О реализации совмещаемых управляющих воздействий на объект в системах "человек—машина"
https://doi.org/10.17587/mau.21.274-281
Аннотация
Рассматриваются задачи реализации управляющих воздействий на объект в эргатической системе "человек—
машина", совмещаемых через орган управления аппарата человеко-машинного интерфейса, в целях эффективного распределения функций управления между человеком-оператором и управляющим автоматом системы. Выявлены особенности технической реализации управляющих воздействий на объект эргатической системы с помощью аппаратов совместного управления нового типа, через орган управления которых осуществляется информационное взаимодействие между человеком-оператором и автоматом системы. Принцип построения аппаратов совместного управления показан с помощью изобразительных моделей аппаратов дискретного и непрерывного действия, имеющих в своем составе электромеханическое приводное устройство, реагирующее на сигналы от управляющего автомата вследствие перемещения органа управления. В аппаратах предусматривается возможность перемещения органа управления и мускульным усилием человека-оператора.
Для вербальной модели действий и ответных реакций человека-оператора и машины, принятой в инженерной психологии, разработаны математические модели совместного управления объектом эргатической системы, описывающие перемещения органа управления. Математическая модель ответной реакции управляемого объекта системы представлена нормальной системой обыкновенных дифференциальных уравнений. В результате композиции моделей действий и ответных реакций для системы "человек—машина" получено конечное множество неполных представлений элементарных движений изображающей точки в пространстве состояний, на котором конструируется управляемое движение объекта в виде последовательности элементарных движений. Определены виртуальные дискретные сигналы управления, соответствующие конкретным позициям органов управления аппаратов совместного управления человеко-машинного интерфейса системы, по которым осуществляются последовательные переходы от одного
элементарного движения к другому.
Приведены результаты апробации совместного управления движением судна с использованием математической модели действий и ответных реакций в натурных экспериментах при повышенных требованиях к безопасности и точности движения. Сформулированы выводы об эффективности применения совместного управления в транспортных эргатических системах "человек—машина". Показано, что в этом случае в наибольшей степени используются и комбинируются достоинства партнеров по управлению.
машина", совмещаемых через орган управления аппарата человеко-машинного интерфейса, в целях эффективного распределения функций управления между человеком-оператором и управляющим автоматом системы. Выявлены особенности технической реализации управляющих воздействий на объект эргатической системы с помощью аппаратов совместного управления нового типа, через орган управления которых осуществляется информационное взаимодействие между человеком-оператором и автоматом системы. Принцип построения аппаратов совместного управления показан с помощью изобразительных моделей аппаратов дискретного и непрерывного действия, имеющих в своем составе электромеханическое приводное устройство, реагирующее на сигналы от управляющего автомата вследствие перемещения органа управления. В аппаратах предусматривается возможность перемещения органа управления и мускульным усилием человека-оператора.
Для вербальной модели действий и ответных реакций человека-оператора и машины, принятой в инженерной психологии, разработаны математические модели совместного управления объектом эргатической системы, описывающие перемещения органа управления. Математическая модель ответной реакции управляемого объекта системы представлена нормальной системой обыкновенных дифференциальных уравнений. В результате композиции моделей действий и ответных реакций для системы "человек—машина" получено конечное множество неполных представлений элементарных движений изображающей точки в пространстве состояний, на котором конструируется управляемое движение объекта в виде последовательности элементарных движений. Определены виртуальные дискретные сигналы управления, соответствующие конкретным позициям органов управления аппаратов совместного управления человеко-машинного интерфейса системы, по которым осуществляются последовательные переходы от одного
элементарного движения к другому.
Приведены результаты апробации совместного управления движением судна с использованием математической модели действий и ответных реакций в натурных экспериментах при повышенных требованиях к безопасности и точности движения. Сформулированы выводы об эффективности применения совместного управления в транспортных эргатических системах "человек—машина". Показано, что в этом случае в наибольшей степени используются и комбинируются достоинства партнеров по управлению.
