aq u ila  tr an s itio n s   to   lo f lig h t   with   eith er   ex ten d ed   e x p lo itat io n   m o d o r   b r ie f   d escen t state.   Aq u ila  watc h es   h o p r ey   b eh av es in   th is   m o d o f   s tate.   T h is   p h ase  is   d en o ted   s y m b o lically   as   3 .   m ath em atica l e x p r ess io n   f o r   th e x p an d ed   e x p lo r atio n   p h ase  is   ex p lain ed   b y   ( 1 9 ) .       3 ( + 1 ) = ×  ( ) × ( )  + ×  × (   ) + ×    ( 1 9 )     wh er ea s ,   th s ec o n d   m o d e' s   an s wer   f o r   th s u b s eq u en iter a tio n   is   3 ( + 1 )   an d     d ep icts   th p ar a m eter s   f o r   t h e x p lo itatio n   s tag ad j u s tm en t.   Aq u ila   m im ics  its   la n d in g   in   th f in al  m o d e   wh il b r in g in g   d o w n   its   p r ey .   T h is   s tag is   ch ar ac ter iz ed   as  walk in g   an d   g r asp in g   p r ey ,   o r   lim ited   ex p lo itatio n T h is   p h ase  is   d en o ted   s y m b o lically   as   4 Ma th em atica l e x p r ess io n   f o r   th ex p an d e d   ex p lo r atio n   p h ase  d e p icted   b y   ( 2 0 ) .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   6 Decem b e r   20 25 :   5 2 9 7 - 5 3 1 3   5306   4 ( + 1 ) =  ×  ( ) 1 × ( ) ×  2 × ( ) +  × 1   ( 2 0 )     wh er e,   th s ec o n d   m o d e' s   p r o v id ed   s o lu tio n   f o r   th s u b s eq u en iter atio n   is   4 ( + 1 )    r ep r esen ts   w ith   th q u ality   f u n ctio n   t o   ac h iev e   eq u ilib r iu m   b etwe en   s ea r ch   ap p r o ac h es,  ( )   r ep r esen ts   th o u tco m at     iter atio n ,   1   an d   2   illu s tr ates  Aq u ila' s   m o tio n   d u r in g   th h u n tin g   tech n i q u e.   T h e   p ar a m eter s   o f   t h o p tim izatio n   m eth o d   ar s et  s u ch   th at  th o p tim u m   co n tr o p ar am eter   v alu es  ar p r o m p tly   attain ed .   Un til  to   th h alt  p o in ( m a x im u m   iter atio n ) ,   th o p tim izatio n   p r o c ess   co n tin u es  to   b ca r r ied   o u o n ce   ag ain .   T h e   v alu es  o f   th o p tim al  co n tr o l   p ar am eter s   ar ch o s en   i n   ac co r d an ce   with   th l o west  v alu o f   .   T h o p tim al  co n tr o ller   g ai n s   ar ch o s en   o n   t h b asis   o f   t h AOA  as  m en tio n ed   i n   T ab le  1 .   Fu r t h er   T ADF' s   o v er all  ar ch itectu r is   d ep icted   in   Fi g u r e   6 ( a) ,   wh ich   h as  b ee n   d e v elo p ed   o n   th b asis   o f   ( 1 4 )   to   ( 2 0 ) .   An   in tr icate   f lo ch ar th at  illu s tr ates  th AOA  tech n iq u e' s   o p er atio n   is   s h o wn   in   Fig u r e   6 ( b ) .   T h f o llo win g   6 - s tep s   ar e   r eq u ir ed   f o r   co n n ec tio n   o f   AOA  to   th T ADF  co n tr o ller :   a.   I n itializatio n d ef in th s ea r ch   s p ac e,   in clu d in g   u p p er   a n d   lo wer   b o u n d s   f o r   ea c h   T ADF  co n tr o ller   p ar am eter .   b.   Po p u latio n   g e n er atio n g en er at an   in itial p o p u latio n   o f   ca n d id ate  s o lu tio n s   r an d o m ly .   c.   Fit n ess   ev alu atio n : e v alu ate  ea ch   ca n d id ate  u s in g   th I T AE   a s   th p er f o r m an ce   in d ex .   d.   Op tim izatio n   p h ases ap p ly   th f o u r   AOA  h u n tin g   s tr ateg ie s   ( ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n )   iter ativ ely   to   u p d ate  s o lu tio n s .   e.   C o n v er g en ce   ch ec k r ep ea th o p tim izatio n   u n til  th m ax im u m   n u m b er   o f   iter atio n s   is   r ea ch ed   o r   co n v er g en ce   is   ac h iev e d .   f.   Op tim al  s elec tio n ch o o s t h e   b est  ca n d id ate  s o lu tio n   ( with   m in im u m   I T AE )   as  th e   f in al   s et  o f   c o n tr o ller   p ar am eter s   f o r   T ADF.   O n c e   t h e   AO - T AD F   c o n t r o ll e r   i s   d es i g n e d ,   it   is   i n t e g r at e d   w it h   t h e   p r o p o s e d   T I D p a t i e n m o d e l ,   a s   i l l u s t r a t e d   i n   F i g u r e   1 .   T h e   o u t p u t   r e s p o n s e   p l o ts   o f   t h e   A O - T A D c o n t r o l l e r   a n d   o t h e r   co m p a r e d   c o n t r o l l e r s   ( s u c h   a s   P I D ,   F u zz y ,   S M ,   L Q G,   a n d   H )   t o   d e m o n s t r at e   t h ei r   r e s p e c t i v e   p e r f o r m a n c es .   T h ese   p l o t s   i n cl u d e :   a.   B lev el  r esp o n s es   u n d er   m ea l a n d   ac tiv ity   d is tu r b an ce s .   b.   I n s u lin   in f u s io n   r ate  p r o f iles .   c.   C o m p ar ativ v is u aliza tio n   o f   o v er s h o o t,   u n d er s h o o t,   an d   s et tlin g   tim e   f o r   ea c h   co n tr o ller .       T ab le  1 .   AO - T ADF  o p tim al  c o n tr o l p a r am eter s   P a r a me t e r   O p t i mal   v a l u e   P a r a me t e r   O p t i mal   v a l u e     ( Ti l t   g a i n )   0 . 3 1   2   (Pre - f i l t e r   g a i n 2 )   9 . 7 0     ( D e r i v a t i v e   g a i n )   8 . 0 0   3   (Pre - f i l t e r   g a i n 3 )   2 . 4 0     ( A c c e l e r a t i o n   g a i n )   0 . 0 5     ( C o e f f i c i e n t   o f   d e r i v a t i v e )   0 . 6 3     ( C o e f f i c i e n t   o f   t i l t )   0 . 0 6     ( C o e f f i c i e n t   o f   a c c e l e r a t i o n )   0 . 3 1   1   (Pre - f i l t e r   g a i n 1 )   1 3 . 8     ( C o e f f i c i e n t   o f   a c c e l e r a t i o n )   0 . 1 5           ( a)   ( b )     Fig u r e   6 .   Ov e r all  v is u aliza tio n   o f   th AO - T ADF  co n tr o l stra teg y :   ( a)   An   AO - T ADF  b lo ck   d iag r am   an d     ( b )   An   AOA  f lo c h ar t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.