Устройство обучения операторов систем управления

 

УСТРОЙСТВО ОБУЧЕНИЯ ОПЕРА- . ТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок регистрации и контроля, блок моделирования объекта тренажа, первый и второй входы которого соединены , с первым и вторым выходами имитатора сигналов воздействия, первым входом соединенного с первым выходом программного блока, вторым выходом связанного с первым входом блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом Формирователя,первый вход которого связан с первым входом индикатора,вторым входом связанного с первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с первым входом вычислительного блока, вторым входом подключенного к выходу блока ручного управления, первый вход которого соединен с третьим входом блока моделирования объекта тренажа, второй выход блока ручного управления соединен со вторым входом формирователя, а узел эталонных импульсных переходных функций соединен с первым входом /зла сравнения, отличающеевСПГОЮЗйДЯ JUHO 3 с я тем, что, с целью повышения эффективности тренажа, оно имеет дополнительный блок моделирования объекта тренажа, узел управления параметрами состояния объекта тренажа, модулятор, дополнительный вычислительный блок и коммутатор, первым входом соединенный с выходом вычислительного блока,выход коммутатора соединен.со вторым входом узла сравнения , выходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля, вторым входом связанного с выходом блока сравнения, при этом третий выход программного блока соединен со вторым входом коммутатора, третьим входом связанного с выходом дополни«м тельного вычислительного блока, пер вым входом соединенного с выходом до полнительного блока моделирования объекта тренажа, первым входом соединенного со вторым выходом имитатора сигнала воздействия, вторым входом связанного с четвертым выходом программного блока, первый выход которого соединен с первым входом модулятора , вторым входом подключенного к третьему входу имитатора сигналов воздействия и к выходу генератора шума, а выход модулятора связан через узел управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока моделирования объекта тренажа и дополняй- , тельного вычислительного блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(51? Й 09 В 9 00

ВС2."Щ3щу

il3 „";;, "., „,"„. „„ц

МММЩ7Ма

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Й ЙМ « ««««Цю °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3630390/28-12 (22) 09.08.83 (46) 30.10.84. Бюл. Р 40 (,72) О.В.Андреев, А.A.Ýóá÷åíêî, И.H..Каримов, К.А.Пупков, A.A.Палилов и В.A.ßêèì÷èê (53) 681.136.51 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 959136, кл. 6 09 В 9/00, 1982. (,54)(57) УСТРОЙСТВО ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок регистрации и контроля, блок. моделирования объекта тренажа, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходамй имитатора сигналов воздействия, первым входом соединенного с первым выходом программного блока, вторым выходом связанного с первым входом блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом формирователя, первый вход которого связан с первым &ходом индикатора, вторым входом связанного с первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с первым входом вычислительного блока, вторым входом подключенного к выходу блока ручного управления, первый вход которого соединен с третьим входом блока моделирования объекта тренажа, второй выход блока ручного управления соединен со вторым входом формирователя, а узел эталонных импульсных переходных функций соединен с первым входом зла сравнения, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения эффективности тренажа, оно имеет дополнительный блок моделирования объекта тренажа, узел управления параметрами состояния объекта тренажа, модулятор, дополнительный вычислительный блок и коммутатор, первым входом соединенный с выходом вычислительного блока, выход коммутатора соединен. со вторым входом узла сравнения, выходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля,вторым входом связанного с выходом блока сравнения, при этом третий выход программного блока соединен со вторым входом коммутатора, третьим входом связанного с выходом дополни- Е

O тельного вычислительного блока, пер- 1 вью входом соединенного с выходом дополнительного блока моделирования объекта тренажа, первым входом соединенного со вторым выходом имитатора сигнала воздействия, вторым вхо- Я дом связанного с четвертым выходом программного блока, первый выход которого соединен с первым входом модулятора, вторым входом подключенно- го к третьему входу имитатора сигна лов воздействия и к выходу генератора шума, а выход модулятора связан через узел управления параметрами .состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока модели° рования объекта тренажа и дополнительного вычислительногО блока.

1121695

Изобретение относится к эргономй= ке, в частности к устройствам обучения операторов, выполняющих функции принятия решения и слежения.

Известно устройство обучения операторов, содержащее. блок моделирова- 5 ния объекта тренажа, два первых входа которого через имитатор сигналов воздействия соединены с соответствующими выходами программного блока, генератор шума, соединенный с одним 10 из входов имитатора сигналов воз действия, вычислительный блок, первый вход которого электрически связан с первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с пеРвым 15 входом индикатора, второй вход подсоединен к одному из выходов блока ручного управления, а выход вычислительного блока через узел сравнения соединен с первым входом блока регистрации и отображения информации контроля, узел эталонных импульсных переходных функций, соединенный с одним из входов узла сравнения, формирователь сигналов, первый вход которого через блок ручного управления подключен к третьему входу блока моделирования объекта. тренажа, второй вход подсоединен ко второму входу индикатора и второму выходу блока моделирования объекта тренажа, а выход формирователя сигналов через блок сравнения соединен со вторым .входом блока регистрации и отображения информации контроля, причем третий выход программного блока подклю- 35 чен ко второму входу блока сравнения.

