Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

PARAMETRIC IDENTIFICATION OF HUMAN-MACHINE SYSTEM WITH RANDOM EFFECTS AND INTERFERENCES

Budylina E.A. 1 Garkina I.A. 2 Danilov A.M. 2 Tyukalov D.E. 2
1 Moscow state university of mechanical engineering (MAMI)
2 Penza State University of Architecture and Construction
Are given the methods of determining the generalized characteristics of the operator and object (are used data of proper functioning of an integrated human-machine system). Accepted hypothesis: the adequacy of the model parameters and the real object is formed by a certain style of control. Dynamic similarity systems «operator-object-environment» and «operator-model» is considered from the conditions of formation of the trainees have the necessary management skills. Indicates the uncertainty characteristics of the operator (part human-machine system; it is associated with organismic principle): operator completes itself in the whole system optimally organismically. In the context of this uncertainty are given algorithms for determining disturbances and interference at a given localization. The resulting generalized transfer functions were used as a first approximation in the iterative method of synthesis training systems and configure their settings. Provides the results of practical testing.
iterative synthesis
parametric identification
block diagram
random effects and noise
Human-machine system

Ограничимся случаем, когда оператор описывается инерционным звеном второго порядка с запаздыванием [1…5]. Предполагается справедливость гипотезы о формировании оператором управляющих воздействий по фазовым координатам, их скоростям и ускорениям. Тогда уравнения динамики будут иметь вид:

.

При идентификации возмущений и помех возникают значительные сложности, вызываемые, прежде всего, тремя факторами:

- отсутствие удовлетворительного математического описания результатов интегрального воздействия на объект (например, на самолет – атмосферных возмущений);

- практически непредсказуемые случайные воздействия (помехи со стороны оператора);

- коррелированность возмущений и помех с входными воздействиями.

Структурную схему эргатической системы примем в виде, приведенном на рис.1.

Рис.1. Структурная схема эргатической системы

Можно показать, при известных характеристиках человека-оператора и некоррелированности помех с входным воздействием спектральные характеристики помех определяются в виде

( – импульсная переходная функция части объекта регулирования, где действием помех можно пренебречь; – импульсная переходная функция объекта по отношению к помехе; – импульсная переходная функция оператора).

Справедливо

.

При указанной структурной схеме эргатической системы передаточную функцию объекта принципиально можно определить в виде (справедлива как при наличии, так и при отсутствии внутренних помех):

.

Передаточные функции , определяются в соответствии с последовательностью формул:

,

,

,

.

Здесь – соответственно корреляционные функции и спектральные плотности.

Что касается оператора, при одноканальном управлении его деятельность может описываться по структурной схеме, приводимой на рис.2; – передаточные функции анализатора и моторики человека-оператора. Сумматор описывает формирование сигнала ошибки центральной нервной системы.

Рис. 2. Структурная схема при одноканальном управлении

Рис. 3. Модифицированная структурная схема

Как видим, при сравнении функционирования систем «оператор-объект» и «оператор-модель объекта», по существу, нельзя установить степень влияния на полученную разницу от несовпадения модели от реального объекта и параметров оператора (в соответствии с организмическим принципом параметры оператора определяются объектом).

Более подробно описание функционирования эргатической системы возможно по модифицированной структурной схеме Гесса (рис.3); – передаточные функции объекта (); – коэффициенты усиления оператора (характеризуют ); определяет ремнанту, вводимую в ошибку; – возмущение; – отклонение руля; – отклонение ручки управления.

Справедливо

.

Можно показать,

.

Программное движение задается , ошибка – , входная координата – . Определение неизвестных параметров объекта и человека-оператора можно осуществить по .

Приведенные алгоритмы определения параметров эргатической системы прошли практическую апробацию с положительным результатом при итерационном синтезе тренажеров транспортных систем различного назначения [6-9].

Рецензенты:

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

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