Статья

Название статьи ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СТЕНДОВ ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВ И УГЛОВЫХ СКОРОСТЕЙ
Автор Р.В. Ермаков, А.А. Львов, М.С. Светлов
Рубрика РАЗДЕЛ I. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Месяц, год 03, 2017
Индекс УДК 681.2.088
DOI
Аннотация Исследуются погрешности оценки задаваемой угловой скорости стендами для задания угловых скоростей, построенных на основе датчиков угла, угловой скорости, тангенциального и центростремительного ускорений. Подобные стенды используются при производстве и исследованиях датчиков угловых скоростей, блоков и систем на их основе. Целью работы является исследование возможностей повышения задаваемой такими стендами точности угловой скорости за счёт комплексирования информации об угловой скорости с датчиков различной физической природы. Для достижения указанной цели ставятся задачи исследования законов распределения плотностей вероятности погрешностей используемых датчиков. Описывается конструкция стенда, включающая датчики угла, угловой скорости, тангенциального и центростремительного ускорений. Приводятся выражения для оценки угловой скорости по показаниям каждого из датчиков. Показывается несоответствие закона распределения погрешностей различных датчиков, входящих в состав поворотных стендов, нормальному закону распределения. Причем для датчиков угловой скорости, тангенциального и центростремительного ускорений закон распределения плотности вероятности погрешности измерения может быть описан с применением интеграла Лапласа, а для датчика угла – с использованием полигауссовского распределения. Приводится возможный алгоритм идентификации параметров полигауссовской аппроксимации. Делаются выводы о невозможности применения метода наименьших квадратов для нахождения оптимальной оценки угловой скорости и о целесообразности применения метода максимального правдоподобия. Получены выражения для плотностей распределения вероятностей погрешностей датчиков угловой скорости, тангенциального и центростремительного ускорений как суммы двух случайных величин: систематической погрешности датчика, распределенной по равномерному закону в заданных пределах, и случайной погрешности, которая считается распределенной нормально с нулевым математическим ожиданием и некоторой дисперсией. Для датчика угла распределение его погрешностей получено на основе анализа экспериментальных данных путем аппроксимации плотности распределения с помощью суперпозиции нормальных плотностей вероятностей. Приведены аналитические выражения для полигауссовских моделей. С помощью критерия Пирсона доказана справедливость используемой аппроксимации.

Скачать в PDF

Ключевые слова Угловые измерения, оптический датчик угла, датчик угловой скорости, датчик линейного ускорения, погрешность, полигауссовская аппроксимация.
Библиографический список 1. Shneiderman B., Plaisant C., Cohen M., Jacobs S. Designing the User Interface: Strategies for Effective Human-Computer Interaction, 5th Edition, 2010. – 624 p.
2. Fitts P.M. The information capacity of the human motor system in controlling the amplitude of movement // Journal of Experimental Psychology: General. – 1992. – Vol. 121, No. 3.
– P. 262-269.
3. Hick W.E. On The Rate of Gain of Information // Quarterly Journal of Experimental Psychology. – 1952. – Vol. IV, No. 1. – P. 11-26.
4. Olson J.R., Olson G.M. The growth of cognitive modeling in human-computer interaction since GOMS // Human-Computer Interaction. – 1990. – Vol. 5. – P. 221-265.
5. Березкин Б.С., Баканова Н.М., Волкова И.М. Инженерно-психологические требования к системам управления. – М.: Всероссийский НИИ технической эстетики Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и техники, 1967. – 263 с.
6. Литвак И.И., Ломов Б.Ф., Соловейчик И.Е. Основы построения аппаратуры отображения и автоматизированных системах. – М.: Сов. радио, 1975. – 352 с.
7. Wickens C.D., Hollands J.G. Engineering and human performance. – 3rd edition. – New Jersey: Prentice Hall Inc., 2000. – 573 p.
8. Ломов Б.Ф., Венда В.Ф., Забродин Ю.М. и др. Психологические проблемы взаимной адаптации человека и машины в системах управления / отв. ред. Б.Ф. Ломов и др. – М.: Наука, 1980. – 320 с.
9. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. – М.: Машиностроение, 1975. – 400 с.
10. Алефиренко В.М. Инженерная психология. Конспект лекций. – Минск: Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, 2008. – 230 с.
11. Marsh A.N., Cherry C. Preliminary experiment on the perception of visual forms in noise // Материалы XVIII Международного психологического конгресса. Симпозиум 16: Обнаружение и опознание сигналов. Междунар. ассоциация науч. психологии. – М.: Наука, 1966.
12. Варский В.Ф., Гузева М.А. Зависимость пространственных порогов видения от информационного содержания контура плоской фигуры // Вопросы психологии. – 1962. – № 2. – С. 101-115.
13. Проблемы инженерной психологии. Вып. 2 / под ред. Ломова Б.Ф. – Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1965. – 317 с.
14. Проблемы инженерной психологии. Вып. 4 / под ред. Ломова Б.Ф., Завалишиной Д.Н., Филиппова А.В. – Ярославль: Изд. ЯГУ, 1972. – 210 с.
15. Attneave F., Arnoult M.D. The quantitative study of shape and pattern perception // Psycholog-ical Bulletin. – 1956. – Vol. 53, No. 6. – P. 452-471.
16. Garner W.R. Uncertainty and Structure as Psychological Concepts. – New York: John Wiley and Sons, Inc., 1962. – 369 p.
17. Sziklai G.C. Some studies in the speed of visual perception // IRE Transactions on Information Theory. – 1956. – Vol. 2, Issue 3. – P. 125-128.
18. Глезер В.Д., Цукерман И.И. Информация и зрение. – М.: Изд-во АН СССР (Ленинградское отделение), 1961. – 183 с.
19. Seow S.C. Information Theoretic Models of HCI: A Comparison of the Hick-Hyman Law and Fitts’ Law // Human–computer interaction. – 2005. – Vol. 20, Issue 3. – P. 315-352.
20. Usability Inspection Methods / Eds. J. Nielsen, R.L. Mack. – N.Y.: John Wiley & Sons, 1994. – 413 p.
21. Venda V.F.,Venda Y.V. Dynamics in ergonomics, psychology, and decisions: Introduction to Ergodynamics. Norwood, NJ.: Ablex Publishing Corporation, 1995. – 503 p.
22. Баканов А.С., Обознов А.А. Эргономика пользовательского интерфейса: от проектирования к моделированию человеко-компьютерного взаимодействия. – М.: Институт психологии РАН, 2011. – 176 с.
23. Батенькина О.В. Дизайн пользовательского интерфейса информационных систем: учеб. пособие. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. – 112 с.
24. Иттен И. Искусство цвета: пер. с немецкого. – М.: Изд-во Д. Аронов, 2013. – 96 с.
25. Анализ психофизиологических характеристик восприятия визуальной информации пользователем информационной системы: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Рос. Федерация. № 2016614810; заявл. № 2016612267 от 16.03.2016; гос. рег. в реестре программ для ЭВМ 05.05.2016.

Comments are closed.