CC BY
0
информационные технологии и системы управления
ISSN 222Б-3780
5. Nocedal, J. Numerical Optimization [Text] / J. Nocedal, S. Wright. — New York: Springer-Verlag, 2006. — 664 p. doi:10.1007/978-0-387-40065-5
6. Powell, W. B. Perspectives of approximate dynamic programming [Text] / W. B. Powell // Annals of Operations Research Springer. — Springer US, 2012. — 38 p. doi:10.1007/s10479-012-1077-6
7. Добровольская, Т. С. Определение оптимального алгоритма работы оборудования методом динамического программирования [Текст] / Т. С. Добровольская // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. — 2014. — № 5/8(71). — С. 53-58. doi:10.15587/1729-4061.2014.28017
8. Borrelli, F. Dynamic programming for constrained optimal control of discrete-time linear hybrid systems [Text] / F. Borrelli, A. Baotida, A. Bemporad, M. Morari // Automatica. — 2005. — Vol. 41, № 10. — P. 1709-1721. doi:10.1016/j.automati-ca.2005.04.017
9. Жученко, А. И. Математическая модель прогрева бумажного полотна в сушильной части бумагоделательной машины [Текст] / А. И. Жученко, Е. С. Черёпкин // Вюник Национального техшчного ушверситету Украши «Кшвський пол^ехшчний шститут». Серiя «Хiмiчна iнженерiя, еколопя та ресурсозбереження». — 2014. — № 1(12). — С. 106-114.
10. Жученко, А. И. Постановка задачи оптимального управления процессом прогрева бумажного полотна в сушильной части бумагоделательной машины [Текст] / А. И. Жучен-ко, Е. С. Черёпкин // Автоматизащя промислових i бiзнес процеав. — Т. 1, № 22. — 2015. — С. 25-31. doi:10.15673/2312-3125.21/2015.42859
УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ПРОГРЕВАНИЯ 6УМАЖН0Г0 ПОЛОТНА НА ОСНОВЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Предложен принцип работы системы управления процессом прогревания бумажного полотна в сушильной части
бумагоделательной машины на основе метода динамического программирования. Исследовано работу системы управления при воздействии возмущений разной величины. Выявлено слабые стороны данной системы управления и предложены пути улучшения ее работы.
Ключевые слова: сушка бумажного полотна, динамическое программирование, система управления, возмущения, оптимальное управление.
Черьопкт Свгетй Сергтович, асистент, кафедра автома-тизацп хмчних виробництв, Нащональний техшчний утвер-ситет Украти «Кшвський полтехшчний iHcmumym», Украта, e-mail: e.Cheropkin@kpi.ua.
Жученко Анатолт 1ванович, доктор техшчних наук, про-фесор, завгдувач кафедри автоматизацп хмчних виробництв, Нащональний техтчний утверситет Украти «Кшвський полi-техшчний iнститут», Украта.
Черёпкин Евгений Сергеевич, ассистент, кафедра автоматизации химических производств, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Жученко Анатолий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации химических производств, Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина.
Cheropkin Evgeniy, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: e.Cheropkin @kpi.ua. Zhuchenko Anatolii, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute», Ukraine
УДК Б21.Б4Б.4 001: 10.15587/2312-8372.2015.55687
Бабанж а. о. Д0СЛ1ДЖЕННЯ МЕТ0Д1В ВНЗНАЧЕННН
ФУНКЦЮНАЛЬНОГО СТАНУ СПОРТСМЕНА, ТА IX ВПРОВАДЖЕННЯ У КОМП'ЮТЕРНУ СИСТЕМУ УПРАВЛ1ННЯ ТРЕНУВАЛЬННМ ПРОЦЕСОМ
Проаналгзовано роль ¡нформацшних технологш I лгкарського контролю у спорт.1. Описана суттсть функцюнального контролю. Запропоновано спосгб визначення функцюнального стану, який бшьш ефективний, нгж просто функцюнальт проби, I впроваджений у галузь спортивног тдготовки. Розглянуто основт тдсистеми, необхгдт для подальшогрозробки комп'ютерног си-стеми управлтня тренувальним процесом спортсмена. Наведено приклад програми з даног теми.
