авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Совершенствование двигательных возможностей человека посредством автоматизированных систем управления

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Свечкарев Виталий Геннадьевич

Совершенствование двигательных возможностей человека

посредством автоматизированных систем управления

01.02.08 – Биомеханика

13.00.04 – Теория и методика физического воспитания, спортивной

тренировки, оздоровительной и адаптивной физической культуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора педагогических наук

Майкоп 2008

Работа выполнена в институте физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета и в Майкопском государственном технологическом университете Научные консультанты: доктор педагогических наук, профессор, член - корреспондент РАО Коблев Якуб Камболетович, доктор педагогических наук, профессор, заслуженный работник физической культуры РФ Попов Григорий Иванович

Официальные оппоненты: доктор биологических и педагогических наук, профессор Козлов Игорь Михайлович, доктор педагогических наук, профессор Степанов Владимир Сергеевич, доктор педагогических наук, профессор Чернышенко Юрий Константинович.

Ведущая организация: Российский государственный университет физической культуры, спорта и туризма

Защита диссертации состоится « 1 » октября 2008 г. в 13.00 часов на заседа нии диссертационного совета Д. 212.001.01 в конференц-зале Адыгейского госу дарственного университета, по адресу: 385000, Республика Адыгея, г. Майкоп, ул. Университетская, 208.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Адыгейского государственного университета

Автореферат разослан «_» _ 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат педагогических наук, доцент М.Х. Коджешау

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Физическая культура и спорт призваны выполнять роль важнейшего фактора, обеспечивающего полноценную жизнь, раскрытие самых разнообразных задатков и способностей человека, достижение мастерства в лю бом виде профессиональной деятельности, так как оптимальная заданная физиче ская нагрузка развивает и поддерживает функциональные резервы организма, со ответствующие хорошему состоянию здоровья (В.К. Бальсевич, 1988;

Н.Н. Визи тей, 1989;

В.П. Лукьяненко, 2001).

Однако, как отмечают многие ученые (В.М. Зациорский, 1961-1969;

Ю.В.

Верхошанский, 1966;

В.Д. Чепик, 1969-1974;

И.П. Ратов, 1972;

Н.М. Амосов, Я.Л.

Бендет, 1975;

Р.М. Баевский, 1976;

М.А. Годик, 1980;

В.Н. Платонов, 1982;

В.А.

Запорожанов, 1969-1988;

В.С. Фарфель, 1965-1989;

В.С. Кузнецов, 1984;

А.С. Со лодков;

1988;

Н.Г. Озолин, 1993;

Ю.Т. Черкесов, 1973-1996;

И.М. Козлов 1984- и др.), определение оптимальной нагрузки по-прежнему остается одной из слож ных проблем в теории и практике физической культуры и спорта. Необходимость такого подхода вызвана значительными индивидуальными и временными вариа циями состояния человека, в результате чего использование одинаковой трениро вочной нагрузки может привести к различной ответной реакции организма, к раз ному тренировочному эффекту (В.В. Петровский, 1974;

А.Г. Дембо, 1988;

А.H.

Лапутин, 1990 и др.).

В видах спорта с преимущественным проявлением выносливости, где ре зультат больше всего зависит от деятельности вегетативной системы, управление нагрузкой должно осуществляться по объективно установленным данным непре рывного проявления физиологических параметров по ходу движения. А средства, создающие управляющее воздействие (регулируемые сопротивления), должны ра ботать на основе принципа прямой и обратной связи (И.П. Ратов, 1972;

Ю.Т. Чер кесов, 1991).

Разработкой и использованием тренажеров с автоматизированной системой управления в физической культуре и спорте занимались В.М. Зациорский, И.П.

Ратов, Ю.Т. Черкесов, Г.И. Попов, Г.П. Иванова, С.Д. Неверкович, С.П. Евсеев, В.Д. Чепик, В.В. Кузнецов, Н.Г. Сучилин, В.И. Жуков, А.М. Доронин, В.С. Чурси нов, В.Д. Кряжев, Е.А. Ширковец, Л.В. Чхаидзе, В.В. Иванов, И.Э. Мюльберг, А.Н. Фураев, О.В. Жбанков и др., за рубежом фирмы «Ariel Dynamics», «Gybex», «Kettler», «Tunturi», «Cateye», «Polar», «Pulse fitness» и др.

Крупным шагом в развитии методов дозирования тренировочных нагрузок стал метод программированного регулирования частоты сердечных сокращений (ЧСС). Привлечение методов автоматизации к решению проблемы индивидуаль ного дозирования нагрузок оправдано тем, что именно на основе теории автома тического регулирования эта проблема может быть решена наиболее успешно.

Практическая же реализация принципов теории регулирования тренировочных на грузок требует применения специальных технических средств, оснащенных со временными и универсальными электронными вычислителями для экспресс анализа текущего состояния спортсмена (В.М. Зациорский, 1979;

В.Д. Чепик, и др.).

О применении теории регулирования в спортивной тренировке говорилось еще в работе В. Б. Морозова и П. Н. Хломенка (1964), предсказавших создание «самоуправляемого» тренажера. Согласно зарегистрированной несколько позже формуле изобретения В. М. Зациорского (1967), цель которого состояла в предот вращении случаев перенапряжения сердца при спортивной тренировке, открылась возможность управления так называемым «срочным тренировочным эффектом».

Для повышения спортивного мастерства и получения оздоровительного воздействия при занятиях физическими упражнениями и спортом наиважнейшее значение имеют проблемы адаптации и оптимальности задаваемой физической нагрузки. Только оптимальная физическая нагрузка развивает и поддерживает функциональные резервы организма, способствующие дальнейшему стабильному росту спортивного мастерства.

Одним из физиологических показателей величины нагрузки является ответ ная реакция сердечно-сосудистой системы на нее, определяемая по ЧСС. Это обу словлено тем, что ЧСС тесно связана с нейрогуморальными системами организма и является индикатором адаптивных реакций всего организма (Р.М. Баевский, 1976-1979;

С.Е. Павлов, 1999 и др.). У каждого занимающегося есть индивиду альная зона оптимальных значений ЧСС. Тренировки при ЧСС ниже этой зоны неэффективны, а при ЧСС, превышающей ее верхние значения, – опасны для здо ровья. Сам занимающийся не всегда может контролировать себя по ЧСС. Поэтому целесообразно в арсенале тренировочного оборудования иметь средство или ком плекс средств, автоматически отслеживающих тренировочный процесс и поддер живающих оптимальное согласование внешней нагрузки и физического состояния спортсмена.

Основная сложность проблемы заключается в том, что оптимум необходи мой физической нагрузки у каждого занимающегося сугубо индивидуален и под вержен постоянному изменению (иногда в очень широком диапазоне) – в зависи мости от степени восстановления после предыдущего тренировочного воздейст вия, особенностей психоэмоционального состояния и т. д. Оптимальную величину нагрузки определяет все, что имеет место во взаимодействии организма с окру жающей средой во всем ее многообразии. Поскольку степень воздействия всех факторов постоянно меняется, у каждого занимающегося индивидуально и адек ватно должна меняться и нагрузка.

Другим важным показателем, по которому можно судить о величине физио логической нагрузки на организм занимающегося, является ответная реакция его опорно-двигательного аппарата (динамические и кинематические характеристики движения(й)). Поэтому для контроля и автоматизированного управления величи ной нагрузки на опорно-двигательный аппарат занимающегося необходима опора на биомеханические критерии, определяющие их индивидуальную оптимальность (Г.И. Попов, 1992-1998;

Ю.Т. Черкесов 2001-2002 и др.).

Особо важна адекватность величины нагрузки в занятиях с детьми и под ростками. Социально-политические процессы, произошедшие в нашей стране, из менения условий жизни человека (наличие аудио- и видеотехники, персональных компьютеров (ПК), сотовой связи и др.), интенсификация его деятельности, слабая физическая подготовленность детей и подростков, снижение двигательной актив ности, все возрастающее воздействие на их организм неблагоприятных внешних факторов прямо или косвенно приводят к негативным функциональным измене ниям в состоянии здоровья молодых россиян (В.Н. Беленов, 2000;

Г.К. Зайцев, 2002).

В настоящее время происходит процесс критического осмысления многих теоретических и практических положений в области физического воспитания подрастающего поколения. Резкое ухудшение здоровья детей, отмечаемое многи ми авторами (Г.П. Иванова, Е.В. Гамаль, 1997;

О.Н. Московченко, 2003;

А.В. Ша ханова, К.Д. Чермит, Н.Н. Хасанова, 2004 и др.), связано именно со школой и яв ляется следствием существующей системы образования, сегодняшних стандартов обучения и воспитания (М.К. Кондратьева, 1989;

А.И. Федоров, 2000;

А.В. Шаха нова, Н.Н. Хасанова, К.Д. Чермит 2001 и др.).

Универсальным средством сохранения и укрепления здоровья является дви гательная активность (Г.А. Кураев, 1996;

В.И. Лях, 1996;

К.Д. Чермит, 1996 и др.).

