Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах "человек-машина"

• Автор: Устюжанин, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Идентификация и моделирование систем человекмашина.

1.1. Задача идентификации и понятие черного ящика.

1.2. Идентификация нелинейных систем методом Винера.

1.3. Оценка точности и сходимость ряда Винера.

1.4. Регуляризированные алгоритмы определения ядер Винера.

1.5. Выводы к главе 1.

Глава 2. Моделирование и идентификация динамики человекаоператора в следящих системах человекмашина.

2.1. Постановка задачи слежения. Типы дисплеев и органов управления.

2.2. Описание динамических свойств человекаоператора с помощью

ряда из функционалов Винера
2.3. Исследование влияния параметров передаточной функции человекаоператора на устойчивость и качество работы системы человекмашина
2.4. Выводы к главе 2.
Глава 3. Воздействие вибрации, ее влияние на динамические свойства человекаоператора и эффективность его деятельности
3.1. Способы измерения влияния вибрации на человекаоператора.
3.3. Выводы к главе
I лава 4. Оптимизация взаимосвязи человека и техники в системах человекмашина.
4.1. Синтез оптимальных систем человекмашина
4.2. Интегральное уравнение, определяющее условие минимума среднего значения квадрата ошибки и определение структуры и параметров передаточной функции человекаоператора
4.3. Практическое решение задачи.
4.4. Выводы к главе 4.
Глава 5. Стенд для исследования и оценки динамических свойств человекаоператора, работающего в составе системы человекмашина
5.1. Структура и состав стенда
5.2. Обучение и оценка обученности человекаоператора.
5.3. Выводы к главе 5.
Выводы к диссертации.
Заключение.
Приложение. Результаты исследования динамических особенностей человекомашинных систем
Литература


Наконец, постоянная времени дифференцирования Г/<7 характеризует способность человека реагировать на скорость входного сигнала. Величина коэффициента передачи пилота зависит от градиента отклонения управляемой величины на отклонение органа управления. Ориентировочные значения Кп могут лежать в диапазоне -0. Структурная схема линейной модели человека представлена на рис. В.З. Рис. В.З. Передаточная функция летательного аппарата УЛА (а) может быть представлена хотя бы в двух видах ? Самым простым режимом работы пилота является такой, когда отсутствуют интегрирование сигнала и дифференцирование, то есть, когда в формуле (В. Ті=ті=0. Необходимо учитывать способность человска-оператора изменять свои характеристики при управлении объектами с изменяющимися динамическими свойствами. К=Кп -Кла * (5-Г-9)—. Как видно но логарифмическим амплитудной и фазовой характеристикам, приведенным на рис. В.4. Рис. В.4. Естественно, что пределы адаптации пилота к самолет)' ограничены из-за нелинейности его динамических свойств. Это объясняется, в том числе, невозможностью получения значений Г/>У в формуле (В. Иными словами, пилот может управлять самолетом с достаточно хорошими динамическими и статическими свойствами управляемости. Улучшение этих свойств обычно достигается при помощи специальных автоматических устройств. Линейная непрерывная модель не учитывает способности человека-оператора осуществить управление при временном исчезновении входного сигнала, а также дискретного характера управления, который проявляется при слежении за более высокочастотными сигналами. В действительности работа оператора больше соответствует функционированию импульсной (дискретной) цепи, чем непрерывной. Исследования показывают, что человек-оператор при выполнении задачи управления производит выборку визуальной входной информации с интервалом дискретности То=0,3-Ю,5с и на основании восстановленного непрерывного сигнала вырабатывает управляющее воздействие. Структурная схема дискретной модели имеет вид, показанный на рис. В.5. Рис. В.5. Оператор здесь представлен в виде импульсного элемента (ключа), замыкающегося с периодом Та, так называемой схемы восстановления (экстраполяции) сигнала, осуществляющей преобразование импульсного сигнала в непрерывный, и линейной непрерывной модели, воспроизводящей чистое запаздывание и инерционность оператора (В. Соответственно, дискретная передаточная функция всей модели оператора для (В. Для передаточной функции (В. Ті ; г = —; 2 = е *т° и Ъ - г - преобразование. В пределе с уменьшением интервала дискретности дискретная модель будет стремиться к непрерывной модели ! Структурная схема системы управления представлена на рис. В.6. Рис. В.6. На рис. В заключение следует отметить, что математическое описание динамических свойств человека-оператора базируется на использовании передаточной функции (В. Как уже отмечалось, человек-оператор представляет собой нелинейную с переменными параметрами динамическую «систему», поэтому его описание рассмотренными выше способами вряд ли является адекватным. Кроме того, полученное описание характеризует лишь восприятие, обработку информации и выработку управления по информационным каналам, показанным на рис. В. 1. Представляет интерес изучение динамических свойств человека-оператора как нелинейной системы с переменными параметрами, работающей в условиях вибрации. Здесь уже имеется другой канал восприятия физических воздействий на человека-оператора, также показанный на структурной схеме концептуальной модели системы человек-машина (рис. В.1). Задачей исследования человека-оператора является адекватное описание в форме математических моделей динамики его поведения. Математическую модель человека-оператора можно получить лишь на основе использования экспериментальных данных, представив его структурно в виде «черного ящика» и, соответственно, изучив реакцию реального человека на то или иное тестовое воздействие. Следует отметить [], что реакция человека на такое воздействие является различной не только по параметрам реакции, но и по ее структуре для различных моделей. Виды реакции могут быть следующими (рис.