автореферат и диссертация по психологии 19.00.03 для написания научной статьи или работы на тему: Инженерно-психологические требования к органам управления высокоточных автоматизированных контрольно-измерительных систем

Автореферат диссертации по теме "Инженерно-психологические требования к органам управления высокоточных автоматизированных контрольно-измерительных систем"

об 9 0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ордена ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ УПРАВЛЕНИЯ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

Не правах рукописи УДК 331.015.II

МАГЛАКЕ1ВДЗЕ Гурэи Отарович

ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНАМ УПРАВЛЕНИЯ ВЫСОКОТОЧНЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

19.00.03 - психология труда; инженерная психология

АВТОРЕФЕРАТ •

диссертации на соискание учёной степени кандидате психологических наук

Москве - 1990.

Работа выполнена в Инбтитуте психологии АН СССР в на Тбилисском научно-производственном объединении "Аналитприбор".

Научный руководитель - кандидат психологических наук, доцент

В.Г.Зазышш

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

Н.В.Гогоберидзе

Официальные оппоненты - доктор психологических наук, профессор

Б.А.Душков, /¿¿а-*-*/ кандидат технических наук, с.н.с. А.В.Мельников

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский

институт технической эстетики ГКНТ-СССР

Защита диссертации состоитря. Сс^оагл 1990 г.

в /?> час. на заоедании специализированного совета К.053.21.10 в Московском ордена Трудового Красного Знамени института управления имени Серго Орджоникидзе по адресу: 109542, Москва, Рязанский проспект, 99, зал заоеданий Ученого Совета."

С диссертацией монжно ознакомиться в библиотеке Московского института управления имени Серго Орджоникидзе. •

Автореферат разослан с^а-Н 1990 г.

Ученый секретарь - Л -г . ■, ._

специализированного Совета, / С--

кандидат психологических наук, </¿¿-77¿¡п \

доцент -^Лс У 1 В.К.Липинский

Общая характеристика работы

Актуальность работа! Развитие техники, создание новых прогрессивных и высокоэффективных технологий не уменьшили, а наоборот, увеличили значение человеческого фактора в условиях современного производства. Человек, управляющий техникой, продолжает оставаться центральным звеном эргатических систем, от его эффективности и надежности зависит эффективность и надежность систем в целом. В последние годы,, благодаря усилиям специалистов в области психологии труда, эргоношки и инженерной психологии, эти научные дисциплины заняли достойное место в проектировании автоматизированных и полуавтомагазированных конорольно-измерительных и управляющих технических систем. Однако до сих пор при разработке автоматизированных систем самого различного назначения основное внимание, как правило, уделяется техническому, алгоритмическому и программному обеспечению, в то время как вопросам взаимодействия человека с машиной, согласования свойств машины со свойствами и возможностями человека - оператора уделяется значительно меньше внимания. Одной из причин такого положения является то, что достижения эргоношки и инженерной психологии,' порой носящие концептуальный и описательный характер, не удовлетворяют требованиям реальной 'практики проектирования этих систем. Сейчас как Никогда, нужны четкие конкретные и информативные инженерно-психологические и эргономические рекомендации, основанные на сочетании результатов фундаментальных и прикладных исследований.

Особое значение инженерно-психологические и эргономические рекомендации имеют при создании: автоматизированных контрольно- • измерительных систем (АКИС). Автоматизированные контрольно-измерительные системы широко распространены на практике. С их помощью осуществляется широкий диапазон производственных операций от управления технологическими процессами в целом, До точной настройки и регулировки параметров отдельных звеньев и элементов различных электронных систем. Человек-оператор в таких системах выполняет ряд функций: контроль работы АКИС в автоматическом режиме, резервирование! АКИС в случав её отказа, управление процес- • . сами, регулирование параметров и их настройка в ручном режиме.

Такие, в частности, АКИС для проведения аналитических из-

мерений и контроля концентраций различных веществ в многокомпонентных жидких и газообразных средах для целей охраны отдающей среды разрабатываются в Тбилисском НПО "Аналитприбор" по месту работы автора.

