毕业设计论文外文翻译英文文献Word文件下载.docx

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学　号：

　　指导教师单位:

　控制工程系　

　　　姓名:

职称：

　　　教授　

20１0年6月１5日

Ｔｅam－ＣeｎteredＰerspecｔｉvefｏｒAdaｐtiveAutomationDｅｓiｇn

LawrenｃeJ。

Pｒinzｅl

ＬaｎgleｙReseaｒｃh　Cｅnter,Hamｐton，　Ｖirｇiｎia

Aｂsｔract

Autｏｍationreprｅsｅntsａveｒyactiｖeａrea　ofhuｍaｎ　fａｃtｏrsresｅarch.Thejouｒnal，　HumaｎＦａctors,ｐublished　ａｓpｅciａｌ　issueonautoｍatiｏｎ　ｉｎ19８5.Sｉnce　tｈen，hundredsoｆ　sｃienｔｉｆicstudieshａveｂｅｅｎpublisheｄ　examiniｎgｔhｅnature　ｏｆaｕtomaｔiｏnandiｔsｉnteraｃｔiｏnwith　ｈｕmａn　perｆorｍance.　　Ｈoweｖeｒ,dｅspiteａdraｍａｔｉcｉnｃrｅase　iｎresｅａrｃｈｉnvestigａtinｇhuｍaｎｆacｔoｒsissues　ｉnａviatiｏnauｔoｍａtiｏn，thereｒｅmａiｎareaｓ　thａtnｅeｄ　ｆｕｒtｈeｒexploratｉoｎ。

ＴｈiｓＮＡSATecｈｎiｃaｌMemｏrandumdｅscriｂesaｎew　aｒea　ｏｆautoｍatｉoｎdesignaｎｄresｅａｒｃh，ｃａlｌed“adaptｉveautｏmatioｎ．”It　ｄｉscｕssesｔheconceｐtsandoｕtlｉnｅｓtｈｅhuｍａnfaｃtoｒs　issues　asｓociaｔｅdwｉththenew　metｈｏdoｆadａptivｅfuｎcｔionallocation．The　primaryfoｃusisｏnｈuman-centeｒeｄdeｓigｎ，　ａndspecifｉcａllyｏnensｕringthaｔａｄａptｉveautomationis　fromaｔeam—ｃeｎｔeｒeｄｐeｒspecｔive.　　Thedｏcuｍeｎｔsｈowｓtｈat　ａdapｔiveauｔomatｉoｎｈasｍanyhumａｎｆａcｔｏｒsissｕes　common　to　ｔｒaditionalautｏmaｔiondesign.Muchliketheiｎtroducｔionｏｆotheｒ　new　technoｌogiesａndparaｄigm　sｈiｆtｓ,ａdapｔiveａｕtoｍationpresenｔsanoppｏrｔunｉtytorｅmediatｅｃurrｅntpｒobｌemsbut　posｅｓ　new　onesfｏrhumａn—autｏmatｉｏn　inｔerａcｔionin　aerosｐaceopeｒations.　　Thｅrevｉeｗhereis　intｅｎdedto　commｕnicatethephiｌｏsophical　perｓpecｔiｖeandｄirｅctｉonof　adaｐｔiveauｔoｍatｉoｎrｅｓearchcoｎductedunｄer　theAｅｒoｓpａｃeOpｅratioｎsSysteｍｓ　（AOS），　Phｙsiolｏgicalａｎｄ　Ｐsyｃｈologiｃal　StressorsandＦacｔorｓ（PＰＳF）pｒoｊect.

Keywｏrds：

ＡdaptiveAutomation；

Human－CenteｒedDｅsigｎ;

Ａｕtｏmａｔｉon；

Ｈumaｎ　Ｆａctorｓ

Ｉntｒoduｃtion

"

Duringthｅ1970sａnd　ｅａrlｙ１980s..。

tｈeconceptofaｕtomaｔｉng　as　muｃｈ　ａｓｐossiｂlewascｏｎｓｉderedaｐpropriate.Ｔheeｘpectｅdｂｅnefitｗaｓaｒeｄuctｉoｎ　in　pｉlotwｏrkloａd　ａndｉncｒeasedsafeｔｙ。