Занятия физическими упражнениями оказывают положительное воздействие практически на все системы организма и являются весьма эффективным средст вом профилактики заболеваний. Однако дети школьного возраста самими усло виями школьной жизни ограничены в удовлетворении естественной потребности двигаться столько, сколько нужно для нормального, гармоничного физического развития и здоровья (М.М. Безруких, 2002;

А.В. Шаханова, К.Д. Чермит, Н.Н. Ха санова, 2004 и др.).

Анализ двигательной активности детей школьного возраста показал (М.М.

Безруких, 2002), что она составляет лишь 35-40 % возрастной потребности в дви жениях.

Детей и подростков в настоящее время увлекают компьютерные игры, инте рес к которым постоянно возрастает. Данное обстоятельство явилось побудитель ным мотивом поиска таких условий участия в компьютерных играх, при которых игровые взаимодействия с программой могли бы осуществляться не через нажа тие кнопок на клавиатуре и джойстике, а посредством выполнения различных двигательных действий на тренажерных устройствах, преобразующих движения в управляющие сигналы взаимодействия с ПК (И.П. Ратов, В.В. Иванов, Г.И. По пов, 1985-1999;

Ю.Т. Черкесов, 1997;

Г.П. Иванова, 1998 и др.).

Однако применение современных автоматизированных систем управления (АСУ) тренировочным процессом не получило должного уровня внедрения и не достаточно широко применяется в практике тренировки спортсменов высокой квалификации. В значительной степени это связано с неготовностью самих педа гогов (тренеров) применять эти системы на практике, что объясняется недостат ком специальных знаний, «недоверием» к современным компьютерным техноло гиям (а у некоторых их «боязнью»), надеждами, связанными с применением дру гих методик (в том числе и на основе использования химических препаратов) и, конечно же, банальным недофинансированием. Отсутствие необходимого финан сирования и низкий уровень заработной платы не позволяют привлечь к учебно тренировочному процессу специалистов в области электроники и компьютерных технологий.

Широкое распространение современных компьютерных технологий и АСУ в последние годы способствует созданию автоматизированных обучающих сис тем не только в высокотехнологических отраслях науки и современного произ водства, но и в педагогике (например, на базах научно-исследовательской лабора тории биомеханики института физической культуры и дзюдо АГУ и научно исследовательской лаборатории «Биотехника» кафедры научных основ физиче ской культуры и спорта КБГУ и некоторых других), что позволяет создавать эф фективные инновационные технологии обучения.

Таким образом, разработка технологии совершенствования двигательных возможностей занимающихся, основанная на применении искусственной управ ляющей среды, автоматически отслеживающей учебно-тренировочный процесс и поддерживающей оптимальное согласование внешней нагрузки и морфофункцио нального состояния занимающегося, представляется весьма актуальной пробле мой.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о том, что в настоя щее время состояние проблемы разработки и внедрения АСУ в управление физ культурно-спортивной деятельностью характеризуется наличием ряда противо речий, среди которых наиболее значимыми являются следующие.

• Между весьма высоким уровнем развития АСУ, их широким использо ванием в различных сферах жизнедеятельности современного общества, и пока еще недостаточным вниманием к их разработке и применению в управлении физ культурно-спортивной деятельностью.

• Между необходимостью использования широчайших возможностей, предоставляемых современными компьютерными технологиями в деле организа ции учебно-тренировочного процесса, и недостаточной разработанностью вопро сов о цели, содержании, средствах, методах и формах воздействий, призванных обеспечить успешность овладения такими технологиями.

• Между объективной необходимостью высокого уровня компетентности специалистов физической культуры и спорта в области компьютерных технологий и АСУ и явной недостаточностью этого уровня, обусловленной субъективной не дооценкой их роли и возможностей специалистами данного профиля в своей по вседневной практической деятельности (начиная с управления нагрузкой в каждом конкретном занятии и до управления учебно-тренировочным процессом в целом).

Помимо изложенных аргументов необходимость модернизации системы управления учебно-тренировочным процессом на основе АСУ обусловлена:

• значительным повышением роли АСУ в современном обществе как фун даментальной основы, обеспечивающей его поступательное развитие;

• объективно существующим фактом увеличения роли компьютерных тех нологий и управленческих умений и навыков в любой профессиональной деятель ности, без достаточного овладения которыми все другие профессионально значи мые ее элементы оказываются недостаточно эффективными;

• осознанием того, что использование АСУ, основанных на современных коммуникационных технологиях, представляет собой наиболее перспективное на правление повышения результативности учебно-тренировочной деятельности.

Осмысление представленных недостатков и противоречий может способст вовать более правильному определению путей их преодоления, нахождению дей ственных способов совершенствования системы управления учебно тренировочным процессом.

Научная проблема, решению которой посвящено настоящее исследование, вытекает из необходимости разрешения указанных противоречий и заключается в исследовании закономерностей, методологических и методических оснований и условий, являющихся необходимыми и достаточными для разработки со временных автоматизированных (в том числе и адаптивных) систем управ ления тренировочными нагрузками, функционирующими на основе непрерыв ного учета показателей состояния основных морфофункциональных систем организма, получаемых по каналам обратной связи в условиях искусственной управляющей среды.

В процессе ее разработки основное внимание уделено таким вопросам, как:

• уточнение сущностных характеристик системы базовых понятий;

• разработка методологических оснований для решения проблемы внедре ния АСУ в систему управления нагрузкой в процессе учебно-тренировочных заня тий различной направленности;

• исследование теоретических и методических основ наиболее целесооб разного применения АСУ в учебно-тренировочном процессе с различной направ ленностью;

• разработка теоретических и методических оснований для осуществления активной и целенаправленной конструкторско-изобретательской деятельности;

• обоснование важнейших теоретических и методических положений для осуществления практической конструкторско-изобретательской деятельности, а также соответствующих концептуальных построений;

• осуществление активной практической конструкторской деятельности, основанной на научной редукции основополагающих теорий (адаптации, деятель ности, управления и др.), а также сформировавшихся в процессе исследования собственных представлений о наиболее эффективных способах конструкторских решений в создании систем автоматизированного управления физической нагруз кой.

Развиваемые в исследовании представления о роли и сущности АСУ в сис теме управления физическими нагрузками призваны содействовать оформлению весьма многочисленных, но разрозненных, порой дискуссионных материалов по этой проблеме в одну непротиворечивую систему взглядов.

Объект исследования – современные автоматизированные системы управ ления учебно-тренировочным процессом в сфере физической культуры и спорта, их актуальные и потенциальные возможности в условиях создания искусственной управляющей среды.

Предмет исследования – теоретико-методологические аспекты разработки автоматизированных систем управления физической нагрузкой, биомеханические и педагогические условия и закономерности, обусловливающие высокую эффек тивность изобретательской, конструкторской и учебно-воспитательной деятельно сти по созданию и внедрению таких систем в учебно-тренировочный процесс с различной направленностью.

Цель исследования заключается в теоретико-методологическом обоснова нии биомеханических и педагогических условий, правил, закономерностей содер жательного и процессуального обеспечения экспериментальной, изобретательской и конструкторской деятельности по созданию систем автоматизированного управ ления физической нагрузкой в условиях искусственной управляющей среды, функционирующих на основе информации о динамике состояния организма, а также экспериментальной проверке эффективности таких систем в условиях ре ального учебно-тренировочного процесса.

Гипотеза исследования заключается в предположении о том, что перспек тивы повышения эффективности учебно-тренировочного процесса, достижение социально значимых результатов в физическом воспитании учащейся молодежи и наивысших показателей в спорте без риска для здоровья спортсменов возможны только при условии использования достижений в сфере современных компьютер ных технологий, электроники и разработки на их основе тренажерных комплексов, обеспечивающих автоматизированное управление физической нагрузкой на осно ве непрерывного контроля за динамикой состояния основных морфофункциональ ных систем организма в условиях искусственной управляющей среды.

Реализации такой возможности может способствовать теоретико методологическое, биомеханическое и экспериментальное обоснование систем ав томатизированного управления физической нагрузкой в процессе физического воспитания учащейся молодежи и специализированной спортивной тренировки в различных видах спорта, основанных на получении и учете информации о дина мике основных морфофункциональных систем организма занимающихся, посту пающей по каналам обратной связи в условиях создания искусственной управ ляющей среды.

Задачи исследования:

1. Изучить и обобщить отечественный и зарубежный опыт в осуществле нии попыток изобретательской и конструкторской деятельности, направленных на решение проблем разработки автоматизированных систем управления физической нагрузкой в процессе решения задач физического воспитания и спорта высших достижений, дать биомеханическую и социально-педагогическую оценку состоя ния рассматриваемой проблемы.

2. Выявить причины и дать теоретико-логическое и биомеханическое обос нование недостаточной эффективности существующих традиционных систем управления физической нагрузкой в физическом воспитании учащейся молодежи и специализированном учебно-тренировочном процессе;

3. Исследовать понятийно-терминологические аспекты проблемы разра ботки и внедрения автоматизированных систем управления в теории и практике физкультурно-спортивной деятельности.

4. Исследовать генезис происхождения и развития различных идей, изобре тательских и конструкторских подходов к решению проблемы автоматизации управления физической нагрузкой в сфере физического воспитания и спорта.

