Устройство для обучения операторов систем управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения и может быть использовано для подготовки операторов систем управления . Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства. Устройство содержит пульт преподавателя, пульт 2 оператора, блок 3 управления, блок 4 предъявления информации, преобразователь 5 ко

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 0 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3893633/24-24 (22) 05.05.85 (46) 30.10.86. Бюл. Р 40 (72) А.В. Кузин и Е.М. Бондарь (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 734792, кл. G 09 В 7/02, 1977.

Авторское свидетельство СССР

9 997076, кл. 8 09 В 9/00, 1981.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

„„SU„„126?462 А 1 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения и может быть использовано для подготовки операторов систем управления. Целью изобретения является раснирение дидактических возможностей устройства. Устройство содержит пульт

1 преподавателя, пульт 2 оператора, блок 3 управления, блок 4 предъявления информации, преобразователь 5 ко!

2674 62 дов, блок 6 вычисления среднего вре— мени обучения, блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, блок 8 контроля уровня обучения, блок 9 выделения ошибки, блок 10 ввода информации, счетчик 11 времени, счетчик 12 попыток, блок 13 регистрации, элементы И 14 и 15, блоки 16-18 сравненуя. Блок 3 управления содержит три регистра, триггер„ два элемента ИЛИ, элемент записи памяти, дешифратор, два элемента И, элемент

НЕ. Преобразователь 5 кодов содержит дешифратор, распределитель импульсов, Изобретение относится к автсматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам сбучения и может быть использовано рпя подготовки операторов систем управления.

Цель изобретения — расширение дидактических воэможностей устройства.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — схема блока управления; на фиг. 3 — схема преобразователя кодов; на фиг. 4 схема блока вычисления среднего времени обучения; на фиг. 5 — схема блока вычисления среднеквадратического отклонения," на фиг. 6 — схема блока контроля времени обучения.

Устройство для обучения операторов систем управления (фиг. 1) содержит .пульт 1 преподавателя; пульт 2 оператора, блок 3 управления, блок 4 ,предъявления информации, преобразователь 5 кодов, блок 6 вычисления среднего времени обучения, блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, блок 8 контроля уровня обучения, блок 9 выделения ошибки, блок 10 ввода информации, счетчик ll времени, счетчик

12 попыток, блок 13 регистрации, элементы И 14 и 15, блоки 16-18 сравнения.

Блок 3 управления (фиг. 2) содержит регистры 19-21, триггер 22, элементы ИЛИ 23 и 24, элемент 25 записи, элемент памяти, элемент И. Блок 6 вычисления среднего времени обучения содержит сумматор, делитель и счет— чик. Блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения содержит два элемента памяти, два элемента сравнения, генератор, счетчик, два сумматора, умножитель, элемент извлечения квадратного корня, делитель.

Блок 8 контроля уровня обучения содержит цифроаналоговый преобразователь, элемент извлечения квадратного корня, делитель, умножитель и сумматор. 4 з.п.. Ф-лы, 6 ил, 2 дешифратор 26, элементы И 27 и 28, элемент НЕ 29.

Преобразователь 5 кодов (фиг. 3) содержит дешифратор 30, распределитель 31 импульсов, элемент 32 памяти, элемент И 33.

Блок 6 вычисления среднего времени обучения (фиг. 4) содержит сумматор

34, делитель 35 и счетчик 36. !

О Блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения (фиг. 5) содержит элементы 37 и 38 памяти, элементы 39 и 40 сравнения, генератор 41, счетчик 42, сумматоры 43 и 44, умножи-!

5 тель 45, делитель 46 и элемент 47 извлечения квадратного корня.

Блок 8 контроля уровня обучения содержит цифроаналоговый преобразователь 48, элемент 49 извлечения квад20 ратного корня, делитель 50, умножитель 51, сумматор 52.

Устройство работает следующим образом.

25 С пульта 1 моделируются реальные процессы обучения, т.е. номер выбранного упражнения, предельное число N циклов обучения, нормативное время Т . выполнения управления, надежность P

30 достижения уровня обученности. Все указанные режимы и параметры с блока

1 поступают в блок 3 и запоминаются соответственно в триггере 22 и регистрах 19-21 (фиг. 2).

