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1、卷第期中国安全科学学报巍年月数学在人一机一环境系统工程研究中的应用孙洪元’北京航天医学工程研究所【摘要】综述了模糊数学在航天人机环境系统工程中的应用和发展。内容包括急性缺氧反应综合评定,人机系统中的控制模型,通风服研制和鉴定以及人体心脏功能评价等研究领域中模糊。。数学的应用方法和作用其研究方法对于一般人机工程的建模和分析具有积极意义【关键词】模糊数学人机环境工程数学模型数,、学自年由美国自动控制专家查德创立以来在数学信息系统、计算机科学等领域得到了普遍的重视。数学,是应用数学方法研究和处理具有模糊性现象的数学,是一门发展中
2、的学科并具有很强的生命力和渗透力。它是在现代科学技术的应,,一。用中产生〔〕也随着现代科学技术的发展而发展,数学不仅在人一机一环境系统工程研究中得到了广泛的应用而且也为航天医学。,,工程这一高技术研究领域开辟了新途径近几年来由于模糊数学突飞猛进地发展使得航天医学工程研究相应地取得了一批令人兴奋的重要成果。本文就数学在人一机一环境系统工程研究中的应用的几个主要方面加以阐述数学在急性缺氧反应综合评定中的应用川对于高空飞行、登山、高原探查、坑道作业以及潜水艇、宇宙飞船等密闭环境下作业的人都存在一个人体缺氧耐力评定的问题。机体由于
3、缺氧会引起循环功能的加强,使组织和细胞里降低了的氧分压得到补偿。而人的机体代偿能力是有差异的,因此需要对人的机体的代偿能力的好坏进行综合评定。对代偿能力起作用的诸因素取作论域一收缩压、舒张压、脉压、平均压、心率、每搏量、心输出量、外周阻力、左心室做功、心肌收缩在上定义三个模糊子集代偿能力好、代偿能力差、代偿能力一般自构造隶属函数,产,,一、一“,眨一一下二二一一、了一‘了,产一,研究员中国安全科学学报第五卷年气‘簇一、、,,产,,、,、、产一“,匕十一一下苏万一,户一乙乙一一茂,一内,、、,对每个个体由实验生理数据可算出从
4、而计算出对三个模糊子集的隶属度根据最大隶属原则,可确定其缺氧代偿能力属于何种。,,,对名男性被试者研究的结果表明用计算机作瞬时处理对缺氧状况进行监测可作出。,,准确预报因此用数学来定量评价缺氧耐力对于飞行人员的选拨以及实行监督具有非常重要的意义。‘〕人一机系统中的控制模型阶,,、在人一机系统研究中常用的操作者数学模型有三个即传递函数模型最佳控制模型和时间序列模型。由于人的行为具有自适应特点和学习能力,人活动又往往带有非线性、时变和随机性,使上述三个模型对人行为的描述都存在这样和那样的不足。根据人脑能对周围世界模糊现象进行识
5、别和判决的特点,有必要用数学理论对人的思维活动进行描述。,,。通常当人进行控制活动时人脑思维中的许多概念都是模糊的如当飞行器偏离目标值,,。、抬头误差时驾驶人员就会相应地向前推控制杆控制使之回到目标值误差大小控制量,。、、,大小在驾驶人员的头脑中都是模糊的人对飞行坦克轮船的控制也有雷同的情况为了对这种模糊概念进行描述,在误差、误差变化率、控制量三个论域分别研究七个模糊、、、、、、,子集正大正中正小适中负大负中负小对应地各自建立正态型隶属函数。以误差正大模糊子集为例,其隶属函数为一〔,氏一〕产、。了、,若产一式中、嘴都是已知
6、常数。,由带修正因子的控制规则下面的表达式给出。一五一,,。式中为修正因子镇镇尖括号是取整函数,每条控制规则是一条似然推理可用数学运算描述。··尸,,⋯。又溯二运算符、·、、。依次为并、交、笛卡尔积、组合运算。上式概括了人脑思维活动概念、判断、,,‘、,,,,、、,,,,、,‘卜一孟、,一、、。、一一铭不一’一六下‘和人的偶然活动余项就推理、决断,’“的刁基本过程。再加“上感,知延迟一、神’‘经肌“肉,滞””后借,”砂’百,’‘’环叭今甲一江月一郎户川只一曰曰叨小毋构,。成了控制模型的全貌如图所示本模型可对飞船、飞机、车辆
7、、轮船等一类驾驶人员的控制行为进行模拟,为人一机系统研究展示一条新途径。综合评判圈在通风服医学鉴定中的应用,,通风服是利用空气作为中间传热介质调整人与环境间的热交换建立起适宜的小气候的第六期孙洪元数学在人一机一环境系统工程研究中的应用尸〔系统推被全煞输入,一、。控,、端、人’卜州脚卜一叫了万系石一叫对卜一下,一一一象旦尸卜一理图数学控制模型框图服装。它是应用于航空航天及其他特殊温度环境中的重要个体调温装备。鉴定的通风服为对。,,。,流型和蒸发型两种被试者为健康男性有一定的锻炼水平着通风服环境温度环境湿度中,,、、、等安静状
8、态下持续小时测试指标为平均皮肤温度增量直肠温度增量人体总热积出汗量、平均心率增量等。确定单因素权重把所有指标的拟合度感觉与测定值之间的符合率作归一化处理产生权重集。建立子集通风性能好的单指标隶属函数‘镇镇,、一’,一二一一坐兰份生一生生’‘一““一“一,,为常数确立关系矩阵‘厂胜硬、,八了、,、、⋯,,
