Технические звенья эргаматов описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями вида:

,

где: - состояние выходных переменных объекта управления,

- состояние входных управляющих переменных объекта управления,

- возмущающее воздействие на объект.

В частности, к таким системам относятся системы: «оператор – летательный аппарат» или «оператор – имитатор объекта».

Наибольшие трудности при аналитических исследованиях возникают вследствие того, что к настоящему времени процесс формирования управляющих воздействий оператора на основе сравнения информационной и концептуальной моделей недостаточно изучен. В связи с этим затрудняется использование многих известных методов теории управления для анализа, например, динамики полета управляемого оператором объекта [3…7]. Недостаточное качество обучающих комплексов также объясняется отсутствием требуемого информационного подобия указанных выше двух систем (слабая изученность и формализация взаимодействий оператора и объекта управления в замкнутой системе). Во многих случаях предполагается, что оператор, как звено системы управления, имеет одну входную величину (на индикаторе представляется лишь одна величина; оператор является одноканальным звеном). Однако внешнее впечатление многоканальности налицо, так как частота переключения внимания у человека может быть достаточно высокой.

Результатом когнитивного анализа [1,2] является орграф (рис.1)

Рис.1. Орграф транспортной эргатической системы:

1 – усилия на органах управления, 2 – изменение положения объекта относительно

внешних ориентиров, 3 – акселерационная информация, 4 – изменение положения объекта, характеризуемое показаниями приборов

Как видим, структурная схема всего эргамата представляется в виде, приведенном на рис.2.

Рис.2.Структурная схема эргамата:

- входной и - выходной сигналы для звена «человек-оператор»

Человек-оператор собирательно определяется как совокупность, состоящая из системы отображения информации, человека и органов управления. Структура звена «человек-оператор» представляется в виде, приведенном на рис.3.

Рис.3. Структурная схема оператора

В режиме компенсаторного слежения индикатор показывает лишь рассогласование между входной и выходной величинами . Функция человека-оператора сводится к уменьшению ошибки до нуля (директорное управление).

Известно описание операторской деятельности человека на основе обобщенной рабочей характеристики:

.

Это исчерпывающая характеристика человека как звена системы (определяет время, в течение которого человек может выполнить над сигналом, характеризуемым оператором , преобразования, характеризуемые оператором , с точностью ).

Операторами и характеризуется операторская деятельность человека:

, .

Оператор указывает, какой сигнал по сравнению с некоторым опорным сигналом поступает к человеку. А оператор указывает, какие функциональные преобразования выполняет человек над этим сигналом с точностью до (в зависимости от при одном и том же резко изменяется характер операторской деятельности человека). К сожалению, остаются открытыми вопросы о структуре опорного сигнала и степени коррелированности от .

Ниже на примере продольного движения предлагается структурная схема замкнутой системы (рис.4), в определенной степени позволяющая выяснить указанные вопросы.

Рис.4. Структурная схема управления продольным движением:

- передаточная функция анализатора, - передаточная функция моторной части оператора, сумматор – сравнивающее «устройство» центральной нервной системы

Можно показать,

;

, .

Так что

.

Решением уравнения идентификации в частотной области по синхронным измерениям и определяется обобщенная передаточная функция системы, которая обычно и используется в качестве приближения передаточной функции объекта (участие человека в системе не учитывается):

,

;

содержит коррелированный с сигнал (изображение - ).

Легко показать,

.

Здесь – изображение коррелированного с сигнала. Если бы не зависел от (разомкнутая система), то при определении ; можно рассматривать как задающее воздействие.

Если (система разомкнута), то ( никогда тождественно не обращается в нуль). Верно и обратное, если , то .

Таким образом, если , то ; управление объектом осуществляется по разомкнутому каналу. И обратно, если управление объектом производится по разомкнутому каналу, то . Если для директорного режима , то по и определяется . Мысль об управлении объектом по разомкнутому каналу не нова. Здесь дается лишь один из возможных способов для установления этого факта.

Далее. Пусть по синхронным измерениям и в процессе нормальной эксплуатации имитатора определена частотная передаточная функция ; по ее асимптотической характеристике можно определить и параметры . Пусть также одним из способов экспериментально определена передаточная функция собственно имитатора . По изложенному выше тогда можно определить часть выходного сигнала, коррелированную с . По и всегда можно подобрать так, что:

;

определена по данным нормальной эксплуатации самолета, вычислена с использованием данных эксперимента на имитаторе.

Из полученного соотношения непосредственно вытекает методика идентификации самолета по данным нормальной эксплуатации [3].

Рецензенты:

Логанина В.И., д.т.н., профессор, зав.кафедрой управления качеством и технологий строительного производства Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза;

Кошев А.Н., д.х.н., профессор, профессор кафедры информационно-вычислительных систем Пензенского государственного университета архитектуры и строительства, г. Пенза.