Об авторах
В. О. Тырва
ФГБОУ ВО "ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова"
Россия
канд. техн. наук, проф.,
Санкт-Петербург
Россия
канд. техн. наук, проф.,
Санкт-Петербург
А. В. Саушев
ФГБОУ ВО "ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова"
Россия
Россия
д-р техн. наук, зав. каф.,
Санкт-Петербург
Список литературы
1. Сергеев С. Ф. Нейроадаптивные биоморфные интерфейсы в эргатических системах: проблемы и решения // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 9. С. 599—605.
2. Лохин В. М., Манько С. В., Александрова Р. И., Романов М. П., Диане С. А. К. Принципы построения и программно-алгоритмическое обеспечение человеко-машинного интерфейса для автономных роботов и мультиагентных робототехнических систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2016. Т. 17, № 9. С. 606—614.
3. Fiset J. Y. Human-machine interface design for process control applications. ISA, 2009. 171 p.
4. Larichev O. I., Methlie L. B., Sprague R. H. Problem of Man Machine Interaction in Decision Support Systems // Knowledge Representation for Decision Support Systems. Amsterdam: North — Holland Publ. Co, 1985. P. 27—39.
5. Cooper A., Reimann R., Cronin D. About Face 3. The Essentials of Interaction Design. Wiiey Publishing, Inc., 2007. P. 1—6.
6. Raskin J. The humane interface: new directions in the design of computer systems. ACM Press/Addison-Wesley Publishing Co. New York, NY, United States. 233 p.
7. Сергеев С. Ф. Методологические проблемы человекомашинного интерфейса // XII Всероссийское совещание по проблеме управления ВСПУ-2014. Москва 16—19 июня 2014 г. Сб. трудов ВСПУ-2014. С. 6414—6421.
8. Alciatore D. Introduction to mechatronics and measurement system. New York. USA: McGraw-Hill, 2011. 472 p.
9. Кальченко В. А. Общие эргономические требования к проектированию и анализу деятельности человека-оператора системы "человек—машина" // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. 2005. № 32. С. 42—43.
10. Ющенко А. С. Человек и робот — совместимость и взаимодействие // Робототехника и техническая кибернетика. 2014. № 1(2). С. 4—9.
11. Ющенко А. С. Ситуационное управление и робототехника // Материалы III Поспеловских чтений "Искусственный интеллект сегодня. Проблемы и перспективы". 2007. URL: http://www.posp.raai.org/?arch (дата обращения 28.10.2009).
12. Почему Су-35 самый опасный истребитель в мире? URL: http://www.kramola.info/vesti/novosti/pochemu-su-35-samyy-opasnyy-istrebitel-v-mire (дата обращения 23.08.2017).
13. Риркоv К. А., Ustyuzhanin A. D. Intelligent Systems // Proceedings of the International Scientific Conferences Intelligent Systems and Intelligent CAD’s. 2005. Vol. 3. P. 90—95.
14. Тырва В. О. Совместное управление объектом в эргатической системе: модели и реализации // Вестник ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова. 2018. Т. 10, № 2. С. 439—443.
15. Saushev A., Tyrva V., Kovtun L. Joint control actions on electromechanical devices in ergatic systems // E3S Web Conf. Volume 135, Innovative Technologies in Environmental Science and Education (ITESE—2019), Section Environmental Engineering. 2019. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201913501006.
16. Tyrva V., Saushev A., Shergina O. Automation elements of mental activity and actions of human operator in ergatic system ‘man-machine’ // International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2018. DOI: 10.1109/RUSAUTOCON 2018.
17. Моисеев Н. Н. Элементы теории оптимальных систем. М.: Наука, 1975. 526 с.
Рецензия
Для цитирования:
Тырва В.О., Саушев А.В. О реализации совмещаемых управляющих воздействий на объект в системах "человек—машина". Мехатроника, автоматизация, управление. 2020;21(5):274-281. https://doi.org/10.17587/mau.21.274-281
For citation:
Tyrva V.O., Saushev A.V. About Realizations of Compatible Control Impacts on the Object in the Man—Machine Systems. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2020;21(5):274-281. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.21.274-281
Просмотров: 380
.png)
Послать статью по эл. почте 