Ключов1 слова: комп'ютерна система, тренувальний процес, метод, контроль, фгзюлоггчт показники.
1. Вступ
Глобальна комп'ютеризащя веде до того, що практично в кожнш зi сфер дiяльностi людини певну роль займае комп'ютер, який ютотно полегшуе користу-вачевi виконання поставлених перед ним завдань. З кожним днем проектуються i розробляються новi вузькоспрямоваш системи, важливють яких неможливо недоощнити. Для побудови деяких з них вимагаеться
використання рiзних галузей знань. Такого роду системи не обшшли стороною i свгг спорту. На даний момент важливим завданням е розробка ефективно! комп'ютерно! системи з управлшня тренувальним процесом спортсмена, одтею з основних функцш яко1 е визначення функцюнального стану оргашзму. Це завдання розглядаеться багатьма вченими, але у сферi шформацшних технологш воно все ще залишаеться актуальним.
I 10
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/7(26], 2015, © Бабанш А. О.
ISSN 222Б-3780
информационные технологии и системы управления
J
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
З погляду спортивно! практики визначення поточного функцюнального стану органiзму спортсмена у процеа щоденних тренувань — це найбшьш продуктивна ланка лiкарського контролю. Без контролю рiвня «заванта-женостЬ» органiзму неможливо i управлiння процесом тренування. При оцщщ функцiонального стану оргашзму спортсмена найбiльш важливi змши систем кровообiгу i дихання, саме вони мають основне значення для вирь шення питання про допуск до занять спортом або про «дози» фiзичного навантаження, вщ них значною мiрою залежить рiвень фiзичноi працездатностi. На основi по-казникiв систем кровообiгу i дихання були розроблеш тести, широко вiдомi у колах фахiвцiв функцiональноi дiагностики. Наведемо перелiк i коротку характеристику теспв, якi були обранi, спираючись на рекомендацп всесвiтньоi органiзацii охорони здоров'я. Це таю тести як: функцюнальна проба Руф'е i и модифiкацiя — проба Руф'e-Дiксона, Гарвардський степ-тест, тест PWC170, тест дiапазону функцiональних можливостей, Проба Штанге. 1нформащя щодо тестiв приведена у лиера-
турi [1-10].
Вивчення предметно! галузi та робiт з дано! тематики дозволило зробити висновок про те, що окремi показники функцюнування органiзму не е настiльки достовiрними, як наприклад, функцiя декiлькох по-казникiв. Даним питанням у сво'х працях займався Герасимов I. Г., який запатентував один iз способiв визначення функцiонального стану органiзму людини.
Суть способу у тому, що фiзiологiчнi показники вимiрюють до фiзичного навантаження i пiсля тестового навантаження, причому вимiрювання вiдбуваються з максимальною частотою, обумовленою методом вимь рювання кожного показника. Вимiрювання починають з моменту зняття тестового навантаження до досягнення показниками 'х вихiдноi величини, що вiдрiзняеться на величину похибки вимiрювань, i визначають швидкiсть змiни функцп за формулою:
V =
dF ( /1, /2, /э... fn ), dt
100%,
Для досягнення поставлено'! мети необхщно було виршити наступнi основнi задачi:
1. Створити модуль визначення надшносп теспв.
2. Використати метод Герасимова у комп'ютернш системi управлiння тренувальним процесом спортсмена.
3. Описати тдсистему введення та видшити iншi необхiднi тдсистеми для функцiонування комп'ютерноi системи у цшому.
