Modelado de Sistemas Fisiolgicos. Prctica 1: Diseo de controladores [Tapia22210798]

Autor

Tapia Garca Jahzeel Abisai

Ingeniera Biomdica, Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica, Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana. Bulevar. Alberto Limn Padilla s/n, Tijuana, CP 22454, BC, Mxico. Correo electrnico: l22210798@tectijuana.edu.mx

Objetivos general

Disear un controlador que permita formular un protocolo de tratamiento para que un paciente con enfisema (caso) presente la misma presin alveolar que un individuo sano (control).

Actividades

1. Calcular analticamente la funcin de transferencia del sistema pulmonar.
2. Establecer el modelo de ecuaciones integro-diferenciales.
3. Determine el error en estado estacionario y la estabilidad del sistema en lazo abierto.
4. Construir el diagrama de bloques como se indica en la figura 5.4
5. Disear el controlador con Simulink utilizando el bloque PID Controller y la herramienta de Tune para sintonizar los valores ptimos para cada una de las ganancias kP, kI y kD.
6. Ilustrar el cambio del flujo de aire y el volumen tidal en respuesta a las siguientes formas de onda de presin sinusoidal en la apertura de la va area [Pao(t)]: a) 15 respiraciones por minuto con una amplitud (A) de 2.5 cmH2O, es decir, respiracin normal. b) 30 respiraciones por minuto con una amplitud (A) de 1.5 cmH2O, es decir, respiracin elevada o taquipnea.
7. Determinar la respuesta a la funcin sinusoidal [u(t)=A sint] en el intervalo tE0,30, en Python, Simulink y Multisim en lazo abierto y en lazo cerrado con el controlador.
8. Elaborar el diagrama biolgico del sistema con BioRender.com.
9. Discutir los resultados obtenidos en la experimentaciin in silico y elaborar el reporte de la prctica.

Docente

Dr. Paul A. Valle

Posgrado en Ciencias de la Ingeniera [PCI] y Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica [DIEE], Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana. Bulevar. Alberto Limn Padilla s/n, Tijuana, CP 22454, BC, Mxico. Correo electrnico: paul.valle@tectijuana.edu.mx

Lecturas

[1] Pablo. A. Valle, Programa de estudios para la asignatura de Modelado de Sistemas Fisiolgicos, Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana, Tijuana, BC, Mxico, 2025. Permalink: https://www.dropbox.com/scl/fi/4gl55ccrjm9yulvziikxs/Modelado-de-Sistemas-Fisiologicos.pdf

[2] MC Khoo, Anlisis, simulacin y estimacin de sistemas de control fisiolgico, 2. ed. Piscataway, Nueva Jersey, EE. UU.: IEEE Press, 2018.