Оператор как управляющая «машина»

Поскольку оператор работает в замкнутом контуре системы управления, являясь интегральным звеном системы, он может рассматриваться как управляющая «машина».

Рис. 15.5. Структурная схема системы «человек —машина».

Взаимодействие человека-оператора и машины показано на рис.

15.5. Воспринимая информацию о состоянии технической части системы, оператор осуществляет обработку этой информации и воздействие на органы управление машины. Оператор воздействует на органы управления технической части системы с помощью эффекторов, т. е. органов человека, находящихся в тесной связи с рецепторными аппаратами. Основными эффекторами человека являются мышцы рук и ног, однако могут использоваться также голос, изменения электрических потенциалов отдельных точек тела (например, биотока для управления манипуляторами, выработка телеметрической информации для контроля физиологической деятельности), а также проявления физиологической активности (пульс, частота дыхания).

Оператор может воздействовать на машину двумя способами: либо он является основным источником энергии, необходимой для процесса управления «человек —инструмент», либо он не является источником энергии для выполнения процесса, а только определяет время введения в действие того или иного устройства (регулятора) системы «человек —машина».

Вследствие сложной структуры центральной нервной системы оператор может выполнять одни и те же действия с помощью различных приемов, часто разнообразных. Поскольку связь между входными сигналами и ответной реакцией оператора не является однозначной, то попытки свести поведение человека-оператора к упрощенным моделям и описание его с помощью типовых передаточных функций, как правило, дают приблизительное представление о реальных процессах. Увлечение «кнопочным» управлением приводит к тому, что очень часто усилия, прилагаемые к органам управления, не могут быть связаны с процессами управления, что сводит на нет двигательные навыки человека. Поскольку же человек является разумным, экономичным и гибким источником малых энергий, то при пренебрежении к его двигательным навыкам значительно обедняются возможности оператора по выработке управляющих воздействий.

Наибольший эффект управления самолетом достигается только в случае, когда у пилота имеет место так называемое «чувство ручки». Действительно, только в этом случае пилот может соотносить усилия, прикладываемые к ручке управления, с выполняемым маневром.

Скорость и точность управления, осуществляемого оператором, зависят от коэффициента передачи (чувствительности) технической части системы, т.с. от отношения величины сигналов на устройстве отображения информации к необходимому воздействию на органы управления.

В частном случае, когда сигналом, характеризующим состояние технической части системы, является перемещение указателя А (в сантиметрах), а воздействие осуществляется соответствующим числом полных оборотов рукоятки /7, коэффициент передачи может быть представлен в виде.

Если необходимо повысить быстродействие и можно пренебречь точностью, то стремятся к большему значению коэффициента передачи. Если же требуется высокая точность управления и можно пренебречь быстродействием, то значение коэффициента уменьшают.

Чувствительность технической части системы оказывает большее влияние на время, необходимое для управления с заданной степенью точности, чем размеры органов управления, инерция, трение и т. д. Это время является минимальным, когда перемещение стрелки находится в пределах 25… 50 мм/об в случае, когда требуется высокая точность настройки, и примерно равно 150 мм/об, если точность настройки не играет особой роли. В случае когда орган управления является линейно перемещающейся рукояткой, отношение небольших перемещений стрелки индикатора и рукоятки управления должно находиться в пределах от ¼ до 1/3.