ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Управление из "Системы человек-машина Модели обработки информации, управления и принятия решений человеком-оператором " Управление — это использование энергии и информации по определенным правилам для получения реакций определенной системы, возможно более точно отвечающих некоторому образцу или критерию. Управление без обратной связи означает также действия (с использованием необходимой для них энергии), которые обеспечивают выполнение определенного правила, реакцию на определенный сигнал либо программные перемещения некоторого механизма, для того чтобы заставить систему работать желаемым образом. Примерами управления без обратной связи являются кулачковые и часовые механизмы. Управление без обратной связи превращается в управление с обратной связью, когда некоторый параметр выхода (часто это разность между идеальной и действительной реакциями системь ) измеряется и используется как вход другого устройства без обратной связи, действующего на систему так, чтобы уменьшить ошибку и компенсировать внешние возмущения. Такие устройства с обратной связью называются сервомеханизмами, если их выход с- ро-го подчиняется эталонному входному сигналу. Система отопления здания, управляемая термостатом — это широко распространенный сервомеханизм. [c.158] На практике идеальную реакцию получить невозможно, и ошибка должна компенсироваться определенными затратами, будь то энергия или время, деньги, риск невыполнения задачи и т. п. Таким образом, разработчик системы управления должен проявить большую изобретательность и пойти на ряд компромиссов при конструировании сервомеханизма. Однако критерии этих компромиссов не всегда ясны. [c.158] Когда можно вывести в явном виде математическую функцию ошибки, энергетических затрат или других стоимостных факторов, которые должны быть минимизированы, говорят о задаче оптимального управления. Многие современные теоретические исследования посвящены оптимальному управлению, но из всего написанного лишь сравнительно небольшая часть приложений теории оптимального управления относится к человеку-оператору (в гл. 12 приведены некоторые примеры моделей оптимального управления). [c.158] Под ручным управлением подразумевается такое, при котором оператор через посредство своих органов чувств (зрения, вестибулярного аппарата, осязания и т. д.) получает информацию об идеальных значениях некоторых параметров данной системьг так же, как и о действительных их значениях, порознь либо в их совокупности. Оператор должен манипулировать механическими устройствами — рукоятками, тумблерами, кнопками, рычагами управления, либо даже педалями — чтобы минимизировать ошибку или некоторую более сложную функцию, какая бы ни потребовалась. Таким образом, к ручному управлению относятся все операции космического корабля (см. введение, рис. 1.1), выполняемые в реальном масштабе времени, плюс некоторые другие функции более высокого уровня. [c.159] Изложение этой части книги предполагает, что читателю известны некоторые сведения из динамики линейных систем и элементарной теории управления с обратной связью, включая частотные характеристики, и основные понятия устойчивости, как, например, корневой годограф и критерий Рауса. Эти сведения приводятся в любом введении в теорию автоматического управления. [c.159] Человек отличается от животных прежде всего использованием орудий труда. Большую часть своего существования человек использовал простые ручные орудия труда для добывания пищи-строительства и сражения. Сравнительно недавно он изобрел совершенные транспортные средства и производственное оборудование. Теория ручного управления применяется для управления сложными устройствами, но, как это не удивительно, не для управления ручными орудиями труда. Возможно это происходит потому, что транспорт и производственное оборудование управляются по хорошо определенным законам при сравнительно небольшом числе степеней свободы, и, кроме того, обычно существуют общепринятые характеристики работы машины. Но это неверно в отношении использования ручных орудий труда и ручного труда вообще. [c.159] Таким образом, оказывается, что теория ручного управления достаточно хорошо разработана для непрерывного управления системами с ограниченным чисЛом степеней свободы (когда количество переменных, которыми нужно управлять вручную, невелико) и в ограниченной полосе частот (когда основные управляющие сигналы имеют частоту не больше нескольких герц). [c.159] К этому числу относятся все виды транспорта, включая самолеты, автомобили, велосипеды, корабли и космические аппараты. Таковы же некоторые производственные машины, грузоподъемные механизмы, и лабораторное оборудование, требующие управления человеком. Основная задача — распространить применимость и полезность теории ручного управления на более широкий класс действий человека при использовании орудий труда. [c.159] Описанные выше системы управления предполагают наличие свободы выбора у человека-оператора, управляющего машинами. Иногда теория ручного управления применялась к произвольному либо непроизвольному (постуральный рефлекс) управлению человеком движениями тела и его конечностей. Однако управление внутренними автономными процессами (легочной, сердечнососудистой, почечной и другими системами) не включается как часть в ручное управление, хотя они могут быть исследованы сходными методами моделирования. [c.160] Вернуться к основной статье