5. Разработать практические рекомендации по содержательному и процес суальному обеспечению изобретательского и конструкторского видов деятельно сти, направленных на создание современных систем автоматизированного управ ления физической нагрузкой в учебно-тренировочном процессе, на основе при оритетного внимания к реализации адаптивного управления.

6. Экспериментально апробировать и обосновать с биомеханических и пе дагогических позиций эффективность разработанных тренажерных устройств и систем автоматизированного управления физической нагрузкой в процессе физи ческого воспитания учащейся молодежи и специализированной спортивной тре нировки на основе результатов собственной изобретательской и конструкторской деятельности.

Методологическую базу исследования составили положения диалектиче ской теории познания о всеобщей связи, взаимодействии и взаимообусловленно сти явлений;

концептуальном единстве, целостности научного знания;

единстве теории и практики.

К основным методологическим положениям отнесены:

фундаментальные положения философии, педагогики, теории физиче o ского воспитания о взаимодействии человека и окружающей среды (Г.В. Гегель, В.Г. Афанасьев, В.В. Давыдов, Ю.К. Бабанский, В.В. Краевский, А.Д. Новиков, В.И. Столяров, Л.П. Матвеев, В.К. Бальсевич, Н.Н. Визитей);

современные представления о функциональной системе (П.К. Ано o хин), о многоуровневом построении системы управления двигательными дейст виями (Н.А. Бернштейн), о доминирующей роли деятельности в становлении че ловека как личности (Б.Г. Ананьев, Л.С. Выготский), о человеке как биосоциаль ном существе (Н.П. Дубинин, Б.А. Никитюк), о системно-структурном подходе к познанию физических упражнений (Д.Д. Донской, В.М. Зациорский, В.Б. Корен берг, В.Н. Курысь и др.), связи физической и технической подготовки спортсме нов (В.В. Кузнецов, В.Н. Платонов, В.М. Дьячков, Ю.В. Верхошанский), о меха низмах управления движениями в спорте (B.C. Фарфель, И.М. Козлов).

Теоретической основой исследования послужили:

концептуальные положения теории информации и управления слож o ными динамическими системами (Н. Винер, У.Р. Эшби, А.. Зинковский), к кото рым относится двигательная деятельность человека, а также теории оптимизации (Р. Розен, И.Ф. Образцов, М.А. Ханин), имеющей основополагающее значение в трактовке закономерностей формирования биомеханической структуры движений;

теории адаптации, раскрытые в трудах Н.А. Бернштейна, В.Е. Борил o кевича, Ф.З. Меерсона, С.Е. Павлова, В.В. Петровского, В.Н. Платонова, В.В. Па рина, Р.М. Баевского, А.П. Берсеневой;

теория и методика физического воспитания и спорта, а также ее част o ные направления, отраженные в работах В.К. Бальсевича, Н.А. Бернштейна, Ю.В.

Верхошанского, И.М. Козлова, В.Б. Коренберга, Л.П. Матвеева, Н.Г Озолина;

положения об автоматизированном управлении тренировочным про o цессом, раскрытые в трудах В.М. Зациорского;

положения, представленные в работах И.П. Ратова об «искусственной o управляющей среде», Ю.Т. Черкесова о «возможностях обеспечения непрерывно го регулируемого взаимодействия спортсмена и предметной среды», Г.И. Попова об «использовании предметной среды».

Новизна исследования состоит:

В разработке содержательного и процессуального (биомеханического) обес печения процесса внедрения в теорию и практику физического воспитания и спор та АСУ величиной физической нагрузки на основе использования обратной связи, информирующей о динамике состояния основных функциональных систем орга низма;

Работа является, по существу, первой попыткой системного подхода к про блеме разработки и внедрения в практику физической культуры и спорта АСУ фи зической нагрузкой на основе информации о динамике состояния основных функ циональных систем организма;

Осуществлен детальный содержательный анализ теоретических взглядов, изобретательских и конструкторских подходов к решению проблемы разработки и внедрения АСУ величиной физической нагрузки в процессе физкультурно спортивной деятельности, позволивший систематизировать представления о со временном состоянии данной проблемы в России;

На основе теоретико-логического анализа, целенаправленной изобретатель ской и конструкторской деятельности определены перспективные пути решения проблемы разработки и внедрения АСУ физической нагрузкой в процессе физиче ского воспитания учащейся молодежи и специализированной спортивной трени ровки, имеющих значение ключевых факторов в определении стратегии совер шенствования учебно-тренировочной деятельности в области физической культу ры и спорта на современном этапе.

Теоретическая значимость. На теоретическом и экспериментальном уров нях определены контуры гуманистически ориентированной модели совершенство вания системы физического воспитания и специализированной спортивной трени ровки, основанной на точном и непрерывном учете результатов индивидуального восприятия нагрузки и ответной реакции организма занимающихся на нее.

• Обоснована объективная необходимость повышения внимания к про блеме использования современных средств управления физической нагрузкой в системе физкультурно-спортивной деятельности. Дано теоретическое, биомехани ческое и экспериментальное обоснование условий, конструктивных особенностей, программного обеспечения, благодаря которым внедрение АСУ в практику физ культурно-спортивной деятельности может реально представлять собой органиче скую, неотъемлемую часть системы общего физкультурного образования и специализированной спортивной тренировки.

• Сформированы теоретические и представлены экспериментальные осно вания для разработки оригинального направления в развитии изобретательской и конструкторской мысли, направленной не только на повышение результативности учебно-тренировочного процесса, но и позволяющей с оптимизмом оценивать перспективы ответа на уже довольно давно поставленный и пока остающийся без ответа вопрос: «Как обезвредить спорт?».

Исследованные в работе аспекты имеют прогностическое значение, опреде ляют ориентиры и создают условия для целенаправленной и эффективной работы по дальнейшему развитию изобретательской и конструкторской деятельности, способствующей более широкому и эффективному применению АСУ в физкуль турно-спортивной практике, коренному реформированию системы управления ею как в содержательном, так и в процессуальном планах.

Прогностический потенциал проведенного исследования обусловлен прин ципиальной возможностью организации на его теоретической базе дальнейшей научно-исследовательской работы по экспериментальному изучению путей разра ботки и совершенствования систем автоматизированного управления физически ми нагрузками в процессе учебно-тренировочной деятельности на основе ее гума низации, повышения оздоровительного эффекта, создания более благоприятных условий для исключения повреждающего влияния повышенных физических на грузок, неадекватных текущему состоянию функциональных систем организма за нимающихся.

Практическая значимость исследования определяется тем, что содержа щиеся в нем теоретические положения и выводы создают предпосылки научного обеспечения процесса разработки и внедрения АСУ в практику управления учеб но-тренировочным процессом различной направленности, что обеспечит коренное преобразование содержания практической учебно-тренировочной деятельности и значительное повышение ее эффективности.

Содержащееся в работе теоретико-логическое решение проблемы, результа ты исследования и обоснования семантической сущности системы основных по нятий способствуют совершенствованию понятийно-терминологического аппара та теории и практики физического воспитания и спортивной тренировки, могут служить повышению целенаправленности и качества исследовательской деятель ности в этой сфере.

Выявленные в процессе экспериментальной работы биомеханические зако номерности и сформулированные на их основе методические рекомендации, а также осуществленные исследовательские подходы к решению конструкторских задач и разработке программного обеспечения представляют собой базовую осно ву для дальнейшего успешного решения задач по разработке и внедрению в прак тику учебно-тренировочной деятельности АСУ.

В ходе исследования выявлена необходимость усовершенствования процес са подготовки и повышения квалификации преподавательских и тренерских кад ров, включения в учебные планы переподготовки специалистов раздела по теории и практике разработки и внедрения средств АСУ в их повседневную профессио нальную деятельность.

В работе показано, что модели организации учебно-тренировочной работы по физическому воспитанию учащейся молодежи и специализированной спортив ной тренировке, основанные на использовании АСУ, в наибольшей мере отвечают задачам и требованиям современной практики физкультурно-спортивной деятель ности.

Представленные в работе примеры практической изобретательской и конст рукторской деятельности по разработке и внедрению средств АСУ в практику учебно-тренировочной деятельности способствует более точному определению конкретных задач, более правильному выбору наиболее эффективных средств, ме тодов и форм организации учебно-тренировочной работы, и на этой основе, суще ственному повышению ее эффективности.

Представленные в работе результаты могут быть использованы в качестве основы в практической деятельности по совершенствованию системы физического воспитания и спортивной тренировки.

Теоретический и фактический материал диссертации может быть положен в основу учебных курсов, использован при создании учебников, учебных пособий, научно-методических рекомендаций для учителей школ и тренеров, преподавате лей вузов физкультурного профиля и системы повышения квалификации работни ков физической культуры, а также при разработке концепций развития физической культуры и спорта в России.

На защиту выносятся:

• Теоретическое, биомеханическое и экспериментальное обоснование кон структивных особенностей разработанных в процессе исследования тренажерных устройств, позволяющих осуществить решение проблемы автоматизированного управления параметрами физической нагрузки на основе информации об индиви дуальных особенностях ответной реакции организма, поступающих по каналам обратной связи в условиях создания искусственной среды управляющего воздей ствия.

