Научная статья на тему 'Применение методов системного анализа для разработки системы оценивания качества управления в авиационных эргатических комплексах'

Применение методов системного анализа для разработки системы оценивания качества управления в авиационных эргатических комплексах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
219
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СИСТЕМА / СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ / МЕТОД ДЕКОМПОЗИЦИИ / ОГРАНИЧЕНИЯ / ЭФФЕКТИВНОСТЬ / КАЧЕСТВО УПРАВЛЕНИЯ / ТРЕНД / ИСПОЛНИТЕЛЬСКАЯ МОДЕЛЬ / ПЛОТНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ / КРИТЕРИЙ / РЕГРЕССИЯ / КЛАССНАЯ КВАЛИФИКАЦИЯ / МЕТОДИКА / SYSTEM / SYSTEM ANALYSIS / DECOMPOSITION METHOD / LIMITATIONS / EFFICIENCY / CONTROL QUALITY / TREND / PERFORMING MODEL / DISTRIBUTION DENSITY / CRITERION / REGRESSION / CLASS SKILLS / METHODS

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Тихий Иван Иванович, Кашковский Виктор Владимирович

Проведен системный анализ проблемы повышения эффективности функционирования эргатических систем. Методом декомпозиции выявлена часть системы, связанная с уровнем подготовки оператора, в существенной степени определяющая её эффективность на стадии применения по назначению. Проанализированы ограничения на систему, показана необходимость формирования алгоритмов, позволяющих получать объективные оценки качества управления по ограниченной информации эксплуатационных регистраторов. Предложена методика оценки качества пилотирования самолёта в режиме полета по глиссаде, основанная на применении статистических методов обработки информации, полученной с помощью штатных средств регистрации полётных данных. Обоснован выбор в качестве информативного параметра высокочастотной составляющей сигнала перемещения ручки управления самолетом по тангажу (РУСтг ). Для выделения этой составляющей использован цифровой КИХ-фильтр с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой и частотой настройки 0,5 Гц. Предложена универсальная стохастическая модель управляющих воздействий оператора эргатической системы. Приведена сравнительная оценка существующих и предлагаемого критерия оценки эффективности управления. Приведены результаты экспериментальных исследований c применением разработанной методики. Разработана структура автоматизированной системы оценивания качества выполнения посадки, как наиболее ответственного этапа выполнения полёта.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Тихий Иван Иванович, Кашковский Виктор Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

APPLICATION OF METHODS OF SYSTEMS ANALYSIS FOR THE DEVELOPMENT OF THE ASSESSMENT SYSTEM QUALITY MANAGEMENT IN AVIATION ERGATIC COMPLEXES

System analysis of problems of increase of efficiency of functioning of ergatic systems is carried. Decomposition method revealed part of the system related to the level of training of the operator, which to a significant extent determines its effectiveness under use. The limitations on the system analyzed, the necessity of the formation of algorithms to obtain an objective assessment of the quality of control on the limited information of operational registrars is shown. The method of assessing quality of piloting the plane in flight mode on final approach based on the use of statistical methods of information processing, obtained with the standard means of recording flight data, is proposed. The choice of the high-frequency component of signal of the travel of the aircraft pitch control (Rostg) as informative parameter is justified. To highlight this aspect digital FIR filter with a rectangular frequency response and a frequency of 0.5 Hz is used. The universal stochastic model of the control actions of the operator of the ergatic system is proposed. Comparative evaluation of existing and proposed criterion for evaluating the effectiveness of management is given. The results of experimental studies using the developed technique are given. The structure of the automated system of estimation of quality of fit as the most critical phase of the flight is developed.

