Методология, проектирование и построение полномасштабного тренажера для роторных комплексов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.02, доктор технических наук Минеев, Александр Васильевич

• Минеев, Александр Васильевич
• доктор технических наук
• 2002

Оглавление диссертации доктор технических наук Минеев, Александр Васильевич

Введение.

1. Назначение и область применения полномасштабного тренажера для роторного комплекса.

1.1. Опыт разработки тренажеров в различных отраслях промышленности.

1.2. Назначение и основные функциональные задачи полномасштабного тренажера.

1.3. Принцип построения, основные системы и общие характеристики тренажера.

1.4. Выводы и основные задачи исследований.

2. Структура и программное обеспечение базового вычислительного комплекса системы информационного обмена.

2.1. Характеристика базового вычислительного комплекса тренажера.

2.2. Программное и математическое обеспечение вычислительного комплекса тренажера.

2.2.1. Общие теоретические положения.

2.2.2. Системное программное обеспечение ПО.

2.2.3. Прикладное программное обеспечение.

2.2.4. Информационное обеспечение.

2.2.5. Организация связи с технологическим оборудованием тренажера.

2.3. Обоснование необходимого объема вычислительных средств

2.4. Функционирование системы информационного обмена.

2.4.1. Назначение, технические характеристики и режимы.

2.4.2. Стойки мультиплексора передачи данных и абонентских терминалов.

2.4.3. Преобразователи по вводу и выводу информации.

2.4.4. Основное приборное оборудование.

2.4.5. Организация встроенного контроля.

2.5. Выводы.

3. Имитационные модели и схемы основных механизмов оборудования роторного экскаватора.

3.1. Моделирование процесса взаимодействия ротора с поверхностью забоя.

3.2. Принципы имитации и математические модели основных приводов роторного экскаватора.

3.2.1. Принципы построения имитаторов приводов движения роторного экскаватора.

3.2.2. Базовые соотношения математических моделей основных приводов роторного экскаватора.

3.3. Основные принципы разработки имитаторов электрооборудования.

3.3.1. Структура программного обеспечения и схема имитатора системы электроснабжения.

3.3.2. Назначение и схемы имитаторов электроприводов исполнительных механизмов экскаватора.

3.4. Разработка имитатора автоматизированной системы статистического контроля и управления.

3.4.1. Назначение и структурная схема имитатора.

3.4.2. Основные принципы работы и зависимости, принятые для моделирования.

3.5. Выводы.

4. Разработка основ алгоритмического обеспечения комбинированной динамической модели тренажера.

4.1. Особенности алгоритмизации динамической модели ходового движителя роторного экскаватора.

4.2. Разработка основ алгоритмического обеспечения задающих устройств.

4.3. Разработка основ алгоритмического обеспечения контролирующих устройств.

4.4. Особенности алгоритмического обеспечения процесса взаимодействия «человек-машина» при построении тренажера

4.5. Выводы.

5. Принципы построения рабочего места инструктора и разработка имитаторов внешних воздействий.

5.1. Построение рабочего места инструктора. Назначение, состав и объем решаемых задач.

5.2. Критерии оценки деятельности обучаемого.

5.3. Имитатор акустических шумов.

5.4. Имитация внешних условий.

5.5. Основные принципы построения имитатора визуальной обстановки.

5.6. Имитатор акселерационных эффектов.

5.7. Система связи и обоснование выбранной структуры.

5.8. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология, проектирование и построение полномасштабного тренажера для роторных комплексов»

В настоящее время на мировом рынке значительно выросли цены на энергоносители, появилась реальная необходимость резкого увеличения объемов производства наиболее дешевого топлива - бурого угля, добываемого открытым способом на угольных предприятиях России.

Однако, появилась новая проблема, связанная с приобретением техники для проведения основных и вспомогательных работ при открытом способе добычи (роторных экскаваторов, перегружателей и отвалообразователей, магистральных и забойных конвейеров). Основной причиной является отсутствие заводов-изготовителей данной техники на территории нашей страны. Завышенные цены на новую технику осложняют проблему обновления основных фондов, что приводит к эксплуатации машин и оборудования в запроектных сроках. С другой стороны, отсутствие современных ремонтных предприятий на территории России и единой практики проведения ремонтных работ создают проблемы эффективной эксплуатации техники. Опорные пункты заводов-изготовителей на горнорудных предприятиях прекратили свое существование, все виды ремонтов промышленные предприятия вынуждены проводить собственными силами, с учетом имеющихся материальных и технических возможностей.

Имеющийся парк машин непрерывного действия, а это порядка пятидесяти единиц, не считая вспомогательной техники, работающей в единой технологической цепочке, на предприятиях России составляет значительную величину и требует серьезных капитальных вложений на эксплуатацию и ремонт. Износ основного оборудования на предприятиях Минэнерго России в настоящее время составляет 60-70 процентов.

В этих условиях резко возросла роль специалистов, эксплуатирующих дорогостоящую технику, и, в первую очередь, машинистов-операторов роторных комплексов. Известно, что 80-90 процентов выходов из строя горнорудного оборудования происходит по вине машинистов-операторов, эксплуатирующих его. Высокий технический уровень техники и недостаточная техническая подготовка специалистов являются основными причинами существующего положения. Это приводит к необходимости разработки новой высокоэффективной методики для подготовки и совершенствования обучения специалистов основных базовых машин.

