автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Алгоритмизация микропроцессорного управления многодвигательным электроприводом l-координатного робота - артикулятора

На правах рукописи

ВАСИЛЬЕВ Максим Алексеевич

V--

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УПРАВЛЕНИЯ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ /-КООРДИНАТНОГО РОБОТА

АРТИКУЛЯТОРА

Специальность 05 09 03 - "Электротехнические комплексы

и системы"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0031Т'Зои

Воронеж - 2007

003177580

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель Заслуженный изобретатель РФ.

доктор технических наук, профессор Литвиненко Александр Михайлович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Волков Вячеслав Дмитриевич, Воронежский государственный архитектурно - строительный университет,

кандидат технических наук, доцент Трубецкой Виктор Александрович, Воронежский государственный технический университет

Ведущая организация ООО "НИИ Механотроники - Альфа"

г Воронеж

Защита состоится 26 декабря 2007 г в 10 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д212 037 09 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, Воронеж, Московский просп, 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан 26 ноября 2007 г

Ученый секретарь ■

диссертационного совета ^ ^ Кононенко К Е

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последнее время актуальным становится создание электротехнических комплексов автоматических роботов - артикуляторов для воспроизведения движений (натурного моделирования) нижней челюсти человека (объекта оригинала) для целей ортопедической стоматологии

Для решения задачи получения информации о движении объекта оригинала нижней челюсти человека, подвергающейся ортопедическому вмешательству на основе системы технического зрения, необходима разработка средств воспроизведения движений объекта оригинала, обладающих улучшенными характеристиками, позволяющими реализовать минимальное отклонение от заданных параметров

В процессе разработки физическая "подгонка" компонентов электротехнической системы не оправдана из - за высокой стоимости данного процесса Поэтому актуальным является создание адекватных математических моделей в форме структурных схем и компонентов системы управления, моделирование которых позволит определить параметры электротехнических устройств, при которых обеспечивается требуемое качество воспроизведения движения

Актуальность продиктована необходимостью разработки специальных математических и программных средств, позволяющих реализовать качественное управление электротехническим комплексом воспроизведения движений

Тематика диссертационной работы соответствует одному из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета "Вычислительные системы и программно - аппаратные электротехнические комплексы"

Объектом исследования является электротехнический комплекс на базе шаговых электроприводов, функционирующий в системе / - координат и предназначенный для воспроизведения движений нижней челюсти человека, для целей ортопедической стоматологии Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование электротехнического комплекса автоматического робота - артикулятооа на базе шаговых электроприводов, функционирующего в системе / - координат и являющегося составной частью информационно — диагностического комплекса по подгонке (коррекции) зубных рядов

Для достижения цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие основные задачи исследования

1 Провести анализ существующих систем воспроизведения движений объекта манипулирования.

2 Разработать адекватную комплексную модель электротехнической системы, включающей в себя модели отдельных электротехнических элементов, компоненты системы управления, учитывающие повышенную жесткость механической системы

3 Разработать алгоритм управления многодвигательным электротехническим комплексом, реализующим воспроизведение движений объекта оришнала, с учетом заданных критериев качества

4 Осуществить исследование статических и динамических характеристик робота - артикулятора, провести их качественное и количественное сравнение с объектом - оригиналом

Методы исследования

В работе использованы методы 1) теоретические, включающие в себя методы математического моделирования, численные методы математического анализа, положения теории автоматического управления, методы теории электропривода, 2) экспериментальные с использованием прямых и косвенных измерений

Научная новизна

В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной

1 Определены функциональные основные свойства электротехнического комплекса робота - артикулятора, отличающиеся учетом сложного тространственного перемещения в рамках механизма параллельной структуры

2 Разработана математическая модель многодвигательного электропривода робота - артикулятора, отличающаяся учетом повышенной жесткости и дающая возможность анализа погрешностей с целью их минимизации

3 Разработан алгоритм управления многодвигательным электроприводом, отличающийся учетом частот собственных колебаний объекта манипулирования

4 Разработана система управления роботом - артикулятором, отличающаяся тем, что она содержит блоки вычисления периодов колебаний объекта манипулирования

Практическая значимость

Практическая значимость состоит в разработке

- программы, обеспечивающей преобразование координат объекта оригинала в координаты кинематической цепи, результаты работы которой могут быть использованы для анализа применения / - координат электротехнических систем воспроизведения движений,

- комплексной модели робота - артикулятора, которая можег быть использована для выбора параметров электротехнических систем воспроизведения движений Комплексная модель позволила реализовать натурный образец автоматического робота - артикулятора

Реализация работы

- Основные теоретические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры автоматики и информатики в технических системах Воронежского государственного технического университета в лабораторный практик} м по дисциплине «Специализированные исполнительные устройства»

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований внедрены в учебный и лечебный процесс в Воронежскую государственную медицинскую академию имени Н Н Бурденко на кафедре ортопедической стоматологии

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на Всероссийских студенческих научно-технических конференциях "Инженерные идеи XXI век" (Воронеж, 2006, 2007), работа выставлялась на региональную губернаторскую премию "Золотой лев" и удостоена диплома III степени в области науки и техники (Воронеж, 2006), V специализированной выставке "Тех-ноЭкспо-2006" в качестве информационного стенда (Саратов, 2006), VU Международной выставке инноваций и инвестиций и удостоена дипиома (Москва, ВВЦ, 2007), научно - технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 2005 - 2007)

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 14 научных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и в 2 патентах РФ

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем приводится в [3, 4, 5] - описание предметной области, теория / - координат, а также обзор современных методов

