Библиографическое описание:

Нашивочников В. В., Гарькина И. А. Параметры структуры управления в эргатической системе // Молодой ученый. — 2015. — №8. — С. 277-279.

К настоящему времени уже накоплен значительный экспериментальный материал, позволяющий определить структуру управляющих движений в эргатической системе; выявить процесс приспособления оператора к специфике управления имитационной моделью объекта [1…3]. Экспериментальные данные подтвердили гипотезу, что имитационная модель фактически навязывает оператору алгоритмы рабочих операций, пространственно-временные характеристики которых не всегда соответствуют рабочим операциям оператора по управлению реальным объектом.

Для того, чтобы предсказать реакцию системы на свои действия оператор фактически должен иметь «внутреннее» отображение динамики системы (концептуальную модель). Модель адаптивного процесса можно считать состоящей из четырех фаз:

-          выявление оператором изменений в динамике системы;

-          опознавание изменений (достаточно быстро после выявления изменений) в динамике;

-          изменение собственных динамических характеристик оператора (для обеспечения устойчивости и возможности управления объектом);

-          оптимизация характеристик оператора (с целью достижения хороших характеристик системы).

Оператор способен к частичному распознаванию параметров системы. Когда изменяются несколько параметров (например, полярность и коэффициент усиления объекта), оператор пытается опознать и компенсировать первое из этих изменений (так как оно имеет наибольшее влияние на характеристику системы). Впоследствии он следит за другими параметрами. Известно, что полярность управляющих движений всегда регулируется в первую очередь, а уже затем коэффициент усиления и упреждающие постоянные времени. Последовательность проведения регулировки определяет последовательность опознавания.

Тождественность структур деятельности оператора в двух эргатических системах («оператор — объект», «оператор — имитационная модель объекта») при выполнении одних и тех де задач определяется полнотой и точностью моделирования. Для ее оценки могут использоваться следующие основные критерии тождественности структур:

-          пространственно-временных характеристик воздействий оператора на органы управления при тождественности движений реального объекта и имитационной модели;

-          распределения и переключения внимания оператора на рассматриваемом отрезке движения реального объекта и модели;

-          физиологических реакций оператора на движение объекта и имитационной модели на рассматриваемом отрезке времени.

Эти критерии являются обобщенными; охватывают внешние проявления деятельности оператора. Ими определяются достаточная полнота и точность моделирования. Объем необходимых экспериментов для определения структуры деятельности оператора на данном типе объекта зависит от условий получения статистической достоверности оценок структуры деятельности оператора, обусловленных случайными флуктуациями параметров объекта и чувствительностью человека к этим изменениям:

;

 — соответственно обобщенные характеристики деятельности оператора по управлению имитационной моделью и реальным объектом;

определяет зависимость критерия  в оценке структуры деятельности;

 характеризует чувствительность -го критерия к изменению параметра  имитационной модели;

 — максимально допустимая ошибка воспроизведения  в имитационной модели, при которой структуры деятельности оператора по управлению имитационной моделью и реальным объектом практически совпадают.

Деятельность оператора по управлению объектом фактически является поведенческим актом, объединяющим как процессы восприятия и переработки информации, так и формирования и выполнение на этой основе двигательных действий. Можно считать установленным [4,5], что в структуре сенсомоторного навыка управления двигательный компонент является интегральным показателем, отражающим полноту и качество переработки оператором информации, поступающей по каналам различных анализаторов. В конечном итоге почти вся информация, воспринимаемая оператором, реализуется в управляющих движениях. Именно, исходя из этого, в [6] оценка имитационной модели производилась по отклонению управлений  реальным объектом и имитационной моделью — :

.                                                                                                         (1)

            Непосредственно из этого следует, что соответствие систем «оператор — объект — среда» и «оператор — имитационная модель» может оцениваться по (1) и точности воспроизведения характеристик объекта в имитационной модели, исходя из нормы

; ,                                                         (2)

где  — характеристики реального объекта, полученные при его натурных испытаниях по регламентированным методам;  — расчетные характеристики объекта.

Естественным образом определилась методика оптимизации в два этапа имитационных моделей с возможностью их корректировки. На первом этапе достигается соответствие технических характеристик модели и реального объекта для разомкнутого контура; на втором обеспечивается сближение управляющих движений оператора.

В качестве управляющих воздействий оператора принимается

,

 — программное управление (опорная траектория), определяемая в виде

;

 — длительность реализации.

Возможно аддитивное представление управляющих воздействий как суммы импульсов с различными амплитудами и длительностью

или как поток импульсов и т. д. [7].

При выполнении своих функций человек-оператор во многих случаях действует в импульсном режиме; при прогнозировании осуществляет распознавание образов и в течение каждого периода времени использует максимальное управляющее воздействие.

Этап обучения оператора устраняет необходимость сознательного принятия стратегических решений (с низкой информационной пропускной способностью сознательного мышления). При этом адаптивные действия оператора становятся подсознательными. Оператор настолько проникается необходимостью достижения цели, что даже резкие структурные изменения (иногда даже изменения полярности действия элементов) могут не повлиять на качество работы всей системы (человек может и не запомнить этого изменения структуры объекта).

Чтобы определить динамические характеристики системы в процессе функционирования и сохранить оптимум управления (даже при значительном изменении параметров и структуры объекта) оператор опрашивает объект, периодически посылая импульсно-образные сигналы.

Исходя из используемого аналитического представления управляющих воздействий оператора, формируется обобщенный вектор управления

,

зависящий от технических параметров модели, характеризующих их степень влияния на структуру управленческой деятельности оператора.

Использование итеративного подхода для определения параметров структуры управляющих воздействий оператора дало возможность разработки ряда тренажеров специальных транспортных систем [1,6].

 

Литература:

 

1.         A. N. Andreev, A. M. Danilov, B. V. Klyuev, E. V. Lapshin, A. V. Blinov, N. K. Yurkov. Information models for designing conceptual broad-profile flight simulators / Measurement Techniques. — August 2000. — Vol.43. Issue 8. — P.667–672.

2.         Данилов А. М., Лапшин Э. В., Гарькина И. А., Юрков Н. К. Принципы создания сложных управляемых динамических систем применительно к авиационным тренажерам / Информационные технологии в проектировании и производстве. — 2004. — № 2. — С. 53–57.

3.         Гарькина И. А., Данилов А. М., Юрков Н. К. Системный подход к идентификации и управлению качеством, пример реализации / Проектирование и технология электронных средств. — 2009. — № 4. — С. 41–46

4.         Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М., Дулатов Р. Л. Cтруктурная и параметрическая идентификация сложных эргатических систем / Фундаментальные исследования. — 2015. — № 2–5. С. 919–922.

5.         Гарькина И. А., Данилов А. М., Сухов Я. И. Оценка оператором характеристик объекта по управляемости / Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. — С. 165.

6.         Гарькина И. А., Данилов А. М., Сорокин Д. С. Классификация объектов эргатических систем по их динамическим характеристикам / Современные проблемы науки и образования. — 2014. — № 6. — С. 167

7.         Данилов А. М., Гарькина И. А., Домке Э. Р. Математическое моделирование управляющих воздействий оператора в эргатической системе / Вестник МАДИ. — 2011. — № 2. — С.18–23.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle