Требуется обновление браузера.

Алгоритм априорной оценки степени соответствия объекта управления возможностям человека-оператора


Просмотров: 364
Сентябрь 2017 года
Себряков Г.Г., Набатчиков А.М., Бурлак Е.А. Алгоритм априорной оценки степени соответствия объекта управления возможностям человека-оператора // Третья Всероссийская научно-техническая конференция Навигация, наведение и управление летательными аппаратами. Тезисы докладов. Том 2. – М.: ООО "Научтехлитиздат", 2017. – С. 139-141.
Мероприятие: Третья Всероссийская научно-техническая конференция Навигация, наведение и управление летательными аппаратами
Стремительное развитие науки и техники привели к увеличению требований к человеку-оператору, являющемуся как неотъемлемой частью, так и «бутылочным горлышком» контура-управления [1]. Для обеспечения оптимального согласования характеристик машины и человека, необходимо как можно глубже изучить аспекты формального описания деятельности оператора [2]. Детальное исследование возможностей и ограничений человека, характеристик ошибок слежения и их зависимости от условий деятельности, позволит создать модель человека-оператора, обладающую достаточной адекватностью и общностью для решения поставленной задачи согласования [3].

При реализации операции слежения в динамическом контуре, оператор пытается минимизировать ошибку между предъявляемым стимулом и прицельной меткой. В процессе управления, в сознании оператора формируется некий образ динамической системы («концептуальная модель»), соответствующий реальному объекту управления с учётом присущих человеку ограничений [3, 4]. Степень соответствия концептуальной модели и фактического объекта управления, определяет уровень комфортности [5] деятельности оператора.

В работе приводится алгоритм синтеза концептуальной модели для заданного объекта управления. Алгоритм основан на теории стохастических динамических систем и решении матричного уравнения Рикатти (для расчёта дисперсий). В качестве меры соответствия исходной и синтезированной моделей, предлагается использовать функцию когерентности [6]:


показывающую величину линейности связи двух сигналов. Таким образом, если в полосе частот, соответствующей рабочему диапазону человека-оператора, функция существенно меньше единицы – оператор будет испытывать затруднения при реализации слежения. Отметим, что величина ошибки слежения не в полной мере характеризует комфортность деятельности, так как человек может повысить точность, перейдя к нелинейным режимам работы, что, однако, требует от него дополнительных усилий и концентрации, то есть снижает комфортность процесса управления. Кроме того, функция когерентности позволяет оценить «проблемные» полосы частот, что может быть важно при проектировании системы управления, определении условий эксплуатации и требуемых навыков оператора.

Для проверки рассмотренных методов, была проведена серия экспериментов: нескольким испытуемым (обладающим разным операторским навыком) предлагалось в течение некоторого времени, совмещать предъявляемые на экране цель и прицельную метку, работая с разными объектами управления [7]. После каждого сеанса, оператор оценивал комфортность системы по возрастающей шкале. Эксперименты показывают хорошее соответствие между субъективной оценкой оператора и поведением квадрата функции когерентности в области низких частот.

На рисунке ниже представлены отдельные результаты описанных экспериментов. Функция когерентности на рис. 1, а имеет существенный «провал» в области низких частот (от 0 до 3 Гц), что согласуется с низкой субъективной оценкой комфортности «0» соответствующего объекта управления испытуемым. Напротив, график на рис. 1, б, в области низких частот близок к теоретическому максимуму – соответствующий объект управления охарактеризован тем же испытуемым как более комфортный, оценка – «3».

img1.png
Рис. 1. Когерентность и комфортность деятельности: а – оценка «0», б – оценка «3».

Таким образом, предложенная методика позволяет сделать априорный вывод о комфортности операции слежения с заданным объектом управления.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проект № 15-08-06767.

Файлы к скачиванию:

Комментарии

Инкогнито
  Загружаем captcha