Контроль и оценка действий обучаемого при работе устройства в указан1267462 ных режимах осуществляются одинаковым образом. Основное отличие состоит в том, что в режиме самоподготовки обучаемый с пульта 2 может задать только номер упражнения для тренировки, а остальные нормативные параметры обучения (N, Т, P) вводятся с пульта

1 перед началом самоподготовки. При проведении практических занятий блок

1 изменяет хранящиеся в блоке 3 параметры N, T, P для любого упражнения.

При этом поступающие на вход блока 3 параметры Ni, Ti, Pi для каждого упражнения записываются элементом

25 памяти в соответствующие ячейки регистров 19-21. В зависимости от положения переключателя режимов работы на блоке 1 триггер 22 вводится в единичное или сбрасывается в нуле вое состояние. В первом случае (режим самоподготовки) открывается элемент

И 27,разрешая прохождение кода номера выбранного упражнения на элемент ИЛИ 23 и далее — на дешифратор

26. Сигнал с выхода дешифратора 26 25 управляет считыванием из ячеек регистров 19-21 параметров обучения

Ni, Ti, Pi, соответствующих выбранному упражнению. Сигналы, пропорциональные величинам Ni, Ti, поступают соответственно.на входы блоков 16-18, а сигнал, пропорциональный величине

Pi, поступает на вход блока 8 контроля. В режиме практических занятий триггер 22 находится в нулевом состоянии, тем самым препятствуя выбору

35 упражнения обучаемым с пульта .2. Выбор упражнения осуществляется с пульта 1 сигнал с которого поступает на другой вход блока 3.

Выбранное упражнение выводится на блок 4. Обучаемый в соответствии с предъявляемой информацией выполняет управляющие воздействия посредством блока 10. С Началом этих действий за- 45 пускается счетчик ll времени, подсчитывающий время выполнения упражнения ° Контроль за правильностью отработки упражнения осуществляется с помощью блока 9 путем анализа сигналов, поступающих на его, входы с преобразователя 5. кодов и блока 1О.

Преобразователь 5 кодов (фиг. 3) преобразует код номера упражнения, поступающий с блока 3, дешифратором 30 55

:,в,код номера учебного кадра, который поступает в блок 4 и на элемент 32 памяти (фиг. 3)., являясь адресом, для считывания занесенной в него информации. Считанная информация, которая является нормативной для данного упражнения, поступает на первый вход элемента И 33 на второй вход которого поступает сигнал с распределителя

31. На первый вход последнего в случае правильного выполнения упражнения обучаемым поступают сигналы с блока

3, переводящие распределитель 31 импульсов в очередное состояние. На второй вход распределителя 31 импульсов с блока 9 в случае ошибки в действиях обучаемого приходит сигнал, переводящий распределитель 31 импульсов в исходное состояние, и выполнение упражнения начинается с исходной точки. В результате этого на выходе преобразователя 5 кодов появляются упорядоченные во времени сигналы, определяющие нормативную последовательность управляющих воздействий обучаемого, с блока 10, которь1е поступают на вход блока 9, на второй вход которого подаются сигналы с блока 10, При их совпадении блок 9 выдает сигнал, который поступает в блок 3 на элемент И 28 (фиг. 2) и, проходя через него, в случае отсутствия на входе элемента ИЛИ 24 сигналов с превышением допустимого числа попыток для данного упражнения или преобретении требуемой функциональной надежности Р, поступает в преобразователь 5 кодов, переводя распределитель 31 импульсов (фиг. 3) в очередное положение.

После некоторого числа отработок упражнения, а точнее, как только время выполнения упражнения, фиксируемое счетчиком ll времени, становится меньше нормативного времени, блок 18 сравнения выдает сигнал, по которому открываются до конца отработки упражнения элементы и 14 и 15. С этого момента начинает работу блок 6. В сумматоре 34 (фиг. 4) суммируется время выполнения упражнений, а в счетчике 36 накапливается число цик-. лов с момента, когда обучаемый впервые успешно выполнил упражнение. Сигналы с выходов указанных блоков поступают на входы делителя 35, с выхода которого выдается среднее время выполнения упражнения t . Одновременно с блоком 6 запускаются. блоки

7 и 8. Код, проходящий с счетчика

36 (фиг. 4) блока 6, является адре!

