Information-Transmission Rates in Manual Control of Unstable Systems With Time Delays
Information-Transmission Rates in Manual Control of Unstable Systems With Time Delays
复制标题
具有时滞的不稳定系统的手动控制中的信息传输速率
DOI：
10.1109/tbme.2014.2352173
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发表时间：
2015
影响因子：
4.6
通讯作者：
Mao Zhi-Hong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lupu Mircea F.;Sun Mingui;Wang Fei-Yue;Mao Zhi-Hong
在分析人机交互（HMI）时，需要采用以人为中心的方法来解决人类控制的潜力和局限性，特别是在高阶或不稳定系统的控制中。然而，在这些困难的 HMI 任务中，没有对人类表现或认知工作量进行定量测量。我们建议将 HMI 描述为通过信息传输速率（以比特/秒 (b/s) 为单位进行量化的信息流）。使用信息理论和控制理论方法，我们推导出任何确定性控制器稳定反馈系统所需的手动控制中的最小信息传输速率。此外，我们建议采用时间序列分析的方法来估计人体实验的信息传输率。我们表明，经验估计的信息率与最小界限之间的关系可以定量指示人类手动控制的潜力和局限性。我们用时间延迟来说明我们的倒立摆控制方法。
In analyzing the human-machine interaction (HMI), a human-centered approach is needed to address the potential and limitation of human control, especially in the control of high-order or unstable systems. However, there is no quantitative measure of the human performance or cognitive workload in these difficult HMI tasks. We propose to characterize the HMI as information flows quantified by the information-transmission rate in bits per second (b/s). Using information- and control-theoretic approaches, we derive the minimum rates of information transmission in manual control required by any deterministic controller to stabilize the feedback system. Furthermore, we suggest a method adopted from time-series analysis to estimate the information-transmission rate from human experiments. We show that the relationship between the empirically estimated information rates and the minimum bounds allows for the quantitative indication of the potential and limitation of human manual control. We illustrate our method in the control of an inverted pendulum with time delays.
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DOI：
10.1109/mra.2011.942112
发表时间：
2011-09
期刊：
IEEE Robotics Autom. Mag.
影响因子：
--
作者：
R. Muradore;D. Bresolin;Luca Geretti;P. Fiorini;T. Villa
通讯作者：
R. Muradore;D. Bresolin;Luca Geretti;P. Fiorini;T. Villa
DOI：
10.1016/b978-0-12-812939-5.00015-x
发表时间：
2019
期刊：
Biomechatronics
影响因子：
--
作者：
Pinar Boyraz;Ivo Dobrev;Gregory Fischer;Marko B. Popovic
通讯作者：
Pinar Boyraz;Ivo Dobrev;Gregory Fischer;Marko B. Popovic
影响因子：
--
作者：
SHANNON, CE
通讯作者：
SHANNON, CE
DOI：
10.1109/tit.1956.1056815
发表时间：
1956-01-01
期刊：
IRE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY
影响因子：
--
作者：
MILLER, GA
通讯作者：
MILLER, GA
DOI：
10.1109/cdc.2003.1272998
发表时间：
2003-12
期刊：
42nd IEEE International Conference on Decision and Control (IEEE Cat. No.03CH37475)
影响因子：
--
作者：
M. Bodson
通讯作者：
M. Bodson