Текст научной работы на тему «Применение методов системного анализа для разработки системы оценивания качества управления в авиационных эргатических комплексах»

УДК 533.6.05 Тихий Иван Иванович,

д. т. н., профессор, профессор кафедры «Механика и приборостроение», Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8-950-08-44-791, e-mail: mytiviv@gmail.com Кашковский Виктор Владимирович, д. т. н., с. н. с., профессор кафедры Информационные системы и защита информации, Иркутский государственный университет путей сообщения, тел. 8-914-94-31-230, e-mail: kww542339@km.ru

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ОЦЕНИВАНИЯ КАЧЕСТВА УПРАВЛЕНИЯ В АВИАЦИОННЫХ ЭРГАТИЧЕСКИХ

КОМПЛЕКСАХ

1.1. Tichiy, V. V. Kashkowsky

APPLICATION OF METHODS OF SYSTEMS ANALYSIS FOR THE DEVELOPMENT OF THE ASSESSMENT SYSTEM QUALITY MANAGEMENT IN AVIATION ERGATIC COMPLEXES

Аннотация. Проведен системный анализ проблемы повышения эффективности функционирования эргатических систем. Методом декомпозиции выявлена часть системы, связанная с уровнем подготовки оператора, в существенной степени определяющая её эффективность на стадии применения по назначению. Проанализированы ограничения на систему, показана необходимость формирования алгоритмов, позволяющих получать объективные оценки качества управления по ограниченной информации эксплуатационных регистраторов. Предложена методика оценки качества пилотирования самолёта в режиме полета по глиссаде, основанная на применении статистических методов обработки информации, полученной с помощью штатных средств регистрации полётных данных. Обоснован выбор в качестве информативного параметра высокочастотной составляющей сигнала перемещения ручки управления самолетом по тангажу (РУСтг). Для выделения этой составляющей использован цифровой КИХ-фильтр с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой и частотой настройки 0,5 Гц. Предложена универсальная стохастическая модель управляющих воздействий оператора эргатической системы. Приведена сравнительная оценка существующих и предлагаемого критерия оценки эффективности управления. Приведены результаты экспериментальных исследований c применением разработанной методики. Разработана структура автоматизированной системы оценивания качества выполнения посадки, как наиболее ответственного этапа выполнения полёта.

Ключевые слова: система, системный анализ, метод декомпозиции, ограничения, эффективность, качество управления, тренд, исполнительская модель, плотность распределения, критерий, регрессия, классная квалификация, методика.

Abstract. System analysis ofproblems of increase of efficiency of functioning of ergatic .systems is carried. Decomposition method revealed part of the system related to the level of training of the operator, which to a significant extent determines its effectiveness under use. The limitations on the system analyzed, the necessity of the formation of algorithms to obtain an objective assessment of the quality of control on the limited information of operational registrars is shown. The method of assessing quality ofpiloting the plane in flight mode on final approach based on the use of statistical methods of information processing, obtained with the standard means of recording flight data, is proposed. The choice of the high-frequency component of signal of the travel of the aircraft pitch control (Rostg) as informative parameter is justified. To highlight this aspect digital FIR filter with a rectangular frequency response and a frequency of0.5 Hz is used. The universal stochastic model of the control actions of the operator of the ergatic system is proposed. Comparative evaluation of existing and proposed criterion for evaluating the effectiveness of management is given. The results of experimental studies using the developed technique are given. The structure of the automated system of estimation of quality of fit as the most critical phase of the flight is developed.

Keywords: system, system analysis, decomposition method, limitations, efficiency, control quality, trend, performing model, distribution density, criterion, regression, class skills, methods.

Повышение эффективности функционирования эргатических систем было и остаётся актуальной научно-практической проблемой. Определим пути решения этой проблемы, используя методологию системного анализа [1-3]. С этой целью проведём декомпозицию проблемы на основные составляющие:

- совершенствование аппаратурной части;

- оптимизация параметров соответствия машины возможностям человека;

- повышение уровня подготовки оператора.