• Теоретическое и экспериментальное обоснование программного обеспе чения, позволяющего решить задачу автоматизированного управления параметра ми физической нагрузки на основе информации об особенностях ответной реак ции организма, поступающих по каналам обратной связи в условиях создания ис кусственной среды управляющего воздействия.

• Совокупность концептуальных положений, обеспечивающих успешную разработку и внедрение в практику учебно-тренировочного процесса АСУ пара метрами физической нагрузки, обеспечивающей сбалансированное воздействие на двигательный аппарат и основные функциональные системы организма в зависи мости от их текущего индивидуального состояния у каждого отдельного зани мающегося.

• Система взглядов на сущность проблемы разработки и внедрения АСУ в практику учебно-тренировочного процесса в сфере физической культуры и спорта, предполагающая необходимость преодоления узости существующего понимания смысла и назначения таких систем в качестве лишь одного из вспомогательных средств повышения эффективности этого процесса и способствующая формирова нию представлений об этой проблеме как о наиболее перспективном и решающем факторе повышения результативности и безопасности воздействия повышенными физическими нагрузками на организм человека, более полное раскрытие на этой основе индивидуальных двигательных возможностей каждого занимающегося фи зическими упражнениями.

• Теоретико-методологический подход к решению проблемы внедрения в теорию и практику физкультурно-спортивной деятельности АСУ индивидуальны ми параметрами физической нагрузки, позволяющий представить существующие альтернативные точки зрения по данной проблеме не с позиций абсолютизации и противопоставления, а из диалектически организованного, взаимообусловленного и иерархически устроенного взаимоотношения, предполагающего необходимость решения как минимум трех взаимосвязанных аспектов проблемы: теоретико методологического, конструкторского и материально-технического.

• Система взглядов, отражающих авторскую позицию по отношению к ря ду утвердившихся положений в теории и практике разработки и внедрения АСУ индивидуальными параметрами физической нагрузки, среди которых основными являются следующие:

- главным условием, обеспечивающим рассмотрение таких систем в каче стве основного фактора в достижении социально значимых результатов, повыше ние эффективности учебно-тренировочного процесса, является их направленность на решение задач этого процесса без ущерба для соблюдения стратегически важ ного в современном обществе принципа оздоровительной направленности занятий физическими упражнениями;

- широко распространенные в практике физической культуры и спорта представления о конструкции адаптивных тренажеров являются ошибочными;

- успешное решение основных задач физического воспитания учащейся молодежи и специализированного учебно-тренировочного процесса без использо вания современных систем управления индивидуальными параметрами физиче ской нагрузки не представляется возможным.

Апробация и внедрение результатов работы. Исследование выполнялось в соответствии с координационным планом научных исследований Федерального агентства по образованию «Реабилитация здоровья студентов на основе ответной реакции организма», № государственной регистрации 01.200.118257, а также в со ответствии с направленностью деятельности научно-исследовательской лаборато рии биомеханики Института физической культуры и дзюдо Адыгейского государ ственного университета начиная с 1995 года и до настоящего времени (темы:

«Разработка машин управляющего воздействия и технологий их применения в об ласти спорта», «Методические основы и апробация возможностей использования технологий управления бездискретного управляющего воздействия», «Изучение механизмов управления движениями»), а также научно-исследовательской лабо ратории «Биотехника» кафедры научных основ физической культуры и спорта КБГУ «Научные основы управления взаимодействием человека и внешней сре ды».

Основные теоретические положения диссертации использованы при разра ботке и издании монографии и учебно-методических пособий, используемых в практике преподавания физической культуры в Адыгее, Ставропольском и Крас нодарском краях, Ингушетии, Северной Осетии, Карачаево-Черкесской и Кабар дино-Балкарской республиках.

Фактический материал исследования нашел отражение в монографии, учеб но-методических пособиях, а также в серии проблемных и обзорно-аналитических статей, опубликованных в центральной печати, в таких журналах (рекомендован ных ВАКом), как: «Теория и практика физической культуры», «Физическое вос питание студентов», «Кубанский научный медицинский вестник», «Ученые запис ки университета имени П.Ф. Лесгафта».

Результаты изобретательской деятельности были представлены на выстав ках:

1. Всероссийский инновационный форум «ИННОВ–2005» – Новочер касск, 2005 (где отмечен именным дипломом за инновационную научно техническую разработку «Машины адаптивного воздействия»).

2. Международная выставка «Интеллектуальные и адаптивные РОБОТЫ–2005» – Москва, Всероссийский выставочный центр – 2005 (где отме чен медалью лауреата ВВЦ за разработку и внедрение «Машин адаптивного управления»).

Защищены тремя патентами: «Устройство для развития силы мышц» (патент RU 2097083 С 1), «Устройство для тренировки велосипедиста» (патент RU 2264246 С 1) и «Устройство для тренировки мышц и для определения и развития кондиционных и координационных способностей человека» (решение о выдаче патента № 2006107063/12(007647) от 19.07.2007 г., приоритет от 06.03.2006 г.) и шестью рационализаторскими предложениями.

Результаты исследований, сформулированные на их основе теоретические позиции и основные положения диссертации представлены на международных конференциях: Нальчик – 1999, 2002, 2007;

Майкоп – 1999, 2002, 2006, 2007;

Пен за – 2001;

Ставрополь – 2003;

Воронеж – 2004;

Москва – 2006. А также на конфе ренциях Федерального и регионального уровней: Нальчик – 1995;

Майкоп – 1996, 2002, 2005;

Краснодар – 2000;

С-Петербург – 2000;

Ставрополь – 2001;

Москва – 2005;

Карачаевск – 2006.

Теоретические и практические результаты научных исследований апроби рованы в работе со сборными командами по армспорту Карачаево-Черкесской республики, в велошколе олимпийского резерва Кабардино-Балкарской республи ки, в Майкопском государственном технологическом университете, в гимназии № 22 г. Майкопа. Имеется 7 актов внедрения результатов научных исследований в практику учебно-тренировочной работы.

Часть работы выполнена при поддержке фонда «Университеты России»

(грант УР: 10.01.060), гранта Российского фонда фундаментальных исследований (грант №: 03–01–96734) и международного фонда ISAR (грант RU_3N_5).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов и списка использованной литературы, насчитывающего 672 наименова ние, в том числе 38 иностранных. Работа изложена на 407 страницах компьютер ного набора текста, включает 96 рисунков, 14 таблиц, 23 страницы приложений.

Методы исследования Для решения поставленных задач использовались следующие методы ис следований: 1. Анализ и обобщение научно-методической литературы по пробле ме исследования. 2. Патентный поиск. 3. Педагогические наблюдения. 4. Биомеха нические методы исследования – регистрация биомеханических характеристик:

динамических (сила), кинематических (перемещение, скорость), временных (про должительность движений и отдельных частей), энергетических (работа, мощ ность). 5. Медико-биологические, включающие в себя следующие методики: оме га-потенциалометрия, вариационная пульсометрия, индекс Руфье, индекс функ циональных изменений, проба Штанге, тест Купера, оксигемометрия. 6. Педагоги ческое тестирование. 7. Педагогический эксперимент. 8. Методы математической статистики.

Организация исследования Исследования проводились в период с 1995 по 2006 г. на базе научно исследовательской лаборатории биомеханики Института физической культуры и дзюдо Адыгейского государственного университета, в научно-исследовательской лаборатории «Биотехника» кафедры научных основ физической культуры и спор та Кабардино-Балкарского государственного университета, на спортивной базе Майкопского государственного технологического университета и Карачаево Черкесского государственного университета, также в компьютерном классе гим назии № 22 г. Майкопа.

1. Для изучения отличительных особенностей биомеханических пара метров выполнения циклических упражнений на велоэргометре студентами не физкультурных вузов была проведена регистрация биомеханических характери стик. В исследовании приняли участие 26 студентов-юношей. Студенты кон трольной группы тренировались в традиционных условиях, а студенты экспери ментальной группы – с использованием машины автоматизированного управления для циклических упражнений (МАУЦУ) с применением велоэргометра. На крос совую подготовку на каждом занятии в обеих группах отводилось 15 мин.

Интенсивность нагрузки в кроссовой подготовке в экспериментальной группе задавалась как оптимальная ЧСС и рассчитывалась по формуле К. Купера.

2. Для выявления особенностей изменения физиологических и биомеха нических параметров у велосипедистов различной квалификации в условиях не прерывного управления изменением внешней нагрузки по ЧСС и с применением велосимулятора был проведен поисковый эксперимент. В нем приняли участие спортсмен специализирующиеся в шоссейных гонках. Уровень подготовленности испытуемых – от юношеских разрядов до КМС, возраст – 15-18 лет.

Испытуемым предлагалось выполнить тренировочное задание в течение мин в различных режимах: традиционном и в условиях машины автоматизирован ного управления для тренировки велосипедистов (МАУТВ) при непрерывном ре гулировании внешней нагрузки по ответной реакции организма. Для расчета оп тимальной ЧСС при выполнении задания в условиях МАУТВ использовалась кри вая J. San Gupta.