Основными направлениями разработки высокоэффективной методики обучения являются поиск путей повышения эффективности деятельности человека, проведение эргономических исследований человеко-машинных систем, направленных на поддержание высокой работоспособности оператора, которая достигается за счет оптимизации системы «человек-машина» на инженерном и дизайнерском уровне, а также посредством соблюдения требований, предъявляемых к человеческому фактору. При таком рассмотрении проблемы гуманизации техники своеобразным индикатором становится функциональное состояние человека (ФСЧ).

В исследованиях системы «человек-машина-среда» изучаются свойства, определяемые ролью человека. Свойства эти носят название человеческих факторов, которые в системе не задаются, а отыскиваются. Выступая как систематизирующие элементы, человеческие факторы выводятся из соответствующих единиц анализа. На этой основе строится структурная схема эргономических свойств и показателей.

На первом уровне комплексной оценки эргономических свойств и показателей определяются частные показатели, предъявляемые к элементам рабочего места, безопасности труда и условиям обитания. На втором уровне оценивается системное качество техники, которое находит свое преломление в функциональном состоянии человека. Конструкторские решения должны наиболее отчетливо проявляться именно на этом уровне. В начале определяются вопросы безопасности и успешности труда, лишь после этого производится оценка техники по критерию функционального комфорта. Решения задач второго уровня позволяют находить соответствие в организации рабочего места психофизиологическим возможностям человека, учитывать психофизиологические особенности и выполнение эстетических требований. Специфика оценки третьего уровня заключается в согласовании психофизиологической цены каждого работающего с эффективностью труда группы в целом.

Показатели эксплуатационной надежности технических систем являются интегральными характеристиками качества проекта, изготовления, монтажа и эксплуатации. Статистический разброс параметров, обусловленный процессами изготовления, монтажа и условиями эксплуатации приводит к рассеянию ресурса однотипных машин и их элементов в некотором интервале. Количественно это рассеяние описывается функцией распределения ресурса F(t) или связанной с ней функцией надежности R(t) = 1 - F(t).

Анализ отказов, аварий и катастроф при эксплуатации сложных технических систем показывает, что причины этих событий описываются закономерностями замкнутой системы «человек-машина-среда». Формирование отказа обусловлено не только процессами, протекающими в самом объекте, но и действиями обслуживающего персонала (нарушение правил эксплуатации) и влиянием среды (климатические, технологические и т. п. факторы). Это приводит к выводу о небходимости рассмотрения надежности не только отдельных машин, но и всей системы «человек-машина-среда» в общей взаимосвязи.

Анализ фактически происшедших в 1981-1990 гг. аварий экскавационной техники на разрезах ПО «Красноярскуголь», выполненной с точки зрения взаимодействия машин с оператором и окружающей средой, показал, что значительная доля аварий обусловлена факторами не технического характера. В табл. 1 представлены данные по структуре аварий экскаваторов с точки зрения взаимодействия человека, машины и условий эксплуатации. Количество аварий, обусловленное взаимодействием элементов человек-машина, составляет 50-60%. Отказы в результате взаимодействия элементов «человек-машина-среда» составляют 5-50%, а чисто технические причины только 10-30% [11].

Таблица 1

Структура отказов и аварий экскаваторов в системе «человек-машина-среда»

Объект Количество аварий экскаваторов (%), обусловленных взаимодействием элементов человек-машина (личностный фактор) машина (технический фактор) машина-среда (технологический, организационный, климатический факторы)

Мехлопаты 73,8 21,4 oo

Драглайны 38,9 ИЛ 50,0

Роторные комплексы 25,0 33,3 41,7

Экскаваторный парк в целом 39,6 18,8 41,6

Эти данные практически совпадают с данными других исследований отказообразующих факторов сложных технических систем, в результате которых установлено, что количество аварий, происходящих по вине машинистов-операторов большой единичной мощности, составляет 50-60%. По сообщениям американской печати, ошибки операторов, приводящие к авариям в ракетной технике составляют 40%, в ВВС - до 70%, в морском флоте - до 80%. По данным ВВС США, ошибки экипажей и наземного персонала в течение одного года были причиной 234 из 313 воздушных катастроф. Исследования причин столкновения судов в прибрежных зонах США показали, что из 398 случаев только 6 были вызваны повреждениями механизмов [10]. Основные причины аварий - неверные действия операторов вследствие ограниченного практического опыта и недостаточной профессиональной подготовки.

На основании вышеизложенного, приказом по Министерству угольной промышленности СССР от 18 декабря 1986 года № 261 «О совершенствовании практики подготовки и переподготовки кадров для освоения новой техники и технологии в отраслях народного хозяйства», решением НТС Министерства угольной промышленности СССР, был определен круг вопросов, подлежащих немедленному решению. Одним из них было создание Учебно-тренировочного центра (УТЦ) по подготовке операторов мощного горно-транспортного оборудования. Во исполнение данного решения с 1986 года институтом КАТЭКНИИуголь проводилась научно-исследовательская работа по созданию Учебно-тренировочного центра в одном из основных угледобывающих регионов России - КАТЭКе с созданием новых современных технических средств для обучения и переподготовки.