4. Результати дослщжень функщональних тест1в визначення стану оргашзму спортсмена на надайшсть
Дослiдним шляхом проведемо дослiдження на на-дiйнiсть юнуючих тестiв. Як уже згадувалося рашше, надiйним вважаеться той тест, у якого виходять одш й т ж результати у кожного обстежуваного при повторному тестуванш. Для проведення дослщження були вiдiбранi десять спортсмешв i розроблена спецiальна програма (модуль), яка допоможе нам у виборi теспв. У програмi розраховуеться стандартне ввдхилення — класичний шдикатор мiнливостi з описово' статистики. Цей показник був обраний як критерш порiвняння надiйностi тестiв.
Алгоритм експерименту виглядае наступним чином:
1. У базу даних заноситься шформащя про тести i спортсменiв.
2. Кожен спортсмен проходить кшька видiв тесту-вання.
3. Результати тестiв збернаються в базi даних.
4. Шсля вiдновлення спортсмени проходять пов-торне тестування з такими ж вихщними параметрами.
5. Пункт 3 повторюеться п кшьюсть разiв.
6. Програма розраховуе критерш порiвняння для кожного тесту.
Бшьш докладно зупинимося на останньому пункт! Наведемо формулу стандартного вiдхилення:
STD = J П К -
x 2,
(2)
(1)
де V — швидкiсть, що визначаеться; F — функщя вимiрю-ваних показникiв /1, /2, /3, .../„; п — число вимiрюваних показникiв; t — час вимiрювання [5].
Оскiльки вказаний споаб визначення функцюналь-ного стану оргашзму автор статп розглядае через призму комп'ютерних систем, то складшсть обчислення вщхо-дить на другий план. У свою чергу основним питанням може стати вибiр i збiр показникiв, якi е вхщними да-ними для роботи системи у цшому i функцп контролю функцюнального стану спортсмешв зокрема.
3. 06'ект, мета та задач1 дослщження
Об'ект дослгдження — методи функцюнального контролю.
Метою проведених дослгджень була розробка наукових основ визначення функцюнального стану спортсмена шляхом використання комп'ютерно' системи управлшня тренувальним процесом спортсмена.
де Х{ — ¿-й елемент вибiрки;X — середне арифметичне вибiрки; п — обсяг вибiрки (при п > 30 замшюеться на (п - 1)).
За щею формулою розраховуеться стандартне вщхи-лення для кожного спортсмена для певного тесту, шсля чого, обчисливши 'х середне арифметичне, отримаемо показник критерш для одного тесту.
Щоб отримати необхщш данi, вщповщно до шструк-ц11 проведення теспв, зберемо необхiднi показники зi спортсмешв. Щ данi вносяться у програму, яка проводить розрахунки за формулами i результат зберте у базi даних. На рис. 1 та рис. 2 продемонстровано як виглядае цей процес з боку користувача.
Шсля того, як кожним спортсменом уа тести пройде-ш мшмум 10 разiв, викличемо функцiю оцшки надш-ностi тестiв, яка допоможе у виборь Результати роботи функцп приведемо на рис. 3.
Дослвдивши результати роботи програми, може-мо зробити висновки, що ус тести мають приблизно однакову надшшсть. Але найбшьший результат показав тест дiапазону функцiональних можливостей. Вiн
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/7(26], 2015
17=)
с
информационные технологии и системы управления
ISSN 222Б-3780
ИГСТ' = 100T
P,/n
(4)
е найпростiшим, використовуе один показник та не потребуе тяких розрахунюв, тому для впровадження у систему розглядатися не буде. Для подальшого засто-
сування оберемо пробу Руф'е та Гарвардский степ-тест, де ИГСТ' — модифжований iндекс Гарвардського степ-бо вони мають найбшьше числове значення надшностг тесту; Т — час дп навантаження; Р; — ЧСС тсля зняття
Модуль
Оценка надежности тестов
□ X
id_athlete пате súmame л
► Артём Бабанин
2 Михаил Шерсток
3 Анна Коровинская
4 Ульяна Комарова
5 Александр Малик
€ Екатерина Митева
7 Даниил Федотов
8 Сергей Волков
Э Александр Рогов
10 Максим Ройко V
< >
Рис. 1. Bráip функцшнальнега тесту та спортсмена
Рис. 2. Вшне введення пеказнитв для тесту та результат тестування
Рис. 3. Оцшка надiйн□стi тестiв
Застосуемо обранi тести для формули Герасимова. Функщею F, яка розташована в чисельнику формули, залежно вщ обраного тесту виступають модифжоваш математичнi розрахунки кожного з обраних теспв. Так, наприклад, формула обчислення щдексу Руф'е приймае наступний вигляд:
И = 10
По +
- 200
(3)
де И'р — модифiкований iндекс Руф'е; П0 i П; — ЧСС до на-вантажувального тесту i пiсля зняття навантаження в ¿-ий момент часу вiдповiдно; п — число вимiрювань (п > 2).