.' В настоящее время о развитием микроэлектроники большое зна-' чение приобретают высокоточные измерения и контроль параметров объектов, осуществляемые с помощью слабых и слабо-изменяющиеся сигналов, причем оператору, резервирующему автоматическую работу системы, нередко приходится осуществлять вручную слежение за слабо-изменяющимися параметрами, а также осуществлять настройку параметров объекта или оборудования самой АКИС. При атом выбор органов управления должен учитывать возможности оператора и быть оптимальным по таким !фитериям, как точность слежения, быстродействие настройки и др., ибо эффективность работы АКИС во многом зависит от того, какими органами и о какими характеристиками осуществляется деятельность человека-оператора.

С 50-х годов в нашей стране и в зарубежных странах ведутся интенсивные исследования в области эргономики и инженерной психологии по различным научным направлениям. Среди них видное место занимают работы по изучению деятельности опораторов, органов управления и систем индикации. Однако, с появлением новых. систем возрастают и требования к техническим средствам деятельности. Поэтому часто возникает острая необходимость в развитии этих исследований,, особенно в области выбора рациональных органов управления для решения задач слежения и настройки, где по нашему мнению таких исследований явно недостаточно, хотя вопросы повышения эффективности органов управления систем "человек-машина" всегда находились в центре внимания инженерной психологии и эргономики. Дело в том, что вопросы регулирования, слежения и настройки для слабых и слабоизменяющихся сигналов пока не ставились, несмотря на имеющуюся необходимость их рассмотрения в таких системах, как, например, АКИС, хотя с развитием микроэлектроники, её внедрением в создание различной техники именно со слабыми сигналами, т.е. близкими к порогам различения, и приходится иметь дело проектировщикам.'

В справочниках по инженерной психологии и эргономике, изданных у нас и за рубежом, проведена общая классификация органов управления как для сильных, так и для слабых сигналов, цредстав-

лены оптимальные значения нагрузочных и геометрических характеристик. Однако, опыт эксплуатации АКИС показывает, что для слабых сигналов и управляющих действий, осуществляемых с помощью кисти и пальцев рук, нагрузочные характеристики не столь существенны, а приводимые в справочниках значения оптимальны для условий работы при классе входных воздействий, отличных от имеющих .место в АКИС. К этому следует добавить, что в'справочниках данных представлены оптимальные значенйя далеко не всех характеристик, в частности, не рассматриваются передаточные отношения в органах управления, не даются рекомендации яо выбору вида органа управления. Поэтому требуется углубленное инженерно-психологическое и эргономическое исследование, основанное на сравнении видов и определении оптимальных по точности параметров органов управления для сравнительно узкого класса задач аналогового управления в соответствии со спецификой работы оператора АКИС.

1

Цели исследования. Целью настоящей диссертационной работы является исследование регуляции деятельности в режиме точной настройки и регулировки и, на основе этого, разработка рекомендаций по выбору вида и параметров аналоговых органов управления в высокоточных автоматизированных контрольно-измерительных системах для различных классов задач и характеристик входных сигналов.

Исходя из основной цели, были сформулированы следующие задачи: "

1. Характеристика действий оператора АШС с помощью аналоговых органов управления, выбор критериев и показателя качества работы оператора.

2. Сравнение существующих органов управления и способов их применения в АКИС.

■ 3. Конструирование стенда для проведения многофакторных экспериментальных исследований (моделирования деятельности оператора в АК1С).

4. Обоснование методики моделирования деятельности оператора АКИС.

5. Разработка рекомендаций по выбору типа и параметров органа управления для различных условий работы на низких и-инфра-низких частотах входного сигнала.

Объект и предмет исследования. Объект исследования - дея-

тсльность операторов АЮ1С в режиме ручного управления с помощью аналоговых органов управления. Предмет исследования - влияние вида и параметров аналоговых органов управления на эффективность работы оператора в задачах слежения и настройки.

Научная новизна.

1. Дана характеристика деятельности человека-оператора, осу-, ществдяющего настройку параметров и слежение за сигналами, близкими к пороговым значениям и аналогичной деятельности, в случав, когда входные воздействия и регулируемые параметры изменяются в диапазоне оперативных порогов.