Проведенный анализ позволил сделать вывод

о целесообразности использования третьего направления из перечисленных, как наиболее эффективного на стадии применения системы по

назначению. В свою очередь, эффективность процесса подготовки оператора эргатической системы определяется полнотой и объективностью оценки качества его управляющих воздействий.

Как правило, ошибки управления, вызванные низкой квалификацией оператора, приводят к тяжёлым материальным, в том числе и человеческим, потерям. Особенно актуальна данная проблема для авиации, где доля авиационных происшествий, происходящих из-за организационных нарушений или ошибочных действий личного состава, постоянно возрастает. Поэтому возникает потребность в разработке методики и, на её основе, автоматизированной системы объективной оценки эффективно-

О 5 1 0 1 5 20 25 30 3 5 4 0 45 5 0 55 60 65 70 75 8 0 85 90

Рис. 1. Простейшая модель психофизиологических реакций оператора на возмущающие

отклонения внешних факторов

сти управления эргатической системой, позволяющей своевременно реагировать на снижение уровня натренированности оператора.

В соответствии с системным подходом поставленная в работе задача решается в условиях следующих основных ограничений [4]:

- управление полётом маневренного самолёта по глиссаде на этапе посадки, как наиболее сложном участке полёта;

- использование в качестве входного сигнала ограниченной информации штатных бортовых регистраторов.

Отправной научно-методологической точкой при создании предлагаемой методики является работа [5]. В основе оценки эффективности управления, предложенной в этой работе, лежит психофизиологическая реакция оператора на воздействия возмущающих внешних факторов. Рассмотрим простейшую модель реакции летчика на возмущающее воздействие турбулентности атмосферы в полете, показанную на рис. 1.

Задачей управления в данном случае является удерживание в заданных пределах некоего параметра в условиях воздействия на систему внешних возмущений. Человек-оператор не обладает чувством интегрирования, поэтому для него естественной манерой пилотирования (т. е. особенностями управляющих воздействий при условии достижения целей пилотирования) будет парирование возмущающего фактора последовательностью импульсов управления, начинающихся от среднего значения выдерживаемого параметра. В отличие от оператора, автомат может количественно оценить амплитуду и скорость возмущения, а также амплитуду и скорость отклонения контролируемого параметра от среднего положения. Реакция линейного автоматического устройства, парирующего те же самые возмущения, показана на рис. 2.

Если оценивать качество управления как точность выдерживания контролируемого параметра в заданных пределах, то качество управления оператора на рис. 1 и автомата на рис. 2 одинаково. И в том, и в другом случае среднее значение контролируемого параметра на протяжении всего процесса управления близко к нулю. Однако если рассматривать рис. 2 как манеру управления оператора, то требуемого качества управления при такой манере управления достигнуть невозможно. Это объясняется особенностями психофизиологических реакций оператора на возмущающие воздействия внешних факторов. На рис. 2 хорошо видно, что скорость прохождения контролируемого параметра через нулевое значение максимальна. Для точного выдерживания среднего значения контролируемого параметра в области около нуля оператор должен мысленно интегрировать его скорость, однако, как уже было сказано, человек не обладает чувством интегрирования. Поэтому, управляя по закону, свойственному линейному автоматическому устройству, человек не сможет достичь заданной точности управления [6].

Таким образом, если рассматривать рис. 1 и 2 как модели двух разных манер управления, то можно констатировать, что рис. 1 соответствует хорошему, а рис. 2 - низкому качеству управления техническим объектом. Независимо друг от друга к подобным взглядам на психофизиологическую реакцию оператора по парированию возмущающих воздействий внешних факторов пришли разные авторы. В частности, развивая исследования в данном направлении, авторы работы [7] пришли к выводу, что если разделить сигнал управления на низкочастотную и высокочастотную составляющие, то некоторые параметры распределения высокочастот-

ной составляющей можно рассматривать как показатели качества управления. Однако их исследования не были доведены до уровня создания алгоритмов оценки качества управления, которые можно было бы реализовать на практике. Главная причина - недостаток необходимых статистических данных.