При управлении большими динамическими комплексами на первый план выдвигается проблема формирования необходимого уровня профессиональной подготовки человека-оператора. Наиболее эффективным средством профессиональной подготовки операторов являются тренажеры, создающие у операторов иллюзию управления реальным объектом. Тренажеры играют особую роль при подготовке операторов движущихся объектов - наземных, морских, воздушных и космических. Оператор принимает, как правило, наиболее сложные и ответственные решения по управлению объектом, причем от правильности его действий, умения своевременно найти и реализовать верное в сложной ситуации решение зависит не только эффективность : выполнения задач, возлагаемых на управляемый технический объект, но в ряде случаев - целостность самого объекта и безопасность людей.

Повышение роли операторов, связанное с необходимостью управления все более усложняющимися динамическими объектами, остро ставит проблему методических и технических средств профотбора и подготовки операторов.

В общем случае тренажер представляет собой специализированный комплекс технических средств, обеспечивающий искусственное вопроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе работы оператора по управлению реальным объектом.

Имитация условий работы оператора осуществляется, как правило, на основе использования рабочего места оператора, интерьер которого в максимальной степени соответствует интерьеру реального объекта; динамика поведения объекта и логика функционирования его систем моделируются вычислительным устройством, а полнота воспроизведения внешних условий обстановки обеспечивается имитаторами визуальной обстановки, имитаторами средств связи и др. Это позволяет имитировать в требуемом объеме весь процесс деятельности оператора и, следовательно, производить отработку необходимых навыков по управлению объектом в целом или его отдельными системами.

Преимуществами тренажеров являются: высокая экономичность; малые затраты на обучение; возможность всестороннего контроля процесса обучения; широкие вариации условий и ситуаций в тренировочных упражнениях; возможность замораживания условий, повторения и изменения временного масштаба (замедление или ускорение) тренировочного упражнения; возможность выполнения заданий с гипотетическими параметрами; независимость от метеоусловий и безопасность. По приведенным в иностранной печати данным, затраты на подготовку операторов различных движущихся аппаратов при использовании тренажера снижаются в 4-12 раз по сравнению с затратами на обучение традиционными методами.

На основании результатов патентного поиска и анализа тенденций мировой практики в области подготовки горных специалистов, в качестве основного технического средства обучения операторов был определен полномасштабный (комплексный) тренажер роторного экскаватора ЭРШРД-5250, являющегося базовой добычной и вскрышной машиной большинства наиболее крупных угледобывающих предприятий, как в СССР, так и в настоящее время - в России. Такой тренажер является техническим средством профессиональной подготовки машинистов-операторов ротора и разгрузочной консоли, реализующей физическую и функциональную модели экскаватора, окружающей среды и процессов их взаимодействия.

Полномасштабный тренажер предназначен для использования в учебно-тренировочном центре по подготовке и переподготовке машинистов мощной горно-транспортной техники непрерывного действия с целью формирования и совершенствования профессиональных навыков обучаемых и контроля качества их деятельности в процессе ведения добычных и вскрышных работ.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методологии создания, научном обосновании, проектировании и построении полномасштабного тренажера для моделирования рабочих и аварийных ситуаций, возникающих при работе роторного экскаватора в реальном масштабе времени, в различных условиях эксплуатации с использованием имитационных моделей, акселерационных эффектов, акустических шумов с целью повышения эффективности обучения операторов в системе «человек-машина-среда».

Идея работы заключается в использовании нового технического средства -полномасштабного, комплексного тренажера для более квалифицированной, на современном техническом уровне, подготовки и переподготовки специалистов мощной транспортной техники для открытых работ.

Научная новизна работы заключается в создании концепции разработки полномасштабного тренажера роторного экскаватора, обосновании и разработке имитационных моделей всех основных функциональных систем экскаватора, создании алгоритмического и программного обеспечения и реализации его в техническом проекте тренажера.

В соответствии с идеей и целью работы определены следующие задачи исследований:

- разработать общую динамическую модель экскаватора;

- технически обосновать и разработать управляющий вычислительный комплекс (УВКС), реализующий в реальном масштабе времени математические модели работы систем экскаватора, процесс его взаимодействия с забоем и управляющий процессами формирования и выдачи потока информации обучаемым;

- разработать основные системы и имитаторы тренажера;

- провести комплексные исследования с целью выбора программного и математического обеспечения, обосновать и разработать систему информационного обмена;

- разработать имитатор акустических шумов, внешних условий, визуальной обстановки и акселерационных эффектов с обоснованием выбора вариантов имитации.

- построить общую технологическую схему полномасштабного тренажера, дать анализ технико-экономического уровня тренажера и сформулировать предложения по дальнейшей модернизации тренажера.

- на основании проведенных технических разработок и технологических решений, построить тренажер первого поколения с внедрением его на одном из учебных центров КАТЭКа.

В настоящее время наиболее совершенной считается концепция построения тренажеров в виде модульной системы. Система, построенная в соответствии с этой концепцией, должна состоять из отдельных блоков, которые могут быть введены в состав системы, выведены из ее состава или модифицированы, не оказав при этом влияния на систему в целом.

Основными преимуществами концепции модульности являются гибкость, высокая степень унификации, независимость изготовления, легкость модификации.

Гибкость означает, что структура модульной системы может быть изменена при изменении требований к системе.

Независимость изготовления означает, что модули, составляющие систему (то есть отдельные имитаторы тренажера), могут создаваться независимо друг от друга; при этом последствия введения в систему того или иного блока должны быть вполне предсказуемы.

