In this paper, we propose a nonlinear variable PID controller using a cell-mediated immune response. An immune feedback response is based on the functioning of biological T-cells. An immune feedback response and P-controller of conventional PID controllers resemble each other in role and mechanism. Therefore, we extend immune feedback mechanism to nonlinear PE controller. And in order to choose the optimal nonlinear PID controller games, we also propose the on-line tuning algorithm of nonlinear functions parameters in immune feedback mechanism. The trained parameters of nonlinear functions are adapted to the variations of the system parameters and any command velocity. And the adapted parameters obtained outputs of nonlinear functions with an optimal control performance. To verify performances of the proposed control systems, the speed control of nonlinear BC motor is performed. The simulation results show that the proposed control systems are effective in tracking a command velocity under system variations.
PID controllers with constant gains have been widely used in various control systems due to its powerful performance and easy implementation. But it is difficult to have uniformly good control performance in all operating conditions. In this paper, we propose a nonlinear variable PR controller with immune feedback mechanism. An immune feedback mechanism is based on the functioning of biological T-cells, they include both an active term, which controls response speed. and an inhibitive term, which controls stabilization effect. Therefore, the proposed nonlinear PID controller is based on immune responses of biological. immune feedback mechanism which is the cell mediated immunity and In order to choose the optimal nonlinear PID controller games, we also propose the tuning algorithm of nonlinear function parameter in immune feedback mechanism. To verify performance of the proposed algorithm, the speed control of nonlinear DC motor are performed. Front the simulation results, we have found that the proposed algorithm is more superior to the conventional constant fain PID controller.
PID 제어기는 구조가 간단하고 적용이 용이하다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있는 제어방식이다. 이러한 선형 PID 제어기는 시스템의 파라메터가 변화가 있거나 부하 특성이 비선형적으로 변화할 때에 적절한 이득과 성능을 얻기 어려워 고성능 제어 특성을 기대하기 어렵다. 본 연구에서는 세포성 면역 반응과 경사감소학습에 기초하여 비선형 PID 제어기를 설계하고, 설계된 제어기의 이득과 비선형 함수의 파라메터들을 실시간 적응적으로 학습할 수 있는 학습 알고리즘을 개발하고, 이를 제어시스템에 적용하였다. 제안된 비선형 PID 제어기는 비선형 직류 모터 시스템의 파라메터들이 변화하거나 주파수가 다른 추종 명령에 대하여, 적응적으로 이득을 변화 시키며 추종함을 보였다.
In this paper, Simple Adaptive Control (SAC) method is used to mitigate the detrimental effects of earthquakes on MR-damper equipped structures. Acceleration Feedback (AF) is utilized since measuring the acceleration response of structures is known to be reliable and inexpensive. The SAC is simple, fast and as an adaptive control scheme, is immune against the effects of plant and environmental uncertainties. In the present study, in order to translate the desired control force into an applicable MR damper command voltage, a neural network inverse model is trained, validated and used through the simulations. The effectiveness of the proposed AF-based SAC control system is compared with optimal H2/LQG controllers through numerical investigation of a three-story model building. The results indicate that the SAC controller is substantially effective and reliable in both undamaged and damaged structural states, specifically in reducing acceleration responses of seismically excited buildings.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제1권3호
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pp.282-288
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2003
It is known that HIV (Human Immunodeficiency Virus) infection, which causes AIDS after some latent period, is a dynamic process that can be modeled mathematically. Effects of available anti-viral drugs, which prevent HIV from infecting healthy cells, can also be included in the model. In this paper we illustrate control theory can be applied to a model of HIV infection. In particular, the drug dose is regarded as control input and the goal is to excite an immune response so that the symptom of infected patient should not be developed into AIDS. Finite horizon optimal control is employed to obtain the optimal schedule of drug dose since the model is highly nonlinear and we want maximum performance for enhancing the immune response. From the simulation studies, we found that gradual reduction of drug dose is important for the optimality. We also demonstrate the obtained open-loop optimal control is vulnerable to parameter variation of the model and measurement noise. To overcome this difficulty, we finally present nonlinear receding horizon control to incorporate feedback in the drug treatment.
It is known that HIV (Human Immunodeficiency Virus) infection, which causes AIDS after some latent period, is a dynamic process that can be modeled mathematically. Effects of available anti-viral drugs, which prevent HIV from infecting healthy cells, can also be included in the model. In this paper we illustrate control theory can be applied to a model of HIV infection. In particular, the drug dose is regarded as control input and the goal is to excite an immune response so that the symptom of infected patient should not be developed into AIDS. Finite horizon optimal control is employed to obtain the optimal schedule of drug dose since the model is highly nonlinear and we want maximum performance for enhancing the immune response. From the simulation studies, we find that gradual reduction of drug dose is important for the optimality. We also demonstrate the obtained open-loop optimal control is vulnerable to parameter variation of the model and measurement noise. To overcome this difficulty, we finally present nonlinear receding horizon control to incorporate feedback in the drug treatment.
