3. Modele i sterowanie
3.3. Opis działania człowieka
3.3.5. Czynniki wpływające na sterowanie
Sposób, w jaki człowiek realizuje sterowanie, jest uzależniony od kryte-rium, które sobie świadomie stawia oraz kryteriów nieświadomych i stanu psy-chofizycznego. Kryteria jakości sterowania można odnieść do celu sterowania, rozróżniając perspektywę:
• celu strategicznego,
• celu zadania cząstkowego,
• celu sterowania bieżącego.
Czynnikami wpływającymi na wybór kryteriów są: ocena własnych zaso-bów i umiejętności oraz temperament, wpływ środowiska, uwarunkowania gene-tyczne, tradycja i kultura [73, 131, 187, 188, 255, 258].
Podczas realizacji zadania zostały wyróżnione tryby sterowania, które moż-na odnieść do perspektywy celu [115, 264]:
• strategiczny – obejmujący długi horyzont czasowy i ogólny cel sterowa-nia,
• taktyczny – oparty na planowaniu,
• oportunistyczny – działanie pod presją czasu i ograniczeń skutkujące ni-ską efektywnością,
• przypadkowy (scrambled) – dotyczący sytuacji całkowicie nieprzewi-dzianych, kiedy reakcja wynika z pośpiechu i niekoniecznie przystaje do sytuacji.
Przykładem wpływu doświadczenia na taktykę są działania pilotów po do- prowadzeniu do stanu lotu ustalonego. Osoby z doświadczeniem nie podejmują dalszych działań sterujących, o ile odchylenie od założonego stanu lotu nie sta-nie się w ich msta-niemaniu nadmierne. Osoba sta-niedoświadczona często podejmuje działania, aby utrzymywać się dokładnie na zadanej trajektorii (jak regulator automatyczny). Tymczasem generuje to wysiłek niewspółmierny do osiąganego efektu.
Stwierdzona powszechna tendencja do realizacji działania na niskim po-ziomie [300] oznacza, że eksperci starają się podejmować decyzje zgodnie ze znanymi schematami, zatem nawet na poziomach taktycznym i strategicznym może to być jedynie wybór najlepiej dopasowanego modelu działania dostępne-go w pamięci, bez próby opracowania nowedostępne-go, zoptymalizowanedostępne-go do obecnej sytuacji. Uproszczenie działania prowadzi do automatyzacji procesów umysło-wych [26]. Takie procesy są realizowane równolegle (w odróżnieniu od szere-gowej realizacji procesów świadomych) oraz cechują się bezwysiłkowością i bezrefleksyjnością. Automatyzacja procesów umysłowych skutkuje zwiększe-niem efektywności działania w sytuacjach typowych i obniżezwiększe-niem świadomości sytuacyjnej, powodując zagrożenia w sytuacjach nietypowych. Działania na poziomie umiejętności silnie wiążą się ze środowiskiem, w jakim są realizowa-ne. Zmiana postaci interfejsów pogarsza efektywność realizacji zadania dopóty, dopóki operator nie nabędzie wprawy w obsłudze. Przykładowo, porównanie nowych interfejsów informacyjnych z tradycyjnymi wykazało lepszą świado-mość sytuacyjną dla tych pierwszych w sytuacjach nietypowych oraz gorszą w typowych [33].
Zaangażowanie określonych zasobów w zadanie sterowania nie zależy tyl-ko od decyzji, ale jest modulowane stanem wewnętrznym. Istotnym czynnikiem wpływającym na sposób działania człowieka jest poziom stymulacji i stresu [165, 276]. Prawo Yerksa–Dodsona sformułowane w 1908 r. i wiele później-szych badań potwierdziło wpływ poziomu stymulacji sensorycznej oraz pozio-mu napięcia emocjonalnego na sprawność funkcjonowania człowieka.
Stwier-dzono również istnienie optymalnego poziomu stymulacji. Według Terelaka [276] istnieją jednak wewnętrzne mechanizmy regulujące poziom stresu przez stymulację wewnętrzną, co sugeruje, że człowiek w pewnym zakresie zewnętrz-nego poziomu stymulacji jest w stanie utrzymać maksimum sprawności. O ile jednak poziom pobudzenia wynika z realizacji zadania i otoczenia, w jakim to zadanie jest realizowane, to inne czynniki stresogenne (np. zakłócenia w postaci hałasu, zbyt wysoka lub niska temperatura) oraz różne sposoby radzenia sobie ze stresem w znacznym stopniu wpływają na sposób działania człowieka.