2. Показано, что данные виды операторской деятельности имеют различные механизмы психологической регуляции; в связи с этим

существующие эргономические и инженерно-психологичеокие рекомендации не могут обеспечить точную настройку и регулировку.

3. Разработаны инженерно-психологические рекомендации к органам управления автоматизированных контрольно-измерительных систем для точной настройки и регулировки.

Практическая значимость работы. Полученные конфетные рекомендации использованы при проектировании автоматизированных кон- > трольно-измерительных и других систем, в которых работа операторов включает решение задач слежения и настройки.

Материалы диссертационной работы использованы при выполнении НИР, '.Такита-АН" в Институте психологии АН СССР, а разработанный экспериментальный стенд внедрен в этом же Институте. Полученные рекомендации по выбору органов управления АКИС внедрены в Тбилисском НПО "Аналитцрибор" Министерства электротехнической промышленности и приборостроения СССР.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались и обсуздались на различных Всесоюзных конференциях, семинарах, и совещаниях, в частности: на Всесоюзной конференции по проблемам эргономического и психологического проектирования среды человеческой деятельности на промышленных предприятиях (г.Телави, 1983 г.), на Всесоюзной конференции по проблемам анализа и проектирования систем "человек-машина" (г.Звенигород,1983г.), У1 Всесоюзной конференции по инженерной психологии (г.Ленинград, 1584 г.). Второй итоговой научной сессии Ш АН СССР (г.Москва, 1263 г.), Третьей итоговой научной сессии НП АН СССР (г.Москва, 1964 г.), Секции,'\НТС ТНГО "Аналитприбор" (г.Тбилиси, 1966 г.)

и других. По результатам работы имеется 6 публикаций.

Основные положения, выносимые на защиту, сводятся к следующему:

1. Регуляция деятельноета чвлопвха-опоратора, осуществляющего тачную настроПку и регулировку параметров, изменяющихся о характеристиками, близкими к пороговым значениям, существенно отличается от слеаения и настройки сигналов, близких к оперативному порогу. В связи о этим существующие инженерно-психологические рекомендации к характеристикам органов управления не могут быть использованы для задач точной настройки и регулировки.

2. Исходя из выявленных закономерностей регуляции деятельности для осуществления точно!: настройки и регулировки в автоматизированных контрольно-измерительных системах следует использовать:

- безинерционные газоразрядные индикаторы;

- цилиндрические поворотные ручки с большим диапазоном изменения передаточного отношения, с варибилыюстыо основных функциональных характеристик.

Существует определенный диапазон значений параметров отмеченных органов управления и индикаторов, при которых существуют зоны гапоротабильности точности.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитированной литературы и приложения. Работа изложена на 13В машинописных страницах основного текста, содержит 15 таблиц и 37 рисунков. Список литературы включает, 163 наименования, в том числе 21 иностранных.

Содержание работы

Во введении дается общая характеристика проведенных исследований, раскрывается актуальность, формулируется основнпя цель и задачи работы, даны полояекия дяссертацгш, выноепшэ на защиту.

В первой глазе - "Органы управления для задач слежения и настройки в автоматизированных контрольно-измерительных системах (АК2С)", дается обзор литературных источников и их применимости к проектирована) аналоговых органов управления АКИС. На примере обобщенной отруктурно-функцрональной схеглн АКИС (рисД) рассматриваются особенностидеятельноста человека-оператора в контрольно-измерительных системах. Показано, что при всем многообразии

объект контроля

Г

датчики

КТО АКИС

Подсистема . сбора,передачи и раолре-деления измерительной и управляющей . информации :.

Никро ЭВМ

Интерфейс Орган управ, -объек1

1 Г"

I А1

Л

Интерфейс Обмкт-СОИ - ' СОИ; : ■У Рецепторь

1 1>

Интерфей оператор ЭВМ!

