Física Biomédica (plan 2015) 2020-2

Ciencias Médicas y de la Salud, Temas Selectos en Instrumentación Biomédica

Temas Selectos de Instrumentación Biomédica

Análisis Dinámico y Control de Sistemas Biomédicos

Física Biomédica

Optativa Área Ciencias Médicas y de la Salud

Profesores a cargo:

M. en C. José Eduardo Chairez Veloz

Dr. Sergio E. Solís Nájera

Horario: Lunes y Viernes 8:30am-10:00am
Lugar: Laboratorio de Electrónica 2

Motivación:

En el ámbito biomédico, gran parte de los instrumentos empleados para el monitoreo de variables fisiológicas, suministro de fármacos, cauterización, rehabilitación, etc., requieren señales de realimentación que permitan llevar a cabo tareas de ajuste automático, calibración, toma de decisiones, entre otras, por lo que las acciones de control juegan un papel sumamente importante en este sector. En esta dirección, este curso surge para proporcionar al estudiante las bases preliminares (teóricas y prácticas) para el diseño de diferentes controladores que se adecuen a las necesidades del sistema biomédico sobre el que se busca implementar.

Objetivo general del curso:

Que el alumno conozca y utilice las bases teórico-practicas del diseño, análisis y control de sistemas dinámicos en el área biomédica, a través de herramientas mecánicas, electrónicas y de computación, mediante el estudio de casos y lectura de artículos científicos.

Temario del curso:

1. Modelado dinámico de sistemas biomédicos
   1. Modelado de sistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos, de presión y termodinámicos.
   2. Modelado de sistemas acoplados
   3. Linealización de modelos no lineales
   4. Evaluación de modelos lineales y no lineales con aplicaciones biomédicas
2. Respuesta temporal y frecuencial de sistemas dinámicos lineales
   1. Análisis cualitativo de los sistemas lineales
   2. Análisis cuantitativo de los sistemas lineales
   3. Análisis de transitorios y estado estacionario
   4. Fenómenos de resonancia y margen de fase en sistemas frecuenciales
3. Criterios de estabilidad
   1. Criterios de estabilidad absoluta: Routh-Hurwitz
   2. Criterios de estabilidad relativa: Nyquist
4. Controladores lineales
   1. Controladores Proporcional-Integral-Derivativo (PID)
   2. Compensadores en atraso, adelanto y atraso-adelanto
   3. Control por realimentación de estados; Asignación de polos y observadores de estado
   4. Aplicaciones biomédicas de controladores lineales
5. Introducción al control no lineal
   1. Linealización y bifurcaciones
   2. Estabilidad en el sentido de Lyapunov
   3. Controladores por modos deslizantes y Backstepping
   4. Rechazo de perturbaciones; Control H infinito
6. Proyecto final de aplicación biomédica

Bibliografía:

[1] Ogata, K. Dinámica de sistemas., Prentece-Hall, 2015

[2] Ogata, K., Ingeniería de Control Moderna, Prentice-Hall, 2015

[3] Khalil, Non-linear control theory, Mc-GrawHill, 2010