С учетом результатов, достигнутых в работах [5-7], предлагается следующая методика оценки эффективности управления техническим объектом на примере пилотирования самолета в режиме захода на посадку.

В качестве информативного параметра выбрано перемещение ручки управления самолетом по тангажу (РУСтг) при полете после четвертого разворота при заходе на посадку до касания взлетно-посадочной полосы (В1III). Выбор основан на исследованиях, выполненных в Институте космической медицины [8, 9], в которых был установлен факт взаимосвязи между структурой отклонения ручки управления самолетом при заходе на посадку и качеством пилотирования.

В полете перемещение РУСтг записывается в дискретном (цифровом) виде в накопитель бортового устройства регистрации (БУР), что позволяет накапливать и обрабатывать результаты полетов на ЭВМ. Далее сигнал РУСтг будем рассматривать как случайную величину, измеряемую через равные промежутки времени.

В отличие от предлагаемого в [11] и других работах метода наименьших квадратов (МНК), в данном исследовании для разделения сигнала РУСтг на высокочастотную и низкочастотную составляющие был использован цифровой КИХ-фильтр [10-12] с прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой и частотой настройки 0,5 Гц. Указанная величина настройки КИХ-филь-тра примерно в три раза выше резонансной частоты колебаний фронтового самолёта по углу атаки при

заходе на посадку. Поэтому высокочастотный (с частотой более 0,5 Гц) сигнал управления РУСтг практически не влияет на траекторное управление самолетом и характеризует только индивидуальную манеру пилотирования лётчика. В теории безопасности полетов высокочастотную составляющую сигнала РУСтг принято также называть исполнительской моделью (ИМ) лётчика. Низкочастотную составляющую сигнала РУСтг, характеризующую траекторное управление самолётом, принято называть трендом.

В целях изучения ИМ летчика при пилотировании самолета в режиме полета по глиссаде были выполнены исследования по материалам 837 полётов самолётов фронтовой авиации и 150 полетов на тренажере. В рамках этих исследований для каждого полета была выделена высокочастотная составляющая сигнала РУСтг, представляющая собой выборку измерений центрированной случайной величины 8русТГ . По каждой такой выборке

была построена гистограмма. Далее огибающую гистограммы высокочастотной составляющей сигнала РУСтг будем называть графиком плотности распределения исполнительской модели (ИМ) летчика /дм (8рустг).

Выполненные исследования показали, что во всех случаях сигнал ИМ имеет плотность распределения /ПМ (друстг), которая может быть представлена в виде суммы двух законов распределения:

ООО

/им (8рустг ) = Р\А (8рустг ) + Р2/2 (8рустг),

где 8рустг - сигнал РУСтг, зарегистрированный

бортовым устройством регистрации и обработанный КИХ-фильтром;

вычислительная техника и управление

/1 {8рустг) = -

1

_{8рустг)

нормальный закон

-2

/2 (8рустг) = 0,5Ле

Зруст,

-2

/2 (8рустг) = 0,52 е

8рустг

Лапласа с интенсивностью 2 =

распределение

n

8руст,

; 8русТ1

- 1 -е измерение ИМ в контролируемом полете; n

- располагаемый объем выборки;

а^ 2л

распределения с нулевым математическим ожиданием и со средним квадратичным отклонением, равным о;

/2 (8рустг ) = М

* Г[(п +1)/2]

1 +

*2 ^—(п+1)/2 Л X '

рас-

двустороннее экспо-(распределение

ненциальное распределение Лапласа) с интенсивностью X; Р1 и Р2 - вероятности отклонения ИМ по указанным законам, используемые в качестве нормирующих коэффициентов для выполнения условия

Ж о о

i/им (8рустг м 8рустг =

| I Р\/\(8 рустг )<! 8 рустг +

+ Р2/2(8РУСтг М8русТГ = 1.

