Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 634699)
Контекстум
.

Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах «человек – машина» (143,00 руб.)

0   0
Первый авторУстюжанин А. Д.
АвторыПупков К. А.
ИздательствоМ.: РУДН
Страниц185
ID221353
АннотацияВ пособии рассматриваются научные основы динамической идентификации нелинейных систем применительно к оценке состояния человека-оператора, управляющего объектами различного типа. В качестве математической модели для описания динамики человека-оператора используется ряд из ортогональных G-функционалов Винера. Приводится методика расчета ядер этих функционалов по экспериментальным данным. Излагается проблема описания динамики человека-оператора при вибрации и дается методика получения характеристик точности работы системы «человек – машина» при одновременном получении человеком сведений по информационному каналу и воздействии вибрации. Приводится методика оценки степени обученности человека-оператора по результатам испытаний. Дается описание стенда и программного обеспечения, позволяющих получить входную и выходную реализации случайного процесса, необходимые для расчета ядер функционалов.
Кем рекомендованоУчебно-методическим советом вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 161100 «Системы управления движением и навигация»
Кому рекомендованоДля студентов, изучающих методы проектирования систем «человек – машина». Пособие представляет интерес для специалистов, создающих указанные системы.
ISBN978-5-209-03604-3
УДК681.3.01
ББК32.81
Устюжанин, А. Д. Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах «человек – машина» : учеб. пособие / К. А. Пупков; А. Д. Устюжанин .— Москва : РУДН, 2011 .— 185 с. : ил. — ISBN 978-5-209-03604-3 .— URL: https://rucont.ru/efd/221353 (дата обращения: 24.04.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