построения систем воспроизведения движений, [7, 8] - разработана исполнительная система управления шаговым двигателем, проводится синтез шагового электропривода автоматического артикулятора, [10] - рассматриваются различные способы управления шаговыми двигателями, [12] - разработана модель шагового двигателя, [13] -экспериментально сняты показания шести длин расстояний от шести различных точек на челюсти жующею человека до неподвижных точек на базовой плоскости, проведена обработка эксперимента движения нижней челюсти человека, [9, 11, 15, 16, 17] - рассматривается электротехнический комплекс по подгонке зубных рядов и диагностики зубочелюстной системы человека с использованием современных методов построения систем воспроизведения движения, содержащих системы технического зрения Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 85 наименований и приложений Работа содержит 190 страниц, 85 рисунков, 4 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформированы цели и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы

В первой главе диссертационной работы приводится описание предметной области, а также обзор современных методов построения систем воспроизведения движений, содержащих системы технического зрения (С ГЗ) Рассматривается принцип построения и структура манипуляторов с параллельными кинематическими цепями

Медицинская наука в последнее время все интенсивнее применяет компьютерную технику для диагностики, исследования и лечения зубочелюстной системы человека Компьютерный метод по сравнению с другими методами сократил время с часов до нескольких минут Компьютерный метод также более удобен в плане обработки и интерпретации результатов исследования Компьютер анализирует информацию и немедленно вычисляет данные индивидуальных деталей для артикулятора - механического устройства, которое предназначено для воспроизведения движений нижней челюсти относительно верхней челюсти

В целях повышения эффективности и качества диагностики функциональных характеристик зубочелюстной системы человека разработана

система автоматизированного съема и обработки динамического набора трёхмерных координат движения нижней челюсти (рис. 1), позволяющая проводить измерения бесконтактным способом и получать достоверную информацию о физиологическом состоянии элементов зубочелюстной системы человека.

В качестве артикулятора используется шестистепенной робот-манипулятор, работающий в системе I - координат, т.е. механизм параллельной структуры.

Термин I - координаты был введен А.III. Колискором для обозначения шести линейных величин (расстояний), с помощью которых определяют относительное положение двух тел в пространстве.

/-координатные роботы - это такие роботы, в манипуляторах которых выходное звено перемещается приводами, регулирующими расстояния между заданными точками основания и выходного звена. В таких роботах шесть степеней подвижности обеспечиваются путем линейных перемещений исполнительных звеньев (приводов), реализующих законы движения.

В /-координатных роботах особое значение приобретает возможность расположения всех шести приводов на основании, что обеспечивает высокие динамические качества робота и снимает ограничения по типу приводов.

Механизмом параллельной структуры называется такой механизм, основание которого связано с рабочим звеном несколькими приводными или жесткими кинематическими цепями, причем каждая цепь соединяется только с рабочим звеном и с основанием.

Манипуляционное устройство, содержащее в своем составе параллельный механизм, по сравнению с манипулятором, имеющим последовательное строение, обладает следующими достоинствами: высокая жесткость; высокая точность; равномерное распределение нагрузки; единый тип приводных элементов.

Рис. 1. Система автоматизированного съёма и обработки динамического набора трёхмерных координат движения нижней челюсти (где 1-три видеокамеры, 2-плата видеозахвата, 3-видеомонитор, 4-компьютер, 5-принтер).

Во второй главе диссертационной работы рассматривается моделирование и анализ электротехнического комплекса робот - артикулятор, функционирующего в системе / - координат Проводится выбор и анализ исполнительных электроприводов робота - артикулятора Приводится описание разработанного / - координатного робота - артикулятора, на основе шаговых электроприводов, теория которых известна, например, по трудам профессора Б А Ивоботенко

Робот (рис 2) содержит платформу 8, основание 1, на основании укреплены приводы (рис 3) степеней подвижности 3, 9, 10, 11, 12, 13, при этом между основанием и платформой установлены дугообразные пружинные элементы с концами, укрепленные на основании, при этом в верхней части 7 эти элементы прикреплены к платформе Боковые части платформы шарнирно соединены с приводами с помощью штоков 4

Между платформой и основанием включено несколько связей, что обеспечивает повышенную жесткость и практическое отсутствие зазора в кинематической цепи

Характерной особенностью промышленного робота является его модульная структура приводов, что повышает технологичность исполнения, жесткая конструкция, что в совокупности обеспечивает качественное функционирование устройства, повышает его надежность, улучшает функциональные характеристики, а в частности, уменьшает погрешность воспроизведения движений

В движение манипулятор приводят шесть шаговых приводов Уравнения электрического равновесия напряжений на фазах шагового двигателя в любой момент времени определяются равенствами

Рис 2 Изображение робота, вид сбоку в сечении

Рис 3 Изображение робота, вид сверху

и1(1) = ^[Шс05у=1]Я,, и2(1)=-,Шящ/=[2Я, где 11{,иг- фазы шагового двигателя

Поведение одного канала управления может быть представлено >равнением

^ + + А = 0 О)

ат

.<10. пс1в (2)

М„ = И* + ¡иГЩп(—) + Р—

ат ат

где ца - активный момент нагрузки, цт =цткщп(М/ск) — реактивный момент (момент кулонова или "сухого" трения), /? - коэффициент вязкого (линейного)трения

Обозначив ¡)=0.у, перепишем уравнение (1) в виде

в— + 5\пЗ+иТ + иа =0 (3)

йт2 йт т

Полученное нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка описывает поведение устройства в процессе отработки шага, т е в интервале времени между двумя управляющими импульсами Нелинейное дифференциальное уравнение (3) удобнее всего анализировать, используя цилиндрическую фазовую поверхность

Рассмотрим консервативный физический маятник, движение которого описывается уравнением

^4 + 51п,9=0 (4)

с1т

Представим (4) в виде системы двух уравнений первого порядка

— + Ъ1пЭ = 0 йх

Разделив второе уравнение на первое, получим

-=-- (6)

с13 г

Полученное уравнение с разделяющимися переменными легко интегрируется £1=/г -и(3) (7)

