Sistemas Dinâmicos em Biologia e Fisiologia

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1 Sistemas Dinâmicos em Biologia e Fisiologia Módulo da disciplina de Modelos dos Processos Fisiológicos do Homem Licenciatura em Engenharia Biomédica Jorge Henriques Departamento de Engenharia Informática FCTUC UC, Apresentação Fundamentos Planeamento Programa Avaliação Bibliografia 2

2 Fundamentos Fisiologia Do grego { physis = natureza + logos = estudo } Estuda funções mecanicas, fisicas e bioquimicas nos seres vivos Fisiologia animal Fisiologia vegetal Exemplos Digestão (processo quimico e mecânico) Respiração Circulação 3 Fundamentos Finais da década de 30, início de 40 : conceitos que deram origem à abordagem sistémica Norbert Wiener: Cibernética ou ciência da comunicação e do controlo (animal e máquina) Conceito de sistema Entradas, saídas, Ludwig von Bertalanffy: com base nos conceitos da Cibernética estabeleceu os conceitos sobre Teoria Geral de Sistemas - TGS Uma teoria interdisciplinar Capaz de proporcionar princípios gerais: físicos, biológicos, químicos, psicológicos, sociológicos, etc.; Capaz de proporcionar modelos gerais para as várias ciências envolvidas; 4

3 Planeamento 1. Teoria Geral de Sistemas TGS Ferramentas para a descrição e análise de sistemas Jorge Henriques 6/7 Semanas 2. Aplicações Modelos Biológicos Profª Filomena Botelho 3/4 semanas Eletrofisiologia Prof. Miguel Castelo Branco 2 Semanas 5 Teoria Geral de Sistemas - Teórica 1. Sistemas Principais características 2. Modelização de sistemas Equações diferenciais e de estado 3. Estudo de Sistemas Dinâmicos Lineares Função de transferência Introdução ao controlo de sistemas (realimentação) 4. Espaço de Estados Plano de fase 5. Sistemas não lineares Dinâmica de sistemas não lineares Introdução aos sistemas caóticos e fractais (2 semana) 6

4 Teoria Geral de Sistemas - Prática 1. Introdução 1 semana Matla, introdução modelização e simulação de Sistemas 2. Modelização e Simulação sistemas 1 semana Matlab e Simulink Equações diferenciais 3. Estudo de Sistemas Dinâmicos Lineares 2 semanas Transformada de Laplace Função de transferência Resposta transitória e em regime final 4. Espaço de Estados e sistemas não lineares 2 semanas Espaço de estados Curvas de fase Sistemas não lineares Linearização 7 Aplicações modelos Fisiologicos A ser definido posteriormente Prof. Filomena Botelho Prof. Castelo Branco 8

5 Planeamento 9 Avaliação Trabalhos práticos 1,5 TGS 1,5 valores 1 ou 2 trabalhos (relatório) Trabalho Final 5 TGS+MB+ELE 5 valores Exame Final 13,5 TGS 7 valores MB 4 valores ELE 2,5 valores 10

6 Bibliografia TGS (principal) António Dourado Apontamentos Sistemas Dinâmicos em Biologia e Fisiologia. Eng. Biomédica, 2005/06 Biomedical Signal Processing and Signal Modeling Eugene N. Bruce, John Wiley & Sons, 2001 Systems and Signals Analysis Chen, C.T. 2nd Ed, Saunders College Bupl, 1994 Sistemas de Controlo Automático Carvalho, J. L. M. LTC- Livros Técnicos e Científicos Editora, Nonlinear Modelling of Physiological Systems Marmarelis John Wiley and Sons, Bibliografia TGS (outra) Modeling and Simulation in Medicine and the Life Sciences, Frank C. Hoppensteadt, Charles S. Peskin, Springer Verlag, Physiological Control Systems: Analysis, Simulation, and Estimation by Michael Khoo; John Wiley and Sons, Análise de Sistemas Lineares, Ribeiro, M. Isabel., IST Press System Theory and Practical Applications of Biomedical Signals, (Biomedical Engineering S.), G D Baura, John Wiley and Sons, The Biomedical Engineering Handbook (Electrical Engineering Handbook),by Joseph D. Bronzino (Editor), Springer Verlag, 2000 Analysis and Simulation of Chaotic Systems, Hoppensteadt, Frank C., Springer Fractal Physiology and Chaos in Medicine (Studies of Nonlinear Phenomena in Life Science), B.J. West, World Scientific Publishing, Internet (vários sítios). 12

7 Disponibilizar apontamentos? Publicação Sistema Informacao? Alguém responsável? Na aula Inicio da teórica: 8:30? Inicio da prática: próxima semana. Disponibilizar Matlab Projector 13