Устройство обучения операторов систем управления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1211 792

А (59 4.G 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3646301/28-12 (22) 06.10.83 (46) 15.02.86.Бюл. № б (72) О.В.Андреев, В.Л.Буйлов, А.И.Никишов и А.А.Зубченко (53) 681,3,071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 959136, G 09 В 9/00, 1982, (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТ0Р0В СИСТЕИ УПРАВЛЕНИЯ, содержащее вычислительный блок, первый вход которого связан с первым выходом блока преобразования ручного управления, второй выход которого соединен с первым входом формировarтеля сигналов., вторым входом подключенного к первому входу индикатора, второй вход которого связан с вторым входом вычислительного блока, выходом соединенного с первым входом узла сравнения, второй вход которого связан с узлом эталонных импульсных переходных функций, а выход узла сравнения соединен с первыми входами блока отображения информации и блока регистрации отклонения, вторые входы которых связаны с выходом блока сравнения, первым входом подключенного к выходу формирователя сигналов, а второй вход блока сравнения связан с первым выходом программного блока, второй выход которого подключен к входу имитатора сигналов воздействия, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности обучения, оно имеет имитатор информационных процессов, автокоррелятор, цифроаналоговый преобразователь и интегратор, выходом соединенный с входом узла эталонных импульсных переходных функций, а вход интегратора связан с выходом цифроаналогового преоб разователя, вход которого соединен с выходом автокоррелятора, первым входом подключенного к первому входу имитатора информационных процессов, к третьему выходу программного блока и к входу линии задержки, связанной выходом с вторым входом автокоррелятора, при этом второй вход имитатора информационных процессов связан с выходом имитатора. сигналов воздействия, а четвертый выход программного блока связан с третьим входом имитатора информационных процессов, первый выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока, а второй выход имитатора информационных процессов связан с вторым входом формирователя сигналов и с первым входом индикатора, причем четвертый вход имитатора информационных процессов соединен с первым входом вычислительного блока и с первым выходом блока преобразования ручного управления.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что имитатор информационных процессов содержит линии задержки, умножители, интеграторы и коммутатор, первый выход которого связан с входами первой серии линий задержки, выходом связанных с соответствующими входами первого умножителя, выход которого соединен с входом первого интегратора, а второй выход коммутатора связан с входами второй серии линий задержки, выходом связанных с соот1211792 ветствующими входами второго умножителя, выход которого соединен с входом второго интегратора.

Изобретение относится к эргономике, в .частности, к устройствам обучения операторов,. выполняющих функции обнаружения и распознавания объектов, принятия решения и слежения.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса обучения.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг ° 2 — блок-схема имитатора информационных процессов.

Устройство обучения операторов содержит вычислительный блок 1, индикатор 2, блок 3 преобраэовачия ручного управления,-имитатор 4 сигналов воздействия, узел 5 сравнения, узел 6 эталонных импульсных переходных функций, формирователь 7 сигна-: лов, блок 8 сравнения, программный блок 9, блок 10 отображения информации, блок 11 регистрации отклонений в процессе тренажа, имитатор 12 информационных процессов автокоррелятор 13, линии 14 задержки, узел

15 цифро-аналоговых преобразователей и интегратор 16, выходом соединенный со входом узла 6 эталонных импульсных переходных функций, а вход интегратора 16 связан с выходом цифро-аналогового преобразова теля 15, вход которого соединен с выходом автокоррелятора 13, первым входом подключенного к первому входу имитатора 12 информационных процессов, к третьему выходу программного блока 9 и ко входу линии 14 задержки, связанной выходом с вторым входом автокоррелятора 13, при этом второй вход имитатора 12 информационных процессов .связан с выходом имитатора 4 сигналов воздействия,- а четвертый выход программного блока

9 связан с третьим входом имитатора

12 информационных процессов, первый выход которого соединен с вторым входом вычислительного блока 9, а второй выход имитатора 12 информационнйх процессов связан с вторым входом формирователя 7 сигналов и с первым входом индикатора 2, причем четвертый вход имитатора 12 информационных процессов соединен

5 с первым входом вычислительного блока 1 и с первым выходом блока.

3 преобразования ручного управления.

Имитатор 12 информационных процес" ,сов содержит линии 17. — 17 за! 0

10 держки, умножители 18,— 18» интеграторы 19," 19„и коммутатор 20,. первый выход которого. связан с входами первой серии линии 17 — 17„ задержки, выходом связанных с соот15 ветствующими входами первого умножителя 18, выход которого соединен с входом первого интегратора 19, а второй выход коммутатора связан с входами-второй серии линий 17l

20 17„ задержки, выходом связанных с соответствующими входами второго умножителя 18, выход которого соединен со входом. второго интегратора

19 е

После включения устройство обучения операторов работает следующим образом.

Посредством узлов 17-19 имитатора 12 воспроизводится информациÇ0 онная модель текущего состояния динамики — объект тренажа, а с помощью коммутатора 20 осуществляется подача выходных сигналов имитатора 4 на вход индикатора 2, когда оператор работает по "жесткой" программе, либо адресует сигналы, поступившие с выходов программного блока 9 на входы узла 17 линий задержек, когда оператор осуществляет эврис40 тическую деятельность

Для совершенствования и контроля характеристик оператора, работа которого протекает в человеко-машинной системе по "жесткой" прог45 рамме, то есть в соответствии с положениями инструкции, в программном блоке 9 гарантируется соответствующая программа деятельности оператора. з

Сигналы с первого выхода программного блока 9 поступают на вход имитатора 4 сигналов воздействия,. где они дешифрируются, и с его выхода подаются на один из входов имитатора 12 информационных процессов. Последний вырабатывает сигналы реакции, которые с первого выхода поступают. на первые входы формирователя 7 сигналов и индикатора 2, где и предь являются оператору путем отображения и сигнализации.

Оператор в соответствии с полученной информацией на индикаторе 2 воздействует на органы ручного управ лвния блока. 3, который вырабатывает сигналы уйравляющих воздействий, поступающие на первый вход имитатора

12 информационных процессов и второй вход формирователя 7 сигналов..

Сигналы, поступившие на входы формирователя 7 сигналов с выходов имитатора .12 информационных процессов и блока 3 ручного управления, преобразуются в нем по амплитуде и длительности для согласования режимов работы устройства обучения операторов.

Программа деятельности оператора, генерируемая программным блоком 9, представляет собою матрицу двоичных позиционных кодов. Каждая строка матрицы соответствует программе отработки той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации.

Каждый разряд строки соответствует номеру органа ручного управления блока 3.

11 11

Значение 1 предписывается разряду в случае задействования по программе в определенные моменты соответствующего органа ручного управления, а значение "0" — в случае его незадействования.

В программный блок 9 введена также программа последовательности отображения информации в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигналом формирователя 7 сигналов. Коды задействованных строк матрицы с одного из выходов программного блока 9 переписываются в блок 8 сравнения. С выходов имитатора 12 сигналов воздействия и блока 3 ручного управления через формирователь 7 сигналов (по мере отработки оператором задачи) поступают электрические сигналы, которые в блоке 8 сравниваются и тем самым выявляются излишние и недостаю1211792 4 щие сигналы, время поступления сигна лов (раньше, позже) с их программными значениями.

В случае отклонений сигналы откло нения передаются на один из входов блока 10 отображения информации, в котором производится преобразование кодов двоичных сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов с последующей индикацией числа ошибочных действий оператора.и своевременности их выполнения. Сигнал с выхода блока 8 сравнения поступает также на один

15 из входов блока 11 регистрации отклонений в процессе тренажа.

Для совершенствования и контроля характеристик эвристической деятельности оператора, например скорости 0 самообучаемости, в программный блок

9 введена соответствующая программа его деятельности, состоящая из двух программ. Первая из них предназначена для генерации начальных условий объекта тренажа, а другая подпрограмма вносит изменения в начальные условия. В устройстве обучения операторов функции объекта тренажа выполняет имитатор 12 информационных процессов.

Тренаж и контроль характеристик эвристической деятельности оператора, например его текущей скорости самообучаемости, производится следующим образом.

35 Программный блок 9 генерирует сигналы двоичной псевдослучайной последовательности, поступающие с его третьего выход на один из вхо40 дов имитатора 2 информационных процессов, на другой из входов которого подаются сигналы с четвертого выхода программного блока 9 для внесения изменений в начальные условия состояния объекта тренажа..