15)

где и(3)= (ипАт/^ - потенциальная энергия системы в точке 3,

определяемая относительно начала отсчета, /г - постоянная интегрирования, которая называется постоянной энергии и зависит от начальных условий

Отложив по направляющей цилиндра угол 3, а по образующей — угловую скорость г = а131 dt, получим семейство фазовых траекторий

Развертка фазового цилиндра приведена на рис 4

Уравнение (6) дает в каждой точке фазового цилиндра направление касательной к фазовой траектории, за исключением особых то^ чек г=О, 3 = 0 и 2=0, 3 — Ж, где направление касательной становится неопределенным Точки г=0, 3 = л и 2=0, 3 = —Ж равноценны, так как они лежат на образующей, являющейся линией разреза фазового цилиндра Особая точка 2=0, <9 = 0 соответствует состоянию устойчивого равновесия маятника, а точка г=0, 3 = я - состояние неустойчивого равновесия

Рис 4 Развертка фазового цилиндра для консервативного физического маятника

Время четверти периода колебания с амплитудой Зс

о

2

Верхний предел интервала равен я/2, так как угол 3 изменяется от 3, до 0 и, следовательно, 81П ? л

í /VI — ЯГСС1П -■ - -

<р = агсБШ -

>9, 2

БШ — 2

Время движения из точки/в точку g определится как г = зт-|-

2+/? — + 5111,9 = 0

° М-эт* ^зт1 ц/

Если математический маятник нагружен только вязким трением, то уравнение выглядит следующим образом

<12& а<1Э

Уравнение математического маятника, нагруженного «сухим» тре-

И2 9 И 9

нием, имеет вид ^ + зт з += 0

с1т~ йт

Уравнение фазовых кривых записывается в виде с/г вт 3 + \/лт^щт

<13 ~ г

Когда маятник демпфирован «сухим» трением, то в окрестностях точек ; = 0,^ = 0 и г = 0,3 = ±п фазового цилиндра расположены участки

оси 3 , на которых лежат особые точки, удовлетворяющие условию ^гп 3 |<|^Т| Этиучастки численно равны зоне застоя Достигнув одной из особых точек, фазовая траектория заканчивается в ней, движение прекращается, и маятник приходит в состояние безразличного равновесия

На рис 5 через граничные точки интервалов, расположенных около & — л и -л" на оси абсцисс, проведены фазовые траектории В области, заключенной между ними, проходят те фазовые траектории, следуя которым маятник в итоге останавливается вблизи положения неустойчивого равновесия Перед остановкой маятник может совершить один или несколько полных оборотов

Таким образом, заштрихованная область считается областью притяжения особых точек, расположенных около $ = ±я Остальная часть поверхности фазового цилиндра является областью притяжения особых точек, расположенных около начала координат (г = 0, $ = 0 )

Рис. 5. Развертка фазового цилиндра для маятника, нагруженного «сухим» трением.

Уравнение движения математического маятника при действии ак-И2 Q A Q

тивного момента +/¡— + SmS += 0. d г2 dz

Уравнение нулевой изоклины: = sm^ +

Р

В третьей главе диссертационной работы рассматривается алгоритмизация управления в системе робот - артикулятор. Приводится функциональная схема управления ШД, разработка исполнительной системы управления роботом - артикулятором, разработка принципиальной схемы управления, приведены алгоритмы ручного (кнопочного) и автоматического управления роботом - артикулятором. Разработана математическая модель шагового двигателя и комплексная модель всей системы.

Блок индикации

Контролер

Схема управпения

tTTTT

12 3 4 5

Усилитель

ШД

Натурный образец

IBM

Рис 7 Функциональная схема управления одним шаговым электроприводом

Рассмотрим функциональную схему управления одним шаговым приводом I — координатного автоматического артикулятора, применяя ее к пяти остальным

Контроллер - формирует управляющие воздействия для шагового двигателя Усилитель - усиливает управляющие сигналы до необходимых мощностей

Помимо кнопочного управления, программа для которого была разработана, привести в движение шаговый двигатель можно с помощью программирования через LPT - порт Для этого была разработана программа автоматического управления роботом - артикулятором, которая состоит из двух подпрограмм 1) программа получения декартовых координат, 2) программа выработки импульсов по полученным декартовым координатам, и дальнейшая подача этих импульсов на систему управления роботом - артикулятором

Неотъемлемым этапом проектирования робота - артикулятора является компьютерное моделирование его отдельных составляющих Самой дорогой частью проекта является электрический привод, в состав которого входит 6 шаговых двигателей и система управления ими

Составив модель одного шагового двигателя, используя инструментальную систему программирования, применяем ее к пяти остальным

Рис. 8. Модель шагового двигателя.

Рис.9. Блок Subsystem.

►nli Ph. t-

3

sltpmolorl

sitpmibfl

sitpmoloQ

—► Ub phi tal

—► Wfc Ы

dtpmelert,

st«pmo!oi5 -HUa M

•Ut> pN lal

• W: Ы

►1180/3.14 Gaitil

Рис. 10. Обобщенная комплексная модель системы.

Рис. 11. Результат моделирования модели системы.

12

т

В четвертой главе диссертационной работы проводится проверка адекватности разработанной модели на основе данных натурного эксперимента. Произведен анализ погрешностей в работе комплекса. Произведен технико-экономический анализ конкурентоспособности разработанной системы.

Целью экспериментального исследования является подтверждение работоспособности предложенной автором схемы шестистепенного робота - манипулятора с параллельными кинематическими цепями.

Для проведения исследования был разработан макет робота — артикулятора, устройство сопряжения с компьютером и программа для управления манипулятором в соответствии с заданными траекториями движения и алгоритмами управления приводами.

Графики задания получены обработкой видеоизображения. Ошибка возникает при обработке данных полученных с видеообработки.