。

.Aｌtｈouｇｈmanｙ　oftｈesebeｎefｉｔsｈａvebeeｎ　rｅalized，sｅriousquｅｓtionshａvｅaｒisｅnaｎdｉncideｎts/acciｄeｎtｓ　thathaveoccｕrreｄｗhｉchquesｔioｎthｅｕｎdeｒlying　aｓsumpｔｉonsthat　aｍaxｉｍumavailaｂleautｏmatioｎ　isALWAＹＳapprｏprｉaｔeoｒthatweundｅｒｓtandhowtodesignautoｍatedsystｅms　sothattheyａrｅfullｙcompatｉｂle　withtheｃapａｂｉlｉtｉes　andlｉｍiｔationsｏｆ　ｔhehumansｉnthesysｔｅｍ．＂

－－-－　ATＡ，1９89

The　AirTransｐoｒｔAssociatioｎofAmeｒica　（ＡTA）Flｉght　SysteｍsIntegrａｔｉonCｏｍｍitteｅ（19８9）madethｅ　above　statemｅntinrｅｓpｏnsetoｔhepｒoliferation　ofａｕtomatiｏninaviaｔion.Ｔheynoteｄthatteｃｈｎｏｌｏgyｉｍprovemenｔｓ,sｕcｈasthｅgrｏundproximｉtｙwarniｎｇsystｅm，　haｖｅ　haｄdramatic　benefits；

others，such　ａｓ　thｅｅlectronicｌiｂrａrysyｓtem，oｆfeｒ　maｒginalbenefｉtsatbest。

Suchobsｅrvaｔionshaveleｄｍanｙintｈehuｍan　fａctorscommｕnｉty，mｏstｎotａｂlyCｈarles　Bilｌings（19９1;

19９7）ｏfNASA,tｏassert　ｔｈatａutomatioｎshｏuldbe　apｐｒoachｅdfroma”ｈuｍan—ceｎｔereｄdｅsｉｇｎ＂　ｐerｓpectiｖe．

Thepｅrｉｏdfｒom　19７0tothｅ　preｓｅnｔwasmaｒkｅdbyanｉncrｅase　intheuｓｅofｅleｃtronic　ｄiｓplayunits（EDUs）；

aperiｏｄthat　Bilｌingｓ（1997）　calｌｓ＂iｎfｏrmation”　and“ｍａnａgementautomation。

”Ｔheiｎcreaseｄuseof　altitude，headinｇ,power,aｎdｎａvigationｄispｌays；

alｅrｔｉnganｄwarｎｉｎgsyｓtems，ｓucｈ　aｓthetraffic　alert　ａnd　colｌisionavｏidancesysｔem（TCAＳ）aｎdgroundｐroximity　warnｉnｇｓyｓｔｅｍ（GPＷS;

E－GPＷS；

　ＴAWＳ）;

fｌiｇhtmａnａgemｅnt　systｅmｓ（FMS）and　ｆｌightgｕidａnce（e.g．,autｏｐilots；

aｕｔotｈrottlｅs）ｈave＂beeｎ　accompaniedbycertaincosｔｓ，inclｕdiｎganincreasedｃｏgniｔｉvｅbｕrdenon　pilotｓ，ｎewinformatｉｏnｒeqｕiｒemeｎtｓthathａverequｉredaddｉtｉoｎaｌｔｒａinｉng,aｎdmoｒecoｍpｌex，tightlｙｃoupｌｅd，ｌesｓoｂsｅrｖａｂlesｙsｔｅmｓ"

（Billings，1997）。

　Ａs　aresｕlt，　huｍan　facｔorsrｅｓearchiｎaｖｉaｔionｈas　focｕsｅdoｎtheeｆfects　ofinｆormａtionand　managｅmｅntautomatiｏｎ.The　ｉssｕｅsofintｅrｅst　iｎcludeｏvｅｒ-ｒeliance　oｎ　auｔomatiｏn，　"

cｌumｓy"

　aｕｔomation　（ｅ。

g。

　Wiener，　1９89）,digiｔalvｅrｓuｓanalog　coｎtroｌ,　skilldｅｇｒａdatｉoｎ，ｃrewｃｏｏrｄinaｔion，　ａｎddataｏvｅrlｏad（e。

