Усредненные характеристики часто встречающихся реакций

Вид реакции	Время реакции, с
	Минимальное	Максимальное	Среднее
Ходьба (один шаг)	––	––	0,61
Шаг в сторону	0,72	1,45	1,1
Поворот туловища	0,72	1,62	1,2
Наклон туловища	––	––	1,26
Вращательное движение кисти с усилием	––	––	0,72
Время быстрого движения по направлению к предмету при расстоянии до него:
25мм	0,07	0,36	0,21
10–300мм	––	––	0,15
Более 300мм	0,1	0,56	0,33
Время изменения направления движения	––	––	0,1

Реакция может быть простой (нажатие на кнопку при любом световом раздражителе) и сложной (нажатие на кнопку при определенном цветовом раздражителе).

Движение рук человека могут выполняться со скоростью 5—800 см/с. движения в направлении «от себя» выполняются быстрее движений «к себе», зато движения «к себе» характеризуются большей точностью. Если требуется остановка объекта управления, направление движения рукоятки, рычага должно быть «к себе».

Вращательные движения встречаются при ручном регулировании. Они выполняются в 1,5 раза быстрее поступательных. Максимальная скорость вращения соответствует радиусам 30— 50 мм. для радиусов до 120 мм скорость поворота растет с уменьшением нагрузки. Максимальное рабочее пространство рук человека приближается к полусфере. Эллиптические в круговые движения рук обеспечивают наибольшую производительность труда. Правой рукой удобнее двигать в горизонтальной плоскости против часовой стрелки, левой — по часовой.

При удалении органов управления на расстояние более 15— 20 см в средней зоне и 30—40 см в крайних обеспечивается наивысшая скорость прицельных движений рук оператора.

Важной характеристикой является темп вращательных движений. Максимальное значение этой характеристики для ведущей (чаще правой) руки составляет 4,83 об/с, для неведущей примерно 4 об/с и приходится на рукоятки радиусом З см. для рукояток радиуса 24 см численное значение темпа уменьшается в два раза. Максимальное значение темпа нажимных движений составляет 5—6 нажимов/с. Нажимы, совершаемые в ответ на дискретные, отличные друг от друга, сигналы, должны следовать с интервалом не менее 0,5с с целью устранения задержки в реакции.

Усилие, развиваемое рукой, зависит от положения руки:

мгновенная сила притяжения к корпусу двумя руками достигает 10 Н; длительно действующая сила — до З Н; сила разгибания руки в крайних положениях — до 0,6 Н, согнутой под прямым углом — 1,4 Н; мгновенная сила сжатия кистью — 4 Н, длительно действующая сила — 1,2—1,5 Н.

Кисть в плоскости ладони может поворачиваться на 10°. в перпендикулярной плоскости—на 80° (в сторону ладони) и на 40° в противоположную сторону.

Физическая работа мышц разделяется на динамическую (мышцы растягиваются и сокращаются) и статическую (мышцы неподвижны). Статическая работа более утомительна.

3. Особенности деятельности человека-оператора с учетом сои.

Для оптимизации СОИ большое значение имеет проблема моделирования поведения человека-оператора. В настоящее время разработано достаточное количество математических моделей поведения человека. В основном модели предназначаются для исследования систем человек — машина» в режиме регулирования (динамического звена)

Структура системы управления с человеком-оператором, работающим в замкнутом контуре управления, приведена на рис.

Рис. 3 Структура системы управления с человеком оператором.

При выработке закона регулирования человек отслеживает входную величину по случайной траектории. Задачей математического описания действий человека является наиболее полная формализация и учет в модели преимуществ человека. Рассмотрим линейную непрерывную модель. В задачах с непрерывным ручным управлением действия человека, стремящегося совместить выходной сигнал х(i) с непрерывно изменяющимся входным сигналом х_о(i), можно описать линейными дифференциальными уравнениями. Правомочность этих выводов подтверждается такими фактами, как независимость переходной характеристики реакции человека от величины скачка входного сигнала, независимость частотных характеристик оператора от амплитуды входного сигнала. В режиме отслеживания действия оператора описываются линейной моделью вида

, (4)

соответственно операторы: характеризующий стабилизирующие свойства человека в системе, учитывающий естественную задержку реакции оператора, отражающий динамику нервно-мышечной системы человека.

Инерционность человека-оператора объясняется необходимостью обобщения информации, воспринимаемой человеком в СОИ. τ – величина чистого латентного запаздывания, определяется тренированностью операторов. Для обученных операторов τ=(0,1-0,З)сек. Нижний предел τ характерен для случаев, когда оператор имеет возможность использовать некоторое предсказание при непрерывно изменяющемся входном сигнале х₀(t). Верхний предел τ характерен для случаев скачкообразного изменения х₀(t). Если анализируется многократно изменяющаяся величина по повторяющемуся закону, τ уменьшается до значения 0,008 с.

Постоянная времени Т₂ увеличивается с усложнением законов изменения входных переменных х₀(t) и с ростом объема входной информации. Значение Т₂ определяется также и средствами отображения информации; чем совершеннее они, тем Т₂ меньше. Оператор (Т₁p+1) характеризует способность человека упреждать развитие процесса регулирования. Изменением постоянной Т₁ оператор стремится скомпенсировать инерционность объекта и собственную.

Конкретные значения параметров передаточной функции оператора можно указать только для определенных задач. Например, для систем с входными сигналами, случайно повторяющимися, но непрерывно изменяющимися по регулярным законам (типа гармонического колебания при безынерционном объекте управления, поведение человека-оператора описывается упрощенной передаточной функцией

(5)

Оператор справляется вплоть до частот f=2.5Гц при отслеживании случайных процессов.

Свойства системы управления определяются характеристика составляющих звеньев. Наибольшее значение оказывают динамические свойства человека. Динамические свойства одноконтурной системы управления определяются временем цикла регулирования, которое представляет собой время перевода объекта управления из исходного состояния в заданное. Время цикла регулирования составляет

чел, (6)

–время задержки сигнала в машинных звеньях системы;

–время реакции человека;

Таблица 3

Время реакции человека на раздражитель.

Вид раздражителя	Латентный период (мс)
Тактильный (прикосновение)	90–220
Слуховой (звук)	120–180
Зрительный (свет)	150–220
Обонятельный (запах)	310–390
Температурный (тепло и холод)	280–1600
Вкусовой (солёное,сладкое,кислое,горькое)	310–1080
Движение (воздействие на вестибулярный аппарат)	400
Болевой	130–890