После обработки все неровности графика сглаживаются, ошибку можно оценить в 2-3% от сглаженного графика. От полученного из видеообработки - 5-8%.

Следующая большая ошибка возникает при расчете количества импульсов, подаваемых на двигатели — базовая плоскость, на которой они установлены. Базовая плоскость расположена почти вровень с плоскостью модели, потому ошибка пропорциональна длине тяги. Также возникает ошибка при измерении положения точек на челюсти после отработки определенного шага. Погрешность средства измерения - 2 мм.

Рис. 12. График траектории движения реперной точки (СТЗ)

О 10 20 30 40 50 БО 70 80 ЭО 100

Рис. 13. Сглаженный график траектории движения реперной точки

в)

Рис. 14. График отработки сигнала задания (СТЗ) двигателем.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ научно - технической литературы, который выявил целесообразность решения задачи управления движениями артикуля-тора с помощью многостепенного механизма параллельной структуры.

2. Разработан подход к проектированию системы воспроизведения движений объекта оригинала на основе программно - следящего управления с изменением временного масштаба.

3. Разработан алгоритм рационального управления шагового электропривода, обеспечивающий режимы ручного и автоматического управления.

4. Разработана система управления шагового электропривода, обеспечивающая ввод информации от объекта оригинала, представленного в виде шестимерного вектора.

I

5. Разработана комплексная многосвязиая модель, включающая в себя динамику, обусловленную взаимным движением звеньев, нелинейностью механических передач, модели электроприводов и компоненты системы управления.

6. Разработан электротехнический комплекс робот - артикулятор, который гарантирует адекватное воспроизведение движений объекта оригинала.

7. Исследование функциональных возможностей кинематической цепи артикулятора показало, что она обеспечивает отработку последова-

1 тельных значений сигналов заданий с точностью до 2 мм.

8. Сопоставление экспериментальных и теоретических (полученных в результате моделирования) зависимостей позволяет сделать вывод об

адекватности комплексной модели артикулятора опытному образцу.

-

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Васильев M А Автоматизированный манипулятор по диагностике зубочелюстной системы человека / M А Васильев // Системы управления и информационные технологии науч - техн журнал 2006 №4 2 (26) С 211-216

2 Васильев M А Информационно - диагностический комплекс по диагностике зубочелюстной системы человека / M А Васильев, A M Лит-виненко, А А Семынин // Вестник Воронежского государственного технического университета 2007 Т 3 №5 С 94-98

3 Васильев M А Промышленный робот с параллельными кинематическими цепями / M А Васильев, A M Литвиненко // Техника машиностроения науч — техн журнал 2007 №2 С 46 — 48.

Патенты РФ

4 Патент РФ №2279971, МПК В 25 J 13/08 Устройство для управления промышленным роботом / A M Литвиненко, M А Васильев, Э С Кал ивраджиян, Воронеж гос техн ун-т (РФ) Заявка №2005112327/02 от 25 04 2005, опубл 20 07 2006 // Бюл №20

5 Патент РФ №2300456, МПК В 25 J 11/00, МПК В 25 J 13/00 Промышленный робот / A M Литвиненко, M А Васильев; Воронеж гос техн ун-т (РФ) Заявка №2005131773/02 от 13 10 2005, опубл 10 06 2007 // Бюл №16

Статьи и материалы конференций

6 Васильев M А Понятие об ортопедических автоматических арти-куляторах и применение промышленных роботов в медицине / M А Васильев, A M Литвиненко // Промышленная информатика межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2004 С 61-68

7 Васильев M А Подход к синтезу манипуляционной цепи автоматического артикулятора при помощи / - координат / M А Васильев, A M Литвиненко // Промышленная информатика межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2004 С 68-75

8 Васильев M А Понятие об ортопедических автоматических арти-куляторах и применение промышленных роботов в медицине / M А Васильев, A M Литвиненко // Промышленная информатика межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2005 С 193-201

9 Васильев M А Исследование механических параметров робота / M А Васильев, A M Литвиненко // Высокие технологии в технике, меди-

цине, экономике и образовании межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2005 С 154-158

10 Васильев МА Исполнительная система управления шаговым двигателем / М А Васильев, А Ю Кузнецов // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века труды всерос студенческой науч - техн конф Воронеж, 2006 С 276-281

11 Васильев М А Синтез электропривода автоматического ортопедического артикулятора / М А Васильев, А М Литвиненко // Электротехнические комплексы и системы управления науч - техн журнал 2006 №1 С 21-22

12 Васильев М А Автоматический артикулятор / М А Васильев// Информационные технологии моделирования и управления науч - техн журнал 2007 №1 (35) С 139-145

13 Васильев М А Управление шаговым двигателем / М А Васильев, А М Литвиненко // Промышленная информатика межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2006 С 146-153

14 Васильев М А Автоматизированный комплекс по подгонке зубных протезов / М А Васильев, А М Литвиненко // Электротехнические комплексы и системы управления науч - техн журнал 2007 №1 (7) С 47-49

15 Модель шагового двигателя применительно к артикулятору нижней челюсти / М А Васильев, А А Семынин, Е Н Полухин, А М Литвиненко // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века труды всерос студенческой науч - техн конф Воронеж, 2007 С 11-12

16 Обработка эксперимента движения нижней челюсти человека / М А Васильев, А А Семынин, Д П Дехаев, А М Литвиненко // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники Инженерные идеи XXI века- труды всерос студенческой науч - техн конф Воронеж, 2007 С 81-82

Подписано в печать 22 11 2007 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж85экз Заказ № & ()%

ГОУ ВПО„Воронежский государственный технический университет" 394026 Воронеж, Московский просп, 14

Введение.

АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРОЙ

1.1. Использование артикуляторов в условиях диагностики зубочелюстной системы человека и изготовление протезов в ортопедической стоматологии.

