УДК 656:51-7

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТИЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ОПЕРАТОРА ЭРГАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Сухов Ярослав Игоревич1, Гарькина Ирина Александровна2
1Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, студент
2Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, д.т.н., профессор

Аннотация
Устанавливаются параметры, позволяющие описать требуемый стиль управления объектом в эргатической системе. Приводится алгоритм определения характеристик имитатора объекта управления из условий формирования у оператора необходимого стиля управления реальным объектом.

Ключевые слова: определение требований, оценка имитационных характеристик, характеристики имитаторов


ANALYTICAL DESCRIPTION OF CONTROL STYLE OPERATOR OF HUMAN-MACHINE SYSTEM

Suhov Yaroslav Igorevich1, Garkina Irina Aleksandrovna2
1Penza state university of architecture and construction, student
2Penza state university of architecture and construction, doctor of science in engineering, professor

Abstract
We present the methods for determining performance requirements to the simulator. The method is based on a comparison of control styles on the real object and on the simulator.

Keywords: characteristics simulators, definition of requirements, quality assessment of simulation characteristics


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Сухов Я.И., Гарькина И.А. Аналитическое описание стиля управления оператора эргатической системы // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 2. Ч. 2 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/02/46835 (дата обращения: 01.10.2017).

Рассмотрим эргатическую систему (рис.1), описываемую с учетом запаздывания как оператора, так и органов управления, уравнениями вида [1…3]:


 

;
(1)

где  и  - заданные матрицы,  - векторы соответственно программного движения, отклонения органов управления, отклонения рулей, выходных координат; , - постоянные запаздывания (причины запаздывания могут быть различными; лишь предполагается независимость вида последних двух уравнений при использовании для управления различных (по виду и количеству) источников информации). Естественно предположить, что динамика имитатора описывается системой такого же вида, как и (1).


Рис.1. Структурная схема системы

Для оценки стиля управления воспользуемся обобщенным вектором , компонентами которого являются неслучайные числовые характеристики случайной функции  и элементы матриц . В качестве числовых характеристик используются резонансные частоты  спектральной плотности , вероятности попадания частоты  в некоторые окрестности точек ; дисперсии, приходящиеся в эти окрестности; средние амплитуды и длительности импульсов в управляющих воздействиях (легко определяются по данным нормальной эксплуатации [4…7]). Определение элементов  требует наряду с решением задачи идентификации, проведения оценки чувствительности динамических характеристик системы (1) к ошибкам идентификации. Примем  и воспользуемся регрессионным методом идентификации (по синхронным измерениям  в процессе нормальной эксплуатации). 
Приведем (1) к виду

,
(2)

где  - n-мерный вектор состояния и m-мерный вектор управления (вход) соответственно; - матрицы коэффициентов; (). Введем

 ;
 ,

получим

 ,
;
 .

Из (2) будем иметь

 ;
(3)
 ;
 .

Откуда следует

;
(4)

.
В силу стационарности матрицы Ф выражение (4) справедливо при всех k. Уравнение (4)эквивалентно системе:

x1k+1 = a11 x1k + … + a1 n xnk + b11 u1k + … + b1 m umk ;
x2k+1 = a21 x1k + … + a2 n xnk + b21 u1k + … + b2 m umk ;

xnk+1 = an1 x1k + … + an n xnk + bn1 u1k + … + bn m umk ;
(5)

(x1k+1, … , xnk+1 определяются изолированно).
Регрессионная идентификация параметров управления

xik+1 = ai1 x1k + … + ai n xnk + bi1 u1k + … + bi m umk ()

требует знания r n + m + 1 совокупностей синхронных измерений xik+1 и x1k , … , xnk , u1k , … , umk :



Справедливо


;
 ;
 ;
,
.

Откуда для оценки параметров  получим соотношение

 .

Откуда

 ,
 .

Указанная схема легко может использоваться для идентификации и систем вида (1). В дискретной форме (1) представится в виде

 ;
()

- входы, - выход. Если по данным нормальной эксплуатации по указанной выше схеме определить , то легко определятся и 
С использованием этой методики осуществлялась параметрическая идентификация эргатической системы с уравнениями движений

,
,
,
,
,
(6)

(-синхронные измерения). Обобщенный вектор управления принимался в виде

;
(7)

 определялись в соответствии с [3];  - средние амплитуды и длительности импульсов управляющих воздействий.
Справедливо

Ξ,
Ξ=,
Ξ=,

(используются центрированные значения для  систем).
Все тринадцать компонент вектора  линейно зависят от четырех технических параметров , в рассматриваемых интервалах их изменения.


Библиографический список
  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. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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: http://www.science-education.ru/119-14766.


Все статьи автора «fmatem»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: