Login or create an account

Returning Customer

I am a returning customer

Login or create an account

Register Account

If you already have an account with us, please login at the login form.

Your Personal Details

Customer Group

Default

First Name

Last Name

E-Mail

Telephone

Your Password

Password

Password Confirm

Newsletter

Да Нет

Защита от роботов

Введите код в поле ниже

Ваша учетная запись создана!

Спасибо за регистрацию в ПрофКнига!

Вы будете уведомлены по электронной почте, как только Ваш Личный Кабинет будет активирован администрацией магазина.

Если у Вас есть какие-то вопросы, пожалуйста напишите нам.

Выход

Вы вышли из Личного Кабинета.

Ваша корзина покупок была сохранена. Она будет восстановлена при следующем входе в Ваш Личный Кабинет.

Основи біотехнічних систем та їх моделювання

333 грн

Автор: Гліненко Л. К., Павлиш В. А., Фаст В. М., Яковенко Є. І.
Издательство: Львівська політехніка
Год издания: 2020
Страниц: 380
Склад: В наличии

Розглянуто особливості біотехнічних систем (БТС) як окремого класу великих складних систем, в межах яких об’єднані в єдине ціле технічні та біологічні елементи. Наведено класифікацію біотехнічних систем, описано функціональні характеристики та параметри якості БТС, досліджено взаємні впливи біологічних та технічних елементів. Показано, що проєктування технічних складових БТС неможливе без урахування параметрів біологічних складових, що потребує моделювання як технічних, так і біологічних підсистем та їх взаємозв’язків. Наведено загальні принципи та інструменти моделювання біотехнічних систем, відзначено особливості та розглянуто підходи до моделювання окремих фізіологічних систем організму людини, подано приклади моделей окремих систем та фізіологічних процесів.

Для студентів закладів вищої освіти спеціальності 163 “Біомедична інженерія”, а також викладачів, аспірантів та спеціалістів, які займаються цією проблемою.