Центральная нервная

система

Орган управления 1 \ ■л 1 ^ Эффекторы

к "1 1

I

со I

Рис . I

Обобщенная структурно-функциональная схема АКИС

задач управления, включающих допусковый, параметрический и другие виды контроля и управления, в качестве наиболее типичных можно выделить две общие задачи: слежение (за изменением параметров) я настройку (параметров). Отмечается, что с позиций исследования органов управления как компенсаторное, так н преследующее слежение можно считать идентичными процессами. В задаче слежения информация непрерьИш предъявляется оператору, квантование по рре-мени отсутствует, а оператор ш,!еет возможность непрерывного воздействия на параметр о целью устранения отклонений. Задача настройки предполагает статичность параметров в течение работы оператора-настройщика. В этой задаче предъявляемая оператору информация квантуется по времени, а оператор воздействует,на орган управления с целью скорейшей ликвидации рассогласования при заданных ограничениях на точность настройки. Отмечается, что настройка может считаться частным случаем слежения.

. На основе анализа отечественных и зарубежных работ по сен-сомоторной деятельности оператора в задачах регулирования отмечается, что психофизическими методами можно достаточно точно охарактеризовать деятельность оператора при слежении и настрой- ' ке как в когнитивном аспекте, так и со стороны точности выполне--1шя движений. Отмечается,' что в связи с отсутствием рекомендаций по оптимизации выбора'органов управления для случая слабшс, близких к дифференциальным порогам сигналов, актуальна задача 0 разработки требований-для проектирования аналоговых органов уп-, равнения АКИС,. - ; ■ ■ "

Обсуждаются 1фитерии и показатели качества и эффективности деятельности оператора в задачах слежения и настройки. Выделено зр! периода работы оператора АЖС: период адаптации или пе-рвходный период в начале работы, в течение которого оператор ликвидирует существенное рассогласование параметров и достигает необходимого уровня ошибки слежения; период нормальной работы-, . в течение которого ошибка слежейия носит стационарный характвр,' хотя могут иметь меото случайные выбросы, характеризующие'сто- . пень надежности; период, появления усталости оператора; работаю-', щего в монотонных условиях, во время которого происходит воз-: растание математического 'отдания ошибки, слежений,; процесс.пе- '.>'.' ростает быть стационарным,-Оплечается,'что критерии и- локазате-1 ли-эффективности и качества относятся ко второму периоду работы

оператора, причем операторы'должны быть предварительно обучены для достижения навыков работы до проведения эксперимента. Отмечается, что устойчивость деятельности оператора можно определять по показателям точности слежения. Рассматриваются спектральные характеристики ошибки слежения.

В результате рассмотрения различных возможных показателей эффективности для задачи слежения в условиях отсутствия срывов предлагается в качестве зфитерия качества работы оператора интегральное сроднеквадратическое значение ошибки слежения, а для задачи настройки - быстродействие при заданных ограничениях на точность.

Отмечается, что для задач слежения и настройки АКИС основными определяющими факторами качества могут являться вид, динамические характеристики, передаточное отношение и геометрические характеристики органа управления, а также вид системы отобраяее ния информации и спектр отслеживаемого сигнала. Показано, что существующие рекомендации по выбору параметров органов управления рассчитаны на сильные сигналы, соответствующие значениям оперативного порога и не учитывают особенности выполняемых оператором задач в.АКИС.

Рассмотрены особенности управляющих действий человека-оператора АШС в задачах слежения и настройки. Дается обзор работ по вопросу структуры уцравляющих движений оператора. На основе анализа приведены некоторые, обусловленные физиологическими, психологическими и анатомическими особенностями человека общие правила и положения выбора органов управления, касающиеся скорости и точности движений кистей рук и пальцев и экономии рабочих усилий. О те чается, что сложность сенсомоторной психической деятельности оператора при слежешш и настройке не позволяет теоретически описать деятельность оператора с учетом видов и параметров органов управления, хотя известные общие рекомендации могут быть частично использованы при проектировании органов управления АКИС.

