Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПОМЕХАМИ

Будылина Е.А. 1 Гарькина И.А. 2 Данилов А.М. 2 Тюкалов Д.Е. 2
1 Московский государственный университет машиностроения (МАМИ)
2 ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»
Предлагается методика определения обобщенных характеристик оператора и объекта по данным нормального функционирования целостной эргатической системы. Предполагается справедливость гипотезы о формировании определенного стиля управления при адекватности параметров модели и реального объекта. Динамическое подобие систем «оператор-объект-среда» и «оператор-модель» рассматривается, исходя из условия формирования у обучаемых необходимых навыков управления. Указывается неопределенность характеристик оператора, как части эргатической системы, определяемой действующим в ней организмическим принципом: оператор достраивает себя в целостной системе организмически оптимально. В условиях указанной неопределенности предлагаются алгоритмы определения возмущений и помех при заданной их локализации. Полученные обобщенные передаточные функции использовались как первое приближение при итерационном методе синтеза тренажных и обучающих комплексов и настройке их параметров.
итерационный синтез
параметрическая идентификация
структурная схема
случайные воздействия и помехи
эргатические системы
1. Авиационные тренажеры модульной архитектуры: монография; под редакцией Лапшина Э.В., д.т.н., проф. Данилова А.М. – Пенза: ИИЦ ПГУ. – 2005. – 146 с.
2. Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М. Моделирование с позиций управления в технических системах // Региональная архитектура и строительство. – 2013. – № 2 (16). – С. 138-142.
3. 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.
4. Гарькина И.А., Данилов А.М., Домке Э.Р. Математическое моделирование управляющих воздействий оператора в эргатической системе // Вестник Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ). – 2011. – № 2. – С. 18-23.
5. Гарькина И.А., Данилов А.М., Петренко В.О. Решение приближенных уравнений: декомпозиция пространственного движения управляемого объекта // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 5; URL: www.science-education.ru/119-14766.
6. Гарькина И.А, Данилов А.М., Пылайкин С.А. Транспортные эргатические системы: информационные модели и управление // Мир транспорта и технологических машин. – № 1(40). – 2013. – С.115-122.
7. 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.
8. Данилов А.М., Гарькина И.А., Гарькин И.Н. Спектральные методы при анализе динамических систем // Региональная архитектура и строительство. – 2014. – № 3. – С. 109-113.
9. Данилов А.М., Домке Э.Р., Гарькина И.А. Формализация оценки оператором характеристик объекта управления // Известия ОрелГТУ. Информационные системы и технологии. – 2012. – № 2 (70). – С.5-11.

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.


Библиографическая ссылка

Будылина Е.А., Гарькина И.А., Данилов А.М., Тюкалов Д.Е. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ПОМЕХАМИ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=17681 (дата обращения: 23.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252