Розділ 1. Біотехнічні системи як об’єкт моделювання........................................................... 7
1.1. Біотехнічна система як об’єкт дослідження .................................................................. 7
1.2. Елементи біотехнічних систем та їх взаємозв’язок .................................................... 11
1.3. Класифікація біотехнічних систем та їх характеристики........................................... 13
1.4. Метод поетапного моделювання біотехнічних систем............................................... 20
1.5. Особливості моделювання біотехнічних систем та ідентифікації їх ланок.............. 22
1.5.1. Особливості моделювання біотехнічних систем................................................... 22
1.5.2. Ідентифікація ланок БТС. Види ідентифікації....................................................... 23
1.5.3. Методи оцінювання параметрів моделі ................................................................. 27
1.6. Основи моделювання процесів функціонування біологічних елементів
біотехнічних систем ...................................................................................................... 30
1.6.1. Структурна ідентифікація моделей біологічних елементів БТС
на основі типових ідеалізованих моделей ............................................................. 30
1.6.2. Типові моделі: моделі, що характеризують режим течії
матеріального потоку .............................................................................................. 32
1.6.3. Рівняння моделей, що характеризують режим течії матеріального потоку....... 33
1.6.4. Структурна ідентифікація моделей біологічних ланок БТС
за методом простору станів .................................................................................... 40
1.7. Основи моделювання фізичних підсистем БТС.......................................................... 46
1.7.1. Постановка задачі моделювання детермінованих систем .................................... 46
1.7.2. Основні фізичні підсистеми та їх компонентні рівняння ..................................... 48
1.7.3. Основні топологічні рівняння фізичних підсистем............................................... 52
Розділ 2. Формально-статистичні методи моделювання БТС............................................ 56
2.1. БТС як стохастична система ......................................................................................... 56
2.2. Експериментально-статистичне моделювання............................................................ 58
2.2.1. Експериментально-статистичні методи дослідження об’єкта ............................. 58
2.2.2. Отримання вибірки емпіричних даних .................................................................. 59
2.2.3. Розрахунок статистичних характеристик вибірки ................................................ 60
2.2.4. Планування експерименту....................................................................................... 65
2.3. Кореляційний аналіз у моделюванні БТС. Кореляційні моделі................................. 71
2.3.1. Сутність кореляційного аналізу. Коефіцієнт кореляції ........................................ 71
2.3.2. Процедура кореляційного аналізу. Визначення коефіцієнта кореляції............... 75
2.3.3. Перевірка коефіцієнта кореляції на значущість .................................................... 78
2.4. Регресійний аналіз в експериментально-статистичному моделюванні БТС ............ 79
2.4.1. Визначення параметрів однофакторних регресійних моделей ............................ 79
2.4.2. Аналіз результатів побудови регресійних моделей .............................................. 81
2.4.3. Побудова моделі множинної лінійної регресії за даними
пасивного експерименту ......................................................................................... 93
2.5. Побудова нелінійних моделей, що відображають статичний
режим роботи об’єкта.................................................................................................... 97
2.5.1. Побудова поліноміальних моделей із застосуванням методу
найменших квадратів й інструмента Trendline Microsoft Excel........................... 98
2.5.2. Побудова моделей, що описуються довільною нелінійною
залежністю від однієї змінної ............................................................................... 101
2.5.3. Побудова моделей, що описуються довільною нелінійною залежністю
від кількох змінних. Метод Брандона .................................................................. 104 
4
2.6. Виявлення істотних чинників процесу за допомогою дисперсійного аналізу ........106
2.7. Моделювання багатовимірних процесів за результатами
активного експерименту ..............................................................................................110
2.7.1. Математичні моделі на основі активних експериментів.
Плани експериментів..............................................................................................110
2.7.2. Повний факторний експеримент ............................................................................111
2.7.3. Дробовий факторний експеримент ........................................................................117
2.7.4. Побудова моделей на основі планів другого порядку..........................................122
2.7.5. Алгоритм побудови регресійних моделей на основі
планування експериментів.....................................................................................126
Розділ 3. Використання теорії графів під час моделювання БТС ....................................130
3.1. Подання ММ у вигляді графів .....................................................................................130
3.1.1. Основні поняття теорії графів ................................................................................130
3.1.2. Незалежні множини вершин, покриття та кліки...................................................133
3.1.3. Дерева графів ...........................................................................................................135
3.2. Подання графічної інформації в аналітичному вигляді.............................................135
3.3. Використання теорії графів у градієнтних методах...................................................137
3.4. Використання графів для побудови розрахункових моделей РЕЗ............................138
3.4.1. Структурні розрахункові моделі РЕЗ.....................................................................139
3.4.2. Уніфіковані форми структурних моделей РЕЗ .....................................................140
3.4.3. Побудова структурних моделей РЕЗ за першою
і другою уніфікованою формами...........................................................................142
3.5. Еквівалентні схеми підсистем ТС у вигляді полюсних графів .................................146
3.5.1. Основи побудови еквівалентних схем технічних систем.....................................146
3.5.2. Алгоритми побудови еквівалентних схем різних фізичних підсистем...............148
3.5.3. Зв’язок між фізичними підсистемами....................................................................153
3.6. Побудова повної математичної моделі системи на макрорівні
за допомогою теорії графів..........................................................................................154
3.6.1. Формування математичної моделі системи (ММС) на макрорівні.....................154
3.6.2. Побудова топологічних рівнянь на основі матриці контурів і перетинів...........155
3.6.3. Побудова повної математичної моделі системи за узагальненим методом .......157
3.6.4. Модифікації узагальненого методу........................................................................160
Розділ 4. Основи функціонування біологічних складових
біотехнічних систем та їх моделювання................................................................163
4.1. Підходи до моделювання біологічних об’єктів як ланок БТС..................................163
4.2. Управління у біологічних системах ............................................................................168
4.2.1. Системні аспекти управління.................................................................................168
4.2.2. Типи регульованих процесів. Саморегулювання фізіологічних функцій ..........171
4.2.3. Принципи організації управління у біологічних системах..................................175
4.2.4. Зворотні зв’язки в біологічних системах ..............................................................180
4.3. Управління в організмі людини...................................................................................183
4.3.1. Механізми регуляції функцій.................................................................................183
4.3.2. Взаємодія систем регулювання..............................................................................186
