Тренажер операторов систем управления

 

ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий блок моделирования объекта тренажа, соединенный непосредственно и через ими татбр сигналов воздействия с программным блоком; блоком ручного управления , вычислительным блоком, сумматором, подключенным через индйкйтор с. формирователем сигналов и вычислительнь блоком, соединенным с блоком принятия решения и отображения информации, связанным черёз| блок регистрации и сравнения информации с формирователем сигналов и программным блоком, узел генерации и .преобразования шумового сигнала, соединенный с имитатором сигналов воздействия: и блоком принятия решения и отображения информации, и имитатор фоновых помех, о т л йч а to щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности тренажа, он имеет узел формирующих фильтров, коммутатор И дешифратор команд, вход которого подключен к управляющему вы ходу программного блока, а выход . соединен с первым входом коммутатора , второй Вход которого связан с и выходом имитатора фоновых помех, а СО выход через узел формирующих, фильтров подключен к информационному с входу сумматора.

„„SU„„,1053132 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,: ""-::: ; /

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3464101/18-12 (22) 27.07.82 .(46) 07. 1.1. 83, Бюл. 9 41 (72 ) К. A. Пупков, О. В. Андреев, И.. Б. Плетнев. Б. И. Пономарев, В.Л. Буйлов и В. В. Ветошкин (93) 681. 136.51(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3380193, 05.01.82. (54 ) (57 ) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ . УПРАВЛЕНИЯ, содержащий блок моделирования объекта тренажа, соединен :ный непосредственно и через имитатор сигналов воздействия-с программным блоком, блоком ручного уй равления, вычислительным блоком,:. сумматором, подключенным через ин-. дикатор с. формирователем сигналов и вычислительным блоком, соединен. ным с блоком принятия решения и отображения информации, связанным через блок регистрации и сравнения информации с формирователем сигналов и программным блоком, узел генерации и .преобразования шумового сигнала, соединенный с имитатором сигналов воздействия и блоком принятия решения и отображения информации, и имитатор фоновых помех, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности тренажа, он имеет узел формирующих фильтров, коммутатор и дешифратор команд, вход которого подключен к управляющему вы ходу программного блока, а выход соединен с первым. входом коммутатора, второй вход которого связан с Я выходом имитатора фоновых помех, а выход через узел формирующих. фильтров подключен к информационному входу сумматора. С:

1053132

Изобретение относится к тренаже- рам операторов систем управления и может быть использовано при обучении операторов систем управления.

Известен тренажер операторов систем управления, содержащий блок моделирования объекта тренажа, соединенный непосредственно и через имитатор сигналов воздействия с программным блоком, блоком ручного управления, вычислительным блоком, сумматором, подключенным через индикатор с формирователем сигналов и вычислительным блоком, соединенным с блоком принятия решения и отображения информации, связанным через блок регистрации и сравнения информации с формирователем сигналов и программным блоком, узел генерации.и преобразования шумового сигнала, соединенный с имитатором сигналов воздействия и блоком принятия решения и отображения информации, и имитатор фоновых помех f1) .

Недостатком известного тренажера является невысокая эффективность тренажа.

Целью изобретения является повышение эффективности тренажа.

Поставленная цель достигается тем, что тренажер операторов систем управления, содержащий блок моделирования объекта тренажа, .соединенный непосредственно и через имитатор сигналов воздействия с программным блоком, блоком ручного управления, вычислительным блоком, сумматором, подключенным через индикатор с формирователем сигналов и вычислительным блоком, соединенным с блоком принятия решения и отображения информации, связанным через блок регистрации и сравнения информации с формирователем сигналов и программным блоком, узел генерации и преобразования шумового сигнала, соединенный с имитатором сигналов воздействия и блоком принятия решения и .. отображения информации, и имитатор фоновых помех, имеет узел формирующих фильтров, коммутатор и дешифратор команд, вход которого подключен к управляющему выходу программного блока, а выход соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого связан с выходом имитатора фоновых помех, а выход через узел формирующих фильтров подключен к информационному входу сумматора.

На чертеже представлена блок-схема тренажера олераторов систем управ ления.

Тренажер операторов систем управления @одержит блок 1 моделирования объекта тренажа, генератор 2 шума, усилитель 3, имитатор 4 сигна. лов воздействия, имитатор 5 .фоновых помех, сумматор 6, индикатор 7, блок

8 ручного управления, вычислительный блок 9, модулятор 10, фильтр 11 нижних частот, формирователь 12 сигналов, программный блок 13, узел 14 сравнения, дешифратор 15, узел 16 памяти, узел 17 отображения информации, -узел 18 эталонных импульсных переходных функций, узел 19 сравнения, узел 20 сопряжения, узел 21 регистрации информации, узел 22 принятия решения, узел 23 формирующих

10 .фильтров, коммутатор 24 и дешифратор

25 команд.

Узел генерации и преобразования шумового сигнала содержит генератор

2 шума, усилитель 3, модулятор 10 и фильтр 11 нижних частот. Блок принятия решения и отображения информации включает в себя узел 17 отобра жения информации, узел 18 эталонных импульсных переходных функций, узел

19 сравнения и узел 22 принятия решения. Блок регистрации и сравнения информации состоит из узла 14 сравнения, дешифратора 15, узла 16 памяти, узла 20 сопряжения и узла 21 регистрации информации.

При этом первый вход блока 1 подключен к первому выходу программного блока 13, второй и третий

1 входы чере з имитатор 4 сигналов воздействия подсоединены соответст30 венно к .второму и третьему выходу программного блока 13, а четвертый вход — подключен к первому выходу блока 8 ручного управления н перво му входу вычислительного блока 9, 35 при этом выход блока 1 моделирования объекта тренажа электрически связан с одним иэ входов сумматора 6, другой вход которого подключен через узел 23 формирующих фильтров к выхо40 ду коммутатора 24, а выход сумматора

6 через индикатор 7, соответственно, подсоединен к первому входу формирователя 12 сигналов и второму входу вычислительного блока 9; причем формирователь 12 сигналов соединен

4> вторым входом с выходом блока 8 ручного управления, а выходом — с одним из входов первого узла 14 сравнения, другой вход которого подсоединен к четвертому выходу програм50 много блока 13, генератор 2 шума, подключенный через модулятор 10, фильтр 11 нижних частот и усилитель

3 к третьему. входу имитатора 4 сигна лов воздействия ° дешифратор 25 ко55 манд, вход которого соединен с пятым выходом программного блока 13, а выход — c одним из входов коммутатора 24, другой вход последнего подсоединен к выходу имитатора

5 фоновых помех, узел 17 отображения соединен через узел 16 памяти и дешифратор 15 с первым. выходом узла 14 сравнения, узел регистрации

21 подключен через узел 20 сопря>кения к второму выходу первого узла

14 сравнения, узел 22 принятия ре, 1053132

15

25

30 чальные условия в состоянии динамики объекта тренажа. С первого выхода программного блока 13 электрические сигналы данной последовательности поступают на первый вход блока 1

35 моделирования объекта тренажа, на второй вход которого через имитатор сигналов воздействия с второго выхода программного блока 13 подводятся сигналы, вносящие изменения в начальные условия состояния динамики объекта тренажа. Кроме того, для имитации воздействующих факторов внешней среды на систему в целом используются сигналы, вырабатываемые генератором 2 шума и подводимые

45 через модулятор.10, фильтр 11 нижних частот, усилитель 3 и имитатор

4 сигналов воздействия на второй вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сиг50 налы реакций, которые с его выхода подводятся через сумматор б на вход индикатора 7, где и предъявляются оператору путем отображения и сигнализации. Также с выхода индикато55 ра 6 эти же сигналы поступают на один из входов вычислительного блока 9.

Оператор в соответствии с полученной стимульной информацией воздействует на органы ручного управ"0 ления блока 8, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на четвертый вход блока 1 моделирования объек та тренажа и на второй вход вычисли-

- 65 тельного блока 9. щения, один выход которого соединен11 с вторым входом узла 17отображения дрУ-

I гой выход- подсоединен к одному из входов модулятора 10, а вход узла 22 принятия решения подключен к выходу второго узла 19 сравнения, соединенного с выходами узла 18 эталонных импульсных переходных функций и вычислительного блока 9.

Тренажер операторов систем управления после включения работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик оператора, как звена динамической системы на отдельных этапах, в программном блоке 13, генерируется соответствующая программа деятельности оператора.

Электрические сигналы в виде, позиционных двоичных кодов с третьего выхода блока 13 поступают на третий вход имитатора 4 сигналов воздействия,. где они дешифрируются.

По результатам дешифрации вырабатывается определенное воздействие на объект тренажа. Электрический сигнал с третьего выхода имитатора 4 поступает на третий вход .блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, которые с его выхода через сумматор б подводятся на индикатор 7, где и предъявляются оператору путем сигнализации.

Оператор, в соответствии с полученной информацией на индикаторе

7, воздействует на органы блока 8 ручного управления, который выра.батывает сигналы управляющих воздействий, поступающие на четвертый вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход фомирователя

12 сигналов, на первый вход последнего с выхода индикатора 7 поступают сигналы реакции объекта тренажа.

В формирователе сигналов поступившие сигналы преобразуются по амт1литу де и длительности для согласования режимов работы системы в целом.

Как отмечалось, генерируемая программным блоком 13 программа деятель ности оператора представляет собою матрицу позиционных двоичных кодов.

Каждая строка матрицы соответствует программе отработки оператором той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации и органу ручного управления блока 4. Эначение "1" предписывается разряду в случае задействования соответствующего органа управления блока 4, а эначенйе "0" в случае его незадействования.

Для совершенствования и контроля характеристик эвристической деятельности оператора в программный блок

13 введена соответствующая программа его деятельности.

Программа эвристической деятельности оператора состоит из трех под программ. Первая иэ них предназначе-1 на для генерации сигналов, обуславливающих начальные условия в состоянии динамики объекта тренажа, которые подаются на его первый вход с первого выхода программного блока 13.

Вторая подпрограмма вносит изменения в начальные условия динамики объекта тренажа, имитируя, тем самым, особые условия работы системы или отказы каких-либо функциональных узлов объекта тренажа. Сигналы, генерируемые второй подпрограммой, с второго выхода программно го блока 13 через имитатор 4 сигналов воздействия подаются на второй вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Третья подпрограмма предназначена для зашумления сигналов реакции объекта тренажа тем или иным видом помех о том, чтобы исследовать и оценить текущие психофизиологические возможности индивидуума по обнаружению и распознаванию образов в шумах.

Контроль характеристик скорости адаптации и самообучаемости оператора проиэводйтся следующим образом.

Программный блок 13 генерирует сигнал двоичной псевдослучайной последовательности, которая задает на1053132

Поступившие с индикатора 7 и бло- ка 8 ручного управления на входы вычислительного блока 9 сигналы являются -основой для определения .те" кущей состояния управляющих действий оператора, которое в блоке 9 оценивается по аналитическому соотйошению

h (i) = х,(ц (-i), где hg(<) — импульсная переходная функция, усредненная во времени и характеризующая текущее состояние

< управляющих действий оператора/

)(>(6} — реакции оператора на стимульные сигналы, снимаемые с выхода блока 8 ручного управления," л

)(-ц - стимульные сигналы, выносимые на индикатор 7, временные задержки.

Сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала

Ч (t- ) и реакции оператора х (t), с выхода вычислительного блока 9 поступает на первый вход второго узла

19 сравнения,,на другой вход которого с выхода узла 18 эталонных импульсных переходных функций также поступает эталонный сигнал, представляющий собою произведение стимульного сигнала 1 (t-с) и сигнала м (Ц в реакции эталонного оператора.