Проведен сравнительный анализ органов управления АЫ-1С для слежения и настройки. Дана классификация аналоговых органов управления АКИС по назначению, характеру использования, конструктивному исполнению и значению для целей и контроля.. Призедена классификация конструктивных типов ручных органов управления для

непрерывного параметрического контроля и настройки (рис.2). Отмечается, что основными видами аналоговых органов управления в АККС являются поворотные ручки, ползунковые рычаги и црокатно-враща тельные ручки.

Во зтороИ главе - "Организация проведения экспериментальных исследовашй деятельности оператора АКИС" рассматривается методика и техника проведения экспериментальных исследований.

Отмечается, что основы оптимизации характеристик органов управления АМ1С как сложной эрга ти чес кой системы могут служить методы математического планирования эксперимента. Дан обзор методов планирования экспершлента применительно к инженерно-психо- ' логическим исследованиям. Приведены классы задач, решаемые методами дисперсионного и регрессионного анализа, дана методика статистического анатаза данных, рассмотрены луга решения оптимизационных задач критерии элективное ти планов экспершлента. Отмечается, что методы планирования эксперимента позволяют значительно сократить объем экспериментальных исследований и позволяют повысить их эффективность в 2-10 раз.

Рассмотрены классы экспериментальных задач по исследованию слежения и настройки. Предложено комплексное исследование с совместным учетсу таких факторов, как вид органа управления и системы отображения информации, геометрические характеристики и передаточное отношение органа управления, различные частоты спектра входного сигнала.

Дается описание разработанного экспериментального стенда для проведения комплексных исследований задач слежения и настройки. На стенде предусмотрены различные виды систем отображения информации (стрелочные и газоразрядные СОИ), различные виды органов управления (цилиндрические ручки, ползунковые рычаги и про-катно-вращзтельные ручки), возможность изменения геометрических характеристик и передаточного отношения органов управления, а также различные способы расположения этих органов.

На основе разработанного стенда создан моделирующий АШС программно-логический комплекс экспериментатора, позволяющий автоматически получать различные входные сигналы, регистрировать ошибку слежения и вычислять точное ише и временные характеристика ошибки слежения. Рассмотрена методика проведения экспериментов на разработанном программно-логическом комплексе.

По виду управляющего

воздействия ^

Аналоговые.

Дискретные •

По плоскости расположения

Поворотные ручки

Но :виду. приведи элемо:

' цилиндрические

конусообразные

- плоские

прочие

Рис. 2

Классификация органов управления АКИС для слежения и настройки

м м

В экспериментах принимали участив 17 хшрошо обученных операторов мужского пола в возрасте от 18 до 30 лет. Для них были составлены инструкции по проведению эксперимента.

Предварительно были проведаны эксперименты по изучению структуры ошибки и плавности управляющих движений. Рассмотрены теоретические аспекты структуры управляющих движений. Отмечено, что структура управляющих движений человека-оператора существенно зависит от особенностей системы отображения информации и органа управления, что в свою очередь сказывается на точности слежения. Согласно экспериментальным данным, структура управляющих движений человека-оператора при слежении за слабыми и инфра-низкочастотными сигналами существенно отличается от случая слежения' за сильными сигналами. При этом значительно уменьшается количество резко выделанных гармонических компонентов, обусловленных гностическими и корректировочными движениями. Получены таблицы зависимости плавности управляющих движений от вида и параметров органов управления на различных частотах спектра входного сигнала для различных систем отображения информации. Для безинерционннх систем отображения информации управляющие движения являются более плавными; При прокатно-вращательном органе управления преобладают скачкообразные движения. .' '

В третьей главе - "Экспериментальные основания выбора органов управления для задач слежения и настройки" приводятся данные и результаты анализа спланированных экспериментов для обоснования выбора оргайов управления для задач слежения и настройки в АКИС.

В отсеивающем эксперименте по исследованию зависимости ошибки слежения от вида органов управления и средств отображения информации, проведенном цри частоте синусоидального входного сигнала i = 0,3 Гц и коэффициенте усиления органа управления Ку=20, совдестно рассматривались пронатно-вращательная ручка диаметром 50 мм, цилиндрическая поворотная ручка диаметром 20 мм и ползунковый рычаг длиной 10 см в различных положениях, а также стрелочный и газоразрядный индикаторы в различных плоскостях по отношению к оператору. Обработка данных показала, что применение прокатно-вращательной ручки в качестве органа управления АКИС нецелесообразно. Как в случае газоразрядных, так ^стрелочных индикаторов наиболее целесообразно применение цилиндрических поворотных ручек. Кроме того,, применение ползункового рычага

в сочотании с газоразрядным индикатором обеспечивает более высокую точность, чем применение цилиндрической поворотной ручки в сочетании со стрелочным индикатором. Б целом, точность и воспроизводимость слежения на низких частотах (0,1 - 0,5 Гц) существенно зависят от вида используемого индикатора. Газоразрядные индикаторы обеспечивают значительно лучшую точность и воспроизводимость следе идя, чем стрелочные, что обусловлено, очевидно, инерционностью последних. Точность и воспроизводимость слежения на этих частотах практически не зависит от углов расположения и взаиморасположения органа управления и индикатора. В данном случае условие характеристики соответствуют конструктивным особенностям экспериментального стенда. Настоящий результат подтверждает полученные ранее данные об оптимальной зоне деятельности (Лсмов Б.Ф. 1367 г.) и зоне'гиберстабильности характеристик качества деятельности (Венда В.Ф. 1975 г.). По данным отсеивающего эксперимента для дальнейшего детального исследования зависимости ошибки слежения от параметров органа управления была выбрана цилиндрическая .поворотная ручка,как наиболее эффективный орган управления.

Было проведено две серии экспериментов для задач слежения и одна^для задачи настройки.

■ Первая серия соотояла из двух задач по выбору геометрических характеристик и передаточного отношения органа управления ■ на частотах спектра 0,1 - 0,5 Гц для стрелочного и газоразрядного индикаторов.

.Вторая с.ерия задач слежения предусматривала исследования влияния характеристик органа управления на ошибку на инфраниз-"хих частотах (0,01 Гц) с параметрами сигнала, близкими к дифференциальному порогу различения,

В первой задача серии экспериментов по исследованию точно-' сти настройки целью исследования было получение при различных органах управления численных характеристик времени обнаружения " и настройки синусоидальных сигналов, амплитуда которых в неизвестный для оператора момент времени начинала изменяться (увеличиваться ели уменьшаться) со скоростью, близкой к диф^еренцк-.альнаму порогу различения. Во второй задаче'целы» являлось исследование зависимости быстродействия настройся от параметров органов управления.

С целью уточнения е. вкбора параметров (диаметра и коэффициента усиления) цилиндрической поворотной ручка для- каждого

типа системы отображения информации были проведены многоуровневые трехфакторные эксперименты,- в которых диаметры варьировались в пределах от 10 мм до 60 мм, Ку - 10 до 30 на частотах 0,1; 0,2; 0,3; а,4 и 0,5 Гц.

Полученная для случая стрелочного индикатора математическая модель ошибки слежения как функция диаметра, коэффициента усиления и частоты входного сигнала, показала, что ошибка слежения зависит от взаимодействия всех аргументов и при фиксировании двух параметров зависит практически линейно как от диаметра, так и от коэффициента усиления (передаточного отношения) и нелинейно от частоты. Зависимость ошибки слежения от частоты практически линейна на интервале 0,1 - 0,3 Гц.

Наряду о моделью ошибки слежения были также получены зоны устойчивого слежения в разных условиях эксперимента.

Параметры оргайа управления при стрелочном индикаторе следует выбирать, исходя из значения верхний граничной частоты спектра входного сигнала. При граничной частоте б? = 0,5 Гц можно в качестве оптимальных рекомендовать диаметры ,10 - 20 мм при коэффициенте усиления Ку = 10. При граничной частоте = = 0,3 Гц можно в качества оптимальных рекомендовать диаметры 30 - 40 мм при Ку. = 15 - 20.

Полученная для случая газоразрядного индикатора модель ошибки слежения показала, что в диапазоне низких частот 0,5 Гц ошибка слежения в случае газоразрядного индикатора в 4-6 раз меньше, чем в случае стрелочного. Поэтому для задач высокоточного слежения и настройки па частотах 0,1 - 0,5 Гц при возможности целесообразно использование газоразрядных индикаторов.

В эксперимента по исследованию ошибки слежения на инфраниз-ких частотах было установлено, что получаемая ошибка значительно меньше ошибок на низких частотах. Точность слежения лралти-чески не зависит от типа индикатора, а оптимальными являются минимально возможные значения Ку. и диаметры в области больших значений (40 мм и больше). При этом с увеличением Ку. значения оптимальных диаметров увеличиваются. Поэтому при слежении за сигналами , скорость изменения которых близка к дифференциальному порогу различения, можно рекомендовать большие диаметры поворотных ручек с учетом того, что их величина на создавала бы препятствий для вращательных движений пальцев.

В эксперименте по исследованию деятельности человека-опера-

тора при настройке отслеживаемых сигналов, амплитуда которых изменяется со скоростью, близкой к дифференциальному порогу различения, в качестве выходных параметров рассматривалось время обнаружения направления изменения амплитуды отслеживаемого сигнала и время настройки. Оказалось, что на эффективность решения этой задачи вид и параметры органов управления практически не оказывают влияния, так как сугубо нелинейная (в каждом случае 'иная) зависимость между характеристиками регуляции способствует большому количеству ложных тревог и не позволяет получить достоверных данных. Однако это не означает, что данная задача не может быть решена конструктивно. В этом случае необходимо проектировать органы управления с вариабильными характеристиками при этом деятельность оператора будет заключаться в реализации одного из основополагающих принципов инженерной психологии - принципа встречной (взаимной) адаптации (индивидуально-оперативный уровень)

В эксперименте по исследованию зависимости быстродействия настройки от параметров органа управления (диаметра и коэффициента усиления) при ступенчатом входном сигнале, полученная математическая модель показала, что время настройки нелинейно зави-■ сит-от диаметра и коэффициента усиления, а взаимодействие между этими факторами незначимо. Оптимальные по быстродействию настройки значения диаметра цилиндричеокой поворотной ручки лежит в окрестности 35 мм, а оптимальные Ку = 20 - 25.

В заключении диссертации подводятся итоги исследования процессов слежения и настройки в автоматизированных контрольно-измерительных системах (АЖС)4 '

Регулядая деятельности человека-оператора, выполняющего 'функции слежения и настройки параметров объекта управления, изменяющихся с характеристиками, близкими к пороговым значениям, существенно отличается от аналогичной деятельности в условиях, когда управляющие сигналы близки по своим характеристикам к оперативным порогам, В первом'случае зависимость между параметрами органа управления, точностью слежения и настройки является сугубо нелинейной, причем с изменением задачи вид ее меняется. Для такой деятельности характерно большое количество ложных тревог, широта спектра ошибки, стохастичность реакций. Во вторил случае зависимость между параметрами органа управления, точност-

арго слежения и настройки является близкой к линейной.

Структура и точность управляющих движений человека-оператора при слежении за сигналами инфранизких частот (0,01 Гц) зущественно отличается от случая слежения за низкочастотными [0,1-0,5 ГЦ) сигналами. При слежении за инфранизкочастотными 5игналами резко уменьшается количество выделенных гармонических компонентов, обусловленных гностическими и корректировочными 1вижениями.

В результате проведенного теоретического анализа, сплаш-зованных экспериментов и статистического анализа экспериментальных данных можно сделать следующие общие -ВЫВОДЫ:

1. При проектировании органов управления автоматизировании контрольно-измерительных систем для точной настройки и регу-шровки следует исходить из принципа взаимной адаптации (уровень [ндивидуально-операторской адаптации), предоставляя конструкто->у возможность осуществлять целенаправленный выбор параметров рганов управления, так как на эффективность решения задач нас-ройки сигналов, изменяющихся со скоростью, близкой к дифференциальному порогу различения, вид . и параметры органов управления называют неоднозначное влияние.

