Sterowanie

STEROWANIE A REGULACJA

Sterowanie to proces nerwowo-mięśniowy (dwukierunkowy), współdziałanie ukł. nerwowego z ukł. mięśniowym i podporządkowanie ukł. mięśniowego (ukł. sterowania) układowi nerwowemu (sterującemu)

Sterowanie w układzie otwartym i zamkniętym

Ukł. otwarty

z (zaburzenia zewnętrzne)


ukł. sterujący ukł. sterowany Y (wynik akcji)
regulator x obiekt regulowany

Dlaczego jest to ukł. otwarty?
- bardzo mały czas, tak że nie ma możliwości na wprowadzenie korekty (stała czasowa)

Ukł. zamknięty
z (zaburzenia zewnętrzne)

ukł. sterujący ukł. sterowany Y (wynik akcji)
regulator x obiekt regulowany

U (inf. zwrotna) aby zmodyfikować zakłócenia zewnętrzne

Dlaczego jest to układ zamknięty ?
- w tym przypadku występuje już REGULACJA

Kryteria jakości procesu sterowania

1. Stabilność – jest to właściwość ukł. nerwowego (sterującego), zapewnia powrót do równowagi po zadziałaniu zakłócenia (umiejętność skorygowania czynnika zewnętrznego).
2. Max. pasmo przenoszenia – możliwość bardzo dobrej regulacji przy maksymalnej prędkości V max. (umiejętność dobrego skorygowania pomimo maksymalnej prędkości wykonywania zadania).
3. Dokładność sterowania – jak najmniejszy błąd.
4. Czas reakcji – czas obiegu informacji (do minimum).

Sprzężenie zwrotne

1. Sprzężenie zwrotne proste

z x ( + ) U ( + )
ukł. nerwowy ukł. kostno - mięśniowy Y ( + )
- bardzo mały czas
- ma miejsce gdy robimy coś po raz pierwszy


2. Sprzężenie zwrotne dodatnie i ujemne ( + ) i ( - ):

z x ( + ) U ( + )
E (t) + -
ukł. nerwowy ukł. kostno - mięśniowy Y ( + )

- U ( t ) sygnał wejścia
- E ( t ) uchyb
- węzeł – porównywanie informacji, KOMPARATOR
- dążymy aby y ( t ) – x ( t )
- informacja wraca na początek jako uchyb do regulatora, jest modyfikowana i znów wraca do efektora
- cel: aby E ( + ) ~ 0

Przykład:
Sprzężenie zwrotne ( + ): bodziec się potęguje i wzmacnia sygnał pierwotny, np.: kichanie czy wytrysk.
Sprzężenie zwrotne ( - ): regulacja +/- określonych dopuszczalnych wartości homeostazy, raczej hamuje, np.: utrzymywanie stałego napięcia mięśniowego; jeżeli bodziec będzie większy od możliwości to zaburzy homeostazę, np. utrata równowagi.

Schematy układu sterowania

(Bernstain – ruchy dowolne)

Pętlowe krążenie 5
1. efektor
2. receptor 6 4
3. element programu
4. mechanizm porównujący
5. mechanizm przekodowania 3
6. regulator

OBIEKT – środowisko zewnętrzne

1) odbiera faktyczne wartości regulowanych wielkości
2) wskazuje na wartość regulowanego efektu
3) określa różnicę pomiędzy oczekiwaniem a faktycznymi wartościami regulowanej wielkości
4) przekłada sygnały, różnicę pomiędzy oczekiwaniem a faktycznymi wartościami regulowanej wielkości
5) wzmacnia lub hamuje bodziec dotyczący efektora

Program ruchu składa się z dwóch części:

- znaczeniowej: świadoma, ukierunkowana na cel; myślenie świadome „co robić”
- wykonawczej: oparta na nabytych doświadczeniach motorycznych; tzw. pamięć ruchowa „jak robić”

Pierścienie zewnętrzne i wewnętrzne

MÓZGOWIE

pierścień zewn.
pierścień wew.

Zasady:
1) jeżeli się uczymy nowych ruchów to korzystamy z receptorów pierścienia zewnętrznego
2) jeżeli wykonujemy ruch lepiej to korzystamy z obu pierścieni
3) jeżeli ruch opanujemy to korzystamy z receptorów pierścienia wewnętrznego

Cel nauki:

• Opanowanie czucia swojego ciała tak aby można było korzystać tylko z prioprioreceptorów (pierścienia wewnętrznego)
• Czas reakcji (przepływ informacji w ukł. nerwowym)
• 
  Organizm sam zmodyfikował budowę anatomiczną ukł. nerwowego z powodu zróżnicowania funkcji:
  - receptory pierścienia zewnętrznego: t= 0,3- 0,5 sek. V= 2,3 Hz
  - receptory pierścienia wewnętrznego: działają automatycznie, są dużo szybsze z częstotliwością korekcji V= 10-12 Hz t= 0,08-0,1 sek.

