Глава 10. 10.1.4.Влияния задержки сигнала обратной связи

10.1.4. Влияния задержки сигнала обратной связи

Изучение усовершенствованных систем слежения привело к осознанию проблемы задержки обратной связи [137]. В системах усовершенствованного слежения скорость и степень перемещения оператором органа управления оказывают влияние на скорость и протяженность перемещения курсора. Чувствительность системы может быть изменена путем регулирования отношения между двумя скоростями, которое задается постоянной времени для следящей системы. Для слежения за воздушными целями была определена постоянная времени 0,5 с, обеспечивающая максимальную точность системы данного типа. Линкольн и Смит [95] определили эту постоянную времени как фактор задержки обратной связи в системе слежения. С помощью этой задержки объяснялась неполноценность системы усовершенствованного слежения по сравнению с прямым слежением.

При исследовании системы пушек бомбардировщика В-29 в начале войны было обнаружено, что определенный тип машинной задержки оказывает влияние на точность слежения. Данная система пушек управлялась аналоговыми компьютерами. Сервомеханизм управления пушками посредством прицела и компьютера был нестабильным в результате инженерной ошибки при проектировании системы. Для коррекции этой нестабильности данные, поступившие на входы компьютеров, подвергались механической фильтрации с помощью устройств для измерения дальности, азимута и склонения по вертикали, что вызывало значительную задержку между движениями наводчика н движениями пушек, особенно когда наводчик пытался сопровождать цель. Исследование этой системы пушек в действии было одним нз первых прямых исследований влияния задержки обратной связи на работу машины [139] и одной из первых демонстраций замкнутого характера деятельности слежения.

10.1.5. Теории слежения

Результатом широкого интереса к исследованию слежения как одной из проблем человеческих факторов явилось создание первых систематических теорий машинного поведения. В большинстве этих теорий делалась попытка объяснить колебательный характер сшибок слежения и содержались различные интерпретации временных параметров этих колебаний. В теории, основанной на аналогии с сервомеханизмом, рассматривались действия оператора как электромеханическая система регулирования [42]. В работах Крэйка [37] и Элкннда [41] соотноше-

Механизмы обратной связи

ния между ошибкой и скоростью слежения описывались с помощью линейной математической модели. Ликлайдер [94] считал, что эти соотношения являются квазилинейными. На основе наблюдения за величиной постоянной времени при усовершенствованном слежении была предложена теория, объясняющая ошибку через время реакции [101], которое, по мнению некоторых исследователей, обусловливается дискретностью процессов восприятия [134, 202]. Другие исследователи [25, 42] полагали, что время реакции в процессе регулирования ошибки создается машинной задержкой.

Исследование влияния прерывания зрительной обратной связи на воспроизведение заученных зрительных паттернов показало, что в слежении имеется много типов такого прерывания сигналов сенсорной обратной связи. Это и периодическое гашение, и усреднение, и смещение, и постороннее прерывание, и дифференцирование, и преобразование сигналов [169]. Общей теории прерывания, или дискретной выборки данных, которая была бы применима к этим разновидностям сенсорного входа, не существует.

Теоретические исследования слежения привели к тому, что исследователи стали акцентировать внимание на временных аспектах слежения, особенно на задержках обратной связи. Однако они мало касались других характеристик и условий слежения п не применимы к ряду проблем, которые будут рассмотрены в последующих разделах: в частности, о сходстве и различиях между отслеживанием непрерывно движущихся целей оператором и поведением водителя автомобиля; о том, как различные типы движений — позные, переместительные и манипуляционные — интегрируются в деятельности слежения. Экспериментальный анализ параметрических вариаций в специализации, интеграции и организации движений, их физиологических субстратов, а также замкнутого регулирования в моторной системе продвинул намного вперед ранние теоретические представления о поведении машин и тех требованиях, которые они предъявляют к человеческим факторам.

10.1.6. Анализ ответа системы управления

Один из весомых вкладов инженерного и математического под. ходов к анализу систем управления состоит в демонстрации значительных преимуществ оценки динамики ответа поведенческой и физиологической систем управления по сравнению с анализом их установившегося состояния. Эти преимущества заключаются в лучшем отношении сигнал/шум, а также в выявлении кинетических различий между характеристиками ответа разных элементов системы управления; они позволяют ус-