Введение к работе
Актуальность темы. Задачи биомеханики возникали и привлекали внимание человека с древних времен. В наше время, благодаря совершенствованию вычислительной техники и програмно-технического комплекса, биомеханика находит практическое применение в самых различных отраслях жизни, и открываются новые псрсснсктипы в решении задач, ранее считавшихся трудноиыполннмыми.
Исследование движений в биомеханике занимает значительное мест. Результаты :лнх исследований находят лее большее применение в таких областях, как медицина (протезирование, травматология, ортопедия, неврология), в спортивной и физкультурной практике, в деле охраны здоровья человека, профилактике различных заболеваний и травм.
В областях медицины, связанных с поражениями перппо-двигательного аппарата человека, такими, как, например, детский церебральный паралич, возникает ряд сложных задач, не поддающихся формализации в связи с отсутствием подходящих универсальных рабочих моделей движения человека. Актуальна проблема обьективного контроля за изменением состояния больного в ходе заболевания. Поэтому задача моделирования процесса мышечного сокращения является одной из важнейших в биомеханике.
Цель работы. Провести идентификацию параметров математической модели плоского движения сустава под действием мышц-антагопистов. Исследовать модель с точки зрения возможнос'їм идетификааии параметров. Предложить набор опытов и идентификационную процедуру в результате
которой набор идентифицированных параметров определялся
однозначно. *
Методы исследований. В работе используются:
эксперимент, методы теории обыкновенных дифференциальных
уравнений, функционального анализа, а также численные методы
при обработке результатов эксперимента.
Научная новизна. В диссертации рассмотрена модель
плоского движения сустава под действием мышц-антагонистов,
исследована возможность идентификации параметров модели на
основе конкретного набора опытов. Налажена транспортировка
экспериментальных данных в компьютор. Создана программа
идентификации и программы, обслуживающие
экспериментально-вычислительную установку. На
экспериментальной установке проведены серии опытов с
несколькими испытуемыми, для каждого из которых определены
конкретные параметры выбранной математической модели.
Проведен сравнительный анализ полученных данных для
различных испытуемых. Проверена возможность модели с
идентифицированными параметрами предсказывать характер
экспериментальных зависимостей. Проведен анализ
возникающих ошибок измерений и погрешностей вычислений.
Практическая ценность. Разработанная автором методика проведения эксперимента и последующей идентификации параметров модели может найти применение для диагностики заболеваний и контроля состояния больных, а также контроля за состоянием мышц спортсменов и людей, чья профессия связана с большими нагрузками на мышцы.
Аппробация. Результаты работы были доложены и обсуждены на семинарах кафедры прикладной механики и
управления механико-математического факультета МГУ, на семинаре "Роботы с элементами искусственного интеллекта" (под рук. академика РАН Д.Е.Охоцимского), на научной конференции "Биомеханика-94" (Москва, февраль 1994), на юбилейной научно-практической конференции ЦНИИПП-50, СПбНИИП-75 (Москва, май 1994), на второй всероссийской конференции по биомеханике (Нижний Новгород, ноябрь 1994)
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано три работы, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, приложения и списка литературы, .80 наименований. Общий объем диссертации 137 страниц.