Легкость модификации означает, что с целью отслеживания изменений в объекте-прототипе отдельные модули (имитаторы) могут подвергаться модификации, не оказывая никакого влияния на другие модули. Например, для авиационного тренажера, построенного по модульному принципу, замена типа двигателя самолета-прототипа должна привести к изменениям только в имитаторе силовой установки. Для тренажера роторного экскаватора изменение типа экскаватора должно вносить также только локальные изменения, например, в модуль привода двигателя хода и т. д.

При построении тренажера наиболее важным, ключевым моментом является распределение функций между отдельными имитаторами (системами) и выбор способа обмена информацией между имитаторами.

В качестве основных научных положений на защиту выносятся:

1. Сравнительный анализ разработанного полномасштабного тренажера показал его неоспоримые преимущества перед другими существующими техническими средствами обучения в различных отраслях промышленности.

2. В основу построения полномасштабного тренажера заложен модульный принцип. Преимуществом концепции модульности является гибкость, высокая степень унификации, независимость разработки и изготовления, легкость модификации, позволяющая в некоторых случаях увеличивать объемы решаемых задач, в других - уменьшать их или изменять технические условия обучения.

3. Динамическую систему «человек-машина» следует представить в трех основных уровнях. Первый, основной уровень - алгоритмический, обеспечивающий формирование полной комбинированной динамической модели объекта управления, взаимодействующего с внешней средой (объектом обработки - забоем) и источником энергии - двигателями механизмов. Второй уровень - динамическое управление, обеспечивающее ориентацию колебательной системы к изменяющимся вследствие возмущений внешним условиям. Третий уровень - исполнение и принятие решений.

4. Для обоснования и разработки рабочего места инструктора и рабочих мест машинистов-операторов определяющими являются принципы моторной деятельности операторов и их управляющие поля действия при проведении рабочих манипуляций.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

1. Рабочий проект полномасштабного тренажера сдан заказчику -Дирекции разрезов КАТЭКа в ноябре 1991 года.

2. Институтом КАТЭКНИИуголь, совместно с Инженерно-педагогическим институтом (г. Екатеринбург) и Институтом цветных металлов (г. Красноярск) разработана принципиально новая программа обучения машинистов-операторов мощного горно-транспортного оборудования. Данная программа предназначена не только для специалистов угольной отрасли, но и для смежных специальностей (министерства металлургической промышленности, строительных и дорожных машин).

3. Институтом «Сибгипрошахт» (г. Новосибирск) совместно с институтом «КАТЭКНИИуголь» разработан проект Учебно-тренировочного центра (УТЦ) по подготовке операторов мощной горно-транспортной техники, работающей во всех горнодобывающих отраслях нашей промышленности (угольной, цветных металлов и т.д.).

4. Результаты исследований позволили сформулировать «Отраслевые технические требования к эргономическим показателям основных видов горнотранспортного оборудования для открытых работ» (научный отчет по теме 2991006000 - заказчик ТУ Минуглепрома СССР).

5. На основании ряда положений диссертационной работы разработано ТЗ на конструкцию кабины для машинистов-операторов роторного экскаватора ЭРШРД-5250 с улучшенными эргономическими показателями (заказчик ПО «Ждановтяжмаш» - тема 2992007000, 1989-1990 годы).

Реализация работы в промышленности. На основании научно-технических разработок и новых проектно-конструкторских и технологических решений, в 1990 г. в Учебном центре КАТЭКа - п. Дубинино Красноярского края - построен и внедрен тренажер первого поколения для подготовки машинистов-операторов роторных экскаваторов.

Достоверность научных положений и выводов. Обработка результатов проведена с применением сертификационных программных средств, проектно-конструкторские работы выполнены с соблюдением требований нормативно-технической документации.

Личный вклад автора заключается в подготовке и проведении данных исследований, формулировке и разработке всех основных положений, определяющих научную новизну работы, непосредственное участие в проведении всех этапов исследований и конструкторских разработок, руководстве ими и внедрение полученных результатов при разработке и построении тренажера первого поколения.

Апробация работы. Основное содержание диссертационной работы и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на конференции стран СЭВ, г. Ульяновск, 1988 г. «Тренажеры в формировании профессиональных навыков при подготовке специалистов»; восьмой международной научно-практической конференции «Современные перспективные технологии разработки и использования материальных ресурсов» (Новокузнецк, 2001); международной конференции «Современные методы прикладной математики и механики» (Новосибирск, 2001); международном совещании «Новые методы подготовки специалистов на открытых работах» (г. Мост, Северо-Чешский угольный бассейн, ЧССР, 1989); Всесоюзных конференциях «Методы и средства автоматизации процессов добычи полезных ископаемых» (Новороссийск, 1987), «Эргономика и задачи усиления специальной технико-технологической ориентации» (Москва, 1988), «Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров» (Пенза, 1988), «Надежность горно-транспортной техники для открытых работ» (Красноярск, 1988); Всесоюзном совещании по проблемам надежности (Горький, 1989); второй и третьей Всероссийской научно-практической конференции «Достижения науки и техники - развитию сибирский регионов» (Красноярск, 2000, 2001); на ежегодных совещаниях в техническом управлении Минуглепрома СССР, 1986, 1987, 1988, 1989, 1990, 1991 гг.; на научно-методическом межкафедральном семинаре КГАЦМиЗ (Красноярск, 2001); на научных семинарах Отдела машиноведения ИВМ СО РАН (Красноярск, 1999, 2002).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 38 научных работ, в том числе 36

16 печатных статей, 1 авторское свидетельство и монография объемом 192 стр. Объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, списка литературы из 103 наименований и содержит 262 страницы, включая 76 рисунков, 8 таблиц и 4 приложения.