45 В имитаторе 12 информационных процессов вырабатываются сигналы реакции в соответствии с поступившими сигналами с выходов программного блока 9. Сигналы реакции с выхода ими50 татора 12 информационных процессов, подаются на вторые входы вычислительного блока 1 и индикатора 2, где и предъявляются оператору путем визуализации и сигнализации.

55 Оператор в соответствии с инфор- мацией, вынесенной на индикатор 2, воздействует на органы блока 3. Ручного управления, где вырабатываются

1211792 сигналы управляющих воздействий, поступающие .с его выхода на первый вход вычислительного блока 1 и на один из входов имитатора 12 информационных процессов. При этом сигналы, поступившие на первый и второй входы вычислительного. блока 1 являются основой для количественной оценки значимости для оператора информации, выносимой на индикатор

2. В вычислительном блоке 1 укаэанные сигналы перемножаются и усредняются по времени. Усредненный по времени сигнал h (о), представляющий собою произведение стимульного сигнала х (t - ) и сигнала g(t) реакции оператора

h (() = a)(t) x(t - ), с выхода вычислительного блока 1 поступает на первый вход узла 5 сравнения. На другой вход последнего подается сигнал h >(t) с выхода узла б эталонных импульсных переходных функций. Сигнал h > (t) также пр едст авляе т со 6ою уср едненное IIo времени произведение стимульного сигнала x(t "u) и сигнала

II(t) реакции эталонного оператора, Кроме того, сигнал h (t) характе» ризует количественно значимость для эталонного оператора информации, выносимой на индикатор 2.

Значимость для эталонного оператора информации, .выносимой на индикатор 2, оценивается и формируется в предлагаемом устройстве обучения операторов следующим образом.

Сигналы, генерируемые программным блоком 9, с его выходов одновременно.поступают на входы 12 имитатора информационных процессов и линии

14 задержки, а также на первый вход автокорелятора 13, на второй вход которого подается сигнал, прошедший через линию 14 задержки. В автокореляторе 13 указанные сигналы перемножаются и с его выхода сигнал

1 и (произведение сигналов x (t ) x (t — с ) поступает через узел 15 цифро-аналоговых преобразователей на интегратор 16.- Время интегрирования сигнала, поступившего на вход интегратора 16, выбирается с учетом времени реакции имитатора 12 информационных процессов на сигналы, подаваемые íà его входы с выходов программного блока

9, и сигнал

h>(t) j (t) x(t --.) дт, о подаваемый с выхода интегратора 16 на вход узла б эталонных импульсных переходных функций характеризует значимость стимульной информации

5 для эталонного оператора.

Поступившие на входы узла 5 срав-: нения сигналы (с выходов вычислительного блока 1 и узла б эталонных импульсных переходных функций срав"

f0 ниваются в нем по величине. Сигнал, равный разности сигналов

h (rü) — h (i), д-.= h,(;) — h (".), с выхода узла 5 сравнения поступает

15 на вторые входы блока 10 отображения информации для индикации отклонений в зависимости от значимости для оператора стимульной информации, выносимой на индикатор 2 и блока 11

20 регистрации отклонении в процессе тренажа.

Для контроля характеристики скорости самообучаемости оператора

25 процедура тестирования проводится на двух временных интервалах Т и 2Т соответственно. При этом генерация; прохождение и обработка сигналов в устройстве аналогичны выше рассмотренной методике фиксации значимости для оператора стимульной информации.

Количественно текущая скорость самообучаемости оператора определяется из выражения

i

1=—

1 т скорость самообучаемости оператора; эталонная импульсная переходная функция, характеризующая состояние эталонного оператора, импульсная переходная функция, характеризующая состояние оператора на временном интервале тестирования Т; импульсная переходная функция, характеризующая состояние оператора на временном интервале тестирования 2Т.

40, где

11 (с) 45

h „(о) 50

11 (о)

2т

Предлагаемое техническое решение позволяет контролировать не только характеристики кратковременной и оперативной памяти, внимания, скорос7 1г117М

8 ти сенсомоторной реакции, достаточ- рованной инструкциями; но и харакно точно характеризующие вид деятель- теристики эвристической деятельности, ности оператора, жестко регламенти- например скорости самообучаемости.

Составитель В. Ермаков Редактор Л. Кастран Техред Т. Тулик Корректор ИМУска

Заказ 645/56 Тираж 456 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