림프절은 인체에 침입한 감염원에 대하여 면역반응을 일으키는 곳이다. 림프절은 스트로마세포에 의해 뚜렷하게 구획화되어 있다. 스트로마세포들은 면역세포의 이동, 활성화, 분화를 야기하기 위해 상호작용을 위해 미세환경을 제공한다. FRC는 림프절의 T zone에서 3차원 구조물을 형성하여 면역세포의 통로를 제공한다. FRC는 림프절 구조, 면역세포 리쿠르트, 면역세포와의 상호작용, 항원제시 등을 촉진시키는 역할을 한다. 염증반응 동안, FRC는 면역세포들의 면역반응을 조절하기 위해 국부적이며 분비성 물질을 통해 면역반응을 조절하고 있다. 본문 면역반응 조절을 위해 FRC가 면역반응의 setup, support 그리고 suppress 단계로 3부분에 관여하여 면역반응을 조절하고 있는 것으로 나누어 설명하였다. 전체적으로 FRC는 T 세포생물학적 효율성 증대를 위해 기능을 하는 것으로 보인다. 더불어, FRC는 식작용을 통해 선천성 면역반응에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났다. 따라서 FRC는 림프절에서 면역반응의 immune gate-keepers로써 위치적 역할을 하는 것으로 사료된다. 전체적으로 FRC는 선천성면역과 적응면역의 조절기능에 대한 내용으로 설명하다. 이러한 협력적 피드백 루프는 염증반응 동안 림프절의 기능을 유지하는데 기여를 할 것으로 사료된다.
International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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제12권2호
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pp.57-61
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2006
Suppressor of cytokine signaling (SOCS) is known to be as a negative feedback regulator in Janus kinase signal transducer and activator of transcription signaling. Highly conserved SOCS box domain was cloned from a Korean malaria vector, Anopheles sinensis. Sequence analysis indicates that it has identity to Anopheles gambiae (96%), Aedes aegypti (94%), Drosophila melanogaster (78%), Mus musculus (72%) and Homo sapiens (72%), respectively. Tissue specificity RT-PCR demonstrated that the expression level of AsSOCS transcript was high at abdomen, midgut, and ovary, whereas developmental expression patterns showed that the level of AsSOCS was high at egg, early pupae, and adult female. On the other hand, RT-PCR analysis after bacterial challenge showed that SOCS mRNA was strongly induced in larvae. In addition, it was also induced by various immune elicitors such as lipoteicoic acid, CpG-DNA, and laminarin. It seems that AsSOCS, repressor of JAK-STAT pathway, is highly conserved in mosquito, and may play an important role in mosquito innate immune response.
림프절은 체내로 침입한 병원체에 반응하여 성숙한 림프구들이 활성화 되는 곳이다. 림프구들은 스트로마의 구조적 뼈대를 따라 동계항원을 제시하고 있는 항원제시세포의 표면을 탐색한다. Fibroblastic reticular cells(FRC)는 림프절 T zone에서 3차원구조 네트워크를 형성하는데 관여하는 스트로마 세포로 유입되는 T 림프구들에 대한 안내길을 제공한다. 이런 상호 협력적인 환경에서 FRC와 T세포의 양방향적 관계는 림프절의 정상적 기능을 수행하는데 필수적이다. FRC는 물리적으로 림프절 조형물을 형성 할 뿐만 아니라 T세포 생물학적 기능조절에도 필수적이다. FRC는 T 림프구와 상호 반응하며 T세포에 발판을 제공하고 T세포 면역반응에 영향을 미치는 용해성 인자들을 방출한다. 최근에는 FRC는 말초에서 자기 관용 T세포 생성에도 관여하며 림프절에서 활성화된 T세포 분열을 조절하는데도 관여하고 있다. 따라서, FRC와 T세포 상호간 협력은 림프절에서 T세포기능을 조절하는데 중요한 결과를 야기한다. 더욱이, FRC는 염증 상황에서 항생펩타이드, 보체 등의 분비를 통한 선천성 면역에도 중요한 역할도 한다. 결론적으로 FRC와 T세포 상호간에 T세포 생물학적 효능을 증대를 위해 양방향성 접촉을 하며 이러한 상호 협력적 피드백은 면역반응 동안 조직기능 유지를 돕게 된다.
Nu Z. N. Nguyen;Vuvi G. Tran;Saerom Lee;Minji Kim;Sang W. Kang;Juyang Kim;Hye J. Kim;Jong S. Lee;Hong R. Cho;Byungsuk Kwon
IMMUNE NETWORK
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제20권6호
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pp.49.1-49.15
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2020
C-C chemokine receptor type 5 (CCR5) regulates the trafficking of various immune cells to sites of infection. In this study, we showed that expression of CCR5 and its ligands was rapidly increased in the kidney after systemic Candida albicans infection, and infected CCR5-/- mice exhibited increased mortality and morbidity, indicating that CCR5 contributes to an effective defense mechanism against systemic C. albicans infection. The susceptibility of CCR5-/- mice to C. albicans infection was due to impaired fungal clearance, which in turn resulted in exacerbated renal inflammation and damage. CCR5-mediated recruitment of NK cells to the kidney in response to C. albicans infection was necessary for the anti-microbial activity of neutrophils, the main fungicidal effector cells. Mechanistically, C. albicans induced expression of IL-23 by CD11c+ dendritic cells (DCs). IL-23 in turn augmented the fungicidal activity of neutrophils through GM-CSF production by NK cells. As GM-CSF potentiated production of IL-23 in response to C. albicans, a positive feedback loop formed between NK cells and DCs seemed to function as an amplification point for host defense. Taken together, our results suggest that CCR5-mediated recruitment of NK cells to the site of fungal infection is an important step that underlies innate resistance to systemic C. albicans infection.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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