/

Необходимость представления плотности

распределения У/д/ (8/-усгг ) в виде двух составляющих возникла после исследования результатов полета на тренажере и обработки реальных полетов пилотов с разным уровнем подготовки. В ходе этих исследований проверка непараметрических гипотез о подчинении плотности распределения

/им (8рустг) тому или иному закону распределения осуществлялась по критерию значимости Пирсона.

Исследования полетов на тренажере позволили предположить, что пилот при полном отсутствии квалификации (т. е. человек, совершивший на тренажере всего 1-2 полета) характеризуется

плотностью распределения У/д/ (8/-у( \п ). распределенной по нормальному закону.

Исследования полетных записей БУР с целью проверки непараметрических гипотез о законе

распределения плотности У/д/ (8/-усгг) показали, что в равной степени вероятны две гипотезы:

г(п /2)Тлй I п

пределение Стьюдента с двумя степенями свободы

/ * 2 Г(п/2)/лп

(п =2) и интенсивностью л =------.

2 Г[(п +1)/2]

Достоинством гипотезы о распределении

плотности /2 (8рустг) по закону Лапласа является

простота математического выражения.

Преимуществом гипотезы о распределении

плотности /2 (8рустг) по закону Стьюдента является возможность объяснить возникновение такого вида распределения с точки зрения математической статистики и автоматики. Это позволяет использовать гипотезу о распределении Стьюдента при разработке моделей управляющих воздействий летчика.

Графики распределения Лапласа с интенсивностью 2* и распределения Стьюдента с интенсив* т

ностью л при п = 2 практически совпадают, поэтому при располагаемых объемах выборки (N и 400) их невозможно различить с применением критерия значимости Пирсона. Исходя из этого, не будет ошибкой использовать любую из предложенных гипотез /2 (8рустг) при решении задач оценки

эффективности управления сложными техническими объектами.

Также было установлено, что при полетах на тренажере пилотов с низким уровнем подготовки

на графике плотности /им (8рустг) визуально просматриваются признаки обоих распределений.

Эти фактические данные позволили выдвинуть гипотезу о том, что плотность распределения

/им (8рустг) является суммой двух законов распределения, соотношение между которыми зависит от квалификации летчика. Поэтому количественно оценку пилотирования можно выразить через параметры распределения Р1, Р2 , а, 2 или л . Так, в

частности, при обработке результатов полета на тренажере летчиков с низкой квалификацией было установлено, что чем больше вероятность Р1, тем ниже уровень подготовки летчика.

Таким образом, задача оценки качества пилотирования трансформировалась в задачу оценки параметров закона распределения У/д / (8!'У(у, ) -

— да

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— да

о

о

движения ручки управления самолетом на этапе посадки.

Следует отметить, что продолжительность полета по глиссаде составляет в среднем примерно 100 с, что дает объем выборки сигнала РУСтг примерно 400 дискретных измерений. Такой объем выборки недостаточен для точного построения плотности /пм (д'рустг). Помимо этого, разделение

плотности /пм(друстг) на составляющие

/1 (8рустг) и /\(друстг) и получение оценок Рь р2 , а и Я по экспериментальным данным имеет ряд существенных методических трудностей. В общем случае алгоритм получения оценок р, , а и Я

невозможно автоматизировать. Поэтому возникла необходимость в разработке методики обработки полетной информации, уменьшающей искажения

плотности /пм (3рустг), и выбора такого критерия качества пилотирования, алгоритм вычисления которого по плотности [)¡-у / (8рустг) можно реализовать на практике в автоматических алгоритмах обработки полетной информации.