Однако в известном устройстве не предусмотрен текущий объективный контроль величины неполноты информации о состоянии Объекта тренажа, которая возникает в контуре автоматизированной системы управления объектом в случае отказа каких-либо Функциональных узлов, блоков и подсистем объек- 45 та управления в условиях воздействующих факторов среды на систему оператор — устройство обучения„ вследствие чего снижается эфйективность тренажа.

Цель изобретения — повышение эффективности тренажа путем введения текущего объективного контроля величины неПолноты информации, возникающей в контуре автоматизированной системы управления объеКтом в условиях воздействующих факторов среды и при 55 отказах каких-либо функциональных уз.лов, блоков или подсистем объекта управления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство обучения операторов систем управления, содержащее блок регистрации и контроля, блок моделирования объЕкта тренажа, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами имита- 65 тора сигналов воздействия, первым Вхо-. дом соединенного с первым выходом программного блока, вторым выходом связанного с первым входом блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом формирователя, первый вход которого связан с первым входом индикатора, вторым входом связанного с первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с первым входом вычислительного блока, вторым входом подключенного к выходу блока ручного управления, первый вход которого соединен с третьим входом блока моделирования объекта тренажа, второй выход блока ручного управления соединен со вторым входом формирователя, а узел эталочных импульсных переходных функций соединен с первым входом узла сравнения, имеет дополнительный блок моделирования объекта тренажа, узел управления параметрами состояния объекта тренажа, модулятор, дополнительный вычислительный блок и коммутатор, первым входом соединенный с выходом вычислительного блока, выход коммутатора соединен со вторым входом узла,сравнения, выходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля, вторым входом связанного с выходом блока сравнения, при этом третий выход программного блока соединен со вторым входом коммутатора, третьим входом связанного с выходом дополнительного вычислительного блока, первым входом соединенного с выходом дополнительного блока моделирования объекта тренажа, первым входом соединенная со вторым выходом имитатора сигнала воздействия, вторым входом связанного с четвертым выходом программного блока, первый выход которого соединен с первым входом модулятора, вторым входом подключенного к третьему входу имитатора сигналов воздействия и к выходу генератора шума, а выход модулятора связан через узел управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока моделирования объекта тренажа и дополнительного вычислительного блока.

На Фиг.1 приведено устройство обучения, блок-схема, на фиг.2 — узел управления параметрами состояния объекта тренажа, блок-схема, устройство обучения операторов содержит. блок 1 моделирования объекта тренажа, вычислительный блок 2, блок 3 ручного управления, индикатор 4, генератор 5 шума, узел б сравнения, узел 7 эталонных импульсных переходных функций, формирователь 8 сигналов, имитатор 9 сигналов воздействия, блок 10 регистрации и контроля, блок 11 сравнения, программный блок 12, дополнительный блок 13 мо1121695 делирования объекта тренажа, узел 14 управления параметрами состояния объекта тренажа, коммутатор 15, модулятор 1б, дополнительный вычислительный блок 17, при этом блок 1 моделирования объекта тренажа первым и вторим входами соединен с первым и вторым выходами имитатора 9 сигналов воздействия, первым входом соединенного с первым выходом программного блока 12, вторым выходом связанного 1р с первым входом блока 11 сравнения, вторым входом соединенного с выходом формирователя 8, первый вход которого связан с первым входом индикатора 4, вторым входом связанного с 15 первым выходом блока 1 моделирования объекта тренажа и с первым входом вычислительного блока 2, вторым входом подключенного к выходу блока 3 ручного управления, первый выход которого соединен с третьим входом блока 1 моделирования объекта тренажа, второй выход блока 3 ручного управления соединен со вторым входом формирователя 8, а узел эталонных импульс- 5 ных переходных йункций 7 соединен с первым входом узла б сравнения, а коммутатор 15 первым входом соединен с выходом вычислительного блока 2, выход коммутатора 15 соединен со вторым входом узла сравнения б, выходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля 10, вторым входом связанного с выходом блока 11 сравнения, при этом третий выход программноГо блока 12 соединен со 35 вторым входом коммутатора 15, третьим входом связанного с выходом дополнительного вычислительного блока 17, первым входом соединенного с выходом дополнительного блока 13 .мо- 4р делирования объекта тренажа, первым входом соединенного со вторим выходом имитатора 9 сигналов воздействия, вторим входом связанного с четвертым выходом программного блока 12, первый выход которого соединен с первым входом модулятора 16, вторым входом подключенного к третьему входу имитатора 9 сигналов воздействия и к выходу генератора шума 5, а выход модулятора 16 связан через узел 14 управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа и дополнительного вычислительного блока 17. 55