1.2. Понятие об / - координатах.

1.3. Связь I - координат с декартовыми координатами.

1.4 Кинематика / - координатного робота.

1.5 Принцип построения и структура манипуляторов с параллельными кинематическими цепями.

1.6 Прямая и обратная задачи о положениях робота с шестью степенями свободы.

1.7 Решение обратной задачи о положениях для роботов с параллельными кинематическими цепями и использование линеаризации для решения прямой задачи о положениях механизмов параллельной структуры.

Выводы.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА РОБОТ - АРТИКУЛЯТОР

2.1 Выбор и анализ энергетических возможностей исполнительных приводов артикулятора.

2.2 Моделирование динамики манипулятора.

2.3 Описание I- координатного робота - манипулятора

2.4 Шаговый двигатель и способы управления шаговым двигателем.

2.5 Уравнение движения шагового привода в физической и безразмерной формах записи.

2.6 Методы анализа уравнений движения шагового привода. Исследование идеализированного уравнения движения шагового привода.

Выводы.

АЛГОРИТМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ РОБОТ -АРТИКУЛЯТОР 3.1. Разработка исполнительной системы управления автоматическим артикулятором.

3.2 Разработка принципиальной схемы управления

3.2.1 Выбор типа усилителя и схемы включения.

3.2.2 Разработка принципиальной схемы усилителя тока.

3.2.3 Разработка принципиальной схемы блока питания.

3.2.4 Разработка принципиальной схемы блока микроконтроллера

3.2.5 Разработка принципиальной схемы блока коммутации

3.3 Алгоритм кнопочного управления шаговым двигателем

3.4 Алгоритм автоматического управления комплексом робот -артикулятор.

3.5 Моделирование динамики электротехнического комплекса робот - артикулятор.

Выводы.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА РОБОТ -АРТИКУЛЯТОР

4.1 Описание экспериментальной установки робота артикулятора.

4.2 Технико-экономические показатели системы робот -артикулятор.

4.2.1 Оценка жизненного цикла изделия.

4.2.2 Анализ конкурентной среды.

4.2.3 Характеристика инновационного процесса в современных условиях.

4.3 Анализ погрешностей результатов натурного эксперимента

Выводы.

Актуальность работы

В последнее время, актуальным становится создание электротехнических комплексов автоматических роботов - артикуляторов для воспроизведения движений (натурного моделирования) нижней челюсти человека (объекта оригинала), для целей ортопедической стоматологии.

Для решения задачи получения информации о движении объекта оригинала нижней челюсти человека, подвергающейся ортопедическому вмешательству на основе системы технического зрения, необходима разработка средств воспроизведения движений объекта оригинала, обладающих улучшенными характеристиками, позволяющими реализовать минимальное отклонение от заданных параметров.

В процессе разработки, физическая "подгонка" компонентов электротехнической машины неоправданна из - за высокой стоимости данного процесса.

Поэтому актуальным является создание адекватных математических моделей в форме структурных схем и компонентов системы управления, моделирование которых позволит определить параметры электротехнических устройств, при которых обеспечивается требуемое качество воспроизведения движения.

Актуальность продиктована необходимостью разработки специальных математических и программных средств, позволяющих реализовать качественное управление электротехническим комплексом воспроизведения движений.

Тематика диссертационной работы соответствует одному из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета "Вычислительные системы и программно - аппаратные электротехнические комплексы".

Объектом исследования является электротехнический комплекс на базе шаговых электроприводов, функционирующий в системе / - координат и предназначенный для воспроизведения движений нижней челюсти человека, для целей ортопедической стоматологии.

Цель и задачи работы

Целью диссертационной работы является разработка и исследование электротехнического комплекса автоматического робота - артикулятора на базе шаговых электроприводов, функционирующего в системе / - координат и являющегося составной частью информационно - диагностического комплекса по подгонке (коррекции) зубных рядов.

Для достижения цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие основные задачи исследования:

1. Провести анализ существующих систем воспроизведения движения объекта манипулирования.

2. Разработать адекватную комплексную модель электротехнической системы, включающей в себя: модели отдельных электротехнических элементов, компоненты системы управления, учитывающие повышенную жесткость механической системы.

3. Разработать алгоритм управления много двигательным электротехническим комплексом, реализующим воспроизведение движений объекта оригинала, с учетом заданных критериев качества.

4. Осуществить исследование статических и динамических характеристик робота - артикулятора, провести их качественное и количественное сравнение с объектом - оригиналом.

Методы исследования

В работе использованы методы: 1) теоретические, включающие в себя: методы математического моделирования, численные методы математического анализа, положения теории автоматического управления, методы теории электропривода; 2) экспериментальные с использованием прямых и косвенных измерений.

Научная новизна

В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

1. Определены функциональные основные свойства электротехнического комплекса робота - артикулятора, отличающиеся учетом сложного пространственного перемещения в рамках механизма параллельной структуры.

2. Разработана математическая модель многодвигательного электропривода робота - артикулятора, отличающаяся учетом повышенной жесткости и дающая возможность анализа погрешностей с целью их минимизации.

3. Разработан алгоритм управления много двигательным электроприводом, отличающийся учетом частот собственных колебаний объекта манипулирования.

4. Разработана система управления роботом - артикулятором, отличающаяся тем, что она содержит блоки вычисления периодов колебаний объекта манипулирования.

Практическая ценность

Практическая ценность состоит в разработке:

- программы, обеспечивающей преобразование координат объекта оригинала в координаты кинематической цепи, результаты работы которой могут быть использованы для анализа применения / - координат электротехнических систем воспроизведения движений;

- комплексной модели робота - артикулятора, которая может быть использована для выбора параметров электротехнических систем воспроизведения движений. Комплексная модель позволила реализовать натурный образец автоматического робота - артикулятора.