Функция /пм (3рустг), построенная по статистическим данным, всегда имеет случайные выбросы, а потому несимметрична. Поэтому для сглаживания и симметрирования графика /пм (8рустг)

/им(5 РУСтг)] град-1

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

м

-2 -1 0 Г Д1. 1 -► 0 5рустг град

Рис. 3. Плотность распределения /пм (8русТГ) и предварительные критерии оценки качества пилотирования

Рис. 4. Структурная схема продольного канала системы «самолет - летчик»

вычислительная техника и управление

был предпринят ряд дополнительных мер, в совокупности составляющих методику обработки полетной информации. Для симметрирования гистограммы все измерения друстг берутся с положительным знаком, после чего строится только правая

ветвь функции /им($рустг) , что эквивалентно двукратному увеличению объема выборки. После

этого правая ветвь функции /им(^рустг) сглаживается цифровым фильтром и симметрично поворачивается для построения графика, показанного на рис. 3.

Данная методика обработки полетной информации отрабатывалась на математической модели эргатической системы, состоящей из продольного канала управления самолетом и модели лётчика, включенной в замкнутый контур управления по тангажу (рис. 4).

Система на рис. 4 имеет два входных сигнала - заданный угол тангажа Ззад и помеху Uy / V, где

Uy - текущее значение вертикальной скорости

случайных возмущений атмосферы; v - скорость

полета самолета. Выходным управляющим воздействием системы является параметр Аф2 - угол отклонения дифференциального стабилизатора. К числу выходных сигналов системы относятся приращения координат состояний: угловой скорости Аю2 , нормальной перегрузки Апу , угла тангажа

А5, угла наклона траектории А© и высоты АH . Аэродинамические параметры самолета заданы ко-

эффициентами

, Tв

aa

т.

дель летчика обозначена на структурной схеме как Жл (p). С помощью данной модели получены и показанные выше на рис. 1 и 2 манеры пилотирования самолета линейным автоматом и летчиком. Анализ показал, что в качестве предварительных критериев оценки качества пилотирования можно использовать следующие параметры распределения

/им (8русТГ) (см. рис. 3):

- максимум плотности распределения

М = тах /им (8Рустг);

Зрустг

m

2

Т а б л и ц а 1

Наименование парных параметров Коэффициент корреляции

Оценка коэффициента корреляции гКАЬ между классной квалификацией летчика К и А1 -0,648

Оценка коэффициента корреляции гКсГим между классной квалификацией летчика К и аИМ -0,595

Оценка коэффициента корреляции гКМ между классной квалификацией летчика К и М 0,563

Оценка коэффициента корреляции гкх/ х/ между классной квалификацией летчика К и М / аЬ 0,447

Оценка коэффициента корреляции между классной квалификацией летчика К и 2 ИМ 0,334

Т а б л и ц а 2

Наименование парных параметров Коэффициент корреляции

Оценка коэффициента корреляции гКа между классной квалификацией летчика К и углом атаки при касании ВПП -0,100

Оценка коэффициента корреляции тКп^ между классной квалификацией летчика К и вертикальной перегрузкой при касании ВПП 0,145

Оценка коэффициента корреляции между классной квалификацией летчика К и приборной скоростью при касании ВПП 0,054

Оценка коэффициента корреляции гКО между классной квалификацией летчика К и итоговой оценкой за посадку -0,056

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

-'им

1

о о о

I (друстг )2/пм (8рустг V друстг ;

я

им

= 0,5 I

8рустг /пм (8рустг)

- ширину интервала АЬ плотности распределения /пм (8рустг), определяемую как расстояние между равноотстоящими точками, в которых

/пм (8рустг ) = 0,02;

- отношение максимума плотности распределения к ширине интервала (м / аь);

- среднее квадратичное отклонение ИМ

- интенсивность экспоненциального распределения ИМ

Для проверки эффективности предварительных критериев оценки качества пилотирования были обработаны 428 полетов самолета Т-6МР в каждом из которых был известен летчик и его уровень классной квалификации К . В основу мето-

дики оценки эффективности управления была положена корреляционная зависимость между показателем классности летчика К и статистическими

параметрами плотности распределения /пм (8рустг)

в реальных полетах. В располагаемой выборке полетов были представлены летчики-снайперы, летчики 1-го, 2-го и 3-го классов, а также летчики без класса. Оценка корреляции между показателем классности летчика К и предварительными критериями оценки качества пилотирования приведены в табл. 1.

Для сравнения эффективности предлагаемых и существующих критериев в табл. 2 приведены оценки коэффициентов корреляции между классной квалификацией лётчиков К и типовыми параметрами оценивания качества пилотирования самолета Т-6МР по Курсу лётной подготовки. Статистические данные для табл. 2 вычислены по той же самой выборке из 428 полетов, что и табл. 1. Как это следует из табл. 1 и 2, критерии оценки эффективности управления самолетом на основе статистических параметров плотности распределения

Рис. 4. Градуировка критерия АЬ

Рис. 5. Плотность распределения критерия аь для подгруппы летчиков без классной квалификации

вычислительная техника и управление

/им (8рустг) в гораздо большей степени характеризуют уровень подготовки летчиков, чем существующие критерии. Это вызвано тем, что существующие критерии оценки качества пилотирования по своей сути ориентированы только на выявление событий нарушения летных ограничений, а не на оценку уровня подготовки летчика. Поэтому в рамки допустимых значений параметров касания ВПП вошли практически все летчики контрольной группы. Сокращение нормативных коридоров для существующих оценок качества пилотирования с целью оценки с их помощью классной квалификации летчиков не представляется возможным по причине больших погрешностей датчиков измерения полётной информации.

Анализ табл. 1 показывает, что среди всех статистических параметров плотности распределения /пм(друстг) наиболее сильную связь с уровнем классной квалификацией летчиков К имеет критерий АЬ ( гкаь = -0,648). Для данного критерия качества пилотирования методом наименьших квадратов была построена линия регрессии 2-го порядка, связывающая значение параметра АЬ с эффективностью управления самолетом КИМ (уровнем подготовки летчика по данным БУР, оцениваемым в баллах классной квалификации):

КИМ (АЬ) = аАЬ2 + ЬАЬ + с = 0,054АЬ2 - 0,847АЬ + 4,569 , по которой была проведена градуировка критерия АЬ (рис. 4).

Полученная линия регрессии КИМ позволяет ввести границы интервала величины АЬ для каждого уровня классной квалификации летчиков:

- 1-й класс и летчик-снайпер (СН) - АЬ более 5,68 град.;

- 2-й класс - АЬ от 3,02 до 5,68 град.;

- 3-й класс - АЬ от 1,39 до 3,02 град.;

без классной квалификации (БК) - Аь менее 1,39 град.

В качестве примера практического применения оценки эффективности управления самолетом на рис. 5 показаны плотности распределения аЬ для 4 летчиков без классной квалификации (соответственно летчики 1, 2, 3 и 4). Данные распределения получены на основании обработки полетов, выполненных каждым из этих летчиков в течение месяца.

Как это следует из рис. 5, летчики без классной квалификации 1 и 3 по критерию аЬ полностью соответствуют уровню подготовки 3-го класса и даже превышают его. В отличие от них летчики 2 и 4 только-только перешагнули этот порог. Лучшим в этой подгруппе следует признать летчика 3. Наихудшие показатели у летчика 2. Поэтому индивидуальной летной подготовке пилотов 2 и 4 нужно уделять большее внимание.

Разработанная методика реализуется автоматизированной системой оценки качества пилотирования маневренного самолета, структурная схема которой показана на рис. 6.

Заключение

Первая практика применения критерия Аь показала его высокую чувствительность к изменению эффективности управления самолета летчиком. Так, при обработке полетной информации было зафиксировано, что уровень подготовки одного летчика 1 -го класса по критерию Аь соответствует только 2-му классу. Последующая проверка

Рис. 6. Структурная схема автоматизированной системы оценки качества пилотирования маневренного самолета

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

результатов объективного контроля показала, что данный летчик только недавно переучился на самолет Т-6МР и имеет на нем очень маленький налет. Кроме того, в связи с переводом данного летчика на командно-штабную работу он за время, предшествующее контролируемым полетам, имел большие перерывы в летной подготовке. Из этого следует, что полученная данным летчиком оценка эффективности управления самолетом вполне объективна.

