Модель нелинейная человека-оператора

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]

Первоначально предполагается, что действия человека-оператора удовлетворяют некоторому детерминированному уравнению, линейному либо нелинейному, и предлагается критерий рассогласования между реакцией модели и действительной реакцией человека-оператора. Например, предположим, что взята такая модель . [c.184]

В широком диапазоне условий линейное дифференциальное уравнение является подходящей моделью человека-оператора, если коэффициенты этого уравнения могут быть представлены в виде функций входа и управляемого процесса. Важным критерием пригодности модели является удобство ее аналитической обработки, которое дает обыкновенным линейным дифференциальным уравнениям явное преимущество перед другими моделями. Однако существуют обстоятельства, в которых условия временной непрерывности и линейности становятся чрезмерно жесткими и которые предполагают использование дискретных (аналого-цифровых) элементов или статических нелинейных элементов в моделях человека-опера юра. Ниже будут описаны некоторые условия, при которых считается целесообразным использовать аналого-цифровые и нелинейные элементы. [c.258]

Предпосылки нелинейности. В действительности человек-оператор должен описываться нелинейной системой и модели, основанные на описывающих функциях, используются просто для удобства. Вопрос состоит в том, когда модели описывающих функций становятся неадекватными [c.261]

Аналого-цифровые и нелинейные модели человека-оператора в задачах непрерывного управления [c.262]

Человек — ручная машина — обрабатываемая среда составляют сложную нелинейную систему с силовыми, тактильными, зрительными и слуховыми обратными связями, параметры которой в значительной мере зависят от индивидуальных особенностей оператора, его физического и психического состояния, позы во время работы, усилий, развиваемых мышцами рук, реализации волевых решений оператора и других факторов. Однако обычно систему рассматривают как линейную без обратных связей, а механические свойства рук оператора оценивают с помощью импеданса, определяемого экспериментально [91, 133, 255]. Согласно [82], при нажатии прямой рукой вертикально вниз на ручную машину с замкнутой рукоятью в диапазоне частот до 200 Гц модель человека можно представить импедансом [c.435]

Объединенная модель Питкина. Питкин [81 ] предложил модель, имеющую линейный пропорциональный интегрирующе-дифференцирующий регулятор, объединенный с нелинейным дискретизирующим элементом, как это показано на рис. 15.6. Он проводил оценку своей модели на основе прямого сравнения временных записей и, что более характерно, путем сравнения записей для модели и реального человека-оператора, когда отслеживалась одна н та же ошибка (при этом моделью или человеком-оператором, но не обоими одновременно, определялся ответ, который фактически был обратной связью). [c.266]

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]

Существуют основания для сомнений в пригодности использования случайных функций в качестве входных сигналов. Если бы человек отвечал как линейная динамическая система на сигналы в виде ступенчатой и гармонической функции, то измерение характеристик его реакций значительно упростилось бы. Частотную характеристику можно было бы измерять простым сравнением амплитуды и фазы выходной и входной синусоид на одной частоте, а реакция на ступенчатую функцию сама по себе содержала бы полное описание динамических характеристик. К сожалению, хотя некоторые несложные эксперименты (типа экспериментов Эллсона и Уилера) на первый взгляд подтверждают возможность использования линейной модели, другие простые эксперименты ясно показывают, что человек-оператор представляет собой нелинейное звено в том случае, если входной сигнал не случаен, т. е. когда он имеет предсказуемую форму типа ступеньки или синусоиды. Например, рассмотрим типичные реакции человека на ступенчатый сигнал, показанные на рис. 9.6. В то время, как кривая а представляется типичной реакцией системы второго порядка с малым демпфированием (не считая большой временной задержки до момента появления выходного сигнала), кривая Ь непохожа на реакцию ни одной линейной системы, хотя такие реакции часто встречаются в экспериментах с отслеживанием человеком ступенчатых сигналов. Время от времени, когда испытуемый ожидает появления на входе ступенчатого сигнала, он начинает реагировать в неправильном направлении, а затем исправляется (кривая с). Кривая й представляет реакцию, которая часто встре- [c.171]

Модель оптимального управления способна справиться с относительно сложными многофакторными системами в том случае, если они линейны и ее потенциальные возможности в этой области очень велики. Барон и Клейнман [9 ] и Клейнман, Барон и Левисон [52 ] начали исследовать поведение в тех случаях, когда управление ведется с учетом многих входов и ситуаций, в которых управляемый процесс имеет изменяющиеся во времени параметры. Нелинейное оптимальное управление пока еще не имеет какого-либо значительного применения для моделирования человека-оператора и остается неисследованной теоретической областью. [c.234]

Сравнение моделей выборки данных и нелинейных моделей с непрерывными линейными моделями. Существование временной разрывности преобразования стимула в реакцию при ручном управлении остается только гипотезой, за исключением задач судорожного управления, в которых она предполагается априори. Модели, включающие разрывность, действительно описывают некоторые особенности реакций человека. Однако основные вопросы, например, где лучше поместить дискретизатор на входе или на выходе модели человека-оператора, или даже есть ли вообще необходимость прибегать к таким сложным моделям в практических случаях, все еще остаются нерешенными. [c.268]

Описывающая функция оказалась очень полезной для характеристики существенных статических нелинейностей, которые имеют место в физических системах, но практическая потребность введения нелинейностей в модели ручного управления все еще очень мала, за исключением случая изменения параметров в квазилинейных моделях. Ядерная теория Винера может быть применена для описания динамических нелинейностей в этом плане она была использована Снайдером [98], но эта теория не указывает на наличие значительной нелинейной составляющей у человека-оператора, и ее трудно использовать. Однако разработка методов прямого нелинейного описания для исследования реакций человека — это только вопрос времени. [c.268]

Некоторые исследователи создали, в основном посредством программирования на электронных вычислительных машинах, модели человека-оператора, которые содержат, в дополнение к пассивной фильтрации, еще и логические схемы принятия решений. Эти модели часто объединяют в себе подмодели, управляющие входной памятью и предсказанием, генерированием повторяющихся образов, идентификацией изменяемого Ус с помощью анализа быстрого преобразования Фурье или отслеживания параметров, оптимизацией по заданному критерию с помощью фильтрации Калмана—Бьюси или внутренней эталонной модели и т. д. Для представления ограничений двигательной системы человека-оператора к линейным фильтрам обычно добавляются нелинейные пороговые, гистерезисные элементы и элементы с насыщением. Минимизация числа параметров для упрощения описания данных и предсказания не является первостепенной задачей или даже целью большинства таких сложных моделей. Действительной целью таких работ является решение того, как определенные соче тания логических операций воссоздают целенаправленное поведе ние, подобно тому, как это делается в исследованиях по искусствен ному интеллекту. Примерами могут служить работы Рауля [84 ] Кноопа и Фу [53], Анджела и Беки [6] и Прейса и Мэйри [82] [c.277]

Действия человека в системе обучения можно представить при анализе системы некоторой математической моделью. В нашем злучае удобно воспользоваться квазилинейной моделью, которая состоит (рис. 13, б) из линейного звена с передаточной функцией Ко (/со) и некоторого шумового генератора N. Последний представляет те компоненты выхода звена, которые не могут быть аолучены как следствие действия линейного оператора на входной сигнал ввиду нелинейной их природы. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...