А для визначення модифжованого iндексу Гарвардського степ-тесту (1ГСТ) формула виглядае наступним чином:
навантаження у г-тий момент часу; n — число вим1рю-вань (n > 3).
Щоб здшснити мошторинговий процес збору шфор-мацп i тим самим виршити проблему з отриманням показниюв, необхiдно використовувати пристро! персонального монiторингу за тим чи шшим показником органiзму людини. Сучаснi пристро! такого роду мають ряд переваг: компактшсть, оперативна передача даних на комп'ютер, висока точшсть, простота застосування. Залежно вiд того, який параметр стану оргашзму людини потрiбно вимiряти i вибираеться пристрiИ. Чи це буде пульсометр у виглядi годинника вiд фiрми Polar Electro Oy, чи ультрасучасний пристрш визначення рiвня цукру в кровi Dexcom CGM. У системi управлiння тренувальним процесом спортсмена для цих цшей повинна бути розроблена тдсистема збору даних, яка б ввдповвдала за весь процес перенесення даних з пристрою безпосередньо у саму систему.
Якщо врахувати, що при монiторинговому типi спостережень за динамжою функцiональноi готовностi спортсмена шформащя зчитуеться оперативно, то стае реальним обгрунтоване i своечасне внесення корективiв як в педагогiчнy так i в медико-бюлопчну складовi його тдготовки. З зазначених позицiИ вiдкриваеться шлях для створення максимально ефективних техноло-гш пiдготовки висококвалiфiкованих спортсменiв, якi повинш бути закладенi в комп'ютернiИ системi управ-лiння тренувальним процесом.
Важливою складовою дано! системи е тдсистема збору шформацп та введення даних. Крiм зчитуван-ня даних з пристро!в, пiдсистема повинна виконувати облж особистих карток спортсменiв та заповнювати !х
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/7(26], 2015
ISSN 222Б-3780
информационные технологии и системы управления
тренувальш плани. Результати роботи u;ieï пiдсистеми будуть виступати вхщними даними для пiдсистеми контролю функцюнального стану спортсмена. Шдсистема контролю повинна зробити висновки i запропонувати користувачевi кiлька варiантiв подальшоï роботи. Шд подальшою роботою розумieться, наприклад, змша тре-нувального плану спортсмена. Щоб система широко застосовувалася в реальному житп, повинна бути реа-лiзована пiдсистема подiлу прав доступу, яка забезпе-чить iнформацiйну безпеку системи. Тшьки розробивши кожну з тдсистем i грамотно продумавши маршрути передачi даних мiж ними можна створити цШсну систему управлшня тренувальним процесом спортсмена.
5. Висновки
У результат проведених дослiджень:
1. Представлеш тести дослiджено на надшшсть та обранi кращi за цим параметром, використавши для цього спещально розроблений модуль.
2. Представлено формули обчислень функцюналь-них тестiв через новий метод визначення стану спортсмена.
3. Доведено можливють використання метода Герасимова у комп'ютернш системi управлшня тренувальним процесом спортсмена.
