Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

IDENTIFICATION OF INTERFERENCE, WAS NOT CORRELATED WITH THE INPUT SIGNAL

Garkina I.A. 1 Danilov A.M. 1 Dulatov R.L. 1
1 Penza State University of Architecture and Construction
Рассматривается ретроспективный анализ помех и их локализация по данным нормального функционирования человеко-машинной системы. Определяются статистические характеристики помехи, в том числе математическое ожидание и корреляционная функция. Предполагаются известными: импульсная переходная функция всей системы; импульсная переходная функция части объекта регулирования, где действием помех можно пренебречь; импульсная переходная функция объекта по отношению к помехе; импульсная переходная функция обратной связи. Приводятся методики для определения локализации помехи и их характеристик в приложении к разработке авиационных тренажеров. Предлагается алгоритм для определения характеристик помехи. Он включает определение ряда передаточных функций по уравнениям динамики, по которым находятся спектральные плотности помехи в различных узловых точках. Методика апробирована при разработке конкретных эргатических систем.
Considered a retrospective analysis of interference and their localization according to the normal functioning of human-machine systems. Determined by the statistical characteristics of noise, including the expectation and the correlation function. Assumed to be known: impulse response function of the whole system; impulse response function of the object of regulation, where the influence of noise can be neglected; impulse response function of the object in relation to interference; impulse response function of feedback. Proposed a technique for determining the localization of noise characteristics in the annex to the development of flight simulators. Is given an algorithm for determining noise characteristics. It includes identification of a number of transfer functions from the equations of dynamics; determination of the spectral densities of noise in different nodal points. The method was tested in the development of specific ergatic systems (transport simulators for training operators).
simulators transport systems
interference identification methods
localization of interference
block diagrams
Human-machine system

При разработке комплексов для подготовки оператора транспортных человеко-машинных систем одной из актуальных задач является определение характеристик внутренних помех и их локализации [2; 4; 6-8]. Рассмотрим нестационарную систему, замкнутую обратной связью и имеющую внутреннюю помеху (рис. 1).

Рис. 1. Замкнутая система с помехой.

В режиме функционирования производятся измерения и; можно считать известными математические ожидания и корреляционные функции , . Пусть далее известны:

- импульсная переходная функция всей системы ;

- импульсная переходная функция части объекта регулирования, где действием помех можно пренебречь;

- импульсная переходная функция объекта по отношению к помехе;

- импульсная переходная функция обратной связи.

Требуется определить статистические характеристики помехи , . Можно показать, что для стационарных систем, если помеху привести к выходу системы (), то среднее значение стационарной помехи, приведенной к выходу

,

.

В случае необходимости могут быть найдены спектральные характеристики приведенной помехи. В частности, спектральная плотность вычисляется по формуле:

,

где - частотная характеристика системы, соответствующая импульсной переходной функции .

При приведении помехи к выходу рассматриваемую структурную схему можно изобразить в виде, приведенном на рис. 2.

Рис. 2. Преобразованная структурная схема.

Справедливо

(знания , , для отыскания корреляционной функции помехи, приведенной к выходу системы, не требуется).

Часто знания статистических характеристик приведенной помехи может оказаться недостаточным, и необходимо выявить место ее возникновения, то есть возникает задача структурной локализации помехи. В общем случае задача сводится к отысканию импульсных переходных функций и звеньев системы. А именно, требуется определить такую функцию части функционирующей системы, которая максимально подавляет помеху, а также функцию , которая, наоборот, максимально пропускает ее. В связи с этим структурную локализацию помехи целесообразно производить последовательным переносом через звенья системы против хода сигнала ошибки, определяя характеристики помехи в каждой узловой точке структурной схемы исследуемой системы. Необходимо исходить из априорных данных о системе, задаваясь импульсными переходными функциями , ее звеньев, сохраняя условия:

,

.

Определим статистические характеристики помехи в узловой точке структурной схемы (рис. 3).

Рис. 3. К определению статистических характеристик помехи.

Для системы с постоянными параметрами, внутренние помехи в которых стационарны, можно записать выражение, справедливое для установившегося режима:

,

,

- спектральная плотность помехи.

Рассмотрим приложение указанных методик к разработке авиационных тренажеров [1; 3; 5; 9; 10]. Примем:

- передаточные функции

, ;

- статистические характеристики возмущения

,;

- статистические характеристики выходной координаты

, .

Предполагалась справедливость гипотезы о некоррелированности внутренней помехи и входного сигнала системы (входной сигнал (или возмущение) регистрируется).

Требуется найти статистические характеристики .

Схему на рис. 1 преобразуем в схему на рис. 3. При получим

,

где

, ,

, ,

,

,

,

,.

Спектральная плотность помехи определится в виде

.

Таким образом, получили нижеприводимый алгоритм для определения характеристик помехи.

1. Из уравнения динамики определяются передаточные функции

,, .

2. Определяется спектральная плотность помехи

,

изменяя узловые точки.

Замечания. и определяются по уравнениям движения; , аппроксимируются аналитическими выражениями.

Рецензенты:

Родионов Ю.В., д.т.н., профессор, декан автомобильно-дорожного института ПГУАС, заведующий кафедрой «Эксплуатация автомобильного транспорта», г. Пенза;

Кошев А.Н., д.х.н., профессор, профессор кафедры «Информационно-вычислительные системы» Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза.