Разработка автоматизированной системы для исследования устойчивости и автоколебаний в электромеханической следящей системе (стр. 7 из 9)

Минимальное значение модуля функции – Z(a) равно следующему

Достигается при

Рис. 1.12

Как видно из рис. 1.12, годографы

и -Z(a) не имеют общих точек пересечения.

Следовательно, состояние равновесия рассматриваемой системы устойчиво. Эту же систему рассмотрим, если статическая характеристика нелинейного звена имеет петлю гистерезиса рис. 1.12.

Согласно структурной схемы рис. 1.10 передаточная функция линейной части системы при исходных данных задачи равна:

частотная передаточная функция нелинейного звена, имеющего неоднозначную статическую характеристику, может быть записана в виде:

W_H(a)=q(a)=jq’(a),

где для релейной характеристики с гистерезисной петлей рис. 1.11 мы получаем следующее:

Годограф нелинейного звена -Z(a), построенный по выражению, имеющему вид:

W_H(a) 4с

,

изображен на рис. 1.13.

Рис. 1.13

На этом же рисунке построена амплитудно-фазовая характеристика линейной части системы

, которая полностью совпадает с построенной на рис. 1.11.

Точка пересечения этих двух кривых определяет периодическое решение в системе:

,

где

. Согласно рис. 1.13, найденное периодическое решение является устойчивым, т.е. А и Ω являются амплитудой и частотой автоколебаний.

Полученные результаты аналитических исследований нелинейной системы в следующих разделах будут сравнены с результатами, полученными при математическом машинном моделировании на ЭВМ.

3. Разработка требований к интерфейсу пользователя диалоговой

системы

Проектируемая система состоит из двух практически самостоятельных частей.

Во-первых, что программа – оболочка, и, во-вторых, что это некоторый набор самостоятельных модулей, реализующих различные математические методы исследования нелинейных САУ.

Программа-оболочка предназначена для связи в единое целое вычислительных задач (методы исследования САУ), текстовых файлов (справочные материалы), графических файлов (иллюстрации).

Она должна обеспечивать доступ к этим компонентам системы. Очевидно, что программа-оболочка по своей сути диалоговая.

В настоящее время по принципу оболочка-приложение строится большинство программных систем, предназначенных для решения научно-технических, экономических и других задач.

Понятие диалоговую по отношению к программной системе подразумевает тесное взаимодействие человека-пользователя с ЭВМ.

Аспекты этого взаимодействия в настоящее время тщательно изучаются, результатом чего являются практические рекомендации по разработке диалоговых систем.

Целесообразно кратко рассмотреть основные вопросы, связанные с этим. Пользователь программного обеспечения рассмотрен в двух аспектах:

• пользователь, как человек;

• пользователь в процессе общения с системой.

Такой подход приводит к выделению ряда важных факторов.

А. Пользователь, как человек. Потребности.

Навыки.

Свойства личности.

Б. Диалоговая подготовка пользователя. Обучение диалогу.

Опыт работы с диалоговыми системами.

В. Подготовка пользователя в прикладной области.

Г. Отношение пользователя к системе.

Причины пользования системой.

Отношение и ожидания.

Цели пользователя.

Д. Аспекты, связанные с задачей.

Структура задачи. Ограничения по времени.

Эти факторы могут быть описаны подробнее.

Человеческие потребности означают, например, потребность быть понятым партнером по диалогу. Пользователь хочет иметь возможность двустороннего разрешения конфликта. Он не хочет обходится ограниченным в своем поведении в процессе общения и вдобавок у него есть физические и психические потребности.

Навыки пользователя состоят из физических и моторных навыков, лингвистических навыков, навыков общения.

Свойства личности это, например, подверженность ошибкам, терпеливость, неустойчивое внимание.

Диалоговая подготовка – здесь приходится делать различие между программистом и не программистом, и во второй группе оказываются параметрические пользователи и пользователи языков запросов.

Выделим три класса пользователей:

• оперирующие языком программирования и знающие организацию базы данных;

• оперирующие языком запросов и использующие модели данных;

• оперирующие параметрическим вводом с почти «естественным видом» данных.

Опыт работы с диалоговыми системами определяется частотой и методом взаимодействия с одной или несколькими диалоговыми системами, мы проводим различие между опытом работы с интерфейсом определяемой базы данных.

Причина пользования системой может быть :

• обязательной, как неотъемлемая часть работы;

• необязательной, как часть работы;

• обязательной в частной жизни (пользование библиотекой).

В литературе обычно принимают во внимание только профессиональных пользователей. Отношение к системе и ожидания от работы с ней являются следствиями типа диалогового обучения.

Оно может быть:

• нейтральным (пользователь воспринимает компьютер, как рабочий инструмент);

• положительным;

• негативным (пользователь предпочел бы не пользоваться компьютером).

Целями пользователя могут быть: решить определенную задачу с помощью компьютера или как научиться работать с системой.

По своей структуре задача может быть отнесена в зависимости от природы проблемы к одному из классов, а именно:

• хорошо структурированные задачи, где данные и методы известны;

• плохо структурированные задачи, где решение может быть получено лишь приближенно.

Кроме того, можно выделить пять различных категорий:

• простой запрос;

• принятие решения после системного запроса;

• систематический сбор данных;

• непрерывное построение и перестройка на основе правил ограничений;

• обнаружение взаимосвязей.

Ограничения по времени.

Независимо от временных условий, заданных системой, пользователь может быть вынужден приспосабливаться к ограничениям времени.

На основе анализа этих факторов можно определить требования к диалоговой системе:

• Поведение системы по отношению к пользователю должно быть гибким, так чтобы пользователь не был вынужден действовать строго предписанным образом.

• Должна существовать процедура отказа от услуг системы.

Система должна быть способна различать пользователей и приспосабливаться к ним.

• Поведение системы и его результаты должны быть ясны пользователю.

• В любой момент времени терминал находится в некотором конкретном состоянии, которое характеризуется набором возможных входных сообщений и интерпретаций.

• Система должна быть всегда готова помочь пользователю; никогда не следует ставить пользователя в затруднительное положение.

• Должно складываться впечатление, что управление всеми аспектами системы принадлежит пользователю.

• Взаимодействие человека с машиной должно напоминать, по возможности, человеческое общение.

• Проект системы должен принимать во внимание физические и психические особенности пользователя во время его работы с машиной.

• Скорость обмена не должна выходить из диапазона без стрессовой работы. Всегда должно казаться, что скоростью управляет пользователь.

Подготовленность людей.

Для пользователя системой не должны требоваться специальные навыки. Система должна подстраиваться к возможностям пользователя.

Для работы с системой не следует требовать специальных физических и моторных навыков. Обычных лингвистических навыков пользователя и навыков общения должно хватать для ведения простых диалогов.

Система должна вести себя логично, так, чтобы пользователь мог научиться предвидеть ее поведение. Система не должна ограничивать разнообразие способов решения задач.

Несмотря на многообразие и сложность использования и на количество требований к диалоговой системе, можно предположить ряд мероприятий, которые при своей простоте помогут решить поставленные задачи.

Взаимодействие пользователя с ЭВМ осуществляется через систему экранных окон (независимость от операционной системы DOS или WINDOWS), связанных через меню.

Управление может осуществляться с помощью клавиатуры или манипулятором «мышь». Один и тот же результат может быть достигнут различным путем:

• использование меню;

• использование функциональных или «горячих клавиш»;

• указание и запуск с помощью «мыши».

• Наличие на экране строки «статуса», содержащей краткую информацию о состоянии системы и возможных на данный момент командах, облегчает диалог.

Управление цветом и звуком также способствует удобству диалога. Описанные мероприятия стали практически стандартными при описании диалоговых систем. Они составляют основу пользовательского интерфейса. Компания IBM определила свой стандарт, которого придерживаются большинство разработчиков программного обеспечения.