Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise
The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulat...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Μορφή: | Thesis |
Γλώσσα: | English |
Έκδοση: |
2020
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13229 |
id |
nemertes-10889-13229 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
nemertes-10889-132292022-09-05T20:19:16Z Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise Υλοποίηση του μοντέλου κλασματικής τάξης της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός κατά την διάρκεια άσκησης κόπωσης Τσικριτσή, Ελένη Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος Βλάσσης, Σπυρίδων Οικονόμου, Γεώργιος Tsikritsi, Eleni Cole-Cole model Fractional order Biceps Cole-Cole μοντέλο Δικέφαλος Κλασματικής τάξης The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulation of the impedance of biceps tissue, the known Cole-Cole model, a fractional-order capacitor (CPE) has been used and two floating resistors. However, fractional-order capacitor is not commercially available device yet and is realized through integer-order approximations. More precisely, the 2th−order Continued Fraction Expansion approximation is used, in order to present the fractional-order differentiator, that is included in CPE, and the calculation of the transfer functions of it. Differentiator and floating resistors of the system, constructed from appropriately configured Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Moreover, the implementation of the fractional-order differentiator with the minimum number of OTAs has been searched out between the direct method and the Partial Fraction Expansion. The performance of the proposed scheme is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS technology process. Το αντικείμενο αυτής της Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας, είναι η υλοποίηση του μοντέλου κλασματικής τάξης της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός κατά την διάρκεια άσκησης κόπωσης. Τα συστήματα κλασματικής τάξης είναι ένας τομέας έρευνας που έχει πολλές εφαρμογές στην προσομοίωση ηλεκτρικών ιδιοτήτων των βιολογικών ιστών ή κυττάρων. Για την εξομοίωση της εμπέδησης του ιστού του δικεφάλου μυός, με το γνωστό μοντέλο Cole-Cole model, χρησιμοποιήθηκαν πυκνωτής κλασματικής τάξης (CPE) και δύο αντιστάσεις. Ωστόσο, ο πυκνωτής κλασματικής τάξης δεν είναι ακόμη εμπορικά διαθέσιμη συσκευή και προσεγγίζεται από ρητά πολυώνυμα ακέραιας τάξης. Πιο συγκεκριμένα, χρησιμοποιείται η προσέγγιση Continued Fraction Expansion 2ης - τάξης για την υλοποίηση του διαφοριστή κλασματικής τάξης, που περιλαμβάνεται στον πυκνωτή κλασματικής τάξης, και του υπολογισμού των συναρτήσεων μεταφοράς του. Ο διαφοριστής και οι αντιστάσεις του συστήματος, είναι κατασκευασμένα με τη χρήση Τελεστικών Ενισχυτών Διαγωγιμότητας (Operational Transconductance Amplifiers- OTAs) κατάλληλα συνδεδεμένα μεταξύ τους. Επιπλέον, η υλοποίηση του διαφοριστή κλασματικής τάξης με τον ελάχιστο αριθμό ΟΤΑς, έχει ερευνηθεί μεταξύ της άμεσης μεθόδου και της Partial Fraction Expansion. Η ορθή λειτουργία του προτεινόμενου κυκλώματος επαληθεύεται μέσω προσομοιώσεων μετά από σχεδιασμό σε επίπεδο layout, με τη βοήθεια λογισμικού Cadence και Design Kit που προσφέρονται από την τεχνολογία Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS. 2020-02-27T20:40:22Z 2020-02-27T20:40:22Z 2020-02-20 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13229 en 0 application/pdf |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Cole-Cole model Fractional order Biceps Cole-Cole μοντέλο Δικέφαλος Κλασματικής τάξης |
spellingShingle |
Cole-Cole model Fractional order Biceps Cole-Cole μοντέλο Δικέφαλος Κλασματικής τάξης Τσικριτσή, Ελένη Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
description |
The subject of this M.Sc. Thesis is the hardware implementation of fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise. Fractional-order systems are an area of research that have plenty of applications in modeling electrical properties of biological tissues or cells. For the emulation of the impedance of biceps tissue, the known Cole-Cole model, a fractional-order capacitor (CPE) has been used and two floating resistors. However, fractional-order capacitor is not commercially available device yet and is realized through integer-order approximations. More precisely, the 2th−order Continued Fraction Expansion approximation is used, in order to present the fractional-order differentiator, that is included in CPE, and the calculation of the transfer functions of it. Differentiator and floating resistors of the system, constructed from appropriately configured Operational Transconductance Amplifiers (OTAs). Moreover, the implementation of the fractional-order differentiator with the minimum number of OTAs has been searched out between the direct method and the Partial Fraction Expansion.
The performance of the proposed scheme is verified through post-layout simulations using Cadence and the Design Kit provided by the Austria Mikro Systeme (AMS) 0.35μm CMOS technology process. |
author2 |
Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος |
author_facet |
Ψυχαλίνος, Κωνσταντίνος Τσικριτσή, Ελένη |
format |
Thesis |
author |
Τσικριτσή, Ελένη |
author_sort |
Τσικριτσή, Ελένη |
title |
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
title_short |
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
title_full |
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
title_fullStr |
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
title_full_unstemmed |
Implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
title_sort |
implementation of the fractional-order model of the biceps tissue during fatiguing exercise |
publishDate |
2020 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/13229 |
work_keys_str_mv |
AT tsikritsēelenē implementationofthefractionalordermodelofthebicepstissueduringfatiguingexercise AT tsikritsēelenē ylopoiēsētoumontelouklasmatikēstaxēstēsempedēsēstouistoutoudikephaloumyoskatatēndiarkeiaaskēsēskopōsēs |
_version_ |
1771297322694606848 |