Реализация работы

- Основные теоретические и практические результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры автоматики и информатики в технических системах Воронежского государственного технического университета в лабораторный практикум по дисциплине «Специализированные исполнительные устройства».

- Результаты теоретических и экспериментальных исследований, внедрены в учебный и лечебный процесс в Воронежскую государственную медицинскую академию имени H.H. Бурденко на кафедре ортопедической стоматологии.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались на Всероссийской студенческой научно-технической конференции "Инженерные идеи XXI век" (Воронеж, 2006 г.); работа выставлялась на региональную губернаторскую премию "Золотой лев" и удостоена диплома III степени в области науки и техники (Воронеж, 2006 г.); выставлялась на Y специализированной выставке "ТехноЭкспо-2006" в качестве информационного стенда (Саратов, 2006 г.); выставлялась на VII Международной выставке инноваций и инвестиций и удостоена диплома (Москва, ВВЦ, 2007 г.); основные положения диссертации докладывались на Всероссийской студенческой научно-технической конференции "Инженерные идеи XXI век" (Воронеж, 2007 г.); докладывалась на научно - технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов кафедры автоматики и информатики в технических системах ВГТУ (Воронеж, 2005 - 2007 г.г.).

Публикации

Основные результаты диссертационного исследования опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 3 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и в 2 патентах РФ.

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателем предложено: в [3, 4, 5] - приводится описание предметной области, теория / - координат, а также обзор современных методов построения систем воспроизведения движений; [7, 8] - разработана исполнительная система управления шаговым двигателем, проводится синтез шагового электропривода автоматического артикулятора; [10] -рассматриваются различные способы управления шаговыми двигателями; [12]

- разработана модель шагового двигателя; [13] -экспериментально сняты показания шести длин расстояний от шести различных точек на челюсти жующего человека до неподвижных точек на базовой плоскости. Проведена обработка эксперимента движения нижней челюсти человека; [9, 11, 15, 16, 17]

- рассматривается электротехнический комплекс по подгонке зубных рядов и диагностики зубочелюстной системы человека с использованием современных методов построения систем воспроизведения движения, содержащих системы технического зрения.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 190 страниц основного текста, 85 рисунков, 4 таблицы. Список литературы включает 85 наименований.

Основные результаты, полученные в диссертации, формулируются следующим образом:

1. Проведен анализ научно - технической литературы, который выявил целесообразность решения задачи управлением движения артикулятора с помощью многостепенного механизма параллельной структуры.

2. Разработан подход к проектированию системы воспроизведения движений объекта оригинала на основе программно - следящего управления с изменением временного масштаба.

3. Разработан алгоритм рационального управления шагового электропривода, обеспечивающий режимы ручного и автоматического управления.

4. Разработана система управления шагового электропривода, обеспечивающая ввод информации от объекта оригинала, представленного в виде шестимерного вектора.

5. Разработана комплексная многосвязная модель, включающая в себя динамику, обусловленную взаимным движением звеньев, нелинейности механических передач, модели электроприводов и компоненты системы управления.

6. Разработан электротехнический комплекс робот - артикулятор, который гарантирует адекватное воспроизведение движений объекта оригинала.

8. Сопоставление экспериментальных и теоретических (полученных в результате моделирования) зависимостей, позволяет сделать вывод об адекватности комплексной модели артикулятора опытному образцу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. A.c. № 1364330 СССР, МКИ4 А 61 С 11/00. Имитатор движения нижней челюсти /J1.B. Лазаревич и др. (СССР). № 4101394/28-14. Заявлено 26.05.86; Опубл. 1988. Бюл. №1,.

2. A.c. №1301685 СССР, МКИ4 В 25 J 9/00. Промышленный робот / А.Ш. Колискор (СССР). №3889009/31-08. Заявлено 22.04.85. Опубл. 1987. Бюл. №13.

3. Андреев В.П. Основы электропривода / В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин: Л.: Госэнергоиздат, 1963-772 с.

4. Андреенко С.Н. Проектирование приводов манипуляторов / С.Н. Андреенко, М.С. Ворошилов, Б.Е. Петров: Л.: Машиностроение, 1975.-401 с.

5. Башарин A.B. Управление электроприводами / A.B. Башарин, В.А. Новиков, Г.Г. Соколовский: Учеб. пособие для вузов. Л.: Энергоиздат, 1982392 с.

6. Бербюк В.Е. Динамика и оптимизация робототехнических систем-Киев. :Наукова думка, 1989-192 с.

7. Болотин Л.М. Повышение точности позиционирования промышленных роботов при аналитическом программировании. Определение расчетных зависимостей. Депонированные научные работы / Л.М. Болотин, Ю.В. Столин, Л.И. Тывес: М., 1984. №11. С. 140.

8. Борцов Ю.А. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением / Ю.А. Борцов, Н.Д. Поляхов, В.Б. Путов: Л.:Энергоатомиздат, 1984-216 с.

9. Борцов Ю.А. Экспериментальное определение параметров автоматизированных электроприводов / Ю.А. Борцов, Г.В. Суворов, Ю.С. Шестаков: Л.:Энергия, 1969- 105 с.

10. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. М.; Л.: Гостехиздат, 1946. 322с.

11. Васильев М.А. Понятие об ортопедических автоматических артикуляторах и применение промышленных роботов в медицине / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Промышленная информатика: Межвуз. сборник науч. трудов Воронеж, 2004. С. 61-68.

12. Васильев М.А. Подход к синтезу манипуляционной цепи автоматического артикулятора при помощи / координат / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Промышленная информатика: Межвуз. сборник науч. трудов Воронеж, 2004. С. 68-75.

13. Васильев М.А. Исследование механических параметров робота / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз. сборник науч. трудов. Воронеж, 2005. С. 154-158.

