Способ обеспечения оператора тактильной информацией преимущественно о требуемом управляющем воздействии рычагом управления и устройство для его осуществления
Изобретение относится к системам управления, например, движущимися объектами и позволяет обеспечить оператора тактильной информацией об отклонении текущих значений контролируемых параметров, преимущественно управляющих воздействий рычагом управления, от их заданных значений, что повышает точность управления и безопасность эксплеатации объекта. Суть способа состоит в том, что тактильоное воздействие по соответствующему каналу управления создают с помощью подвижных элементов-раздражителей, причем их выдвигают в направлении создания требуемого управляющего воздействия рычагом управления на величину, зависящую от величины сигнала разности между текущим и заданным значениями контролируемого параметра. Дозированное выдвижение элементов-раздражителей с определенной стороны рычага управления непосредственно на подсознательном уровне побуждает оператора к созданию управляющего воздействия нужного направления и величины. Способ реализуется устройством, содержащим по каждому каналу управления расположенные внутри рычага управления выдвижные элементы-раздражители 1, кинематически соединенные со следящим приводом 2, содержащим управляющее устройство 3, вход которого подключен к выходу блока 4 формирования сигнала разности, один из входов которого соединен с датчиком 5 текущего значения контролируемого параметра, а другой - с блоком 6 формирования его заданного значения. При равенстве текущего значения заданному элементы-раздражители находятся в убранном положении и не вызывают у оператора дискомфортных ощущений. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к системам управления, предназначено для обеспечения оператора тактильной информацией об отклонении текущих значений контролируемых параметров, преимущественно управляющих воздействий рычагов управления, от их заданных значений и может быть использовано в системах управления динамическими объектами, например самолетами и в системах управления с сигнальными устройствами.
Известен и широко используется в настоящее время способ, принятый за прототип, обеспечения летчиков тактильной информацией о выходе самолета на опасные режимы полета, включающий измерение текущего значения контролируемого параметра режима полета, вычисление разности между этим значением и заданным граничным значением того же параметра и создание с помощью вибратора при определенных значениях указанной разности колебательных перемещений (вибраций) рычага управления с малой амплитудой и частотой 10-30 Гц относительно задаваемых летчиком или автопилотом управляющих воздействий или положений рычага управления [2]. Наряду с достоинствами - простотой и относительно высокой надежностью, данному способу присущи недостатки, состоящие в том, что оператор обеспечивается информацией лишь в определенные моменты времени при выполнении заданного условия, причем летчик не обеспечивается количественной информацией о необходимой величине отклонения рычага управления, что не позволяет осуществить директорное управление объектом (самолетом) на основе поступающей тактильной информации. Известно устройство для измерения тактильной чувствительности, содержащее держатель, на котором установлены элементы-раздражители, выполненные в виде тонких упругих стержней одинакового диаметра и различной длины [1]. Данное устройство предназначено для измерения тактильной чувствительности участков кожи пациентов и имеет соответственно ограниченную область применения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство, предназначенное для реализации описанного выше способа [2]. Устройство состоит из датчика для измерения контролируемого параметра, соединенного с управляющим блоком для вычисления разности между текущим и заданным значениями параметра, который соединен с приводом вибратора, механически связанного с рычагом управления. Недостатки устройства проявляются как следствие недостатков описанного выше способа, для реализации которого предназначено устройство данного типа. Изобретение решает задачу расширения возможностей по использованию тактильной информации оператором, а именно позволяет обеспечить его легко воспринимаемой информацией о величине потребного управляющего воздействия (отклонения рычага управления или создаваемого оператором усилия на рычаге) по соответствующему каналу управления. Причем тактильное воздействие осуществляется таким образом, чтобы непосредственно на уровне подсознательных реакций побуждать оператора к созданию потребных управляющих воздействий рычагом управления. Поставленная задача решается тем, что по способу обеспечения оператора тактильной информацией, заключающемуся в определении текущего значения контролируемого параметра режима движения, преимущественно управляющего воздействия рычагом управления, формировании сигнала, пропорционального разности между этим значением и заданным значением, и создании в зависимости от величины сформированного сигнала тактильного воздействия на руку оператора, охватывающую рычаг управления, тактильное воздействие по соответствующему каналу управления создают на рычаге управления с помощью подвижных элементов-раздражителей, причем их выдвигают в направлении создания требуемого управляющего воздействия рычагом управления на величину, зависящую от величины сигнала разности между текущим и заданным значениями контролируемого параметра, так что при равенстве этих значений элементы-раздражители находятся в невыдвинутом положении. Поставленная задача решается также тем, что в устройстве обеспечения оператора тактильной информацией, содержащем по каждому каналу управления датчик сигнала текущего значения контролируемого параметра режима движения, преимущественно управляющего воздействия рычагом управления, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигнала разности, второй вход которого подключен к блоку формирования сигнала заданного значения контролируемого параметра режима движения, а также блок создания тактильного воздействия с приводом, блок создания тактильного воздействия выполнен в виде подвижных элементов-раздражителей, установленных в рычаге управления в месте охвата рычага рукой оператора с возможностью их выдвижения из корпуса и уборки в корпус рычага управления с помощью привода, который выполнен следящим и снабжен управляющим устройством, вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала разности. Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе управления динамическим объектом по соответствующему каналу управления при необходимости изменения управляющего воздействия на некоторую величину например для устранения рассогласования между заданным и текущим значениями контролируемого параметра, воздействуют с помощью расположенных в рычаге управления элементов-раздражителей по заданному каналу управления на соответствующие участки кожи руки оператора. Для этого элементы-раздражители перемещают с помощью приводов в направлении требуемого воздействия на рычаг управления. Величину их перемещения (выдвижения) задают соответствующей сигналу рассогласования между текущим и заданным значениями контролируемого параметра. Таким образом, оператор благодаря направленному дозированному выдвижению раздражителей получают за счет возникновения у него дискомфортных ощущений с определенной стороны рычага управления тактильное воздействие, интенсивность которого соответствует величине требуемого в данный момент дополнительного управляющего воздействия рычагом управления. Это побуждает оператора к активному воздействию на рычаг управления в направлении, требуемом для снятия дискомфортных ощущений. Следует однако заметить, что оператор, в конечном итоге, сам решает, воспользоваться ли ему полученной тактильной информацией и в определенных ситуациях принять решение на создание управляющего воздействия. На фиг.1 представлена схема устройства (для простоты показан один канал управления); на фиг. 2 - представлены переходные процессы, иллюстрирующие реакцию оператора по управляющему воздействию рычагом управления на ступенчатое изменение сигнала заданного положения рычага управления, рассматриваемого в данном примере в качестве контролируемого параметра; на фиг.3 приведены частотные характеристики отработки оператором задаваемого положения рычага управления при его синусоидальном изменении. Предлагаемый способ характеризуется следующими действиями. Определяют текущее значение контролируемого параметра режима, например, положения рычага управления, формируют сигнал, пропорциональный разности между текущим и заданным значениями контролируемого параметра. В зависимости от величины этого сигнала выдвигают на соответствующий ход элементы-раздражители из отверстий в рычаге управления, причем их выдвигают вы направлении требуемого управляющего воздействия рычагом управления. Устройство для реализации указанных действий содержит (фиг.1) по каждому каналу управления расположенные внутри рычага управления выдвижные элементы-раздражители 1, кинематически соединенные со следящим приводом 2, содержащим управляющее устройство 3, вход которого подключен к выходу блока 4 формирования сигнала разности, один из входов которого соединен с датчиком 5 текущего значения контролируемого параметра, преимущественно управляющего воздействия рычагом управления, а другой - с блоком 6 формирования сигнала заданного значения контролируемого параметра. Устройство работает следующим образом. При необходимости создания определенного управляющего воздействия, например отклонения рычага управления на заданный ход Хзад, на выходе блока 4 формирования сигнала разности по поступающим на его вход сигналам Хзад с выхода блока 6 формирования сигнала заданного положения рычага управления и Хтек с выхода датчика 5 управляющего воздействия вырабатывается сигнал U, пропорциональный величине требуемого дополнительного отклонения рычага управления![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/916.gif)
Формула изобретения
1. Способ обеспечения оператора тактильной информацией преимущественно о требуемом управляющем воздействии рычагом управления, заключающийся в определении текущего значения контролируемого параметра режима движения, преимущественно управляющего воздействия рычагом управления, формировании сигнала, пропорционального разности этого значения и заданного значения, и создании в зависимости от величины сформированного сигнала тактильного воздействия на руку оператора, охватывающую рычаг управления, отличающийся тем, что тактильное воздействие по соответствующему каналу управления создают на рычаге управления с помощью подвижных элементов-раздражителей, причем их выдвигают в направлении создания требуемого управляющего воздействия рычагом управления на величину, зависящую от величины сигнала разности текущего и заданного значений контролируемого параметра. 2. Устройство для обеспечения оператора тактильной информацией преимущественно о требуемом управляющем воздействии рычагом управления, содержащее по каждому каналу управления датчик сигнала текущего значения контролируемого параметра режима движения, преимущественно управляющего воздействия рычагом управления, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигнала разности, второй вход которого подключен к блоку формирования сигнала заданного значения контролируемого параметра режима движения, а также блок создания тактильного воздействия с приводом, отличающееся тем, что блок создания тактильного воздействия выполнен в виде подвижных элементов-раздражителей, установленных в рычаге управления в месте охвата рычага рукой оператора с возможностью их выдвижения из корпуса и уборки в корпус рычага управления с помощью привода, который выполнен следящим и снабжен управляющим устройством, вход которого соединен с выходом блока формирования сигнала разности.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3