Заключение диссертации по теме «Машиноведение, системы приводов и детали машин», Минеев, Александр Васильевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

На основании проведенных научных исследований и решения научно-технической проблемы по разработке техники для современных средств обучения - полномасштабного тренажера для роторных комплексов, необходимо сделать следующие выводы.

1. Создание полномасштабного тренажера роторного комплекса, обеспечивающего обучение операторов с учетом многофакторного взаимодействия в системе «человек-машина-среда» возможно на базе динамической модели роторного экскаватора и детальной разработки основных структурных элементов тренажера; имитационных моделей приводов движения; программного обеспечения; алгоритмического обеспечения; создания имитаторов внешних условий, визуальной обстановки и акселерационных эффектов. В качестве основного используется модульный принцип построения тренажера.

2. Для организации работы систем тренажера, обеспечивающих реализацию процессов экскавации в реальном масштабе времени, с учетом его взаимодействия с угольным забоем разреза, формированием и выдачей потока информации для оператора разработана структура управляющего вычислительного комплекса (УВКС).

3.Для решения задач расчета линейных и угловых скоростей рабочих органов экскаватора; его производительности; количества горной массы, транспортируемой его конвейерами; статических моментов от нагрузки резания, подъема горной массы, ветровых нагрузок, сил трения, качения и т. д.; пространственного положения рабочих органов и самого экскаватора относительно стен забоя; толщины срезания горной массы обязательным условием является формирование и обоснование модели имитации приводов движения роторного экскаватора.

4. При разработке структуры программного обеспечения имитации электрооборудования тренажера основным принципом является математическое моделирование характеристик в базовом вычислителе с использованием блочно-модульной структуры программного обеспечения.

5. Обоснована модульная структура системы информационного обмена (СИО), обеспечивающая изменение состава применяемого оборудования в зависимости от числа решаемых задач. При этом СИО работает в нескольких режимах, основным из которых является автоматический; другие режимы -вспомогательные, и предназначены для проведения отладочных и ремонтных работ.

6. При разработке алгоритмического обеспечения установлено, что динамическую систему «человек-машина» следует представить в виде трех основных уровней: первый уровень - алгоритмический, обеспечивающий формирование полной комбинированной динамической модели объекта управления, взаимодействующего с внешней средой; второй уровень -динамического управления, обеспечивающего адаптацию колебательной системы к изменяющимся вследствие возмущений внешним условиям; третий уровень - принятие решений.

7. При создании динамической устойчивой системы «человек-машина» основными и определяющими являются индивидуальные особенности оператора: его моторная реакция на внешние воспринимаемые условия работы машины и показания приборов контроля, его отклик на восприятие внешней информации, инерционность колебательной системы самой машины и уровень принятия решений оператором в зависимости от постоянно меняющейся внешней информации, включая аварийные и другие экстремальные ситуации.

8. На основании технических и конструкторских проработок определен состав рабочего места и его структурные составляющие, при этом установлено: конструктивно РМИ должно представлять набор модулей, позволяющих исходя из решаемых задач или требуемого количества операторов как наращивать пульт функциональными единицами оборудования, так и сокращать их количество; на основании профессиограммы работы машиниста ротора и хода, а также на основе системы объективного контроля (СОК) установлено, что критерии оценки обучаемых различны, так как профессиональный уровень подготовки машиниста ротора значительно выше, это должно найти отражение и при конструировании рабочего места машиниста ротора и хода.

9. Установлено, что для осуществления имитации влияния внешней среды при экскавации необходим контроль следующих параметров: температуры наружного воздуха, давления и влажности воздуха, скорости и направления ветра, вида и интенсивности осадков. Техническая реализация управления контроля данных параметров данных задач осуществляется путем внутримашинного обмена через преобразователи СИО на приборное оборудование.

10. При обосновании и разработке имитатора визуальной обстановки определено, что ИБО состоит из трех основных частей: системы создания изображения внешней визуальной обстановки, базы данных и системы отображения визуальной информации (СОВИ). На основании проведенных аналитических исследований, в качестве реальной системы изображения, принято использовать систему «Альбатрос» с элементами трансформации.

11. На основании проведенных исследований установлено, что для привития навыков работы машинистов ротора и хода по управлению экскаватором в условиях психофизиологического воздействия необходима разработка имитатора акселерационных эффектов с определением его структурных составляющих и обоснованием режимов его работы.

12. Учитывая существующий опыт по эксплуатации тренажеров в наиболее передовых отраслях нашей промышленности, установлено: необходимо дальнейшее развития тренажера, которое должно обеспечиваться за счет высокой степени универсализации основных конструктивов тренажера; резервами по входам и выходам СИО (не менее 20 процентов от числа задействованных); возможностью установки в СИО дополнительных модулей без конструктивных доработок; программным методом формирования визуальной информации; возможностью подключения дополнительных аппаратных и вычислительных средств.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Минеев, Александр Васильевич, 2002 год

1. Тренажерные системы / Под редакцией В.Е. Шукшунова. М.: Машиностроение, 1981.-256 с.

2. Красовский А.А. Основы теории авиационных тренажеров. М.: Машиностроение, 1995. - 304 с.

