Demanda do sistema nervoso central no controle da postura ereta humana: um modelo em malha aberta e malha fechada

Content Provider	Semantic Scholar
Author	Coelho, Daniel Boari Duarte, Marcos
Copyright Year	2009
Abstract	A maneira como os seres humanos controlam o equilibrio na postura ereta nao e ainda totalmente compreendida e como o sistema nervoso central controla e mantem a postura ereta quieta ainda e alvo de discussao. Nos modelos de controle postural existentes observa-se uma variacao continua do sinal do elemento final de controle, o que certamente pode comprometer a integridade do mesmo e provocar grande demanda de processamento. Visando sua preservacao, uma solucao seria aumentar o periodo de comutacao, fazendo com que o elemento final de controle atue somente quando o balanco postural afastar-se consideravelmente do sinal de referencia. Uma forma de implementar essa solucao e empregar controladores que possuam uma zona morta ou intervalo diferencial em torno do valor de referencia, definida por um limite superior e um limite inferior. O presente trabalho teve como objetivo investigar se modelos de controladores com intervalo diferencial sao adequados para representar o controle da postura ereta. Para tanto, foi implementado um modelo de pendulo simples para representar a dinâmica do sistema musculo-esqueletico humano no plano sagital, com o sistema de controle neural enviando comandos para gerar um torque corretivo que resiste ao desvio da posicao do corpo. Implementou-se um modelo de controle por feedback, onde o desvio da posicao de referencia e percebido e corrigido por um controlador PID que se assemelha a parâmetros neuromusculares, acrescido das caracteristicas passivas visco-elasticas do musculo. O modelo foi simulado para limites superiores e inferiores de ate 0,5o do sinal de referencia, onde neste intervalo o sistema age como malha aberta. Observou-se que a opcao do controlador com intervalo diferencial piora a qualidade do controle, mas solicita menos o elemento final de controle. The necessary demand to stabilize the human posture is associated with the way Central Nervous System controls and keeps the quiet erect posture. In existing posture control models, a continuous variation of final element control signal is observed, which will certainly wear the controller. A solution to preserve it would be the increase in commutation period, causing the final control element to act only when postural balance is distantly related to reference signal. A way to implement this solution is to use controllers with a differential gap around the reference signal, defined by a superior and inferior limit. A simple pendulum model is used to represent the dynamics of the human musculo skeletal system on sagittal plane, with neural control system sending instructions in order to produce a corrective torque that stand up to body position deviation. A feedback control model was carried out, where there reference position deviation is perceived and corrected by a PID controller, that resembles neuromuscular parameters, added to passive viscous-elastic properties of the muscle. A model for superior and inferior limits up to 0.5° of reference signal was simulated. In this gap the system acted as an open loop, therefore without the correction of reference signal. It was observed that the option of controller with differential gap worsens the quality of control, but demands less the final element of control.
Starting Page	167
Ending Page	173
Page Count	7
File Format	PDF HTM / HTML
DOI	10.4322/rbeb.2012.073
Alternate Webpage(s)	http://pesquisa.ufabc.edu.br/bmclab/pubs/rbeb09.pdf
Alternate Webpage(s)	https://doi.org/10.4322/rbeb.2012.073
Volume Number	25
Language	English
Access Restriction	Open
Content Type	Text
Resource Type	Article