ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основы моделирования человека-оператора в системах управлеНепрерывная модель сервомеханизма с обратной связью из "Системы человек-машина Модели обработки информации, управления и принятия решений человеком-оператором " В главе 9 обсуждаются существенные свойства систем с чело веком-оператором, включая переменные, входящие в модель явно переменные, входящие в модель неявно, и переменные, не входя щие в модель. Рассматриваются некоторые данные, подтверждаю щие возможность применения линейных моделей, и показывается как можно реализовать приближенную модель на аналоговой вы числительной машине. [c.161] В главе 11 продолжается обсуждение идентификации, но теперь уже в частотном диапазоне. Представлены основы метода опи-сываюш,их функций и спектрального анализа, а также некоторые практические методы измерения частотных характеристик в реальном масштабе времени в процессе экспериментов с операторами. Дается обзор более ранних результатов моделирования, вместе с описанием широко принятой сейчас переходной модели Мак-Рюера. Обсуждаются некоторые приложения переходной модели, включая ситуации, при которых человек-оператор непосредственно наблюдает положение и скорость системы, как при управлении автомобилем. Затем приводятся некоторые соображения по поводу шумовых или остаточных составляюш.их реакции, т. е. компонентов, нелинейно коррелирующих со входом системы. В конце дается короткое описание того, как субъективные оценки, даваемые пилотом системам управления самолетом, коррелируют с оценками, основанными на измерении их передаточных функций в этой работе применялись частотные характеристики. [c.162] В главе 12 рассматриваются методы моделирования человека-оператора, используемые в теории оптимального управления. Сначала описываются понятия переменной состояния и оптимального управления. На основе простого примера вводится понятие оптимального регулятора. Дается краткий экскурс в историю применения оптимального управления к моделированию человека-оператора. Главное внимание уделяется модели Барона и Клейнмана и обсуждаются их эксперименты по проверке достоверности этой модели в задачах простого отслеживания и управления летательным аппаратом с вертикальным взлетом. [c.162] Глава заканчивается обзором некоторых современных и будущих проблем использования моделей оптимального управления в этой области. [c.162] Глава 13 посвящена сенсорным свойствам человека-оператора, и содержит функциональные описания экспериментов по восприятию и отслеживанию при использовании зрения, слуха, тактильного восприятия и вестибулярного аппарата. [c.162] В главе 14 рассматриваются выходные или двигательные функции человека-оператора связь его нервно-мышечной структуры с управляемой системой В начале главы в общих чертах описывается анатомия нервно-мышечной системы и представляются некоторые эмпирические свойства, характеризующие динамику поведения мышцы. Затем кратко рассматриваются некоторые простые технические модели функционирования мышцы. Обсуждаются имеющие практическое значение для человека параметры (как механические, так и психологические) рукоятки управления, рулевых колес, педалей и др. Представляется специальный метод для облегчения задачи управления путем задания динамических характеристик рукоятки управления, аналогичных передаточной функции объекта управления. [c.163] Глава 15 открывается обзором различных типов данных, свидетельствующих о наличии прерывистости при ручном управлении линейными непрерывными процессами. Дальше перечисляются различные типы данных, свидетельствующих о нелинейности. Затем описываются некоторые модели с дискретными выборками, нелинейные или комбинированные модели для иллюстрации их разнообразия и возможностей использования. Отмечается, что прерывистость или нелинейность присущи некоторым задачам управления сами по себе (а не привносятся в них человеком-оператором). Глава заканчивается сравнением моделей с дискретными выборками и нелинейных моделей с непрерывными линейными моделями. [c.163] Глава 16 посвящена адаптации оператора, управляющего электромеханической системой. Такова начальная стадия стационарной задачи управления положением при адаптации к характеристикам входа, управляемого процесса, дисплея и элементов ручного управления, присущим данной задаче. Также это верно для тех ситуаций, когда параметры задачи меняются по ходу отработки траектории, и человек-оператор должен обнаружить и определить причину изменения. Здесь подходят несколько типов аналитических методов и моделей непосредственный анализ временных функций, статистический анализ решений, измерение нестационарных параметров, алгоритмическое моделирование человека-оператора, использующее цифровые и логические элементы. В заключение излагается метод критической задачи , в котором самонастраивающееся тестовое устройство вынуждает человека-оператора предельно выявлять свои адаптационные возможности. [c.163] Простейшим с точки зрения анализа и моделирования типом задачи ручного управления является непрерывное одномерное отслеживание, при котором задача оператора заключается в формировании выхода управляемого процесса или транспортного средства (обозначим эту непрерывную функцию времени у t)), который I возможно более точно соответствует предъявляемому оператору идеальному (или задаюш,ему) входному сигналу г 1). Простым устройством для выполнения этой задачи является сервомеханизм, изображенный на рис. 9.1, где регулятор (в данном случае это человек-оператор) действует на основе наблюдаемой им ошибки е 1), равной г () — у ( ), и регулирует управляемый процесс рукояткой либо другим ручным или ножным органом управления (обозначим управляющую переменную и t)), так, чтобы уменьшить ошибку до нуля (компенсировать ее). По этой причине задача, изображенная на рис. 9.1, называется компенсирующим отслеживанием. Человек-оператор обозначен а управляемый процесс — Ус, чтобы показать, что это общие динамические операторы, переводящие одни временные функции в другие. [c.164] Будем использовать (/со) и (/со) для обозначения операторов, действующих на преобразования Фурье временных функций. Для дифференциальных уравнений в выражениях и /и) заменяется на В табл. 9.1 приведены примеры некоторых процессов управления транспортными средствами. [c.164] На рис. 9.1 показано, что на управляемый процесс влияет непредсказуемый возмущающий сигнал ш ( ). Такое возмущение может быть введено в любом месте цепи управления. Так как ни величина, ни точка приложения таких возмущающих сигналов часто не известны, а сервомеханизм тем не менее их компенсирует, то ими обычно пренебрегают. [c.164] Наш выбор обозначений для этих переменных определяется мнемоническими соображениями это согласуется с общепринятой практикой в современной технике управления. Обозначения и Ц) я у (/) сейчас широко распространены соответственно для выхода регулятора и измеряемого выхода управляемого процесса. Часто у t) отличается от истинного состояния управляемого процесса х 1) в этом случае у (О испытывает смещение в результате процесса измерения х t). В большей части этого раздела будем предполагать, что измеренное значение выхода управляемого процесса совпадает со значением переменной состояния. [c.166] Наиболее полная информация о входе человека-оператора — это знание того состояния физической переменной (или переменных), которые характеризуют положения траекторий на экране дисплея или указателей приборов, частоты звуков и т. д., и относительно которых мы предполагаем, что оператор их наблюдает и рассматривает как существенные при формировании своих реакций. Подобным же образом, наиболее полная информация о его выходе — это знание положений устройств ручного управления (манипуляторов) или приложенных к ним сил при посредстве этих устройств оператор формирует управляющие действия. Таким образом, с функциональной точки зрения вход и выход человека-оператора — это физические переменные дисплея и манипулятора. [c.166] Вернуться к основной статье