Kolejne, najmniej zdeterminowane, czynniki wpływające na sterowanie to procesy umysłowe, nazwane metamyśleniem [187], z którymi wiąże się fantazję, działania oparte na improwizacji oraz przeprowadzanie eksperymentów w umy-śle.
Na poziomie taktyki dysponowania zasobami i stawianego celu sterowania rozróżnia się trzy typy operatorów [266]:
• rozsądny (wise supervisor) – nabywając umiejętności, redukuje wysiłek do rozsądnego poziomu, a następnie w miarę dalszego wzrostu umiejęt-ności poprawia wyniki,
• leniwy (lazy supervisor) – utrzymuje wynik na akceptowalnym pozio-mie, a nabywane umiejętności wykorzystuje do obniżenia poziomu wy-siłku,
• ambitny (ambitious supervisor) – dąży do poprawy wyniku, wykorzystu-jąc maksymalnie zasoby i nabywane umiejętności.
Oczywiście przedstawione taktyki dotyczą realizacji jednego zadania.
W warunkach realizacji wielu zadań składowych (np. sterowanie wysokością, kursem, kontrola stanu otoczenia i sterowanie aparaturą pokładową), stanowią-cych łącznie zadanie całościowe, przydział priorytetów do poszczególnych za-dań cząstkowych określa założony poziom realizacji, z którego wynika opis celu sterowania. W układach technicznych jest oczywiste, że cel sterowania definiuje się jako wartości bądź funkcję zmian wartości w zależności od określonej zmiennej niezależnej. Dla tak określonego celu sterowania budowana jest cała teoria układów automatycznego sterowania.
Cel sterowania określany przez człowieka w kategoriach lingwistycznych ma często znaczenie, które można opisać jako rozmyta wartość zadana. Na ry-sunku 3.14 zadany cel sterowania określono na dwa sposoby:
• ściśle jako zadany kurs 90º,
• zadany w sposób przybliżony jako „lot na wschód”.
Ścisłe zdefiniowanie wartości zadanej implikuje konieczność stabilizacji tej wartości i tłumienia wszelkich odchyleń. Druga forma przekazu definiuje trzy zbiory kierunków trajektorii, określone przez funkcje przynależności dla uchy-bu: µ0 – dopuszczalny, µe– – ujemny, µe+ – dodatni. Zbiór kierunków trajektorii
( )
{
Ψ µ Ψ: 0 z−Ψ =0}
zawiera wartości, które są uznane za prawidłową realizacjęsterowania. Dla wartości w zbiorze
{
Ψ µ Ψ: 0(
z−Ψ) ( )
∈ 0,1}
przynależność do zbioru błędu:( ) ( ) ( ) ( )
e e e+ e e+
µ ε = µ−∪ ε = µ− ε + µ ε (3.29)
wpływa na intensywność reakcji korygującej. Może to być przykładowo pewna funkcjonalna zależność wzmocnienia regulatora od wartości µ ε .e
( )
W meto-dach adaptacyjnych wartość ta wpływa jako waga na ocenę jakości sterowania.
Rys. 3.14. Graficzne przedstawienie zadanych wartości: a) zapis kursu zadanego, b) funkcje przynależności dla uchybu sterowania
Przy ocenie konieczności reakcji w środowisku wielozadaniowym dodat- kowym czynnikiem jest ocena pilności reakcji. Proces wymagający najpilniej- szej reakcji będzie wybierany spośród wszystkich składających się na środowi- sko wielozadaniowe zgodnie z zależnością (3.30), w której µe i, jest określone zależnością (3.29) dla zmiennych w i-tym procesie dynamicznym:
( )
max e i, i i
r= u ε (3.30)
Kryterium pilności reakcji pozwala na podejmowanie decyzji o sposobie sterowania przy sterowaniu ze zmianą trybów. Przykładowo, w pierwszej, dłu- gotrwałej fazie sterowania (np. naprowadzanie samolotu na wysokość czy kurs) wybierany jest sposób tylko w niewielkim stopniu angażujący człowieka, co pozwala na realizację innych czynności z wyższym priorytetem, aż do momentu, kiedy ocena stanu (wzór (3.30)) wskaże konieczność zmiany trybu.
a)
b)