267462 г 1 сом, по которому в элементе 38 фиг. з) записываются времена выполнения упражнения. По истечении определенного числа циклов с момента начала работы данного блока, которое хранится в элементе 37 памяти (фиг. 5) срабатывает элемент 40 сравнения и запускается старт-стопный генератор 41 и счетчик 42. Код с выхода счетчика 42 является адресом считывания времени 10 выполнения упражнения с элемента 38.

Первый сумматор 43 вычисляет разницу м жду временем выполнения отдельного упражнения и средним временем, которая умножителем 45 возводится в 15

V квадрат и накапливается во втором сумматоре 44. Суммирование производится до тех пор, пока не срабатывает элемент 39 сравнения, сигнал с выхода которого останавливает старт- 2О стопный генератор 41 и счетчик 42, тем самым заканчивая выборку текущего времени из элемента 38 памяти.

Накопленная в сумматоре 44 сумма делится делителем 46 на число циклов от момента первого правильного отработанного упражнения,"и результат . отрабатывается в элементе 47. В результате с каждым вновь выполненным упражнением на выходе блока 7 .вычис- 30 ляется среднеквадратическое отклонение времени выполнения упражнения.

Сигнал, пропорциональный величине вычисленного блоком 7 среднеквадратического отклонения, поступает на вход блока 8, который позволяет оценить точность эмпирической оценки времени выполнения упражнения с наперед заданной надежностью, характе4О ризующей приобретенный обучаемым навык в смысле функциональной надежности. При этом, с выхода цифроаналогового преобразователя 48 (фиг. 6), в котором занесена таблица распределе45 ния Стьюдента, по заданному значению надежности P и числу циклов выполнения упражнения считывается предел

Ьр, и подается на умножитсль 51 На второй вход умножителя 51 поступает сигнал, сформированный делителями

49 и 50, пропорциональный среднеквадратическому отклонению, поделенному на корень квадратный из числа циклов. В результате на выходе умножите- ля 5.1 формируется сигнал, пропорциональный доверительному интервалу, который сумматором 52 суммируется со средним временем выполнения уп1 ажнеиия.

Выходной сигнал " блока 8 подается на блок 17 сравнения, на другой вход которого поступает с блока 3 сигнал, пропорциональный требуемому уровню обученности Т.

В случае, когда сумма среднего времени и доверительного интервала не превышает нормативное время выполнения упражнения, срабатывает блок

17 сравнения, сигнал с которого является для блока 3 признаком Останов" для окончания отработки данного упражнения. В случае недостаточной подготовки обучаемого, когда число попыток выполнения упражнения превышает заданное и не достигнута заданная надежность уровня обученности Р, срабатывает блок 16 сравнения, сигнал с которого для блока 3 также является признаком Останов для окончания отработки данного упражнения. Блок

13 фиксирует результаты контроля и оценки действий обучаемого, отражающие процесс обучения, а именно среднее время выполнения упражнения, число циклов, затраченное на достижение заданного уровня обученности, среднеквадратическое отклонение и доверительный интервал. Используя фиксированную блоком 13 информацию, преподаватель может оперативно с блока изменять параметры обучения.

Формула изобретения

1. Устройство для обучения операторов систем управления, содержащее первый счетчик, пульт преподавателя, последовательно соединенные блок вычисления среднего времени обучения и блок регистрации, последовательно соединенные пульт оператора, блок ввода информации, блок выделения ошибки, блок управления, преобразователь кодов и блок предъявления информации, выход которого подключен к входу пульта оператора, выход преобразователя кодов подключен к второму входу блока выделения ошибки, а первый выход блока ввода информации соединен с, входом первого счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, оно содержит первый, второй и третий блоки сравнения, второй счетчик, первый и второй элементы И, 1267462 блок вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения и блок контроля уровня обучения, первый вход которого подключен к первому выходу блока вычисления среднего 5 времени обучения, второй вход — к выходу блока вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, третий вход — к второму выходу блока вычисления среднего времени обучения, четвертый вход — к второму выходу блока управления, а выход блока контроля уровня обучения подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого 15 соединен с третьим выходом блока управления, а выход — с вторым входом блока регистрации и с вторым входом блока управления, третий вход которого подключен к выходу BToporo бло- 20 ка сравнения, четвертый, пятый и шестой входы — к выходам пульта преподавателя, седьмой вход †.к второму выходу пульта оператора, а четвертый выход блока управления подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, вход которого соединен с вторым выходом блока ввода информации, соединенным ЗО с первым входом первого элемента .И, выход которого подключен к первому входу блока вычисления среднего времени обучения, а второй вход — к вы-, ходу третьего блока сравнения, сое- З5