После включения устройство обучения операторов работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик деятельности операто- 60 ра, управляющие действия которого совершаются в соответствии положениф инструкции, в программный блок 12 введена соответствующая программа деятельности операторов, представ- 65 ляющая собой матрицу позиционных двоичных кодов, Каждая строка матрицы соответствует программе отработки оператором той или иной ситуации в зависимости от имитируемой задачи. Каждый разряд строки ссотнетстнует номеру органа ручного управления блока

Значение "1" приписывается разряду н случае задействования по программе в определенные моменты времени соответствующего органа упранления блока 4, а значение "0" — в случае его незадействования.

Кодовые сигналы с выхода программного блока 12 поступают на первий вход имитатора 9 сигналов воздействия, где они дешифрируются, и с его первого выхода подаются на один из входов блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, поступающие с его второго выхода на второй вход формирователя 8 сигналон и нторой вход индикатора 4, где и предъявляются оператору путем отображения и сигнализации °

Оператор в соответствии с полученной информацией на индикаторе 4 воздействует на органы ручного управления блока 3, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий поступающих на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа и напервый вход формирователя 8 сигналов, B формирователе 8 сигналов производится преобразование поступивших сигналов по амплитуде и длительности с целью согласования режимов работы устройства в целом. Сформированный сигнал с выхода формирователя 8 сигналов подается на первый вход блока 11 сравнения, на другой вход которого подаются эталонные сигналы с третьего выхода программного блока 12. В блоке 11 сравнения поступившие сигналы сравниваются по амплитуде и длительности..При несравнении указанных сигналов сигналы отклонения с выхода блока 11 подаются на один иэ входов блока 10 регистрации и отображения информации контроля для документирования ошибочных действий оператора и их визуализации на табло блока 10.

Для совершенствования и контроля характеристик эвристической деятельности оператора в программный блок 12 введена-соответствующая программа деятельности операторов, которая включает дне подпрограммы. Первая подпрограмма блока 12 предназначена для генерации условий в состоянии объекта тренажа, вторая подпрограмма вносит изменения в начальные условия состояния объекта тренажа,параметры сигнала которой соответствуют тому или иному состоянию объекта тренажа. (блока 1), 1121695 когда в нем произошел отказ какоголибо функционального узла,блокаили. подсистемы.

Сигналы эвристической деятельности оператора со второго выхода программного блока 12 поступают на вторые входы модулятора 16 и имитатор 9 сигналов воздействия. В последнем поступивший сигнал модулируется сигналом, поданным на третий вход имитатора 9 с выхода генератора 5 шума (сигналы генератора 5 шума имитируют воздействующие факторы среды).

Промодулированный сигнал со второго выхода имитатора 9 сигналов воздей- 15 ствия поступает на один из входов блока 1 моделирования объекта тренажа, который вырабатывает сигналы реакции на поступивший сигнал. Сигналы реакции с первого выхода блока 1 моделирования объекта тренажа подаются на первые входы вычислительного блока 2 и индикатора 4.

Оператор в соответствии с полу,ченной информацией на индикаторе 4 воздействует на органы ручного управ,лейия блока 3, который в свою очередь, вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход вычислительного блока 2.

Поступившие сигналы с индикатора 4 и блока 3 ручного управления на входы вычислительного блока 2 З5 являются основой для определения текуцего состояния управляющих действий оператора, которое в вычислительном блоке 2 оценивается по следующему аналитическому выражению

Кт() = П,(С) V(t .— ь), где б () — импульсная переходная функция, усредненная по 45 времени и характеризующая текущее состояние управляющих действий конкретного оператора,"

У (t) — сигналы реакции оператора на стимульные сигналы, снимаемые с выхода блока 3 ручного управления, и

V(t — ь ) — стимульные сигналы, выносимые на индикатор 4, временные задержки.

Сигнал p (), представляющий собой усреднейное по времени произведение стимульных сигналов V(t- ) H cHI налов и (t) реакции оператора, с вы- 60 хода вычислительного блока 2 поступает через коммутатор 15 на первый вход узла 6 сравнения, на другой вход которого подается эталонный сигнал p (I) с выхода узла 7 эталонных 65 импульсных переходных функций, равH hIA

g9(v ) = нэ() v(t — « )В где я () — импульсная переходная функция, усредненная по времени и характеризующая состояние управляющих действий эталонного оператора,"

П () — сигналы реакции эталонЭ ного оператора;

V(t — ) — сигналы, выносимые на индикатор 4.