Для обоснования эффективности методики тренировки велосипедистов шоссейников в условиях непрерывного регулирования внешней нагрузки с ис пользованием отрицательной обратной связи был проведен эксперимент, в кото ром приняли участие спортсмены низкой квалификации. Тренировочные экспери ментальные занятия проводились по стандартному рабочему плану, предложен ному Ж. Анкетилем (1978) для тренировки юниоров. При этом на каждом занятии контрольная группа занималась на велостанке в течение 30 мин, а эксперимен тальная – в условиях МАУТВ.

3. Исследование с применением компьютерного игрового тренажерного комплекса адаптивного воздействия (КИТКАВ) проводилось на базе компьютер ного класса гимназии № 22 г. Майкопа. Всего в исследовании приняли участие мальчиков не занимающихся спортом, из 6-х классов.

Для экспериментальной группы была разработана специальная индивиду альная программа посещения и занятий на КИТКАВ: два раза в неделю в опреде ленное время. Работа осуществлялась в течение 20 мин.

Во время проведения занятий в экспериментальной группе дети из кон трольной группы смотрели телевизор, сидели за ПК или играли на телеприставках.

4. Исследования с применением безынерционного тренажера адаптивно го управления (БТАУ) для армспорта проводились в два этапа. Первый этап с – 1.02 по 1.05.2003 г. В нем приняли участие 14 армрестлеров – высшего уровня мастерства. Второй этап с 10.05 по 10.08 2003 г. В нем приняли участия те же армрестлеров высшего уровня мастерства. На первом и втором этапе занятия в группе проходили по плану подготовительного этапа. План тренировочных заня тий был одинаков, с той лишь разницей, что на втором этапе работа на машине бе зынерционного управляющего воздействия для армспорта в условиях комплексно го вариативного использования переменных сопротивлений, разработанный М.М.

Эбзеевым (1999), была заменена тренировкой на сконструированной нами БТАУ для армспорта.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ТЕОРЕТИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ В теории физического воспитания еще нет общепринятого определения по нятия «управление». В большинстве случаев под управлением понимается перевод какого-то объекта или системы из одного состояния в другое. Перевод объекта в желаемое состояние осуществляется с помощью определенных воздействий (В.Б. Коренберг, 1979;

В.М. Зациорский, 1982;

М.А. Годик, 1988 и др.).

С позиций кибернетики объектами управления могут быть живые организ мы, социальные группы, машины. Управление любым процессом представляет собой управляемый, то есть закономерный процесс с заранее известными целями, постоянным сбором информации о наиболее важных контролируемых характери стиках, со сличением их значений с заданными и с внесением необходимых управляющих коррекций (У.Р. Эшби, 1969).

Кибернетика рассматривает систему как относительно замкнутую часть ка кой-либо среды. Эта внешняя среда увязана с данной системой входами, посредст вом которых среда оказывает влияние на состояние системы, и выходами, с помо щью которых система влияет на внешнюю среду. Таким образом, входы и выходы – это пути, по которым среда воздействует на систему, а система на среду, что обеспечивает их взаимодействие (К. Шеннон, 1963). С позиций кибернетики про цесс тренировки можно рассматривать как сложную динамическую систему, так как основным объектом управления являются двигательные действия человека.

Сложность структур и функций живых систем (человека) крайне затрудняет процесс управления как самими действиями, так и развитием этих систем, по скольку их элементы находятся под влиянием значительного числа воздействий.

Управление такого вида системами требует знаний основных вероятностных зако номерностей их функционирования (Н. Винер, 1983).

Для характеристики состояния системы нет необходимости привлекать зна чения всех переменных величин, то есть всех изменяющихся элементов системы.

В зависимости от цели исследования рассматривают только изменения сущест венных переменных, тогда как остальные представляют как несущественные пе ременные. Если одной из частей системы является человек, то она переходит в разряд очень сложных систем типа «человек-машина». Поскольку частью системы типа «человек-машина» является человек, обычно его задача в составе системы состоит в совершенствовании каких-либо двигательных действий. Следует отме тить, что управление двигательным аппаратом человеческого тела – задача много сложная, и даже в наиболее упрощенном подражании едва разрешимая для самой мощной техники (У.Р. Эшби, 1969). Одна из трудностей заключается в преодоле нии избыточных степеней свободы наших органов движения, то есть превращение их в управляемую систему (Н.А. Бернштейн, 1966).

Биомеханические системы определяются как особый класс больших систем, представляющих собой совокупность биологических и технических элементов, связанных между собой в едином контуре управления (П.К. Анохин, 1968).

Управление – это целенаправленное воздействие на объект, выбранное из множества возможных воздействий на основании информации о состоянии внеш ней среды, объекта и программы управления. Управление необходимо для обеспе чения требуемого функционирования системы и его направленного развития.

Добиться необходимого двигательного действия от человека и, следователь но, от всей системы можно, многократно воздействуя на систему и корректируя ее реакцию на эти воздействия (Н. Винер 1983), то есть в данном случае можно ска зать, что система обучается. Чтобы обучение было наиболее эффективным, необ ходим контроль за объектом обучения.

Признание кибернетических взглядов на управление движениями привело к тому, что представления об управлении движениями включили в себя понятие «обратная связь». На основании этого неоднократно обосновывались различные схемы организации управления движениями (Н.А. Бернштейн, 1947;

П.К. Анохин, 1968;

Л.В. Чхаидзе, В.С. Фарфель, 1975;

В.Б. Коренберг, 1979 и др.).

По мере поступления информации необходимо сличать реальный ход дви жений с запланированным, то есть для каждого двигательного действия формиро вать программу должных ощущений и восприятий, или афферентную программу.

Управление в широком смысле слова представляет собой воздействие на эволюцию (развитие во времени) того или иного процесса с целью придания ему желаемых свойств. Направленные воздействия осуществляет управляющая систе ма, в качестве которой могут выступать человек, естественный или искусственный орган (устройство) и др. Подчеркнем, что в любом случае определение или интер претация цели управления (желаемых свойств управляемого процесса) являются прерогативой человека.

Создание и совершенствование систем автоматического управления (САУ) – одна из важных проблем, решение которой во многом определяет уровень разви тия науки и техники. Поэтому задача создания качественно новых САУ, обеспечи вающих высокую точность управления и адаптации, актуальна.

Адаптивные системы в отличие от систем с постоянными параметрами осу ществляют автоматическую подстройку параметров корректирующего устройства под переменные параметры датчиков, обеспечивая тем самым выполнение основ ного условия коррекции в процессе нормального функционирования систем (Б.Н.

Петров, В.Ю. Рутковский, С.А. Земляков, 1972). Адаптивные системы от осталь ных отличает наличие контура управления корректирующим устройством. Он вы полняет операции определения характеристик сигналов системы в процессе ее нормального функционирования и преобразования получаемых результатов опре делений в некоторый текущий критерий управления с его последующей реализа цией.

В настоящее время АСУ адаптивного типа активно используются не только в высокотехнологических отраслях (космонавтика, машиностроение и др.). Мно гие современных электронные приборы окружающих нас имеют адаптивную АСУ. Причем некоторые из них обладают искусственным интеллектом. Наиболее перспективным является метод «Автономного адаптивного управления» разрабо танный А.А. Ждановым (Институт системного программирования РАН г. Моск ва). Доля электронной техники построенной на основе нейронных сетей, систем нечеткой логики, систем с подкрепляющим обучением, экспертных систем и др.

все возрастает и активнее входит (и облегчает) в нашу жизнь и профессиональную деятельность. Наиболее активно и эффективно этим пользуется молодежь. Ком пьютерные АСУ используется в современной педагогике и незначительно в физи ческом воспитании и спортивной тренировке, что обусловлено ограниченным объемом накопленных знаний и неготовностью самих педагогов (тренеров) при менять эти системы на практике.

В спорте, где объектом обучения является спортсмен различают: этапный, текущий и экспресс-контроль. Сложность контроля, особенно при получении срочной оценки, заключается в том, что необходимо иметь быстродействующие технические средства, дающие возможность контролировать большое число пара метров.

При всей ценности дополнительной информации о движении, подаваемой тренером, в ней есть один существенный недостаток: ее субъективный характер (И.П. Ратов, В.В. Иванов, 1997). Тренер, наблюдающий за движениями ученика, получает о них лишь ту информацию, которую ему может дать зрительное вос приятие, а она касается качественной стороны движения, но не его количествен ных параметров. Какими бы знаниями ни обладал тренер, он может ошибиться в своих зрительных наблюдениях.

По нашему мнению, обучение двигательным действиям с помощью адап тивных обучающих машин вполне возможно, так как движения, выполняемые в пространстве, могут быть зарегистрированы по различным параметрам, а затем и контролироваться. Задача теперь заключается в том, чтобы управлять величиной этих параметров в требуемом для конечного результата режиме. Сложность за ключается в большой функциональной подвижности двигательного аппарата спортсмена и упражнения выполняются в относительно большой зоне пространст ва, и чтобы наладить «управляющие связи» (по Г.В. Кореневу, 1980), приходится разрабатывать технически и программно сложные устройства, которые модели руют адекватную техническую структуру упражнения в условиях, приближаю щихся к реальным. Практика обучения теоретическим курсам показала высокую эффективность адаптивных систем обучения и, думается, спортивная педагогика не останется в стороне. Будущее педагогики, как отметили академики А.И. Берг и И.И. Тихонов (1968), именно за адаптивными обучающими машинами.

