Библиографическое описание:

Тюкалов Д. Е., Данилов А. М. Формирование критериев динамического подобия модели реальному объекту // Молодой ученый. — 2015. — №4. — С. 280-282.

Предлагаются методы оценки имитационных характеристик тренажера, исходя из стиля управления оператора реальным объектом и в условиях тренажера. Приводятся функционалы качества, прошедшие практическую апробацию. При разработке критериев учитывалась возможность различного описания управляющих воздействий оператора (импульсы, выбросы, непрерывные процессы и т. д.).

Ключевые слова: эргатические системы, подготовка операторов, тренажеры, имитационные характеристики, критерии подобия, функционалы качества.

 

Определяются критерии для оценки качества модели объекта эргатической системы из условий формирования у оператора требуемых навыков управления. При построении этих критериев учитывается возможность их использования для синтеза тренажных и обучающих комплексов. Основная сложность заключается в неопределенности характеристик оператора, связанной с организмическим принципом, в соответствии с которым характеристики оператора определяются объектом (оператор достраивает свои характеристики организмически оптимально). Какие бы характеристики эргатической системы по данным нормальной эксплуатации не определялись, они всегда будут лишь обобщенными, описывающими лишь совместное функционирование оператора и объекта, как целого организма при случайных возмущениях. Естественно, напрашивается вывод об обязательном использовании метода пробных воздействий для определения параметров, прежде всего, объекта (при временном невмешательстве оператора в функционирование объекта). Для фильтрации действующих помех и возмущений предполагается наличие множества реализаций при обязательной фиксации самих пробных воздействий. Уровень пробных воздействий (предполагается возможность варьирования) должен задаваться, исходя из возможности учета нелинейностей в динамике объекта. Очевидна необходимость обеспечения подобия информационных полей в реальных условиях и в условиях модели. На практике исходят из гипотезы, что степень риска при создании тренажных и обучающих комплексов из условия формирования у оператора стиля управления, схожего стилю управления реальным объектом, определяется качеством моделирования динамики системы, случайных возмущений и информационных полей. Правда, не исключается возможность получения в системе оператор+модель управляющих воздействий, близких к реальным путем деформации динамических характеристик обучающего комплекса. При описании реальной эргатической системы в рамках теории дифференциальных уравнений это будет означать лишь близость решений систем дифференциальных уравнений, имеющих различную структуру и сложность. Из изложенного следует приводимый ниже алгоритм для решения основной задачи синтеза тренажных и обучающих комплексов:

-          определение оптимального программного движения, как тренда случайной функции управления;

-          формализация управляющих воздействий оператора, как разность отклонения органа управления  и его скользящего среднего :

-          ;

-          определение числовых характеристик управляющих воздействий для оценки требуемого стиля управления [1,2];

-          определение внешних и внутренних помех;

-          разработка математической модели оператора;

-          установление связи числовых характеристик управляющих воздействий с техническими характеристиками объекта;

-          определение связи между оценкой оператором качества объекта управления в процессе нормального функционирования эргатической системы с его техническими характеристиками.

Ограничимся разработкой алгоритма определения компонент обобщенного вектора управления по данным нормального функционирования.

Наиболее простым является представление управляющих воздействий, как потока импульсов. В этом случае для оценки навыков управления можно разработать функционал, зависящий от амплитуды  и длительности  среднего импульса управления в конкретной реализации. Средние по ансамблю реализаций значения и  можно рассматривать как оптимальные параметры управления, а линейную форму

-

как функционал качества;  — весовые константы. Последовательно определяются:

-          таблица значений , , ;

-           и

-          значения ,  для всех ;

-          , ; ;

-          среднее по ансамблю ;

-          , ; ;

-          коэффициенты корреляции

,

;

-          уточненные значения

, ;

-          уточненные значения

.

Итерационная процедура продолжается до .

В соответствии с предыдущим для тренажеров транспортных самолетов было получено

.

Изучалась возможность использования для оценки качества тренажера функционала вида

,

где ;  — соответственно доминирующие в энергетическом спектре частоты, вероятности попадания  на участки , дисперсии, приходящиеся на эти участки;  — аналогичные показатели для эталонного оператора (определяются по ансамблю).

На основе статистического анализа были определены весовые коэффициенты . Оказалось, что для ряда этапов движения объекта можно принять

(для высокоскоростных объектов  существенно отличается от нуля; качество объекта зависит от собственной частоты колебаний).

Приведенные критерии рекомендуются для оценки динамического подобия реального объекта и модели (с точки зрений формирования у обучаемых требуемого стиля управления в условиях модели). Разработанные функционалы использовались при настройке динамических параметров моделей различных объектов [3…8].

 

Литература:

 

1.         Данилов А. М., Гарькина И. А. Интерполяция, аппроксимация, оптимизация: анализ и синтез сложных систем: монография. — Пенза: ПГУАС. –2014. — 168 с.

2.         Данилов А. М., Гарькина И. А. Теория вероятностей и математическая статистика с инженерными приложениями: учебное пособие. — Пенза: ПГУАС. — 2010. — 228 с.

3.         Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М., Пылайкин С. А. Аналитическое определение имитационных характеристик тренажных и обучающих комплексов // Фундаментальные исследования. — 2014. — № 6 (часть 4). — С. 698–702.

4.         Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М.Декомпозиция динамических систем в приложениях / Региональная архитектура и строительство. -2013.- № 3. — С. 95–100.

5.         Будылина Е. А., Данилов А. М., Пылайкин С. А., Лапшин Э. В. Тренажеры по подготовке операторов эргатических систем: состояние и перспективы /

6.         Современные проблемы науки и образования. –2014. — № 4. — С. 154.

7.         Сухов Я. И., Гарькина И. А. Практические методы оценки параметров переходных случайных процессов // Исследования в области естественных наук. — Июнь 2014. — № 6 [Электронный ресурс]. URL: http://science.snauka.ru/2014/06/6823

8.         Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М. Приближенные методы декомпозиции при настройке имитаторов динамических систем // Региональная архитектура и строительство. -2013. -№ 3.- С. 150–156.

9.         Гарькина И. А., Данилов А. М., Пылайкин С. А. Тренажеры и имитаторы транспортных систем: выбор параметров вычислений, оценка качества // Мир транспорта и технологических машин. -2013. -№ 3 (42). — С. 115–120.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle