Человеческий фактор. Том 3. Часть 1 - Сальвенди Г.
ISBN 5-03-001815-8
Скачать (прямая ссылка):
пр" г-*
т
YVY0 = .—ув-У ? при Yc = K/s\ (53)
-т' s
ie s
(K'/K.y
YpYe =s —-—-——- при Ye = /C/s2;
S[S(W) + 1]
T'.wr.-l /К-К.
Рис. 5 25. Упрощенная структура модели оператора в задаче компенсирующего слежения.
Из этих выражений видно, что соответствующим выбором коэффициентов Ке, К п передаточная функция разомкнутой системы в области частоты среза может быть сделана идентичной модели оператора (5), полученной по методу частоты среза. Отметим, что запаздывание т из (53) идентично запаздыванию г из формулы (5).
Предположение о том, что первичные элементы модели компенсации идентичны первичным элементам модели преследования, является основой при разработке модели преследования с использованием структурной модели рис. 5.25; при этом, конечно, принимается, что используется соответствующее средство
Управление с обратной связью
313
отображения. Предлагаемая модель подразумевает наличие двух режимов оператора: если переключатель режимов на рис. 5.26 находится в положении «О», оператор для работы в режиме компенсации использует только сигнал отклонения; если же переключатель находится в положении «1», оператор использует сигнал, пропорциональный скорости изменения запаздывающего задающего воздействия. Эквивалентное запаздывание включается в систему для учета запаздывания, йри восприятии скорости [26]. Если заменить рассмотренную операцию переключения суммированием, модель упростится и станет более доступной для анализа (рис. 5.27).
Рис. 5 26. Упрощенная структура модели оператора в задаче слеженйя с преследованием.
Общие положения для выбора параметров модели могут быть сформулированы следующим образом. Положив К* и Кт равными нулю, выберем К^ и Ке так, чтобы удовлетворить частоте среза, определяемой выражением (55). Значение Кт выбирается из условия, что отношение т/е соответствует отношению о)c/s при частоте, по меньшей мере на декаду меньшей частоты среза сос. В соответствии с блок-схемой рпс. 5.27 получим
(AT.se V + Ке) Ксе
т _
с 1 +sK.Yc+ YC<TT'S (Кт + Кс)
(54)
Это выражение можно существенно упростить. Положим Ус = = Yc=K.ls, тогда второе из уравнений (13) показывает, что
0)6 = К .К+ 1 '
314 Глава 5
(56)
С учетом предыдущих рассуждений получим т (s/o>c)e (T'+t<) 5 4-e~TgS
с (s/“?) +е-Т,!
При выводе этого выражения сумма (Кт+Ке) была заменена на Ке? Если оператор воспринимает не сигнал c(t), а сигнал C(t+Xi+Xe), то
,-v
= 1. (57)
(s/<oc) + е ‘
Из соотношения (57) следует, что если время прогноза близко к сумме Tj+Te, может значительно улучшиться качество слежения. Этот факт подтвержден экспериментальными данными, приведенными в работе [29]. Данные получены в ходе исследо-
Рис. 5.27. Более удобный для анализа вариант блок-схемы, представленной на рис. 5.26.
вания, в котором оператору для прогноза в системе, аналогичной показанной на рис. 5.27, выводились различные объемы информации, причем использовались времена прогноза 0,1; 0,2;
0,3; 0,4; 0,8. Типичный пример экспериментальных данных приведен на рис. 5.28. Времена прогноза выше 0,4 с практически не влияют на качество слежения, что соответствует значению суммы тг+те для объекта управления в виде /С/s, исследуемого и в работе [12].
Модели, показанные на рис. 5.26 и 5.27, очень полезны для интерпретации экспериментальных данных и для формулировки требований к средствам отображения. Кроме этого, автор показал, что схема рис. 5.26 полезна для учета влияния ключей движения на идентифицируемые характеристики оператора и
Управление с обратной связью
315
ОЯ 0,4 0,6 0,8 Время прогноза, с
Рис. 5.28. Влияние прогноза на качество слежения, определяемое отноше-т т нием je2(t)dt/§e2(t)dtX100%-о о
для предварительной форму- 1 лировки требований к полю зрения в многоконтурных задачах [14].
Кроме рассмотренной
структурной модели, имеется еще целый ряд моделей опера- § тора, основанных на методе Ц частоты среза. Так, на рис.
5.29 показана модель, предло- ^ жеиная в работе [1]. Эта мо- § дель была получена на основе, §* имитационного моделирования задачи управления автомашиной. Число п представляет собой порядок передаточной функции Ус в области частоты среза. Такая модель предполагает, что оператор непосредственно воспринимает или оценивает п-ю производную задающего воздействия, так что YPi — константа. Аллан и Мак^
Рае [1] считают, что самый лучший способ сформировать у оператора поведение типа преследования в какой-либо задаче — вывести на средство отображения или в непосредственной близости от него те значения задающего воздействия, которые обеспечивают постоянство YP[. Прогноз этих значений позволит значительно улучшить качество слежения по сравнению со случаем простой компенсации.
5.4.2. Оптимальное моделирование
Применение оптимального моделирования к задаче преследования не требует каких-либо дополнительных .пояснений. В этом случае задающее воздействие и его производная просто включаются в вектор переменных, которые должны быть представлены оператору или оценены им. Решение задач с прогнозированием требует, чтобы вектор состояния был расширен за счет состояний или выходов, пропорциональных прогнозируемому входу. Большинство успешных приложений оптимального моделирования к задачам, охватывающим моторные реакции, можно рассматривать как слежение с прогнозированием.
