2.1. Человек-оператор в системах управления
Человек-оператор (Ч-О) – это человек, который работает в составе технической системы (например, системы ручного управления или АСУ). По существу человек-оператор – это искусственно выделенная часть свойств, возможностей и способностей человека, предназначенная для выполнения поставленных перед ним задач в составе технической системы. Человек рассматривается как звено системы наряду с другими звеньями. При этом другие многочисленные и разнообразные индивидуальные свойства человека физиологического, интеллектуального или эмоционального характера могут совершенно не учитываться, не приниматься во внимание. Таким образом, под человеком-оператором подразумевают некоторую упрощенную модель деятельности человека в составе системы.
2.2. Системы ручного управления
Рис. 1. Блок-схема системы ручного управления
Примеры: пилот, велосипедист, космонавт, водитель и т.д.
2.2.1. Общие черты систем ручного управления
Наличие человека-оператора в прямой цепи управления приводит к следующему.
Надёжность системы с человеком в нештатных ситуациях увеличивается, а в штатных – наоборот уменьшается (за счет ошибок).
Человек в процессе управления испытывает значительные информационные перегрузки, так как он обладает ограниченной пропускной способностью (примерно 50 бит/сек), а в реальных ситуациях управления скорость поступления информации к человеку значительно превышает эту величину.
Человек в процессе управления утомляется, и это приводит к тому, что ухудшаются его характеристики, связанные со способностью воспринимать, перерабатывать информацию и принимать решения, а также выполнять управляющие действия; таким образом при длительной работе модель Ч-О становится нестационарной.
Человек допускает ошибки (humanum errare est!).
Достоинством человека-оператора является умение принимать быстрые и качественные решения.
2.2.2. Следящие системы ручного управления
В ручных следящих системах различают два вида слежения:
с компенсацией;
с преследованием.
Слежение с компенсацией
Рис. 2. Блок-схема системы слежения с компенсацией
Вспомним из курса теории управления, что если x(t) изменяется по какой-то известной программе, то это система программного управления: x(t)=f(t)=var; если же x(t) = const, то такая система называется системой стабилизации; наконец, в случае, когда входной сигнал заранее неизвестен, т.е. x(t) = random, система является следящей.
В обоих данных видах схем мы имеем дело именно со следящей системой. В первом случае (рис.2), при компенсаторном слежении, на индикатор поступает и предъявляется Ч-О только сигнал ошибки – разность между входным и выходным сигналами.
Слежение с преследованием
Характерной особенностью второго случая (рис.3) слежения с преследованием является то, что на индикаторе одновременно отображаются как сигнал ошибки, так и входной сигнал. И в случае слежения с компенсацией, и в случае слежения с преследованием оператор должен свести ошибку к нулю. Характеристики Ч-О при этом являются определяющими.
Рис. 3. Блок-схема системы слежения в режиме преследования
Однако при прочих равных условиях слежение с преследованием оказывается для Ч-О более удобным, т.к., наблюдая изменения входного сигнала, он может экстраполировать (предсказывать) будущие значения входного сигнала, что значительно облегчает слежение за траекторией.