4.3.3. Класифікація керуючих систем організму людини..............................................187
4.3.4. Класифікація керуючих підсистем організму людини.........................................189
4.3.5. Організація і властивості елементарних керуючих одиниць...............................191
4.3.6. Організація та властивості функціональних ансамблів .......................................193
4.3.7. Взаємодія між функціональними ансамблями......................................................194
4.4. Моделювання організму з позицій теорії функціональних систем ..........................196
4.4.1. Поняття і призначення функціональної системи..................................................196 
5
4.4.2. Структура і принципи організації функціональних систем................................ 197
4.4.3. Апарати управління функціональних систем ...................................................... 202
4.4.4. Принципи взаємодії функціональних систем ...................................................... 203
4.5. Компартментне моделювання біологічних ланок БТС............................................. 205
4.5.1. Поняття компартмента і компартментної моделі ................................................ 205
4.5.2. Різновиди компартментних моделей.................................................................... 207
4.5.3. Елементи фармакокінетики: поширення препаратів у організмі
та основні показники процесів ............................................................................. 208
4.5.4. Застосування компартментних моделей
(одно- та багатокомпартментні моделі)............................................................... 212
4.5.5. Компартментне моделювання системи на основі описання
в просторі станів .................................................................................................... 216
Розділ 5. Функціонування фізіологічних систем організму людини
та їх моделювання................................................................................................... 220
5.1. Системний підхід до вивчення фізіологічних систем організму людини............... 220
5.2. Фізіологічна система організму людини як об'єкт моделювання............................ 222
5.2.1. Поняття гомеостазу................................................................................................ 223
5.2.2. Поняття гомеокінезу.............................................................................................. 225
5.2.3. Часові та просторові межі діяльності організму ................................................. 225
5.3. Моделювання організму як єдиного цілого............................................................... 228
5.4. Моделювання ізольованих фізіологічних систем організму людини...................... 231
5.4.1. Принципи моделювання ізольованих фізіологічних систем.............................. 232
5.4.2. Принципи автоматизованого управління зі зворотним зв’язком....................... 233
5.4.3. Подібність принципів автоматичного управління у біологічних
і технічних системах.............................................................................................. 239
5.5. Інструменти моделювання фізіологічних систем...................................................... 239
5.6. Моделювання ізольованих фізіологічних систем як систем стабілізації................ 241
5.7. Економічний підхід до аналізу систем організму ..................................................... 243
5.8. Моделювання фізіологічних систем та процесів
у вигляді структурних схем систем автоматичного управління.............................. 248
5.8.1. Кібернетичний підхід до моделювання фізіологічних систем........................... 249
5.8.2. Передавання сигналів у фізіологічних системах................................................. 251
5.8.3. Структурні схеми фізіологічних систем .............................................................. 255
5.8.4. Коефіцієнт передачі ланки, блоку чи системи в сталому режимі...................... 256
5.9. Якісне дослідження простих моделей біологічних процесів ................................... 258
5.9.1. Якісне дослідження ЗДР першого порядку.......................................................... 259
5.9.2. Елементи якісної теорії динамічних систем другого порядку ........................... 261
5.10. Комп’ютерне моделювання фізіологічних систем.................................................. 269
Розділ 6. Моделювання окремих фізіологічних систем організму людини.................... 273
6.1. Математичне моделювання окремих ізольованих
фізіологічних систем організму людини ................................................................... 273
6.2. Моделювання кровообігу. Моделі гемодинаміки судинного русла ........................ 275
6.2.1. Моделі прямої аналогії. Гемодинамічна модель Франка ................................... 280
6.2.2. Моделі у вигляді послідовно з’єднаних резервуарів .......................................... 285
6.2.3. Моделі, що враховують окремі додаткові чинники (інерційність крові).......... 286
6.2.4. Моделі у вигляді LRС контурів (моделі з “розподіленими” параметрами) ...... 288
6.2.5. Гідродинамічна модель руху крові кровоносним руслом
(модель “жорсткої труби”).................................................................................... 290
6.2.6. Моделі, що подають серцево-судинну систему як електричне коло................. 293
6.3. Моделювання серця і серцево-судинної системи...................................................... 296 
6
6.3.1. Традиційні моделі серця.........................................................................................297
6.3.2. Моделі на основі закону Старлінга........................................................................300
6.3.3. Моделі на основі рівняння А. Хілла ......................................................................302
6.3.4. Моделі електричної активності серця ...................................................................308
6.3.5. Сучасні одновимірні гемодинамічні моделі серцево-судинної системи............310
6.3.6. Комп’ютерне моделювання серцево-судинної системи ......................................312
6.4. Моделювання системи дихання...................................................................................316
6.4.1. Система дихання: будова та функціонування ......................................................317
6.4.2. Моделювання системи дихання. Альвеолярна вентиляція .................................320
6.4.3. Математичне моделювання системи зовнішнього дихання.
Модель Гродінза .....................................................................................................321
6.4.4. Моделювання регулятора дихання........................................................................325
6.5. Моделювання апарату мовлення .................................................................................327
6.5.1. Будова апарату мовлення .......................................................................................328
6.5.2. Акустичне моделювання апарату мовлення .........................................................329
6.5.3. Еквівалентна електрична схема гідроакустичної
моделі апарату мовлення .......................................................................................333
6.6. Моделювання слухового апарату................................................................................336
6.6.1. Будова слухового апарату ......................................................................................337
6.6.2. Моделі зовнішнього і середнього вуха .................................................................341
6.6.3. Сприйняття за частотою. Моделі завитки.............................................................344
6.7. Специфіка моделювання зв’язаних фізіологічних систем ........................................349
6.7.1. Моделювання зв’язаних фізіологічних систем як систем
із нав’язаною рівновагою.......................................................................................350
6.7.2. Моделювання зв’язаних фізіологічних систем як єдиного цілого
(як системи з вільною рівновагою) .......................................................................353
6.7.3. Приклади моделей зв’язаних фізіологічних систем.............................................355
6.8. Структурне комп’ютерне моделювання фізіологічних систем.................................363
6.8.1. Моделювання серцево-судинної системи людини...............................................366
6.8.2. Моделювання системи регуляції вмісту СО2 у крові людини ............................368
6.8.3. Моделювання системи газообміну в організмі людини
(модель Ф. Гродінза) ..............................................................................................370
Список літератури .......................................................................................................................373

