РОЗДІЛ 2
ЗАДАЧА І МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ЕТАПУ СТРУКТУРНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ МОДЕЛЕЙ ДИНАМІКИ
„ЗОРОВОГО КАНАЛУ” ОПЕРАТОРА НА СТАТИЧНОМУ ТРЕНАЖЕРІ
Людині - операторові пред'являються все більш високі вимоги по забезпеченню
якості пілотування ЛА. У багатьох випадках виявилося, що слабким місцем
людино-машинної системи, що обмежує її ефективність і надійність, є сама
людина. Подальше вдосконалювання таких систем вимагало [1, 41, 44] всебічного
знання динамічних властивостей людини.
Незважаючи на серйозні недоліки, властиві людині як ланці динамічної системи,
вона має й безперечні позитивні якості, завдяки яким ще довгі роки будуть
находити собі застосування системи керування, що включають у себе людину. Тому
для особливо відповідальних людино-машинних систем проводиться спеціальний
відбір і підготовка операторів. Основою для відбору служать дані про рівні
природних здібностей у можливих кандидатів до деяких видів діяльності.
Здібності оператора можна правильно оцінити за допомогою чіткої кількісної
атестації людини - оператора.
2.1 Особливості опису поведінки людини - оператора при виконанні операції
спостереження
При роботі в контурі управління людина являє собою складну динамічну систему,
що самоорганізується. Сигнал, що надходить у цю систему, є входом (стимулом).
Сигнал, що виходить із системи, - виходом (реакцією) (рис. 2.1). У більшості
випадків система може мати багато входів і виходів, які можна фіксувати для
кожної конкретної ситуації.
Якщо розглядати взаємодію входів і виходів із погляду причинно – наслідкових
зв'язків і представляти таку взаємодію як перетворення стимулів xi у реакцію
yj, то кожну реакцію можна розглядати незалежно від інших:
(2.1)
тобто будь-яка реакція є функція всіх стимулів.
Рис. 2.1. Динамічна система з декількома входами й виходами
Головною метою дослідження фізіологічних систем є ідентифікація функціонального
перетворення F (2.1). Експериментально така ідентифікація повинна була б і
включати вимірювання всіх зовнішніх входів, що впливають на систему. Однак це
складно, тому на практиці, звичайно, обмежувалися визначенням [55, 56] тільки
тих змінних, які найбільш істотним образом впливають на кожну конкретну
реакцію. Невраховані змінні або розглядаються як шум, або зовсім не приймаються
до уваги.
Основною задачею дослідження фізіологічних систем є передбачення реакції систем
на даний сигнал (стимул). Слід зазначити, усі викладені міркування залишаються
в силі при аналізі будь-якої системи, але в цьому випадку, у першу чергу нас
буде цікавити аналіз саме фізіологічних систем і специфічні проблеми аналізу.
Живі системи в порівнянні з фізичними й штучними системами виявляються
системами з багатьма невідомими. Відома досить мізерна інформація щодо функцій,
структури й поведінки таких систем. Частково це пояснюється тим, що
експериментально, як правило, не вдається розчленувати фізіологічну систему на
основні компоненти й досліджувати їх незалежно друг від друга. Крім цього при
зміні зовнішніх факторів, що впливають на систему, вона може змінити свою
структуру. Тому виникає задача дослідження й опису надзвичайно складних явищ.
Вирішення подібної задачі вимагає феноменологічного підходу, що безпосередньо
приводить до задачі ідентифікації системи на будь-який даний стимул, тобто у
визначенні функцій фізіологічної системи, яка полягає в перетворенні вхідних
сигналів у вихідні.
При практичному здійсненні етапів ідентифікації систем важливо враховувати
умови експерименту, тобто обмеження й особливості досліджуваних систем.
Ідентифікація дає можливість установити як взаємодіють окремі компоненти
системи в процесі формування її реакції. Один із можливих способів здійснення
подібної ідентифікації полягає в розкритті всієї структури досліджуваної
системи. Крім того, можна спробувати врахувати додаткові змінні, які описують
стан системи.
При структурному підході [38, 56] до вирішення проблеми ідентифікації
досліджувана система розглядається як «чорний ящик», а метою дослідження є
визначення, наприклад, передаточних функцій системи на одному рівні ієрархії,
при цьому нижні рівні ієрархії системи не враховуються. Структурна
ідентифікація [38] системи передбачає повне визначення її динамічних
характеристик шляхом проведення відповідного експерименту по визначенню реакцій
на стимули. Такий підхід є загальним при вивченні динамічних властивостей
різних систем.
У цей час існує [20] класифікація видів ідентифікації. Деякі з них наступні
Параметрична ідентифікація [20, 35]. Структура системи припускається відомою
або щодо неї робляться певні припущення, а параметри диференціальних (або
інтегро-диференціальних, різницевих, алгебраїчних і т.п.) рівнянь, що описують
систему, вважаються невідомими. У цьому випадку задача ідентифікації зводиться
до пошуку рішення в "просторі параметрів", що забезпечує мінімізацію деякої
функції помилки, тобто міри ступеня взаємної відповідності стимулів і реакцій.
Структурна ідентифікація [20, 35, 38]. Тут структура й параметри системи
вважаються невідомими. У цьому випадку ідентифікація зводиться до пошуку
структури й параметрів системи, що щонайкраще пояснює взаємозв'язки входів і
виходів системи.
Такий підхід у біотехничній сфері [14, 15, 43, 79] часто використовується
вченими-біологами в сполученні з тестуванням системи за допомогою
синусоїдальних або східчастих сигналів. Треба відмітити, що використання таких
сигналів для дослідження динамічних властивостей людини-оператора має ряд
недоліків, зокрема при використанні синусоїдальних або східчастих сигналів
отриманий опис динамічної системи буде заздалегідь обмеже
- Київ+380960830922