3. Долгоносов Н.С., Ципцюра Р.Д. Участковые тренажеры регулирования технологических параметров энергоблоков. Киев: Знание, 1978. - 40 с.

4. Гуслиц B.C. Автомобильные тренажеры. М.: Транспорт, 1975. - 97 с.

5. Тренажер машиниста одноковшового экскаватора / Васильев Е.М. и др. № 4038114/31 -II; Заявл. 06.01.96; Опубл. в БИ, 1987, №41.

6. Владимиров В.М., Шендеров А.Н. и др. Карьерные роторные экскаваторы. Киев: Техника, 1968. - 1 10 с.

7. Малашинин И.П., Сидорова И.И. Тренажеры для операторов АЭС. -М.: Машиностроение, 1979. 152 с.

8. Владимиров В.М. Теория рабочего процесса роторных экскаваторов и основы оптимизации главных параметров их рабочего оборудования. Автореф. дисс. на соиск уч. степ, докт техн. наук. МГИ, 1973.

9. Костылев В.А., Швайдак Н.Н., Минеев А.В. Терминальное моделирование опасностей в режимах управления риском / Тез. Всес. конф. «Теория и практика имитационного моделирования и создание тренажеров». -Пенза, 1988. С. 64-68.

10. Минеев А.В., Москвичев В.В. Проблема построения тренажеров для роторных комплексов // Уголь. 2000. - № 3. - С. 54-55.

11. Бойко Н.П., Стеклов В.К. Системы автоматического управления на базе микро-ЭВМ.-К.: Техника, 1989.- 182 с.

12. Экскаватор ЭРШРД-5250. Электрооборудование. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1982. 230 с.

13. Валиужес Р.С. Оценка интерфейсов программного обеспечения человек-ЭВМ / Тез. докл. конф. по профессиональной эргономике. Торонто, Онтарио, 1984. - С. 48-53.

14. Липаев В.В. Надежность программного обеспечения АСУ. М.: Энергоиздат, 1981.-241 с.

15. Венда В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации. М., 1982. - 344 с.

16. Полякова Л.В., Лейн В.М. Отображение измерительной информации. -М.: Мир, 1978,- 142 с.

17. Инженерно-психологические требования к системам управления. Под ред. В.Н. Мунипова. М.: Мир, 1967. - 264 с.

18. Сидорский Р.С. Руководящие принципы и критерии для конструкции интерфейса человека-ЭВМ для больших автоматизированных систем / Докл. межд. конф. по кибернетике и обществу. Бостон, 1980. - С. 34-38.

19. Венда В.Ф. Видеотерминалы в информационных взаимодействиях. -М.: Машиностроение, 1980. 198 с.

20. Экскаватор ЭРШРД-5250. Техническое описание, 1982.

21. Роганов В.Р. Создание баз данных для общей системы визуализации авиационных тренажеров // Тренажеры и имитаторы // Тез. докл. Всерос. конф.-Пенза, 1990. С. 72-76.

22. Минеев А.В., Москвичев В.В. Разработка имитаторов приводов движения полномасштабного тренажера роторного экскаватора / Уголь. 2002. -№ 5.-С. 24-25.

23. Минеев А.В. Математическое моделирование модуля кинематики и координат при разработке полномасштабного тренажера роторного комплекса / Сб. тр. Рубцовского индустриального института, 2000. -№ 3. С. 32-36.

24. Владимиров В.М., Трофимов В.К. Повышение производительности карьерных многоковшовых экскаваторов. М.: Недра, 1980. - 312 с.

25. Беляков Ю.И., Владимиров В.М. Рабочие органы роторных экскаваторов. М.: Машиностроение, 1967. - 179 с.

26. Бреннер В.А. Динамика проходческих комбайнов. М.: Машиностроение, 1977. -224 с.

27. Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. М.: Машиностроение, 1972. - 432 с.

28. Минеев А.П., Москвичев В.В. Разработка имитаторов системы энергоснабжения полномасштабного тренажера роторного экскаватора / Горные машины и автоматика. 2002. - № 7. - С. 35-37.

29. Автоматические обучающие системы профессиональной подготовки операторов летательных аппаратов / Под редакцией В.Е. Шукшунова. М.: Машиностроение, 1986. - 246 с.

30. Щадов М.И. Экскавационно-транспортные машины непрерывного действия. Справочник механика открытых работ. М.: Недра, 1989. - 374 с.

31. Домбровский Н.Г., Маевский А.Г. и др. Теория и расчет гусеничного движителя землеройных машин. К.: Техника, 1970. - 192 с.

32. Хрисанов М.И. Динамический расчет ходового механизма экскаватора ЭКГ-4 // Усилия и нагрузки в действующих машинах (краны и экскаваторы). -М.: Машиздат, 1960.-С. 150-159.

33. Калашников Ю.Т. Системы электропривода и электрооборудования роторных экскаваторов. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 210 с.

34. Кожевников С.М. Динамика нестационарных процессов в машинах. -Киев: Наукова думка, 1986. 288 с.

35. Минеев А.В., Москвичев В.В. Определение сопротивлений прямолинейному передвижению роторного экскаватора при разработке и построении полномасштабного тренажера / Матер. IV Всерос. конф. «Материалы и технологии 21 века. Пенза, 2001. - С. 155-157.