OCENA PROCESU STEROWANIA

Układ nerwowy i rodzaje czynności

• Struktura fazowa ruchu
• Struktura fazowa ruchu
• uwarunkowania wewnętrzne
• uwarunkowania zewnętrzne
• kinematyka
• dynamika
• Aktywność określonej grupy mm.
• Czynniki przestrzenne
• Czynniki czasowe
• Czynniki prędkościowe
• Czynniki siłowe
• Czynniki masowe

Grupy:
1. Charakter kinematyczny:
- cz. przestrzenne (kąt, droga)
- cz. czasowe (czas, tempo, rytm, przyśpieszenie)
2. Charakter dynamiczny:
- cz. masowe (masa, moment bezwładności)
- cz. siłowe (siła, moment siły)

Cechy ruchu:
1. Powtarzalność struktury fazowej ruchu
2. Dokładność
3. Tempo
4. Rytm

Rytm - zależy od stosunku czasu trwania poszczególnych faz, zwany tzw. geometrią ruchu, można rytm opisać na podstawie np. dynamometru

UWAGA - zmiana jednej fazy w ramach całości struktury nie odnosi się tylko do tej fazy, ale do całego ruchu
Ruch skojarzony w kręgosłupie - w kręgosłupie jest wiele ruchów, które się razem łączą

Kryteria podziału ze wzgędu na czas trwania:
1. faza przygotowawcza
2. faza główna
3. faza końcowa

Każda faza ma cel np.:

• wstępne rozciągnięcie mm,
• rozwinięcie jak największego impulsu siły
• ochrona organizmu przed kontuzją

Tempo - to ilość cykli w jednostce czasu i częstotliwość ruchu

Technika ruchu - zbiór czynności ruchowych służących do wykorzystania strukturalnych i funkcjonalnych właściwości człowieka i podporządkowujący zasady biomechaniczne, celem uzyskania max. rezultatów

Czynniki:
1. strukturalne - budowa osiowa - dźwignie
2. funkcjonalne - mięśnie - siłowniki

CZYNNIKI STRUKTURALNE- bierny aparat ruchu, poszczególne człony kostne umożliwiające przenoszenie sił (podpór, możliwość ruchu, ochrona, amortyzacja)
np.: krzywizny kręgosłupa, wysklepienie stopy.

Ruchomość – gibkość:

− zależy od budowy anatomicznej stawu, ponieważ każdy staw ma inną budowę

− możliwość przemieszczania 1 członu względem 2 czł. ze skrajnych ustawień (goniometr)

Zależy ona od:

− budowy stawu

− mięśni

− więzadeł, obrąbka stawowego, torebki, ogr. zakresu ruchu

Ruchomość szkieletowa:

- bierna z mm, ale ruch wykonuje siła zewnętrzna
- bez czynnego udziału mm
- czynna z mm

Ruchliwość – ruchomość - może się zmieniać w zależności od pozycji wyjściowej

Obciążenie:

1. O charakterze statycznym
2. O charakterze dynamicznym

Rodzaje obciążeń:
- ściskanie
- rozciąganie
- zgięcie
- skręcenie

Połączenia kości – to stawy (kuliste, cylindryczne, eliptyczne, bloczkowe)

Ruchy w stawach – postępowe, śrubowe, obrotowe, ślizg

PARA BIOKINEMATYCZNA
- Łańcuch biokinematyczny otwarty
- Łańcuch biokiematyczny zamknięty

Para kinematyczna - dwa człony połączone stawem

Łańcuch kinematyczny - wiele członów połączonych stawami

• otwarty, gdy dłoń jest wolna (nie jest ufiksowana) - ruch trudniejszy
• zamknięty, gdy nie jest „wolna”(jest ufiksowana) - ruch łatwiejszy

Zaczynamy pracować z pacjentem w łańcuchu zamkniętym a kończymy na ruchach w łańcuchu otwartym.

STOPNIE SWOBODY RUCHU - ciało zupełne swobodne ma 6° swobody ruchu

TRANSFER MOMENTÓW SIŁ MM - uzyskanie silnego momentu (silnych grup mm) na słabe
Bardzo słaby moment sił zostaje zastąpiony dużą siłą ramion i łopatek, przejęta siła