第六章 机的特性研究 及其数学模型,6.1 机的可操作性以及机的 动力学特性分析,6.1.1 易操作性的三个特征 稳定性 快速性 准确性,人机环境系统示意图,6.1.2 机的特性描述及其机的 动力学特性分类,线性定常系统，一般用传递函数表达为 机的动力学特性一般应在二阶积分特性之内。因此，机的动力学特性可以简化为以下六类主要基本特性：,1.比例特性,比例特性的传递函数为 这里K为常数，称为放大系数，比例特性又称作放大特性，这时它的输出量与输入量成比例，其传递函数是一个常数。,2.惯性特征,惯性特征也称作滞后特性或非周期特性，其传递函数为 式中K为常数，称放大系数；T为时间常数,3.一阶积分特性,一阶积分特性的传递函数为 式中K为常数，称为放大系数；一阶积分特性的输出量为输入量的积分。,4.一阶惯性积分特性,一阶惯性积分特性的传递函数为 这里K为常数，称为放大系数；T为时间常数。一阶惯性积分特性的输出量为被滞后了的输入量的积分。,5.二阶积分特性,二阶积分特性的传递函数为 这里K为常数，称为放大系数；二阶积分特性的输出量为输入量的二次积分。,6.不稳定惯性积分特性,不稳定惯性特性的传递函数为 式中K为常数，称为放大系数；T为时间常数。,需要强调的是，实际应用中的机是非常复杂的。以飞行器为例：飞行器常被视为理想刚体（即忽略了弹性变形、旋转部件、燃料流动和晃动的影响），它在大气层的运动具有6个自由度，6个动力学方程，这就是通常说的飞行器一般动力学模型，它是一组非线性微分方程组。为便于分析各种因素对飞行器动态特性的影响，常要引入“小扰动”假设，也就是将微分方程线化。,6.2.1 机的易维护性的设计原则 便于维护 维护时间要短 维护费用低 要有预防维护差错的措施 维护作业应满足人的要求 满足与维护有关的可靠性与安全性的要求 尽量降低对维护人员的要求,便于维护应给维护提供适当的、可达性的操作空间和工作部位主要包括： a.根据系统、设备、组件的可靠性作出维护频率预测，据此进行设备、组件的可达性布置； b.设备、系统的检查窗口、测试点、检查点、润滑点以及燃油、液压等系统的维护点都要布局在便于接近的位置；,c.在机的总体布局时，应给维护人员提供拆装设备、组件的维护空间； d.系统、分系统、设备、组件应尽量采用专舱布局，各专舱中的设备及组件应尽量单层排列。,需维护的设备、部件应具有互换性，要尽量采用标准件，其中包括： a.在设计系统、设备、组件和零件时要根据维修条件提供合理的使用容差；维护中需要更换时，应保证其物理（机构、外形、材料）上和功能上的互换性； b.结构部件以及非永久性紧固连接的装配件，都应具有互换性； c.不同工厂生产的相同型号的产品，必须具有良好的功能与安装互换性。,6.2.3 有效性特征量简介,有效度函数可能有四种形式： 瞬时有效度（Instantaneous Availability） 平均有效度（Mean Availability） 稳态有效度（Steady Availability） 固有有效度（Inherent Availability）,瞬时、任务、稳态有效度之间的关系,6.3 机的本质可靠性,6.3.1 本质可靠性的定义 机的本质可靠性是指在任何一个人机环境系统中，在特定的使用“环境”下，“机”（包括机器或过程）的设计要具有从根本上防止人的操作失误所引起的人机环境系统功能失常或导致人身伤害事故发生的能力。,本质可靠性与可靠性间的关系图,6.3.2 本质可靠性的设计方法,1.连锁设计 2.“唯一性”设计 3.“允许差错”设计 4.“自动化”设计 5.“差错显示”设计 6.“保护性”设计,