Modelado de Sistemas Fisiológicos. Práctica 3: Sistema Cardiovascular [Meraz18210139]

Autor

Mauricio Jesús Meraz Galeana

Ingeniería Biomédica, Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, Tecnológico Nacional de México/IT Tijuana. Blvd. Alberto Limón Padilla s/n, Tijuana, C.P. 22454, B.C., México. Email: mauricio.meraz18@tectijuana.edu.mx

Objetivos general

El modelo de Windkessel de cuatro elementos contiene dos elementos dinámicos. Por lo tanto, se necesitan dos estados para describir la dinámica. El vector de estados se conforma por las variables FL (t) denotando el flujo a traves de la inercia arterial total, y la variable Pp (t) representando la presión sobre la distensibilidad arterial. Entonces, asumiendo Pa (t) como la presiÛn arterial de entrada, y en consecuencia a Fa (t) como el áujo hacia la aorta o arteria pulmonar.

Actividades

1. Calcular analiticamente la función de transferencia del sistema cardiovascular.
2. Determinar el error en estado estacionario y la estabilidad del sistema en lazo abierto.
3. Construir el diagrama de bloques como se indica en el diagrama eletrico.
4. Diseñar el controlador con Simulink utilizando el bloque PID Controller y la herramienta Tune para sintonizar los valores optimos para cada una de las ganancias kP , kI y kD.
5. Ilustrar el cambio de la presión sobre la distensibilidad arterial [Pp (t)] en respuesta a la presiÛn arterial de entrada Pa (t). Utilice la función de entrada Uniform Random Number con la siguiente configuracion: min = 0:2 V; max = 1 V; seed = 106; Sample time = 0:5.
6. Determinar la respuesta a la función en el intervalo t 2 0; 15 en Python, Simulink y Multisim en lazo abierto y en lazo cerrado con el control.
7. Elaborar el diagrama biológico del sistema con BioRender.com.
8. Discutir los resultados obtenidos en la experimentaciÛn in silico y elaborar el reporte de la práctica.

Docente

Dr. Paul A. Valle

Posgrado en Ciencias de la Ingeniería [PCI] y Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica [DIEE], Tecnológico Nacional de México/IT Tijuana. Blvd. Alberto Limón Padilla s/n, Tijuana, C.P. 22454, B.C., México. Email: paul.valle@tectijuana.edu.mx

Lecturas

[1] Paul. A. Valle, Syllabus para la asignatura de Modelado de Sistemas Fisiológicos, Tecnológico Nacional de México/IT Tijuana, Tijuana, B.C., México, 2025. Permalink: https://www.dropbox.com/scl/fi/4gl55ccrjm9yulvziikxs/Modelado-de-Sistemas-Fisiologicos.pdf

[2] M. C. Khoo, Physiological Control Systems Analysis Simulation, and Estimation, 2nd ed. Piscataway, New Jersey, USA: IEEE Press, 2018.