Controle inteligente de sistemas biológicos complexos

dc.contributor.advisorBessa, Wallace Moreira
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0002-0935-7730pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3256782908311485pt_BR
dc.contributor.authorLima, Gabriel da Silva
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6615-078Xpt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1393628703238236pt_BR
dc.contributor.referees1Dorea, Carlos Eduardo Trabuco
dc.contributor.referees2Araújo, Fábio Meneghetti Ugulino de
dc.contributor.referees3Savi, Marcelo Amorim
dc.contributor.referees4Cota, Vinicius Rosa
dc.date.accessioned2024-12-17T22:44:56Z
dc.date.available2024-12-17T22:44:56Z
dc.date.issued2024-10-03
dc.description.abstractComplex systems are a class of dynamic systems, typically nonlinear, characterized by the presence of multiple coupled differential equations responsible for describing the dynamic behavior of the system’s internal states. These equations cannot be analyzed in isolation as it would impair the understanding of the system’s overall behavior. Various physiobiological phenomena can be described through complex systems, especially pathologies associated with these phenomena. Controlling this class of dynamic systems allows for the development of techniques that could potentially become new medical treatments in the future. In this work, an intelligent controller is presented, whose main structure is deduced through the Lyapunov Asymptotic Stability Theorem. Embedded into this controller is an adaptive term based on Artificial Neural Networks, implemented to compensate for and predict uncertainties related to unknown model parameters, unmodeled dynamics, and external disturbances. Throughout the text, the controller is tested on different biological complex systems used to represent the brain dynamics of patients with epilepsy and the dynamics of cardiac pathologies. For each example, the controller is also tested in different scenarios where aberrant behaviors of these vital organs may occur. Numerical simulations demonstrate the effectiveness of the controller’s implementation, pointing to a viable path for the development of new treatments beyond the pharmacological area.pt_BR
dc.description.resumoOs sistemas complexos formam uma família de sistemas dinâmicos, geralmente não lineares, cuja principal característica está na presença de múltiplas equações diferenciais acopladas entre si. Eles geralmente são responsáveis por descrever o comportamento dinâmico de estados internos do sistema, mas cuja análise isolada prejudicaria a leitura do comportamento geral do sistema como um todo. Diversos fenômenos fisio-biológicos podem ser descritos por meio de sistemas complexos, especialmente de patologias associadas a esses fenômenos. Realizar o controle dessa classe de sistemas dinâmicos logo permite o desenvolvimento de técnicas que podem futuramente se transformar em novos tratamentos médicos. Neste trabalho é apresentado um controlador inteligente cuja principal estrutura é deduzida por meio do Teorema da Estabilidade Assintótica de Lyapunov. Embutido a este controlador, um termo adaptativo baseado em Redes Neurais Artificiais é implementado no intuito de compensar e prever as incertezas atreladas ao desconhecimento dos parâmetros do modelo, à dinâmica não modelada e perturbações externas. Ao longo do texto, o controlador é testado para diferentes sistemas complexos biológicos utilizados para representar a dinâmica cerebral de pacientes com epilepsia e a dinâmica de patologias cardíacas. Para cada exemplo, o controlador também é testado em diferentes cenários em que podem ocorrer comportamentos aberrantes desses órgãos vitais. Simulações numéricas mostram a eficácia da implementação do controlador, apontando um caminho de viabilidade para o desenvolvimento de novos tratamentos fora da esfera farmacológica.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationLIMA, Gabriel da Silva. Controle inteligente de sistemas biológicos complexos. Orientador: Dr. Wallace Moreira Bessa. 2024. 81f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60902
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA E DE COMPUTAÇÃOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectSistemas complexospt_BR
dc.subjectSistemas biológicospt_BR
dc.subjectControle inteligentept_BR
dc.subjectRedes neurais artificiaispt_BR
dc.subjectControle de patologiaspt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.titleControle inteligente de sistemas biológicos complexospt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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