ｇ．,Ｂillingｓ，19９7）。

Ｆｕrthｅrmｏｒe，　rｅsearｃhｈasaｌｓｏbeendireｃtｅd　ｔｏwaｒdｓiｔｕationａlawａreｎesｓ（ｍode&

ｓtaｔe　ａwareness；

Eｎdslｅy,1９94；

　Wｏodｓ＆Ｓarter,1991）associatｅdｗithｃｏmplexiｔy,　ｃoｕplinｇ，aｕtonomy，　anｄｉnaｄequａｔeｆeｅｄback。

Finallｙ,　ｈumanfａcｔorｓresearchhasintroduｃednewaｕtｏmatｉon　ｃonceｐts　tｈaｔwillnｅｅdtobe　inｔｅgraｔed　intｏｔheeｘistingｓｕiteofaｖiａｔiｏnautomation.

Cleａrly,　thehumanｆaｃｔoｒsｉssuｅsｏfaｕｔomaｔioｎｈaｖｅ　ｓigniｆicantｉｍplicationｓfoｒsaｆety　inaviation.　　Howevｅr,ｗｈａtexａctlｙdo　wｅmeanbyautoｍaｔiｏn？

Thｅ　waywe　chooｓeｔo　dｅfineaｕtomatｉoｎhas　considerablｅｍeanｉngforｈｏwｗeseeｔｈehuｍan　ｒolｅ　in　modernaｅroｓpacesystｅms。

Ｔｈenext　ｓｅctioｎcｏｎsiderｓtheconceptｏｆauｔomaｔion，　fｏlｌowｅｄby　ａｎexaｍiｎatｉonof　huｍan　factorsisｓues　ofｈumａn-auｔｏmatｉｏninｔerａctｉoｎinａviaｔiｏn。

　　Nｅｘt，apotentｉａｌｒemｅdy　tｏthｅｐroｂleｍsｒaiseｄiｓdｅsｃriｂed,ｃalled　aｄaptivｅautomation.Fｉnａllｙ，ｔhehｕman-ｃeｎｔeｒｅddesignｐｈilosophyisdｉsｃｕssｅd　aｎｄprｏｐoｓalsａremaｄｅfoｒhowtｈｅphiｌｏｓophycanbeapplied　tｏｔhｉｓadｖａnceｄformofautomａtion。

　Thepeｒspecｔive　iscｏnsidereｄin　terms　ｏftheＰhyｓiologiｃal/PsｙcholｏgicａｌStｒesｓｏrs＆Ｆactｏrsprojeｃtand　dｉrｅctionsfoｒrｅsｅarch　ｏn　ａdａpｔiｖｅ　auｔomatｉon．

AｕtｏmａtionｉnModｅｒnＡｖiaｔｉon

Ｄefiｎiｔioｎ．Automａtｉoｎ　refeｒsto”.．。

systemsoｒmｅｔｈods　iｎ　which　manyofthe　ｐrｏcessｅｓoｆprodｕcｔiｏnareauｔomａtｉcallyperforｍeｄorcｏｎtrｏlledbyautonoｍouｓｍａcｈiｎesorｅleｃtrｏｎｉc　ｄeviｃeｓ”　（Ｐarｓons，1９85）。

Auｔoｍａtionｉs　atｏoｌ，orresoｕrｃｅ,thａtｔhehumanｏperａtorcaｎ　uｓｅtoperfoｒｍ　sometａsk　thａｔｗouldｂｅ　dｉfficultorimpossiｂｌe　wｉｔｈoutmａcｈiｎe　ａidｉng（Bｉllinｇs，1997）。

Tｈeｒefoｒe，automaｔiｏncａnbｅthoｕghtof　aｓaproｃｅｓsoｆsｕbstitutinｇtｈe　ａctiｖｉty　oｆsomｅdｅvicｅoｒmａcｈiｎｅ　forｓｏｍehuman　activｉｔy；

oritｃａn　ｂethｏugｈt　ｏｆ　aｓastaｔeｏfｔeｃhｎologicaｌdeｖelopmeｎｔ（Pａrsoｎｓ，198５）.Howｅｖeｒ,　some　peｏpｌe（e。

g.，　Wｏoｄs,　199６）haveqｕestiｏnedwhetｈeｒauｔomａｔｉon　ｓhoｕldｂe　viewｅd　asａｓuｂsｔitｕtｉonofｏｎeaｇeｎtforanotｈer　（seｅ"

appareｎｔsiｍpliｃｉｔｙ，reａlｃomplexity"

　beｌow）．Nｅvertheless，　theｐreｓenｃeofaｕｔoｍａtionhasｐｅrvadeｄalmost　everｙａspect　oｆｍodeｒnlives。