ISBN: 978-966-941-523-3
Язык издания: УКР
Обложка: Тверда
Размер: 170 х 240 мм
Вес: 900г

Написать отзыв

Имя

Ваш отзыв:

Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо Хорошо

Защита от роботов

Введите код в поле ниже

Каталог

Оплата

Доставка

Гарантии

Товар на замовлення!

Основи біотехнічних систем та їх моделювання

Написать отзыв

(067) 443-93-97

(050) 443-93-99

(044) 412-27-01

profkniga@ukr.net

Пон - Птн / 9:00 - 18:00

Информация

Дополнительно

Личный Кабинет

Каталог

Оплата

Доставка

Гарантии

Товар на замовлення!

Login or create an account

Returning Customer

Login or create an account

Register Account

Ваша учетная запись создана!

Выход

Основи біотехнічних систем та їх моделювання

Написать отзыв

Рекомендуемые товары

Оброблення біомедичних сигналів

Advances in Biometrics for Secure Human Authentication and Recognition

Medicinal Protein Engineering

Основи теорії надійності технічних систем

(067) 443-93-97

(050) 443-93-99

(044) 412-27-01

profkniga@ukr.net

Пон - Птн / 9:00 - 18:00

Информация

Дополнительно

Личный Кабинет

Рассылка

Узнайте о новинках первым