36. Минеев А.В., Москвичев В.В. Определение сопротивления повороту роторного экскаватора при разработке и построении полномасштабного тренажера роторного комплекса / Вычислительные технологии. 2001. - Спец. вып. - Т. 6. - С. 72-75.

37. Минеев А.В. Разработка основ алгоритмического обеспечения процесса работы машиниста при проектировании полномасштабного тренажера роторного комплекса / Вычислительные технологии. 2001. - Спец. вып. - Т. 6.-С. 302-305.

38. Монтгомери Д.К. Планирование эксперимента и анализ данных / Пер. с англ. JL: Судостроение, 1980. - 364 е., ил.

39. Галактионов А.И. Представление информации оператору. М.: Энергия, 1969. - 136 с.

40. Бабенко B.C. Применение метода электрического трансформирования изображений в ПВО // Имитаторы и тренажеры. Киев: КИИГА, 1973. - № 1. -С. 78-85.

41. Костылев В.А., Минеев А.В., Швайдак Н.Н. Экспертная оценка обучения на тренажерах в режимах управления риском / Тез. конф. стран-участниц СЭВ. Ульяновск, 1988 г. - С. 54-56.участниц СЭВ. Ульяновск, 1988 г. - С. 54-56.

42. Минеев А.В., Швайдак Н.Н. Причинно-следственные модели эксплуатационной надежности роторных комплексов / Тез. докл. Всес. совещ. по проблемам надежности. Горький, 1989. - С. 82-84.

43. Минеев А.В., Швайдак Н.Н. Человеческий фактор в моделях эксплуатационной надежности роторных комплексов // Рефераты на картах. -М.: ЦНИЭИуголь, 1991. Вып. 8. - С. 9-11.

44. Экскаватор ЭРШРД-5250. Инструкция по эксплуатации, 1982. 420 с.

45. Цибулевский И.Е. Человек как звено следящей системы. М.: Наука, 1981.-288 с.

46. Инженерная психология в проектировании оборудования / Пер. с англ. Под ред. Б.Ф. Ломова, В.Н. Петрова. М.: Машиностроение, 1971. - 394 с.

47. Боднер В.А. Авиационные тренажеры. М.: Машиностроение, 1978. -167 с.

48. Годунов А.И. Пилотажные и комплексные тренажеры летчика. М.: Воениздат, 1985.-380 с.

49. Пасеман С.И. Принципы оптимизации операторского управления машинами и агрегатами. М.: Мир, 1978. - 262 с.

50. Литвак И.И., Ломов Б.Ф., Соловейчик И.Е. Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах. М.: Мир, 1978. -325 с.

51. Бабенко B.C. Имитаторы визуальной обстановки тренажеров летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1978. - 142 с.

52. Роганов В.Р. Особенности разработки баз данных для ССВО растрового типа // Тренажеры и имитаторы. Тез. докл. Пенза, 1990. - С. 67-72.

53. Столяров A.M. Система отображения информации и инженерная психология. М.: Машиностроение, 1982. - 260 с.

54. Разработка унифицированного ряда растровых систем визуализации для тренажера// Сб научн. тр. М.: НИКОИ, 1989. - С. 24-28.

55. Гацкий Е.Г. и др. Воспроизведение изображений в имитаторе визуальной обстановки тренажеров кинескопов в линзовой системе / В кн.: Имитаторы и тренажеры. Киев. - 1973. - Вып. 1. - С. 81-91.

56. Агейкин Д.И. и др. Автоматизация процессов инженерно-психологического исследования и проектирования человеко-машинных систем. М.: Машиностроение, 1980. - 310 с.

57. Ролаев В.Ю. Тренажеры и имитаторы ВМФ. М.: Воениздат, 1969. -215 с.

58. Бокета Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение, 1971.-671 с.

59. Минеев А.В. Разработка методов имитации акселерационных эффектов при проектировании и построении полномасштабного тренажера роторного комплекса / Сб. тр. Рубцовского индустриального института, 2000. № 3. - С. 26-32.

60. Нерсесян J1.C., Конопкин О.А. Инженерная психология и проблема надежности машиниста. М.: Машиностроение, 1978. - 239 с.

61. Борисов С.В. Изменение уровня обученности операторов в процессе приобретения, утраты и восстановления навыков // Прикладные вопросы инженерной психологии. Таганрог, 1974. - С. 106-109.

62. Хорд Д.С. Стандартизация интерфейса человек-машина в системе обработки информации / Тез. междун. науч. конф. «Работа с единицамидисплеев». Стокгольм, 1986. - С. 130-134.

63. Шевельев П.С. Справочник авиационного техника. М.: Воениздат, 1974.-230 с.

64. Роджерс Д., Адаме А. Математические основы машинной графики. -М.: Машиностроение, 1981.- 242 с.

65. Бабенко B.C. Оптика телевизионных устройств. М.: Радио и связь, 1982.-257 с.

66. Иткинов Х.Г. Штурманский справочник. М.: ДОСААФ СССР, 1978. -240 с.

67. Минеев А.В., Петухов В.П. Перспективы создания учебно-тренировочных центров по подготовке операторов мощного горнотранспортного оборудования в зоне КАТЭКа / Тез. докл. регион. НПК. -Красноярск: ДНТП, 1988. С. 28-30.

68. Минеев А.В., Бызов А.П. Вопросы разработки отраслевых технических требований к эргономическим показателям горно-транспортного оборудования / Тез. докл. Всес. совещ. по эргономике. Москва: ВНИИТЭ, 1989 г. - С. 34-36.