　Ｆrom　thewhｅelｔothemodeｒnjｅｔaiｒcrafｔ,hｕmanｓ　havesoｕgｈt　toimpｒovｅtｈe　qｕalityoｆlife。

　Ｗehaveｂuiltmaｃhｉnesand　systeｍsthaｔnｏｔｏnly　maｋeworkｅａｓier，　ｍore　ｅffｉcienｔ，　ａｎｄsafe，butaｌso　ｇiｖeus　morｅleｉsｕreｔime。

Theａｄvenｔoｆaｕｔomatiｏnｈasｆurthereｎaｂｌedｕstoachieve　this　ｅｎｄ.With　aｕtomatiｏn,mａchinesｃannowpｅrｆｏrｍｍaｎy　of　the　aｃtiviｔｉeｓｔhａt　wｅｏｎｃｅｈaｄｔoｄo。

　Oｕraｕtomobilｅ　ｔransmｉｓsion　ｗillsｈiftgearsfｏrus.　Oｕr　aｉrpｌaneswill　ｆlythemselvｅsｆｏrｕs．Alｌwe　ｈavetodo　ｉs　turnthe　machineoｎ　andoff。

　Ithas　even　beensuｇｇesｔedthatonｅdaｙｔherｅ　maynotｂeａneeｄ　ｆorｕstodoeｖｅnthaｔ.Howｅveｒ，　tｈｅ　inｃrease　in“cｏgnitiｖｅ”aｃcｉdentｓ　ｒesuｌting　fromfａulｔy　human—ａuｔomaｔioninteｒactionｈave　ｌedmanyin　tｈehuman　ｆacｔoｒscomｍunｉｔytoconｃluｄethatsuchastatemenｔ　may　bepｒeｍaturｅ．

AutｏmationAcｃiｄentｓ．　Anumber　ofaviａtionaｃciｄeｎtsａｎd　incideｎtshａveｂeendirecｔｌｙattｒｉbｕｔedｔoautomａtion.Ｅxａmples　oｆｓucｈｉｎavｉaｔioｎｍishａpｓincluｄe　（frｏmBilｌings，1997）：

ＤC—10lａnｄｉngiｎcoｎtrolｗheelｓteｅｒinｇ　　A3３０ａccｉｄent　aｔToulousｅ

Ｂ-７47ｕpseｔｏverPａcifｉc　　　DC-10overrｕnatJＦK，ＮeｗYork

B-747uｎcommaｎdedｒolｌ，Nakina,Ｏｎt.　A320　accideｎt　aｔMulｈoｕse－Habsｈｅim

Ａ32０accｉｄent　atSｔｒaｓbourg　　　　　　A30０accidｅntat　Naｇoyａ

Ｂ—757　aｃcidentａｔ　Caｌi,　Ｃoｌumbia　A320ａccident　atＢanｇａｌore

Ａ320lａｎdinｇ　atHoｎｇKoｎg　Ｂ－737ｗetｒunwayｏverrunｓ

A３20overruｎatWaｒsａw　　　　B-757ｃｌimbｏutat　Mancｈester

A310　aｐpｒoａchatOrly　　　DC—9ｗind　sｈear　aｔCharlotte

Bｉlｌinｇs（1９9７）ｎotestｈaｔeachofｔhesｅacｃidentｓhaｓａdifｆeｒentetiology，andthａｔhumａn　ｆaｃtoｒsｉnｖｅstigatioｎofcausesshowｔｈemaｔｔertoｂecoｍpｌex．Hｏwevｅr,ｗhａtiscｌeariｓ　ｔhaｔｔhe　percｅｎtageofaccident　cａuseshasｆundameｎtalｌｙsｈiftedfrｏmmａcｈinｅ－ｃausｅd　toｈumａｎ-ｃauseｄ（ｅsｔｉmaｔｉonsof60—8０％duetohuｍaneｒｒor）etioｌoｇｉes,aｎｄtheｓhiftｉsattribuｔaｂletothechaｎgeｉｎtypesof　aｕｔｏｍａtiｏnthaｔhaveｅvolvｅdｉn　aviatｉon。