14. Васильев М.А. Синтез электропривода автоматического ортопедического артикулятора / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Электротехнические комплексы и системы управления. Рубрика Современный электропривод. №1, 2006. С. 21-22.

15. Васильев М.А. Автоматический артикулятор // Информационные технологии моделирования и управления. Рубрика Системы и технологии управления в промышленности. №1 (35)., 2007. С. 139-145.

16. Васильев М.А. Управление шаговым двигателем / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Промышленная информатика: Межвуз. сборник науч. трудов. Воронеж: ГОУВПО, Воронежский государственный технический универсистет, 2006. С. 146-153.

17. Васильев М.А. Автоматизированный комплекс по подгонке зубных протезов / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Электротехнические комплексы и системы управления. №1 (7), 2007. С. 47-49.

18. Васильев М.А. Автоматизированный манипулятор по диагностики зубочелюстной системы человека // Системы управления и информационные технологии. №4.2 (26), 2006. С. 211-216.

19. Васильев М.А. Промышленный робот с параллельными кинематическими цепями / М.А. Васильев, A.M. Литвиненко // Техника машиностроения. №2, 2007. С. 46 48.

20. Вукобратович М. Неадаптивное и адаптивное управление манипуляционными роботами / М. Вукобратович, Д. Стокич, Н. Кирчански: пер. с англ. М.: Мир, 1989.

21. Воробьев Е.И. и др. Механика промышленных роботов (в 3-х книгах). / Под ред. К.В. Фролова, Е.И. Воробьева. Учебн. пособие для вузов -М.: Высшая школа, 1988. 914 с.

22. Гориневский Д.М. Об устойчивости движений упругого манипулятора с обратной связью по силе. Механика твердого тела. / Д.М. Гориневский, A.M. Формальский / 1985. № 3 С. 49-56.

23. Герман-Галкин С.Г. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями / С.Г. Герман-Галкин, В.Д. Лебедев, Б.А. Марков, Н.И. Чичерин. Л.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

24. Гейлер Л.Б. Основы электропривода. Минск.: Высшая школа, 1972.- 608 с.

25. Гельднер Г., Кубик С. Нелинейные системы управления: М.: Мир, 1987.-368 с.

26. Глазунов В.А. Пространственные механизмы параллельной структуры / В.А. Глазунов, А.Ш. Колискор, А.Ф. Крайнев: М.: Наука, 1991. 95 с.

27. Гольдфарб Л.С. Теория автоматического управления. / Л.С. Гольдфарб, A.B. Балтрушевич, Г.К. Круг: Под ред. Нетушила A.B. М.: Высшая школа, 1968 - 424 с.

28. Гребенников О.П. Определение динамических ошибок механизмов промышленных роботов / О.П. Гребенников, М.З. Козловский, A.C. Миркина: Машиноведение, 1980. №3. С. 33-39.

29. Гросс М. Нормализация окклюзии / М. Гросс, Дж. Мэтьюс: Пер. с англ. М: Медицина, 1986, 288 е., ил.

30. Динамика следящих приводов. // Под редакцией A.B. Рабиновича -М.: Машиностроение, 1982.-496 с.

31. Динамика управления роботами. // Под редакцией Е.И. Юревича -М.: Наука, 1984-334 с.

32. Жавнер В.Л. Сравнительный анализ кинематических схем промышленных роботов и манипуляторов по точности позиционирования / В.Л. Жавнер, И.В. Троянский // Интенсификация процессов и оборудование пищевых производств. Л., 1976. С. 66-69.

33. Железняков С. В. Энергосберегающие режимы инерционных асинхронных электроприводов вентиляторов теплообменных установок с параметрическим управлением. Дис. канд. техн. наук. Горький, 1989.

34. Зенкевич С.Л. Управление роботами / С.Л. Зенкевич, A.C. Ющенко. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 397 с.

35. Зенкевич С.Л. Программное обеспечение робототехнических систем / С.Л. Зенкевич, A.B. Назарова. Учеб. пособие : М.: МВТУ, 1988. 245 с.

36. Иванов В.А. Теория оптимальных систем автоматического управления / В.А. Иванов, Н.В. Фалдин. М.: Наука, 1981.-336 с.

37. Иванов В.А. Теория дискретных систем автоматического управления / В.А. Иванов, A.C. Ющенко. Учеб. пособие для вузов М.: Наука, 1984.-378 с.

38. Ивоботенко Б.А. и др. Дискретный электропривод с шаговыми двигателями. М.: Энергия, 1971. 624 с.

39. Игнатьев М.Б. Алгоритмы управления роботами манипуляторами / М.Б. Игнатьев, Ф.М. Кулаков, A.M. Покровский. Л.: Машиностроение, 1972. 247 с.

40. Кобринский A.A. Манипуляционные системы роботов: Основы устройства, элементы теории / A.A. Кобринский, А.Е. Кобринский. М.: Наука, 1985.344 с.

41. Козлов В.В. Динамика управления роботами. / В.В. Козлов, В.П. Макарычев. М.: Наука, 1984. 336 с.

42. Колискор А.Ш. Методы проверки точности функционирования промышленных роботов / А.Ш. Колискор, М.И. Коченов. Станки и инструмент, 1978. №8. С. 7-210.

43. Колискор А.Ш. Разработка и исследование промышленных роботов на основе / -координат // Станки и инструмент, 1982. №12. С. 21-24.

44. Коловский М.З. Динамика машин Л. Машиностроение, 1989263 с.

45. Коловский М.З. Основы динамики промышленных роботов / М.З. Коловский, A.B. Слоущ. Л.:Наука, 1988 240 с.

46. Корендясев А.И. Теоретические основы робототехники / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес / в 2 кн. М.: Наука, 2006.

47. Корендясев А.И. К решению в явном виде обратной задачи о положениях манипуляторов с шестью степенями подвижности / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес / Машиноведение. 1985. №6. С. 4453.

