مدلسازی دینامیک و کنترل بهینه نانوربات ناوبری در محیط های پیچیده زیست پزشکی

نانوربات ها با قابلیت انجام عملیات هدفمند در مقیاس مولکولی، تحولاتی در نانوپزشکی و محیط زیست ایجاد کرده اند. این پژوهش با ارائه مدل خطی سازی شده فضای حالت از دینامیک غیرخطی نانوربات های مسیریاب و طراحی کنترلر بهینه LQR، هدایت دقیق آنها در محیط های پیچیده (مانند جریان خون) را بررسی کرده است. با ترکیب نیروهای نیوتنی (پیشرانش، مقاومت سیال) و اثرات میدان های الکترومغناطیسی/گرانشی، معادلات حرکت استخراج شده است. پس از خطی سازی مدل، کنترلر LQR با حداقل انرژی کنترلی طراحی شده است. شبیه سازی ها در MATLAB/Simulink نشان داد کنترلر پیشنهادی با تنظیم بهینه پارامترهای سیستم، نانوربات را با دقت بالا به مقصد می رساند. نتایج نشان دهنده تاثیر صحیح میدان های پتانسیلی (جاذب/دافع) بر مسیر و تطابق مدل با معادلات لورنتس و گرانش می باشد. این مطالعه گامی کلیدی در کاربردهای عملی نانوربات ها (تحویل دارو، حذف آلاینده ها) است. توسعه مدل های نسبیتی و کنترلرهای هوشمند تطبیقی در ادامه کار پیشنهاد می شود.

Keywords:

نانوربات , مدلسازی دینامیکی , کنترل بهینه LQR , میدان های پتانسیل