TｙpｅsｏfAutoｍaｔｉon

Ｔhere　aｒｅａnumｂｅrofdｉｆfｅrenｔtypesofautｏmａtionand　tｈｅdeｓcrｉpｔions　of　theｍｖaｒｙcｏnsｉdeｒablｙ。

Ｂilｌings（19９7）ofｆersｔｈe　followｉnｇtypｅsoｆautomａｔion:

•Opｅｎ-Loop　MｅchanicalｏrＥｌｅctrｏnicConｔｒｏl.Automatioｎis　ｃoｎtrｏlledｂyｇravityorsｐringmｏtorsdrivｉnｇ　ｇears　ａnｄ　camsｔhａt　allowｃontinousandrｅpetitive　ｍotion.Posiｔionｉng,　forcinｇ，andtｉｍiｎgwｅredｉctａtｅdbｙｔｈe　mechａniｓmandenvironmenｔａl　factorｓ　（ｅ.g.,　winｄ）．The　ａuｔomａtｉonoｆfaｃtｏrｉes　duringtheIｎdusｔrｉalRevolutionwouldｒｅpresｅｎｔ　thｉｓtypｅofautomatiｏn.

•　CｌaｓsicLiｎearFeeｄbackControl.　Autｏmationiｓ　coｎtrollｅｄas　afunctｉonｏfdiffeｒeｎcesbetweenarｅｆerenｃｅｓettｉｎgofdesｉｒedoutputanｄthe　ａctｕaｌoutpｕt．Changes　arｅmadeｔoｓyｓtemparameterｓtore-ｓeｔthｅ　aｕtｏmaｔionｔo　cｏnformancｅ。

　Ａnexaｍpleｏfthistypeofａutomaｔionwｏuｌｄ　ｂeｆlybａllｇｏｖｅｒnorｏnｔhｅsteaｍengｉnｅ。

　Ｗhａteｎgineerscall　ｃｏnveｎtｉonalpropoｒｔionaｌ—iｎtegral-dｅrivativｅ　（PID）cｏntrolｗouldaｌsofitｉn　thisｃaｔeｇorｙ　ｏfautomatioｎ.

•Optiｍal　Cｏntroｌ。

　Ａ　compuｔer-baseｄｍｏdeｌoｆ　ｃonｔrolｌｅd　procｅsｓｅs　ｉs　driveｎby　ｔhｅ　ｓamecoｎtrolｉｎpｕｔs　as　tｈaｔｕseｄｔocｏntroｌ　theａutomatｅｄ　pｒocess。

　Ｔhemｏｄeｌoutｐｕtisusｅd　tｏｐrojecｔ　fuｔuｒeｓｔates　ａｎdiｓtｈususedto　ｄetermｉne　tｈeｎｅxt　cｏｎtrol　iｎｐuｔ.A”Kalｍaｎfiｌｔeｒiｎg”appｒoａcｈｉs　useｄto　eｓｔｉmatethｅ　systemsｔate　tｏ　deｔerminｅ　ｗhａtthe　bｅstcoｎｔroｌiｎpｕtsｈoulｄｂe.

•　AｄapｔiveCoｎｔroｌ.Thiｓ　typeｏｆaｕtomaｔionactｕaｌly　reｐreｓentｓanｕmｂｅｒ　of　ａpprｏacｈeｓtocｏntrolling　aｕｔomatｉon,bｕｔ　usualｌy　sｔandsｆoｒ　aｕtoｍaｔｉon　ｔhaｔchａngｅsdyｎａmically　inrｅsｐonsetoa　ｃhangeiｎｓtａｔe.Ｅｘampleｓｉｎclｕdetheuｓeof”ｃｒiｓp"

　ａnd＂fuzzy”contrｏｌlers，neｕralneｔｗｏrks，　dynaｍｉcconｔｒoｌ，ａｎdｍaｎｙｏthｅrnｏｎlineａrmｅthoｄs．

LevｅlsofAutoｍatｉon

Inadｄition　to“typｅs”ｏfautoｍａtｉon，ｗeｃaｎalsoconcepｔuａlｉzｅdiffeｒent“leveｌs”ofautｏmａｔioncｏntrol　tｈａttheopｅｒatoｒ　canhaｖｅ。