Наиболее перспективным направлением развития тренажеростроения явля ется их сопряжение с компьютерными технологиями. С каждым годом появляются новые разработки, которые эффективно используются в подготовке спортсменов и физкультурников.

Анализ тренажеров, в названии которых авторы используют определение «адаптивный», показало недостаточную обоснованность применения этого терми на. Это обусловлено рядом причин, мы приведем лишь основные:

Этот термин чаще всего встречается в учебниках по САУ, в которых o людям без технического или физико-математического образования сложно разо браться. Вот один из вариантов определения понятия «адаптивный»: «Адаптив ными системами называют такие системы, в которых параметры регулятора ме няются вслед за изменением параметров объекта таким образом, чтобы поведение системы в целом оставалось неизменным и соответствовало желаемому» (А.Н. Гу сев, В.А. Вьюжанин, В.Д. Закаблуковский, 1996). Однако дальше приводятся по яснения с помощью рисунков, как должны выглядеть адаптивные АСУ (в них не сколько контуров управления рис. 1 и 2).

АР – адаптивный регулятор ОУ АР ОУ – объект управления U – идентификатор Часть, выделенная пунктиром, U может быть реализована в цифровом виде.

Рис. 1. Функциональная схема адаптивной системы с идентификатором V у U АР – адаптивный регулятор АР ОУ ОУ – объект управления БА – блок адаптации.

ЭМ – эталонная модель БА (-) ЭМ уm Рис. 2. Функциональная схема адаптивной системы с эталонной моделью В педагогике адаптивное обучение представляет собой технологиче o скую педагогическую систему форм и методов, способствующую эффективному индивидуальному обучению. Это система лучше других учитывает уровень и структуру начальной подготовленности, оперативно отслеживает результаты те кущей подготовки, что позволяет рационально подбирать задания и упражнения для дальнейшего быстрого продвижения (Г. Паск, 1969;

А.Б. Тменов, 1997).

Адаптивное обучение строится по принципу индивидуального обучения.

Адаптивное обучение – это дидактический подход к организации процесса обучения, при котором направление дальнейшего обучения (график и интенсив ность) определяется по результатам усвоения предыдущих курсов (тем, тестов).

Это способ организации учебного процесса с учетом индивидуального уровня подготовки учащегося до начала обучения или в процессе обучения.

В нашем понимании адаптивные системы – это системы, которые облада ют способностью приспосабливаться к изменению внешних условий работы, а также улучшать свою работу по мере накопления опыта. Адаптивные системы от остальных отличает наличие контура управления корректирующим устройством.

Следовательно, в адаптивных системах процесс управления должен осуще ствляться на основе прямой и обратной связи и над первым контуром управления имеется второй, который меняет контур первого. В адаптивных системах управле ния должно иметь место запоминающее устройство.

В спортивной тренировке чрезвычайно трудно смоделировать взаимодейст вие типа «доза-эффект». Для практического использования оздоровительного воз действия занятий спортом проблема адаптации организма к мышечной работе имеет важное значение (Н.М. Амосов, Я.Л. Бендет, 1975;

В.П. Казначеев, 1975;

Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакина, М.А. Уколов, 1977;

А.А. Виру, 1984;

H.А. Фомин, В.П. Филин, 1986;

С.Е. Павлов, 1999 и др.), ибо спортивные достижения должны расти именно вследствие улучшения состояния здоровья, а не за счет здоровья (А.Г. Дембо, 1984;

В.Н. Платонов, 1988;

Ю.Т. Черкесов, 1996 и др.).

Только оптимальная двигательная активность развивает и поддерживает функциональные резервы организма, соответствующие хорошему состоянию здо ровья. Определение оптимальной нагрузки по-прежнему остается одной из слож ных проблем в теории и методике физической культуры и спорта, в то время как оптимум двигательной активности является необходимым условием достижения высокого уровня здоровья. Основная сложность проблемы заключается в том, что оптимум необходимых движений у каждого человека – сугубо индивидуальный.

Величину нагрузки определяет все, что имеет место во взаимодействии ор ганизма с окружающей средой во всем ее многообразии. Поскольку острота дей ствий всех факторов постоянно меняется и у каждого организма индивидуальна, адекватно должна меняться и нагрузка. Границы оптимальности нагрузки опреде ляются максимумом и минимумом двигательной активности, которые являются весьма изменчивыми для каждого организма. Выход за их пределы приобретает отрицательное значение, как при недостаточности нагрузок, так и при ее избыточ ности. Следует учитывать и тот факт, что увеличение двигательной деятельности до индивидуального максимума переносится организмом без ущерба для здоровья.

Величину нагрузки наиболее целесообразно задавать с помощью тренаже ров с АСУ по ответной реакции организма.

Необходимым условием работоспособности АСУ является их устойчивость.

Применение ЭВМ освобождает от трудностей расчета параметров нагрузки. Они также используются в составе САУ для выполнения сложных алгоритмов управ ления, которые особенно характерны для адаптивных и оптимальных систем, а также систем с прогнозированием конечного результата управления (Е.П. Попов, В.В. Клюев, 1985;

И.В. Мирошник, В.О. Никифиров, 2000 и др.).

ТЕХНОЛОГИЯ АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНОЙ НАГРУЗКИ ПО ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА В ЗАНЯТИЯХ С ДЕТЬМИ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА Целью учителей, тренеров является создание условий, не допускающих снижения уровня здоровья занимающихся, способствующих его восстановлению и укреплению. В основе здоровья лежит активная двигательная деятельность. «Дви гательная деятельность организмов – это главная и почти единственная форма осуществления не только взаимодействия с окружающей средой, но и активного воздействия на эту среду» – писал Н А. Бернштейн (1947).

С появлением работ И.П. Ратова, Г.П. Ивановой, Ю.Т. Черкесова и других наметились тенденции, отражающие попытку использовать ПК в физическом вос питании детей.

При работе ребенка на тренажере надо устанавливать для него оптималь ную, индивидуальную нагрузку, т.е. строго дозировать и следить за ее уровнем.

Эта задача довольно сложна для специалиста, а тем более для родителя, который желает повысить двигательную активность своего ребенка с использованием тре нажерных технологий. Значит, надо разрабатывать тренажеры, интересные детям и с автоматизированной системой управления по ответной реакции организма.

Разработанный нами для решения этой задачи компьютерный игровой тре нажерный комплекс адаптивного воздействия (КИТКАВ) с индивидуальной регу лировкой нагрузки для каждого ребенка по ответной реакции организма сочетает в себе достоинства игры и занятий на тренажерах.

КИТКАВ (рис. 3) содержит: металлическую платформу, на которой закреп лен блок регуляции нагрузки с реверсивным электроприводом (он позволяет из менять величину тренировочной нагрузки) и силовой манипулятор (джойстик).

Изменение угла наклона джойстика фиксируется программой как смещение мы ши.

Силовой трансформатор и электрическая схема, управляю щая электродвигателем, изолиро силовой ваны в специальный железный джойстик корпус.

блок регу ляции на Схематично игровой трена грузки жерный комплекс можно пред ставить в виде двух взаимосвя платформа занных контуров управления Рис. 3. Внешний вид КИТКАВ первого и второго уровня рис. 4.

Адаптивное управление тренировочной нагрузкой в условиях компьютер ной игры могло быть реализовано только с применением ПК, потому что было не обходимо использовать качественную трехмерную графику, работать с базами данных и иметь возможность работы с нестандартными внешними устройствами.

Эти требования определили выбор системы на базе ПК.

начальный LPT Устройство создания нагрузка Подбор нагрузки уровень начального ОУ Игра изображение и звук уровня (человек) USB смещение достигнутый Манипулятор типа джойстика уровень «мышь»

Адаптивное управление Автоматическое управление Рис. 4. Схема адаптивного управления Силовой трансформатор питает электродвигатель, помещенный в блоке ре гуляции нагрузки, при помощи схемы управления двигателем, подключенной к параллельному порту ПК. Компьютер, посылая сигналы управляет подачей на пряжения на электродвигатель. Электродвигатель при подаче на него напряжения в зависимости от полярности равномерно перемещает толкатель вверх или вниз.

Толкатель, приводимый в движение двигателем, сжимает пружину, которая при жимает тормозную прокладку к шарниру в основании джойстика (рис. 5). При движении вниз пружина разжимается и нагрузка уменьшается.

Для вывода игровой сцены использована трехмерная графика, где в качестве объекта управления выбрана бабочка (рис. 6).

основание место крепления джойстика нитей шарнир тормозная верхний конце- прокладка вой датчик пружина бегунок толкатель нижний конце редуктор вой датчик тяговый электродвигатель Рис. 5. Устройство создания нагрузки Рис. 6. Графика игры Виртуальный объект управления (бабочка) летит вперед. Направление поле та изменяется движением силового манипулятора. В зависимости от уровня слож ности игры бабочка меняет внешний вид, поддерживая эмоциональный настрой и интерес к игре.