А.Д. Устюжанин, К.А. Пупков Москва Российский университет дружбы народов 2011 <...> А.Д. Устюжанин, К.А. Пупков ДИНАМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОЦЕНИВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В СИСТЕМАХ «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА» Допущено Учебно-методическим советом вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 161100 «Системы управления движением и навигация» Москва Российский университет дружбы народов 2011 УДК 681.3.01 ББК 32.81 У 79 Утверждено РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов Рецензенты: доктор технических наук, профессор А.И. Дивеев, доктор технических наук, профессор Ю.Г. Оболенский У 79 Устюжанин, А. <...> Д., Пупков, К. А. Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах «человек – машина» [Текст] : учеб. пособие / А. Д. Устюжанин, К. А. Пупков. <...> В качестве математической модели для описания динамики человека-оператора используется ряд из ортогональных G-функционалов Винера. <...> Приводится методика расчета ядер этих функционалов по экспериментальным данным. <...> Излагается проблема описания динамики человека-оператора при вибрации и дается методика получения характеристик точности работы системы «человек – машина» при одновременном получении человеком сведений по информационному каналу и воздействии вибрации. <...> Приводится методика оценки степени обученности человекаоператора по результатам испытаний. <...> Дается описание стенда и программного обеспечения, позволяющих получить входную и выходную реализации случайного процесса, необходимые для расчета ядер функционалов. <...> В ранних работах [35], посвященных анализу функционирования человека в системах «человек – машина», обращалось в основном внимание на изучение его динамических свойств, определению передаточной функции, то есть решению задачи идентификации при задании некоторого входного воздействия и получении реакции <...>
_Динамическая_идентификация_и_оценивание_состояния_человека-оператора_в_системах_человек-машина.pdf
А.Д. Устюжанин, К.А. Пупков ДИНАМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ОЦЕНИВАНИЕ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В СИСТЕМАХ «ЧЕЛОВЕК – МАШИНА» Допущено Учебно-методическим советом вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 161100 «Системы управления движением и навигация» Москва Российский университет дружбы народов 2011
Стр.2
УДК 681.3.01 ББК 32.81 У 79 Рец ен з ен ты: доктор технических наук, профессор А.И. Дивеев, доктор технических наук, профессор Ю.Г. Оболенский Устюжанин, А. Д., Пупков, К. А. У 79 Динамическая идентификация и оценивание состояния человека-оператора в системах «человек – машина» [Текст] : учеб. пособие / А. Д. Устюжанин, К. А. Пупков. – М. : РУДН, 2011. – 180 с. : ил. ISBN 978-5-209-03604-3 В пособии рассматриваются научные основы динамической идентификации нелинейных систем применительно к оценке состояния человека-оператора, управляющего объектами различного типа. В качестве математической модели для описания динамики человека-оператора используется ряд из ортогональных G-функционалов Винера. Приводится методика расчета ядер этих функционалов по экспериментальным данным. Излагается проблема описания динамики человека-оператора при вибрации и дается методика получения характеристик точности работы системы «человек – машина» при одновременном получении человеком сведений по информационному каналу и воздействии вибрации. Приводится методика оценки степени обученности человекаоператора по результатам испытаний. Дается описание стенда и программного обеспечения, позволяющих получить входную и выходную реализации случайного процесса, необходимые для расчета ядер функционалов. Для студентов, изучающих методы проектирования систем «человек – машина». Пособие представляет интерес для специалистов, создающих указанные системы. ISBN 978-5-209-03604-3 ББК 32.81 © Устюжанин А.Д., Пупков К.А., 2011 © Российский университет дружбы народов, Издательство, 2011 У т в е р ж д е н о РИС Ученого совета Российского университета дружбы народов
Стр.3
ВВЕДЕНИЕ Сложность объектов управления непрерывно возрастает. Это связано с тем, что цели, которые ставятся перед этими объектами, являются более многогранными и должны достигаться при различных, порой экстремальных, воздействиях окружающей среды. События последних лет показывают, что для эффективного действия объектов, в управлении которых участвует человек, необходимо уделять особое внимание обучению и адаптации его к воздействию среды для достижения цели, поставленной перед системой «человек – машина». Особенно важно уметь построить при обучении систему тестов, обладающих полнотой, и найти объективные критерии оценки степени обученности оператора. Часть функции управления в современных системах берет на «себя» компьютер, однако это не исключает оператора из решения задачи управления, а освобождает его лишь для решения самых сложных проблем, не поддающихся автоматизации. Поэтому обучение и адаптация человека-оператора в человеко-машинных системах не упрощается, а наоборот, становится более сложной. В ранних работах [35], посвященных анализу функционирования человека в системах «человек – машина», обращалось в основном внимание на изучение его динамических свойств, определению передаточной функции, то есть решению задачи идентификации при задании некоторого входного воздействия и получении реакции с дальнейшей совместной обработкой вход-выходного сигналов. Поскольку, как известно, человек как динамическая «система» является нелинейной, то рассмотренные ранее методы не являются адекватными как по полноте текста, предъявляемого человеку, так и по способам построения его динамической модели. С современных позиций, учитывая достижения в области 3
Стр.4
информационных технологий, нейрофизиологии и теории управления, концептуальную модель системы человек – машина, на примере управления динамическим объектом, можно представить в виде, показанном на рРис. 1. На рис. 1 видно два крупных блока: I – модель объекта управления (летательный аппарат или автомобиль и т.п.), в состав которого входят органы реализации управления, собственно динамика объекта управления и система отображения информации (СОИ), дающая возможность человекуоператору наблюдать как показания приборов, так и внешнюю обстановку движения объекта управления в окружающей среде. Предполагается, естественно, что у системы «человек – машина» имеется цель и поэтому деятельность человека в данной системе является целенаправленной; II – модель человека-оператора, состоящая в свою очередь из трех блоков на рис. 1: 1 – блок сбора информации, в котором должна быть отображена модель восприятия информации человеком, и, естественно, он должен быть обучен, то есть должен иметь навыки в сборе информации и ее понимании; 2 – блок образа движения, модель которого должна отображать оценку состояния и прогноз движения на основе этой оценки. Понятно, что человек должен быть обучен, то есть он должен иметь навыки в формировании образа движения. Сформированный и прогнозированный образ движения сопоставляется с эталонным образом и на основе этого сопоставления в блоке 3 – блоке управления – вырабатывается и исполняется управление. Конечно, как в 1 и 2 блоках, для выработки и исполнения управления человек должен быть обучен, то есть должен иметь навыки в управлении. Если известны математические модели блоков I и II, то при учете воздействий можно определить точность управления, необходимого для достижения цели. Однако если модель технической части системы «человек – машина» в определенной мере может быть описана адекватно, то описание модели человека-оператора до сих пор является проблематичным. 4
Стр.5
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ……………………………………………………. 3 Глава I. Идентификация и моделирование систем «человек – машина»……………………………………….. 28 § 1. Задача идентификации и понятие «черного ящика» ……………………………………….... 32 § 2. Идентификация нелинейных систем методом Винера ………………………………………….. 37 § 3. Оценка точности и сходимость ряда Винера ……… 48 § 4. Регуляризованные алгоритмы определения ядер Винера ………………………………………………. 54 Выводы к главе I ………………………………………..... 65 Глава II. Моделирование и идентификация динамики человека-оператора в следящих системах «человек – машина» ……………………………………..... 66 § 1. Постановка задачи слежения. Типы дисплеев и органов управления ……………………………………. 66 § 2. Описание динамических свойств человека-оператора с помощью ряда из функционалов Винера ………………………………... 75 § 3. Исследование влияния параметров передаточной функции человека-оператора на устойчивость и качество работы системы «человек – машина» ……… 87 Выводы к главе II ………………………………………… 98 Глава III. Воздействие вибрации, ее влияние на динамические свойства человека-оператора и эффективность его деятельности ……………………... 100 § 1. Способы измерения влияния вибрации на человека-оператора …………………………………… 102 § 2. Оценка влияния воздействия вибрации на точность работы системы «человек – машина» …….. 112 Выводы к главе III ……………………………………….. 120 179
Стр.180
Глава IV. Оптимизация взаимосвязи человека и техники в системах «человек – машина» …………..... 121 § 1. Синтез оптимальных систем «человек – машина» ……………………………………... 123 § 2. Интегральное уравнение, определяющее условие минимума среднего значения квадрата ошибки, структуру и параметры передаточной функции человека-оператора …………………………………….... 129 § 3. Практическое решение задачи ……………………... 133 Выводы к главе IV ……………………………………….. 137 Глава V. Стенд для исследования и оценки динамических свойств человека-оператора, работающего в составе системы «человек – машина» ……………………………………..... 138 § 1. Структура и состав стенда ………………………….. 139 § 2. Обучение и оценка обученности человека-оператора ……………………………………….147 Выводы к главе V ………………………………………... 155 Выводы ……………………………………………………... 156 Литература …………………………………………………. 158 Приложение. Результаты исследования динамических особенностей человеко-машинных систем …………….. 162 Описание и программа курса «Современные методы, модели и алгоритмы интеллектуальных систем» ……………… 170
Стр.181