48. Корендясев А.И. Маятниковые роботы / А.И. Корендясев, Б.Л. Саламандра, Л.И. Тывес / Изобретатель и рационализатор. 1985. №11. С. 6-9.

49. Куропаткин П.В. Теория автоматического управления М.:Высшая школа, 1973-528 с.

50. Кобринский A.A. Манипуляционные системы роботов / A.A. Кобринский, А.Е. Кобринский. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1988. 178 с.

51. Козлов Ю.М. Адаптация и обучение в робототехнике: М.: Наука. Гл. ред. физ,- мат. лит., 1990. 234 с.

52. Козырев Ю.Г. Промышленные роботы: Справочник. М.: Машиностроение. 1988. 378 с.

53. Кулешов B.C. Динамика систем управления манипуляторами / B.C. Кулешов, H.A. Лакота. М.: Энергия, 1971. 304 с.

54. Крутько П.Д. Кинематические алгоритмы управления движением манипуляционных роботов / П.Д. Крутько, Е.П. Попов. Изв. АН СССР. Техн. кибернетика. 1979. №4 С.77-86.

55. Лесков А.Г. Моделирование и анализ робототехнических систем / А.Г. Лесков, A.C. Ющенко. М.: Машиностроение. 1992. 245 с.

56. Многомерные системы автоматического управления: Учеб. пособие в эл. виде./ Литвиненко A.M., Машаров A.B.- Воронеж.:Изд-во ВГТУ, 2004 -320 с.

57. Машаров A.B. Ортопедический автоматический артикулятор / Сб. тезисов докладов XV юбилейной междунар. Интернет конф. молодых ученых, аспирантов и студентов по современным проблемам машиноведения. М., 2003. С. 43.

58. Машаров. A.B. Разработка ортопедического автоматического артикулятора / Шаг в будущее, Центральная Россия: Сб. тезисов докладов Шестой региональной молодежной науч. и инженерной выставки. Липецк, 2003. С.135- 137.

59. Машаров A.B. Проектирование силовой части автоматического артикулятора / A.B. Машаров, А.Ю. Бондаренко, A.M. Литвиненко. Промышленная информатика: Сб. науч. тр. Региональной межвуз. науч. техн. конф. Воронеж, 2003. С. 9 - 14.

60. Манипуляционные системы роботов // Под редакцией А.И. Корендясева-М.: Машиностроение, 1989 398 с.

61. Медведев B.C. Системы управления манипуляционных роботов / B.C. Медведев, А.Г. Лесков, A.C. Ющенко. Наука. 1978.-231 с.

62. Мигулин В.В. Основы теории колебаний / В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.Р. Мустель, В.Н. Парыгин. М.:Наука, 1978 392 с.

63. Патент РФ №2205745 RU, МГЖ В 25 J 11/00. Промышленный робот / A.M. Литвиненко (РФ), A.B. Машаров (РФ), Воронеж, гос. техн. ун-т (РФ). 2002104028/02; Заявлено 14.02.2002; Опубл. 2003. Бюл. №16.

64. Патент РФ №2238184 RU, МПК В 25 J 9/16. Устройство для управления промышленным роботом / A.B. Машаров (РФ), A.M. Литвиненко (РФ), Воронеж, гос. техн. ун-т (РФ). 2003124049/02; Заявлено 31.07.2003; Опубл. 2004. Бюл. №29.

65. Патент РФ №2263571 RU, МПК В 25 J 11/00, А 61 С 11/00. Промышленный робот / A.M. Литвиненко (РФ), Воронеж, гос. техн. ун-т (РФ). 2004107075/02; Заявлено 09.03.2004; Опубл. 10.11.2005. бюл. №31.

66. Патент РФ №2279971, МПК В 25 J 13/08. Устройство для управления промышленным роботом / A.M. Литвиненко, М.А. Васильев, Э.С. Каливраджиян; Воронеж, гос. техн. ун-т (РФ). Заявка №2005112327/02 от 25.04.2005; опубл. 20.07.2006. Бюл., №20.

67. Патент РФ №2300456, МПК В 25 J 11/00, МПК В 25 J 13/00. Промышленный робот / A.M. Литвиненко, М.А. Васильев; Воронеж, гос. техн. ун-т (РФ). Заявка №2005131773/02 от 13.10.2005; опубл. 10.06.2007 // Бюл., №16.

68. Попов Е.П. Манипуляционные роботы. Динамика и алгоритмы / Е.П. Попов, А.Ф. Верещагин, С.Л. Зенкевич. М.: Наука. 1978. 356 с.

69. Советов Б.Я. Моделирование систем / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. М.:Высш. шк., 1988. -270 с.

70. Разработка систем технического зрения и их применение в промышленности // Тезисы докладов научно технической конференции, г. Устинов, 1986 С. 135.

71. Специализированные исполнительные устройства (динамический расчет робототехнических систем): Учеб. пособие в эл. виде. / Литвиненко

72. A.М., Машаров А.В. Воронеж.:Изд-во ВГТУ, 2004 - 196 с.

73. Тимофеев А.В. Адаптивные робототехнические комплексы.: Л.: Машиностроение. 1988.-256 с.

74. Транспьютерная реализация адаптивных структур управления роботом-манипулятором / Ю.А.Борцов, В.Б.Второв, А.В.Савилов, Д.Ю.Иншаков// Электротехника. 1996. N10. С.1-5.

75. Фомин В.Н. Адаптивное управление динамическими объектами /

76. B.Н. Фомин, А.Л. Фрадков, В.Н. Якубович. М.: Наука, 1981. 448 с.

77. Черноусько Ф.Л. Манипуляционные роботы / Ф.Л. Черноусько, Н.А. Болотник, В.Г. Градецкий. М.: Наука, 1989. 245 с.1. Значение