Перед игроком ставится задача в течение заданного промежутка времени провести бабочку через как можно большее число колец, возникающих в случай ных местах игрового пространства. При пролете бабочки через него оно исчезает и появляется новое на заданном в настройках расстоянии от предыдущего. Число колец, через которые игрок проводит бабочку в единицу времени, характеризует скорость прохождения колец. Эта скорость является критерием, по которому ве дется оценка психофизического состояния игрока.

Уровень сложности напрямую связан с физической нагрузкой и меняется по результатам игры (скорости прохождения колец), с учетом физической подготов ленности и двигательного опыта учащихся. Нагрузку игрок испытывает, управляя игрой посредством силового джойстика.

Цель управления нагрузкой состоит в том, чтобы поддерживать постоянную скорость, задаваемую педагогом. В качестве критерия оптимальности управления выбрано отличие скорости от заданной (чем меньше отличие, тем лучше). Отли чие скорости определяется после тренировки численным интегрированием модуля разности скоростей по времени.

Так как результаты каждого выполненного упражнения в подходе сохраня ются в базе данных и используются в дальнейшем для управления нагрузкой, эту систему мы отнесли к адаптивным автоматическим системам управления дуального класса.

В начале занятия из базы данных выбирается фамилия школьника, – кото рый будет тренироваться, и загружается соответствующий его возможностям уро вень нагрузки. После запуска основной программы появляется форма со списком игроков по номерам уровней, на которых находятся школьники. Каждому игроку в зависимости от уровня присваивается место. Ребята перед игрой могут посмотреть занимаемые ими места. Это значительно повышает мотивацию к занятиям на тре нажере: между игроками возникает соревнование.

Тренировка осуществляется во время игры с графикой и длится установлен ное в настройках количество минут (по умолчанию – 20).

После занятия появляется форма с результатами игры, из которой играющий узнает, на каком уровне он находится в данный момент. Это важно для повыше ния мотивации к занятиям на тренажере. У ребенка возникает желание играть лучше и подняться на более высокий уровень.

Исходя из положения о том, что одним из стимулирующих факторов физи ческого самосовершенствования человека является организация обучения и вос питания в условиях игровой, соревновательной деятельности, при которой проис ходит максимальная мобилизация его физических способностей, игра должна ис пользоваться как мотив, стимул, которые способны содействовать развитию физи ческих качеств. Компьютеризация, предполагающая многоцелевое использование ПК в учебном процессе, изменила взгляды на существующие средства обучения.

Особое внимание к проведению учебных игр с помощью компьютера мы, как и многие специалисты (Д. Сьюзел, Д. Ротерей, 1988;

В.Ю. Волков, 2001;

О.Н. Московченко, 2003 и др.), связываем с тремя обстоятельствами:

• во-первых, использование ПК является качественно новым этапом при менения в учебном процессе игры, которая традиционно занимала ведущее место среди активных методов обучения;

• во-вторых, важнейший результат игры – это радость и эмоциональный подъем. Именно благодаря этому замечательному свойству игра, особенно с эле ментами соревнования, больше, чем другие формы физического воспитания, адек ватна двигательным потребностям молодого организма в движении;

• в-третьих, становление и развитие учебной игры с помощью ПК во мно гом перекликается с широким распространением электронных и компьютерных игр, которые стали «популярным элементом культуры подрастающего поколе ния».

Применение КИТКАВ привело к улучшению физической и психофизиче ской подготовленности детей, что обусловлено:

• безопасным увеличением объема двигательной активности;

• адаптивным регулированием нагрузки каждого ребенка;

• адаптацией комплекса к психофизическому состоянию детей.

Нагрузка, создаваемая КИТКАВ, регулируется с учетом психологической и физической готовности. Обнаружена волнообразность изменения нагрузки как на протяжении одного занятия, так и от занятия к занятию с тенденцией увеличе ния объема нагрузки.

Результаты педагогического воздействия на детей из экспериментальной группы выражаются в следующих биомеханических характеристиках:

• мера вращающего действия силы на джойстик составила на начало ис следования 15,8 ± 0,60 Н·м, а в конце исследования – 22,9 ± 2,25 Н·м (достовер ность статистически значима при p0,05);

• работа силы, проявленная учащимися на начало исследования, была ± 30,8 Дж, а после исследования составила 4036 ± 55,1 Дж (p0,05);

• средняя мощность на третьем занятии развивалась до 2,9 ± 0,02 Вт, а в конце исследования повысилась до 3,36 ± 0,030 Вт (p0,05).

Выявленные изменения свидетельствуют об увеличении скоростно силовых качеств (и имения ими управлять), выносливости, точности движений у детей среднего школьного возраста.

Преимущество авторской методики развития физической подготовленно сти подтверждено результатами, полученными во время педагогического исследо вания. Достоверный прирост результатов (р0,05) у школьников эксперименталь ной группы выявлен в тестах: количество сгибании и разгибании рук в упоре ле жа, приседания, прыжок в длину с места, подъем туловища из положения лежа на спине, подъем ног до угла 900 в висе на гимнастической стенке, кистевая динамо метрия – левая рука, сгибание и разгибание рук из положения виса лежа, бросок медицинского мяча стоя из-за головы в положении, измерение быстроты реакции.

Проведенные исследования позволили установить, что в экспериментальной группе суммарные медико-биологического показатели продемонстрировали улучшение механизмов адаптации у большинства школьников, что сказалось на улучшении психофизиологической активности детей (результаты омега потенциалометрии (табл. 1) и сердечно-сосудистой системы (проба Штанге рис.

7). Задаваемая нами адаптивная нагрузка и улучшение медико-биологических по казателей вызвали благотворные функциональные изменения в организме детей.

Таблица Показатели распределения величины омега-потенциала у детей перед началом и после проведения педагогического исследования Контрольная группа Экспериментальная группа Градации ве До После До После личин омега потенциала исследования исследования исследования исследования (мВ) х х х х n n n n выше 48,5 2 53 2 43 2 43 норма (20–40) 31,7 11 32,4 10 26,1 10 25,6 ниже 10 1 9 2 15,3 4 19 55, Сек 60 46,2 45, Контрольная группа Экспериментальная группа До исследования После исследования ---------- различия не достоверны ———различия достоверны (р0,05) Рис. 7. Проба Штанге ОПТИМИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Испытуемыми в данном эксперименте были студенты, не занимающиеся спортом.

Один из путей повышения эффективности тренировочного процесса – не прерывное автоматическое управление им на основе отрицательной обратной свя зи по физиологическим показателям. Наиболее информативным показателем ве личины нагрузки в циклических видах спорта является ЧСС (В.М. Зациорский, В.Д. Чепик, В.Л. Уткин, 1963;

С.Д. Неверкович, 1971 и др.). В последнее десятиле тие созданы новые поколения стационарных и телеметрических кардиолидеров (спорттестеров), позволяющих обрабатывать данные на ПК, но величину нагрузки занимающийся (спортсмен) до сих пор изменяет самостоятельно.

В настоящее время все большую популярность приобретают миниатюрные вычислительные устройства, обладающие большими функциональными возмож ностями. Разработаны и внедряются универсальные микроконтроллеры, интегри рующие в себе вычислительные, измерительные и коммуникационные блоки. На основе микроконтроллеров можно разрабатывать автономные системы сбора, об работки информации и управления по довольно сложным алгоритмам, реализация которых традиционными средствами потребовала бы мощной технической под держки. Разработка и использование подобных систем в спортивной тренировке и оздоровительной физической культуре представляются весьма перспективными, так как переводят процесс самосовершенствования на качественно новый уровень.

Данное обстоятельство послужило основанием для разработки нами устрой ства, представляющего собой носимый миникомпьютер на базе микроконтроллера ATMEL AT90S8535, относящийся к классу «Машин автоматизированного управ ления» (Ю.Т. Черкесов, В.Г. Свечкарев, 2001). Он включает в себя аналого цифровой преобразователь, вычислительный блок, устройство управления, две области памяти – для программ и для данных, интерфейсные порты и счетчи ки/таймеры. Внешние интерфейсы компьютера: алфавитно-цифровой дисплей, двенадцатиклавишная цифровая клавиатура (рис. 8), разъем для головных телефо нов, стандартный последовательный интерфейс для передачи данных и разъем для подключения измеряемых цифровых и аналоговых сигналов. Алгоритм работы устройства формируется с помощью языка ATMEL AVR assembler.

К машине автоматизированного управле ния для циклических упражнений (МАУЦУ) подключается разработанный нами оптоэлек тронный датчик ЧСС.

МАУЦУ постоянно задает тренирующему ся частоту двигательных циклов (темп движе ния) с помощью звукового (или светового) сиг нала. Задав занимающемуся оптимальный уро вень нагрузки, аппарат начинает программно Рис. 8. Внешний вид машины ав- корректировать ее интенсивность. Причем чем томатизированного управления больше реальная ЧСС (занимающегося) отли для циклических упражнений чается от ЧСС заданной, тем сильнее изменяется темп движения по разработанно му нами алгоритму, за счет чего циклические движения получаются более равно мерными – без резких изменений в скорости.

