[A decision framework for an adaptive behavioral intervention for physical activity using hybrid model predictive control: illustration with Just Walk].

IF 1.1 4区 计算机科学 Q4 AUTOMATION & CONTROL SYSTEMS Revista Iberoamericana De Automatica E Informatica Industrial Pub Date : 2022-06-29 Epub Date: 2022-04-27 DOI:10.4995/riai.2022.16798
Daniel Cevallos, César A Martín, Mohamed El Mistiri, Daniel E Rivera, Eric Hekler
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Abstract

Physical inactivity is a major contributor to morbidity and mortality worldwide. Many current physical activity behavioral interventions have shown limited success addressing the problem from a long-term perspective that includes maintenance. This paper proposes the design of a decision algorithm for a mobile and wireless health (mHealth) adaptive intervention that is based on control engineering concepts. The design process relies on a behavioral dynamical model based on Social Cognitive Theory (SCT), with a controller formulation based on hybrid model predictive control (HMPC) being used to implement the decision scheme. The discrete and logical features of HMPC coincide naturally with the categorical nature of the intervention components and the logical decisions that are particular to an intervention for physical activity. The intervention incorporates an online controller reconfiguration mode that applies changes in the penalty weights to accomplish the transition between the behavioral initiation and maintenance training stages. Controller performance is illustrated using an ARX model estimated from system identification data of a representative participant for Just Walk, a physical activity intervention designed on the basis of control systems principles.

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[利用混合模型预测控制对体育活动进行适应性行为干预的决策框架:以 Just Walk 为例]。
缺乏体育锻炼是导致全球发病率和死亡率的一个主要因素。从包括维持在内的长期角度来看,目前许多体育锻炼行为干预措施在解决这一问题上的成效有限。本文提出了一种基于控制工程概念的移动和无线健康(mHealth)自适应干预决策算法的设计。设计过程依赖于基于社会认知理论(Social Cognitive Theory,SCT)的行为动力学模型,并使用基于混合模型预测控制(HMPC)的控制器来实现决策方案。混合模型预测控制的离散性和逻辑性特征与干预措施组成部分的分类性质以及体育锻炼干预措施所特有的逻辑决策自然吻合。干预措施包含在线控制器重新配置模式,该模式应用惩罚权重的变化来完成行为启动和维持训练阶段之间的转换。控制器的性能使用 ARX 模型进行说明,该模型是根据控制系统原理设计的一种体育锻炼干预措施--"只管走 "的代表性参与者的系统识别数据估算得出的。
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