4. Описано тдсистему введення та визначено iншi необхщш пiдсистеми для функцiонування комп'ютерноï системи у щлому.
Лггература
1. Земцов, И. И. Спортивная физиология [Текст] / И. И. Зем-цов. — М.: Олимпийская литература, 2010. — 94 с.
2. Ушаков, И. Б. Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности человека [Текст] / Л. А. Гридин, А. А. Ихалайнен, А. В. Богомолов и др.; под общ. ред. И. Б. Ушакова. — М.: Медицина, 2007. — 77 с.
3. Адексеев, Э. Н. Самоконтроль занимающихся физическими упражнениями и спортом [Текст]: методические указания / Э. Н. Алексеев, В. С. Мельников. — К.: Оренбург, 2003. — 37 с.
4. Карпман, В. Л. Тестирование в спортивной медицине [Текст] / В. Л. Карпман, З. Б. Белоцерковский, И. А. Гудков. — М.: ФИС, 1988. — 208 с.
5. Споаб визначення функцюнального стану оргашзму люди-ни [Електронний ресурс]: пат. Украши № 21512 / М1ро-вич Д. Ю., Герасимов I. Г. — опубл. 16.12.1997. — Режим доступу: \www/URL: http://uapatents.com/6-21512-sposib-viznachennya-funkcionalnogo-stanu-organizmu-lyudini.html
6. Тренированность и ее показатели [Электронный ресурс] // SportWiki — Энциклопедия научного бодибилдинга. — 23 июня 2014. — Режим доступа: \www/URL: http://sportwiki.to/ Тренированность#.Vma00FX8KSY. — 10.11.2015.
7. Dabnichki, P. Computers in Sport [Text] / ed. by P. Dabnichki, A. Baca // WIT Transactions on State of the Art in Science and Engineering. — WIT Press, 2008. — 352 p. doi:10.2495/ 978-1-84564-064-4
8. Павлов, С. Е. Технология подготовки спортсменов [Текст]: учеб. / С. Е. Павлов, Т. Н. Павлова. — МО, Щелково: Издатель Мархотин П. Ю., 2011. — 344 с.
9. Baca, A Computer science in sport: an overview of history, present fields and future applications (part I) [Text] / A. Baca // IJCSS Special Edition. — 2006. — № 2. — P. 25-35.
10. Михалюк, Е. Л. Функциональные пробы в медицине спорта: положительные и отрицательные стороны их проведения [Текст] / Е. Л. Михалюк, В. В. Сыволап, И. В. Тка-лич, С. И. Атаманюк // Актуальш питання фармацевтично! i медично'1 науки та практики. — 2010. — Вип. XXIII, № 1. — С. 93-96.
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ СПОРТСМЕНА, И ИХ ВНЕДРЕНИЕ В КОМПЬЮТЕРНУЮ СИСТЕМУ УПРАВЛЕНИЯ ТРЕНИРОВОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ
Проанализированы роли информационных технологий и врачебного контроля в спорте. Описана сущность функционального контроля. Предложен способ определения функционального состояния, который более эффективный, чем просто функциональные пробы, и внедрен в область спортивной подготовки. Рассмотрены основные подсистемы, необходимые для дальнейшей разработки компьютерной системы управления тренировочным процессом спортсмена. Приведен пример программы по данной теме.
Ключевые слова: компьютерная система, тренировочный процесс, метод, контроль, физиологические показатели.
Бабатн Артем Олегович, кафедра комп'ютерних наук, До-
нецький нащональний техтчний утверситет, Красноармтськ,
Донецька обл., Украта, e-mail: tbox.art@gmail.com.
Бабанин Артём Олегович, кафедра компьютерных наук, Донецкий национальный технический университет, Красноармейск, Донецкая обл., Украина.
Babanin Artem, Donetsk National Technical University, Krasno-armeysk, Donetsk region, Ukraine, e-mail: tbox.art@gmail.com
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/7(26), 2015