Поступившие сигналы p (,) и p,(< ) на входы узла 6 в нем сравниваются по величине и сигнал разности, равный с выхода узла 6 сравнения подводится на один из входов блока 10 регистрации и отображения информации контроля для документирования и представления ее в визуальном виде.

Фиксация. величины неполноты информации, возникающей в контуре автоматической системы управления объектом тренажа при программном введении отказов каких-либо функцио нальных узлов, блоков или подсистем в условиях воздействующих факторов среды на систему оператор — устройство обучения, в предложенном устройстве осуществляется следующим образом.

Сигналы эвристической деятельности оператора, генерируемые программным блоком 12. с его второго выхода одновременно подаются на вторые входи имитатора 9 сигналов воздействия и на модулятор 16. На первый вход последнего с выхода генератора 5 шума поступает сигнал, имити рующий воздействующие факторы среды.

Промодулированный сигнал с выхода модулятора 16 передается на вход узла 14 управления параметрами состояния объекта тренажа..

Блок-схема узла 14 управления параметрами состояния объекта тренажа содержит аналого-цифровой преобразователь 19 и полупроводниковый шунт 18.

Аналоговые сигналы, поступившие на вход узла 14, преобразуются ана;лого-цифровым преобразователем 19 в сигналы, имеющие вид двоичной псевдослучайной последовательности и поступающие через полупроводниковый шунт 18 на один из входов дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа, на другой вход которого подаются сигналы с выхода имитатора 9 сигналов воздействия и задающие то или иное состояние объек1121695

25 та тренажа (блок 13), изменяемое сиг- налами, йоступающими с выхода полупроводникового шунта 18, по закону двоичной псевдослучайной последовательности. Сигналы реакции блока 13 моделирования объекта тренажа с его 5 выхода поступают на второй вход дополнительного вычислительного блока 17, на первый вход которого подаются сигналы с выхода узла 14 уп- равления параметрами объекта трена- 10 жа.

Сигналы, поступившие с выходов дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа и узла 14 управления параметрами состояния объекта тренажа на входы дополнительного вычислительного блока 17, являются основой. . для определения текущего состояния дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа, которое в блоке 17 оценивается по следующему аналитическому выражению

hc0(с) ХС (t) (t )y где h () — импульсная переходная со функция, усредненная по времени и характеризующая текущее состояние объекта тренажа (блока 13), Х (t) — сигналы реакции блоС0 ка 13 моделирования объекта тренажа, V";t - с ) — сигналы двоичной псевдослучайной последовательности на выходе узла 14, временные задержки.

Алгоритм вычисления дополнительного блока 17 аналогичен алгоритму 40 вычисления блока 2.

Сигнал h„ () с выхода дополнительного вычислительного блока 17 поступает на вход коммутатора 15, на другой вход котоРого подается сиг- 45 нал с выхода программного блока 12 для соответствующего переключения цепей в коммутаторе 15. Далее сигнал h (c) с выхода коммутатора 15

3 подводится на второй вход узла 6 сравнения. На первый вход последнего подается эталонный сигнал h>() с выхода узла 7 эталонных импульсных переходных Функций, равный

Ь9(а) = Х() Y(t - с ), где h () — импульсная переходная функция, усредненная по времени и характеризующая начальное (невозмущенное ) состояние объекта (блок 13);

X(t) — сигналы на выходе имитатора 9 сигналов воздействия, генерируемые блоком 12 в соответствии первой подпрограммы и без учета сигналов, вырабатываемых генератором 5 шума, Y(t — ) — сигналы реакции блока 13 моделирования объекта тренажа на сигнал x(t).

Поступившие сигналы Ьсо () и h>(P) ,на входы узла 6 н нем сравниваются.

Сигнал разности дЬ(2), равный дь() = ь(,) ь (8), с выхода узла 6 сравнения поступает на один из входов блока.10 регистрации и отображения информации контроля для регистрации и представления в визуальном вице величины дь(с ) неполноты информации, возникающей в

° процессе введения отказов каких-либо функциональных узлов, блоков или под систем в условиях воздействующих факторов среды.

Изобретение позволяет объективно и кбличественно контролировать величину неполноты информации в контуре автоматизированной системы управления, что позволяет дозировать психоФизиологические нагрузки обучаемых операторов, и, как следствие — обеспечивает существенное повышение эфФективности процесса обучения.

1121695 . моРуора 1б

Составитель Т.Тихонравова

Редактор Н.Горват Техред Л.Микеш Корректор О.Тигор

Заказ 7986/39 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.-, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4