Выполнение циклических упражнений в условиях разработанной нами МАУЦУ, реализующей метод автоматизированного управления физической на грузкой на основе программирования ЧСС, более эффективно, чем с использова нием кардиолидера. Это подтверждается сокращением времени выхода на задан ную ЧСС (250,3±7,91 с против 289,2±9,69 с при использовании кардиолидера, раз личия достоверно значимы. И уменьшением величины максимального рассогласо вания реальной ЧСС с заданным уровнем в зоне устойчивого состояния для вы бранного нами контингента студентов (4,3 ± 0,19 с при использовании МАУЦУ, при работе с кардиолидером эта величина составила 5,2 ± 0,21 с (рис. 9) различия достоверно значимы).

обороты/мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 МАУЦУ Традиционные условия мин Рис. 9. График частоты вращения педалей велоэргометра с использованием МАУЦУ и в традиционных условиях (с показаниями ЧСС за прошедшую минуту) Нами исследованы биомеханические показатели вращения педалей велоэр гометра с использованием МАУЦУ и в традиционных условиях. Результаты экс перимента показали большую величину колебаний (разброса) частоты вращения педалей в первой половине занятия в условиях использования МАУЦУ по сравне нию с традиционными условиями и достаточно устойчивую ее величину второй половине в обоих случаях. Однако с применением МАУЦУ ЧСС студентов нахо дится в заданной зоне, в традиционных же условиях она может отклоняться от ре комендуемой преподавателем в большом диапазоне. Так, в нашем эксперименте ЧСС в первой трети занятия ниже, а затем начинает возрастать, достигая к концу занятия более высоких значений, чем планировалось.

Студенты исследуемого нами контингента, с выявленным низким адаптаци онным потенциалом, в стадии напряжения механизмов адаптации (которое клас сифицируется нами как «третье состояние организма» – состояние предболезни), в подавляющем большинстве случаев в традиционных условиях работы на велотре нажере не могут контролировать заданный уровень физиологической нагрузки.

Обычно он ниже в начале занятия и выше в остальное время (иногда наблюдается обратная картина). В условиях тренировки с МАУЦУ сохраняется оптимальная нагрузка, способствующая повышению адаптационных возможностей организма.

При использовании МАУЦУ длина пройденной дистанции на каждом за нятии индивидуальна, зависит от физиологического состояния организма и харак теризует адаптацию организма к физической нагрузке на момент занятия рис. 10.

км занятия 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Рис. 10. График пройденного расстояния с применением МАУЦУ для циклических упражнений Студенты, участвующие в эксперименте, прошли тестирование и медико биологическое обследование, результаты которых приведены в табл. 2 - 5.

Таблица Показатели медико-биологического исследования студентов перед началом и после проведения педагогического эксперимента Показатель Контрольная группа Экспериментальная гр. Достов-ть До экс. После экс. До экс. После экс. различий при р0, 1 2 3 х х х х ± ± ± ± 1-2 1-3 3- Тест Купера (м) 2376 77,6 2378 50,2 2365 78,4 2551 73,8 Проба Штанге (с) 40,3 3,84 41,9 3,16 38,2 2,46 58,6 5,21 ИФИ (баллы) 2,04 0,051 2,05 0,052 2,03 0,061 1,91 0,057 Индекс Руфье 12,21 1,461 12,12 1,326 12,26 0,959 9,53 0,886 (усл. ед.) Так, представленные в таблице данные свидетельствуют о том, что резуль таты теста Купера в контрольной и экспериментальной группах до эксперимента существенно не различаются и соответствуют оценке «удовлетворительно». В экспериментальной группе статистически значимый прирост показателей свиде тельствует об улучшении физической работоспособности студентов (по таблице Купера соответствует оценке «хорошо»).

Результаты пробы Штанге в обеих группах до эксперимента хорошие и су щественно не различаются. В экспериментальной группе произошло достоверное улучшение общего состояния кислородообеспечивающих систем, результат кото рого оценивается нами по специальной таблице на «отлично».

Удовлетворительной адаптации соответствует индекс функциональных из менений (ИФИ) в контрольной и экспериментальной группах до эксперимента (достоверность различий незначима). После завершения педагогического экспе римента в контрольной группе этот показатель претерпел несущественное ухуд шение, а в экспериментальной статистически значимое его улучшение соответст вует оценке «хорошо» и свидетельствует о повышении адаптационного потенциа ла организма занимающихся.

После завершения педагогического эксперимента только в эксперименталь ной группе произошло статистически достоверное улучшение состояния реактив ных свойств сердечно-сосудистой системы, о чем свидетельствует хороший пока затель индекса Руфье. До эксперимента этот показатель в обеих группах не имел существенного различия и расценивался как удовлетворительный.

Таблица Показатели распределения величины омега-потенциала у студентов перед началом и после проведения педагогического эксперимента Градации ве- Контрольная группа Экспериментальная группа личин омега- До эксп. После эксп. До эксп. После эксп.

потенциала х х х х n n n n (мВ) выше 45,71 7 57,42 7 48,6 9 43 норма (20–40) 21 1 нет 0 нет 0 29 ниже 16 5 13,5 6 13,8 4 17 Таблица Показатели вариационной пульсометрии перед началом и после проведения педагогического эксперимента Показатель Пара- Контрольная группа Экспериментальная группа метры До эксп. После эксп. До эксп. После эксп.

n n n n х х х х Ин (усл. ед) выше 237,7 2 221,4 2 357,1 4 233,1 вегетативный норма 84,7 7 88,4 6 77,7 6 92,4 гомеостаз 46- ниже 42,3 4 37,1 5 32,5 3 18,3 Мо (с) выше нет 0 нет 0 нет 0 нет гуморальные норма 0,926 4 0,923 4 0,901 3 0,91 влияния 0,8-1, ниже 0,729 9 0,74 9 0,72 10 0,75 АМо (%) выше 60,8 5 65,2 5 61,8 5 59,5 симпатические норма 38,8 5 44 3 37 5 43,3 влияние ЦНС 31- ниже 23,33 3 23 5 24 3 17 dX (с) выше 0,434 9 0,425 10 0,428 8 0,456 парасимпати- норма 0,216 3 0,27 2 0,21 2 0,24 ческие влияния 0,16-0, ниже 0,11 1 0,14 1 0,116 3 0,13 Таблица Результаты тестирования студентов перед началом и после проведения педагогического эксперимента Контрольная группа Эксп. группа Достов.

Показатель До эксп. После эксп. До эксп. После эксп. различий при р0, 1 2 3 х х х х ± ± ± ± 1-2 1-3 3- Бег 3000 м (с) 799,1 12,57 798,3 14,63 795,7 11,30 754,2 12,34 Бег 100 м (с) 14,3 0,18 14,4 0,13 14,3 0,14 14,2 0,12 Сгибание и разгиба- 12,38 0,521 12,46 0,596 12,30 0,639 12,92 0,606 ние рук в висе (раз) Разработанная нами здоровьесберегающая технология способствовала улучшению механизмов адаптации у большинства студентов экспериментальной группы, что в первую очередь сказалось на улучшении состояния симпатического и парасимпатического отделов нервной системы (результаты вариационной пуль сометрии – параметры АМо и dX), интегрального показателя уровня метаболиче ских процессов в организме, уровня психофизиологической активности (результа ты омега-потенциалометрии) и сердечно-сосудистой системы (тест Купера, проба Штанге, индекс Руфье).

Таким образом, суммарные показатели медико-биологического исследова ния показали (по большинству параметров) некоторое ухудшение механизмов адаптации у большинства студентов контрольной группы.

По нашему предположению, это может быть связано с несоответствием некоторых нагрузок на занятиях по физическому воспитанию уровню физической подготовленности занимающегося.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ТРЕНИРОВКОЙ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ РАЗЛИЧНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ ПО ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ Компьютеризованные тренажерные устройства и комплексы наилучшим об разом способствуют адаптации и повышению эффективности тренировочного процесса, так как с их применением условия работы мышц максимально прибли жаются к оптимальному согласованию внешней нагрузки с функциональными возможностями организма спортсмена (В.М. Зациорский, 1975;

Ю.А. Ипполитов, Б.В. Шмонин, 1986;

Е.А. Ширковец, 1995 и др.). При этом более эффективны уст ройства с отрицательной обратной связью.

Нами разработана, создана и апробирована на практике машина автоматизи рованного управления для тренировки велосипедистов (МАУТВ), представляю щая собой компьютеризованный велотренажерный комплекс, позволяющий не прерывно регулировать физическую нагрузку по заданной ЧСС на основе отрица тельной обратной связи.

Устройство включает в себя (рис. 11): раму 1 для закрепления велосипеда 2, состоящую из узла крепления вилки переднего колеса 3 и узла фиксированной опоры 4 заднего колеса 5 велосипеда 2. При этом заднее колесо 5 фрикционно свя зано с роликом 6, размещенным на оси 7, установленной на раме 1. На оси 7 с од ной стороны от ролика 6 находится крыльчатка вентилятора 8 (рис. 12), а на дру гой стороне от ролика 6 – ступенчато изменяемая нагрузка. Она создается с помо щью постоянного магнита 9 (рис. 13), ступенчато надвигаемого на вращающийся вместе с колесом 5 медный диск 10. Имеется датчик 11 условного перемещения велосипеда 2, выходной сигнал которого привязан к вращению указанного ролика 6 (рис. 14).



Pages:   || 2 |
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.