Сигнал разности текущего сигнала bg (-) и эталонного 49(C)

Ь ф = К э (t) q (< - ) — X, (t) q (f.- Ц, с выхода узла 19 поступает на вход и узла 22, в котором по величине 6 выносится решение о соответствии текущего состояния управляющих действий индивидуума - требуемому,. а результат решения узлом 22 отображается узлом 17.

Генерация, прохождение и обработка сигналов в тренажере для со-, вершенствования и контроля характеристики скорости адаптации и самообу- чаемости оператора аналогична рассмотренной методике по оценке его текущего состояния управляющих действий. Для определения характеристик скорости адаптациИ и самообучаемости процедуру тестирования необходимо провести на двух временных интервалах, используя подпрограммы эвристической деятельности оператора.

Количественно определяется скорость адаптации (самообучаемости) оператора по Формуле

15 где скорость адапта- ции самообучае; мости оператора, Т, " — временные интерва лы тестирования оператора, эЫ вЂ” эталонная импульс ная переходная

Функция, 1 т (ь),3 (i ) — импульсные переходные функции, характеризующие текущее состояние управляющих действий опера тора на временных интервалах Т 2Т соответственйо.

Если текущая скорость адаптации оператора меньше требуемой, которая определяется величиной

20 п4 =V р-ч,, где дЧ вЂ” величина несоответствия текущей скорости адаптации индивидуума вЂ,требуемой; р †.требуемая величина скорос25 ти адаптации оператора,*

V — фактическая величина скорости адаптации оператора, то сигнал величиной lLV подается на один иэ входов модулятора 10, вслед30 ствие чего результирующий сигнал, представляющий собой произведение сигналов возмущающей среды и сигнала и V на выходе имитатора 4 сигналов воздействия соответствует требуе

35 мому уровню воздействующих факторов среды на систему, Для исследования и оценки психофизиологических воэможностей оператора по обнаружению и распознаванию образов в шумах используется третья подпрограмма, с помощью которой программным блоком 13 генерируют ся командные сигналы на зашумление сигналов реакции объекта тренажа . конкретного вида помехой, поступаю45 щей с его пятого выхода через дешифратор 25 команд на один из входов коммутатора 24, на другой вход которого подводятся сигналы с выхода имитатора 5 фоновых помех. В. коммутаторе 24 осуществляется выбор конкретного вида помехового сигна.ла в соответствии кода командного сигнала. С выхода коммутатора 24 помеховый сигнал поступает на вход узла формирующих фильтров 23, назначение которого состоит в Формировании параметров помехового сигнала по величине интенсивности и частотного диапазона. Сформированные по величине интенсивности и частотному диа4@ пазону помеховый сигнал с выхода узла 23 Формирующих фильтров подается на один иэ входов сумматора 6, на другой вход которого поступает, сигнал, реакций объекта тренажа. 3аg$ шумленный сигнал помехой с выхода

8, 1053132

Составитель С. Алексанов

Редактор Н. Бобкова Техред И.Костик Корректор С.Билак

Заказ 8877/48 . Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ппп "патент", r. Ужгород, ул. проектная, 4 сумматора б подводится на индикатор,, где он визуализируется на экране дисплея (индикатор 7) . Оператор., в соответствии с полученной информацией на экране дисплея, должен на фо не конкретного вида помехи распоз". нать образ (сигнал реа.:ций объекта тренажа) и с помошью органов ручного управления блока. 8 реализовать его.Одновременно сигналы с выксдов индикатора 7 и блока 8 ручного управ-. пения поступают.на первый и второй входы вычислительного блока 9, а также на четвертый вход блока 1 моделирования объекта тренажа.

По поступившим на входы вычислительного блока 9 сигналам производится оценка психофизиологических возможностей оператора обнаруживать и распознааать образы.

Использование изобретения повы19 шает эффективность тренажа.