1 дйненному с первым входом второго ,элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, соединенному с первым входом третьего блока сравнения, второй вход кото- .рого подключен к третьему выходу блока управления, при этом выход второго элемента И соединен с вторым входом блока вычисления среднего времени обучения, выход первого элемента Ис первым входом блока вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, второй вход которого подключен к второму выходу блока вычисления среднего времени обучения, третий вход которого подключен к первому выходу блока .вычисления среднего времени обучения, а выход— к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого подключен 55 к выходу второго счетчика, а выход — . .к входу пульта преподавателя, при этом второй выход блока выделения эшиоок соединен с вторым входом ггреобразователя кодов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый и второй регистры, последовательно соединенные элемент записи и третий регистр, последовательно соединенные триггер, первый элемент И, первый элемент ИЛИ и дешифратор и последовательно соедиHeííûå второй элемент ИЛИ, элемент

НЕ и второй элемент И, при этом выход элемента записи подключен к первым входам первого и второго регистров, выход- дешифратора — к вторым входам первого, второго и третьего регистров, второй вход второго элемента И является первым входом блока, первый вход второго элемента ИЛИ,— вторым входом блока, второй вход второго элемента ИЛИ вЂ” третьим входом блока, входы элемента записи первого элемента ИЛИ и триггера — соответственно четвертым, пятым и шестым входами блока, второй вход первого элемента И вЂ” седьмым входом блока, выход второго элемента И вЂ” первым выходом блока, выход третьего. регистра — вторым выходом блока, выход второго регистра — третьим выходом блока, выход первого регистра — четвертым выходом блока, выход первого элемента ИЛИ вЂ” пятым выходом блока.

3. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь кодов содержит распределитель импульсов и последовательно соединенные дешифраторы, элемент памяти и. элемент И, второй вход которого пбд- ключен к выходу распределителя импульсов, при этом вход дешифратора и первый вход распределителя импульсов являются первым входом блока, второй вход распределителя импульсов — вторым входом блока, выход дешифратора и выход элемента И вЂ” выходом блока.

4. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления среднего времени обучения содержит счетчик и последовательно соединенные сумматор и делитель, второй вход которого подключен к выходу счетчика, вход которого является первым входом блока, выход делителя— первым выходом блока, выход счетчика вторым выходом блока, а вход сумматора является вторым входом блока.

9

5. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления средиеквадратического отклонения времени обучения содержит последовательно соединенные первый элемент памяти, первый элемент сравнения, генератор, счетчик и второй элемент сравнения, последовательно соединенные второй элемент памяти, | первый сумматор, умножитель, второй сумматор, первый делитель и элемент извлечения квадратного корня, при этом выход второго элемента сравнения подключен к второму входу генератора, выход счетчика подключен к первому входу второго элемента памяЪ ти, второй вход которого является первым входом блока, третий вход второго элемента памяти, вторые входы первого и второго элементов сравнения и первый вход генератора явля2б 7 i62

lO ются вторым входом блока, второй вход первого сумматора является третьим входом блока, а выход элемента извлечения квадратного корня — выходом блока.

6. Устройство по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля уровня обучения содержит цифроаналоговый преобразователь и последовательно соединенные элемент извлечения квадратного корня, второй делитель, умножитель и сумматор, при этом выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу умножителя, второй вход сумматора является первым входом блока, второй вход второго делителя — вторым входом блока, первый вход цифроаналогового преобразователя.и вход первого дели 0 теля — третьим входом блока, а выход сумматора — выходом блока.

1267462

Составитель Т. Панина

Редактор И. Касарда Техред JI.Сердюкова Корректор M. Максимишинец

Заказ 5783/50 . Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4