Введение к работе
Актуальность проблемы. В современных эрратических системах управляющее воздействие на регулируемый объект или процесс осуществляется, как правило, с помощью тех'или иных органов управления. Подбор конструктивных параметров органов управления, их расположение на рабочем месте оператора во многом определяют эффективность функционирования всей системы в целом, надежность и безопасность ее работы. Этим обусловливается необходимость'учета при проектировании систем "человек-машина" психофизиологических и биомеханических возможностей человека при манипулировании с различными органами управления (ОУ).
Органы управления непрерывного регулирования, которые используются в системах управления динамическими объектами и системах слежения, можно разделить на две группы. Первая - это традиционные подвижные органы управления, в которых основным регулируемым параметром выступает перемещение, его величина и направление,' кан по техническим особенностям, так, по-видимому, и для человека. В данной группе обычно выделяют свободные или изотонические ОУ, для которых усилие, необходимое при перемещении,незначительно по величине и практически постоянно - как правило, эти ОУ лишены центрирующих пружин. Вторая группа - силовые органы управления, управляющий сигнал от которых определяется величиной и направлением прикладываемого усилия. При условии полной неподвижности ОУ он называется изометрическим - по принципу работы мышц в данных условиях. Изотонические и изометрические органы управления представляют две крайние группы подвижных и силовых ОУ, поскольку они воплощают два противоположных принципа работы мышц.
В настоящее время силовые органы управления применяются в робототехнике и транспортных системах. Однако приходится констатировать, что инженерно-психологические рекомендации по конструированию и использованию силовых ОУ отсутствуют в литературе. Возможно поэтому, а также вследствие определенного предубеждения о низком уровне эффективности силового регулирования, ОУ изометрического типа не получили широкого распространения на практике. Вместе с тем, они имеют ряд преимуществ перед подвижными: малый вес и объем, требуют меньше рабочего пространства, т.к. нет необходимости совершать движения, в них используются более долговечные тензометрические датчики по сравнению с потенциометрическими
в подвижных ОУ. Таким образом, только систематическое экспериментальное исследование возможностей и специфики силового регулирования позволит понять, в каких условиях изометрические ОУ могут эффективно использоваться.
Научная новизна работы состоит в исследовании и обосновании возможностей человека по управлению динамическими объектами ,с применением подвижных и силовых органов управления. Разработаны методические приемы исследования управляющих действий: фиксирование-стабилизация, минимальные управляющие воздействия. На основе последнего предложен принцип определения оптимального коэффициента усиления органа управления в системах слежения для выполнения, задач точного наведения. Выявлены как общие, так и специфические черты управляющих воздействий подвижного и силового типа при выполнении характерных для деятельности слежения человека-оператора корректировочных действий, фиксирования-стабилизации, сопровождения динамического входного сигнала. Получены их точностные и временные количественные характеристики.
Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы при разработке инженерно-психологических рекомендаций по проектированию исполнительской деятельности человека-оператора, а также требований к органам управления непрерывного регулирования, подбору их конструктивных характеристик. Работа проведена в соответствии с планом научных исследований кафедры эргономики и инженерной психологии Санкт-Петербургского университета по теме "Исследование психомоторной организации человека-оператора и действий слежения-управления" (Р гос.per. 01.86.0038624 - 3.1.6.). Объект и предмет исследования. Объектом исследования является человек, выполняющий действия слежения-управления, а предметом -характеристики управляющих действий.
Цель исследования заключается в теоретическом и экспериментальном сравнительном исследовании качественных особенностей и количественных характеристик действий человека-оператора при использовании изотонического и изометрического органов управления. Цель конкретизируется в следующих основных задачах:
-
Выявление характеристик выполнения точностных, дозированных управляющих воздействий посредством изотонического и изометрического органов управления.
-
Выявление характеристик процесса фиксирования-стабилизации
при использовании изометрического органа управления.
3. Исследование эффективности слежения за динамическим входным сигналом при работе с изотоническим и изометрическим органами управления.
Апробация работы. Результаты экспериментальных исследований докладывались на УП Всесоюзной конференции по инженерной психологии в 1990 г. По материалам диссертации опубликовано три печатные работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографии и приложения. Текст работы изложен на 182 машинописных страницах, иллюстрируется 30 рисунками. Список литературы содержит 135 источников, из них 25 на иностранном языке. В приложении приводятся таблицы и графики.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Особенности взаимодействия и функционирования внешнего и внутреннего контуров регулирования при сенсомоторном управлении определяются как минимум следующими факторами: типом органа управления, величиной коэффициента усиления, наличием или отсутствием зрительного контроля за действиями, скоростью входного сигнала, фоновым усилием.
-
Изометрические органы управления обладают, по различным критериям эффективности, как преимуществами, так и недостатками по сравнению с изотоническими. Разработаны методические приемы исследования и определены условия для преимуществ.
-
Взаимовлияние каналов управления при работе с двухстепенной изометрической рукояткой обусловлено наличием непроизвольных колебаний при функционировании внутреннего контура силового регулирования.