2. Методами планирования эксперимента и статистического нализа на специально разработанном стенде получены змпиричес-ие математические модели, описывающие точность и быстродейст-. ие работы оператора с учетом различных факторов, обусловленных рганами управления и средствами отображения информации. Получение модели являются основой анализа деятельности оператора и поучения рекомендации по выбору органов управления с учетом вида спользуемых средств отображения информации.

3. Точность и воспроизводимость слежения на низких часто-ах (0,1 - 0,5 Гц) существенно зависит от инерционности исполь-уемого индикатора и практически не зависит от углов, вида ин-^катора и расположения и взаиморасположения органа управления индикатора в исследованном диапазоне значений и в данных усло-1ях эксперимента. В виду того, что экспериментальный стенд 1ульт управления) в целом включает характеристики реальных пуль-зв АКИС, этот результат может быть использован в практике премирования. При этом оптимальную точность обеспечивают минималь-

но возможные значения передаточного отношения и диаметр цилиндрической поворотной ручки = 40 мм.

4. В качестве органа управления в АКИС для точной настройки и регулировки наиболее целесообразно использование цилиндрических поворотных ручек, а применение прокатно-вращательных ручек нецелесообразно.

5. По сравнению оо стрелочными, газоразрядные индикаторы обеспечивают значительно более1 высокую точность настройки и слежения для любых оргайов управления.

6. При использовании безинерционных (газоразрядных) средств отображения информации для настройки и слежения имеют место зоны гиперстабильности точности слежения. В атом случае сенсомоторныа возможности человека-оператора обеспечивают относительную инвариантность точности к параметрам органов управления (цилиндрической поворотной ручки) и частоте сигнала.

- 7. При инерционном средстве отображения информации (стрелочном индикаторе) параметры органа управления следует выбирать, исходя из значения верхней граничной частоты спектра, которая является предельной в смысле сохранения устойчивости слежения. . В качества эффективных можно рекомендовать диаметры поворотных ; цилиндрических ручек 10 - 20 ш при передаточном отношении -: К7 с 10. При уменьшении значения граничной частоты эффективные ! диаметры цилиндрических поворотных ручек и значения передаточных отношений возрастают соответственно до 30 - 40 мм и К7 = 15.

8. Оптимальные по быстродействию настройки значения диаметра цилиндрической поворотной ручки лежат в интервале 35 - 40 мы, . а оптимальное передаточное отношение КУ = 20- 25.

* , Содержание диссертации «ражено в .

следующих публикациях:

I. Исследование процесса регулирования слабых сигналов и разра-' ботка инженерно-психологических требований к органам управления пульта настройщика точной аппаратуры. Тезис^р докладов Всесоюзной конференции по проблемам эргономического л психологического проектирования среди человеческой деятельности иа промышленных предприятиях, г.Тбилиси, 1983, с.369-370 / в соавторстве А.В.Буравихиным, И.А.Медведевым/.

I. К вопросу об инженерно-психологических требованиях к органам управления и системам отображения информации. Материалы Всесоюзной конференции по тренажеростроению, Ереван, 1964,0.51-53.

3. Регулировка сигналов о медленно меняющимися параметрами. Тезисы 71 Всесоюзной конференции по инженерной психологии. -Ленинград, 1964, с. 25-27 /в соавторстве А.В.Буравихинш/.

1. Анализ процессов слежения аа низкочастотными синусоидальными сигналами. Рукопись депонирована в ШНИТИ 21.12.84, Л 6215.84, Москва, 1964, о.37 /в соавторстве В.Г.Зазыкинии, В.А.Денисовым/.

5. Исследование зависимости ошибки слежения от вида органов управления и средств отображения информации для настройки контрольно-измерительных приборов. Сб.научных трудов "Аналитические приборы для охраны 01фу*авдей среды", Киев, Всесоюзный научно-исследовательский институт аналитического приборостроения, 1388, с.105-109 / в соавторстве Н.В.Гогобе-ридзе/.

6, Особенности деятельности человека-оператора при наотройке сигналов. Известия АН ГССР, Тбилиси, * 2, 1988, с.66-71.