Существующие методики оценки качества пилотирования не позволяют получить информацию для подобного анализа, однако их преимущество в том, что они позволяют выявлять события нарушения летных ограничений.

Поэтому предлагаемый критерий оценки эффективности управления самолетом АЬ предназначен для их дополнения и может служить информацией для руководящего лётного состава при организации индивидуальной лётной подготовки. Рассмотренный критерий АЬ может быть использован не только в авиации, но и в других видах «человеко-машинных» систем, в которых объект управления представляет собой многомерную динамическую систему.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Оптнер С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем : пер. с англ. М. : Сов. радио, 1969.

2. Квейд Э. Анализ сложных систем : пер. с англ. М. : Сов. радио, 1969.

3.

4.

5.

6.

7.

Янг С. Системное управление организацией. М. : Сов. радио, 1972.

Основы системного подхода и их приложение к разработке территориальных автоматизированных систем управления / под ред. Ф. И. Перегу-дова. Томск : ТГУ, 1976. 244 с. Ковальчук Ю.А., Устинов В.В. Методика автоматизированного количественного оценивания качества пилотирования самолета летчиком. М., 1985. 20 с. Деп. в УПИМ, № Б419. Молоканов Г.Ф. Объективный контроль точности самолетовождения. М. : Воениздат, 1980. 126 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Устинов В.В., Кривоножко Д.П., Шишкин Ю.Н. Один из подходов к оценке уровня натренированности летного состава // Материалы IX науч.-техн. конф. воен.-науч. об-ва училища / Иркутск, 1996. С.167-168.

Рудный Н.М., Васильев П.В., Гозулов С.А. Авиационная медицина. М. : Медицина, 1986. 580 с.

Фролов Н.И. Пути изучения работоспособности летчика в полете // Космич. биология. 1978. № 1. С. 3-10.

10. Лем Г. Аналоговые и цифровые фильтры. Расчет и реализация : пер. с англ. М. : Мир, 1982. 592 с.

11. Голд, Б. Цифровая обработка сигналов. М. : Советское радио, 1973. 367 с.

12. Капелини В, Константинидис А.Дж, Эмилиани П. Цифровые фильтры и их применение : пер. с англ. М. : Энергоатомиздат, 1983. 360 с.

9.

УДК658.516 : 303.703

Рубин Геннадий Шмульевич,

к. т. н., доцент кафедры технологии, сертификации и сервиса автомобилей, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,

тел. (3519)298481, е-mail: rubingsh@gmail.com Данилова Юлия Владимировна, инженер-исследователь, кафедра технологий обработки материалов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,

тел. (3519)298481, е-mail: j.v.danilova@inbox.ru Полякова Марина Андреевна, к. т. н., доцент кафедры технологий обработки материалов, Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова,

тел. (3519)298481, е-mail: m.polyakova-64@mail.ru

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ В СТАНДАРТИЗАЦИИ. ПРИНЦИП СИСТЕМНОСТИ В СТАНДАРТИЗАЦИИ

G. Sh. Rubin, Yu. V. Danilova, M. A Polyakova

SYSTEM ANALYSIS IN STANDARDIZATION. PRINCIPLE OF SYSTEMATIZATION IN STANDARDIZATION

Аннотация. Стандартизация базируется на определенных принципах, отражающих основные закономерности процесса разработки стандартов. Одним из важнейших принципов стандартизации является принцип системности. Системность заключается в рассмотрении каждого объекта как части более сложной системы. Предлагается процесс разработки стандарта

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.