69. Швайдак Н.Н., Минеев А.В. Прогнозные принципы обеспечения надежности карьерных экскаваторов // Прочность и надежность экскаваторов для открытых горных работ. Якутск: ЯНЦ СО АН СССР, 1990. - С. 40-44.

70. Хрисанов М.И., Минеев А.В., Петухов В.П. Моделирование процесса резания роторных комплексов //Горный журнал. 1990. - № 12. - С. 12-14.

71. Костылев В.П., Минеев А.В. Особенности подготовки машинистов роторных комплексов на полномасштабных тренажерах / Матер. Междун. конф. г. Мост (ЧССР), 1989. - С. 8-10.

72. Хрисанов М.И., Минеев А.В. Моделирование случайных параметров забоя // Горный журнал. 1991. - № 2. - С. 11-13.

73. Хрисанов М.И., Минеев А.В. Моделирование системы управления основными роторными комплексами // Горный журнал. 1991. -№ 4. -С. 2426.

74. Хрисанов М.И., Минеев А.В. Моделирование процесса экскавации роторными комплексами большой единичной мощности // Горный журнал. -1991. -№ 6. -С. 18-21.

75. Минеев А.В., Вызов А.П. Особенности разработки эргономических показателей горной техники // Рефераты на картах. ЦНИЭИуголь Москва, 1991 г.-Вып. 9. - С. 12-14.

76. Хрисонов М.И., Минеев А.В. Основные принципы алгоритмического обеспечения процесса «человеко-машинного» взаимодействия // Тез. докл. Всес. конф. Киев, 1991. - С. 52-56.

77. Минеев А.В. Новые методы подготовки специалистов, работающих в горнорудной промышленности // Науч. конф. «Достижения науки и техники -развитию сибирских регионов». Красноярск, 2000. - С. 83-84.

78. Минеев А.В., Москвичев В.В. Построение имитатора визуальной обстановки при разработке тренажера для роторного экскаватора. Уголь. -2001. - С. 35-36.

79. Roul Richard P. The evdution of robot manipulator programming / Adv.

80. Autom and Rob: Theory and Appl Vol. London, 1985. - С. 117-139.

81. Stofart R.K. Using solid modellers in robot programming / Rob. Trends: Appl, Res, Educ and Safety, Proc 8th Annu. Brit. Robot Assoc Conf., Birminglam,14.17 May, 1985. Amsterdam, 1985 - C. 75-85.

82. Венда В.Ф. Видеотерминалы в информационном взаимодействии. -М.: Энергия, 1980.-200 с.

83. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе «человек-машина». М.: Мир, 1973. - 180 с.

84. Курицкий Б.Я., Максименко А.Н., Рыльский Г.И. Оценка и оптимизация систем. Л.: Машиностроение, 1973. - С. 35.

85. Ахутин В.М. Поэтапное моделирование и синтез адаптивных биотехнических и эрготических систем / Инженерная психология: теория, методология, практическое применение. М.: Наука, 1978. - С. 149-181.

86. Фредзан И.Р., Филипков А.Г. Математические модели в судовых обучающих комплексах. JL: Судостроение, 1972. - 350 с.

87. Compamison of some induces of postural Load assessment. / Tahsic Ergon. Wod. Pastures: Models, Moth and Cases: Pres iet tnt. Occup, Ergon Symp., Zadar,15.17 Apr, 1985. London, Rh; ledetpinte, 1986 - C. 275-282.

88. Горбов Ф.Д. Лебедев К.И. Психоневрологические аспекты труда оператора. М.: Медицина, 1975. - 179 с.

89. Семинора Д.П. Надежность в эксплуатации атомных электростанций // Прикладная эргономика, 1982.-Т. 13.-№3.-С. 10-13.

90. Адаме Д.А. К оценке тренировочных устройств // Человеческие факторы. 1979.-С. 58-64.

91. Бодр А.Н. Конструирование интерфейса «человек-ЭВМ» / Тр. конференции по человеческим факторам в системе ЭВМ. Бойгоребург, 1982. -С. 82-85.

92. Стиб М.К. Введение модулятора с человеком-оператором / Тез. докл. — Пенсильвания, 1979.-С. 124-127.261

93. Смит С.Д. Человек-машина: определение требований интерфейса: требование задачи и функциональных свойств / Докл. межд. конф. по кибернетике и обществу. Бостон, 1980. - С. 67-70.

94. Чачко Л.Г., Иовенко О.В. Подготовка оперативного персонала с помощью тренажеров // Теплоэнергетика, 1973. № 11. - С 25-28.

95. Денисов В.Г., Онищенко В.Ф., Скрипец А.В. Авиационная инженерная психология. М.: Энергия. - 1977. - 216 с.

96. Подерни Р.Ю. Угольная промышленность США. М.: Недра, 1968. -180 с.

97. Виницкий К.Е. Оптимизация технологических процессов на открытых разработках. М.: Недра, 1976. - 280 с.

98. Ржевский В.В. Процессы открытых горных работ. М.: Недра, 1978. -340 с.

99. Новиков. П.П. Диспозиционное моделирование принятия решений человеком при управлении / Тез. докл. III Всес. конф. «Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки». Калининград, 1991. - С. 92-94.

100. Шеридон Т.Б., Феррел У.Р. Системы человек-машина. М.: Машиностроение, 1980. - 399 с.