Устройство для контроля работы оператора

 

Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для контроля деятельности операторов в системах человек - машина. Оно позволяет получать более высокую точность контроля деятельности за счет учета не только точностных показателей, но и ряда психофизиологических, таких, как "биологическая цена" деятельности, количество и качество допущенных оператором нештатных состояний системы управления, количество стрессовых ситуаций за цикл управления. Цель изобретения - повышение точности устройства. Технически это реализуется введением в устройство мажоритарного блока 6, блока 8 определения времени безошибочной работы, блока 7 задания допустимых значений ошибки, блока 9 определения эмоциональной напряженности оператора и элемента И 11. Устройство также содержит блок 1 определения ошибок, блок 2 оценки, блок 3 выделения модуля ошибок, пороговый блок 4, блок 5 задания граничных значений параметров, интегратор 10, блок 12 регистрации, блок 13 управления. 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 09 В 9/00

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4291.973/24-24 (22) 30.07.87 (46) 07.01,90. Бюл. и 1 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) Б.П. Архангельский и Е.В. Пахомова (53) 681,3.071-(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1464194, кл. С 09 В 9/00, 06.07.87.

I (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ

ОПЕРАТОРА (57) Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для контроля деятельности операторов в системах человек — машина. Оно позволяет получать более высокую точность контроля деятельности за счет учета не только точностных показателей, но и ряда

„„ЯУ„„1534484 А t

2 психоФизиологических, таких как "биологическая цена" деятельности, количество и качество допуценных операто." ром нештатных состояний системы управления, количество стрессовых ситуаций за цикл управления Цель изоб ретения — повышение точности устройства. Технически это реализуется введением в устройство мажоритарного блока 6, блока 8 определения времени безошибочной работы, блока 7 задания допустимых значений ошибки, блока 9 определения эмоциональной напряженности оператора и элемента И 11, Устройство такяе содержит блок 1 определения ошибок, блок 2 оценки, блок 3 выделения модуля ошибок, пороговый блок 4, блок 5 задания граничных значений .параметров, интегратор 10, блок 12 регистрации, блок 13 управления. 10 ил, 1534484

Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для контроля деятельности 1обученности ) операторов сложных многомерных технических объектов, 5

Например операторов энергетических установок.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

На фиг, 1 представлена схема устройства для контроля работы оператора; на фиг. 2 — схема блока оценки; иа фиг.3 — схема мажоритарного блока; на фиг. 4 — схема блока задания допустимых значений ошибки", на фиг.5— схема блока определения времени безОшибочной работы; на фиг, 6 — схема блока определения эмоциональной напряженности. оператора; на фиг.710 — временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит блок 1 определения ошибок, блок 2 оценки, блок 3 вычисления модуля ошибок, пороговый блок 4,. блок 5 задания граничных значений параметров, мажоритарный блок

6, блок 7 задания допустимых значений ошибки, блок 8 определения времени безошибочн:;-;й работы., блок определе-- 3О

HNH эмоциональной напряженное". и оператора ч теГратор р1 О., элеме1Г. И блок 12 регистрации и блок 13 упр- в денис .

Блок 1 представляя-т собой пычт так,

Блок 2 предназначен для вь:числепия величины выбранного точностного кри40 терия качества управления. В случае использования традиционного квадратич-ного интегрального критерия он реализуется квадраторами 14 и 15, сумматором i6 .:и интегратором 17, Блок > представляет из себя определечное количество Однотипных Выпрямительных схем, число которых равно числу параметров состояния объекта управления.

Блок 4 Выполнен из вычитающих схем, 5О

Блок 5 представляет собой набор источников напряжения постоянного тока с регулируемым выходом, Иажоритарный блок 6 служит для выделения одного (максимального) из

ВхОдных эпек Грических сиГналое р трен сляции его величины на выход, а так. же для выдачи управляющего напряжения на одну из выходных шин, соответствующую тому параметру (сигналу), который в данный момент выделен как максимальный. Блок б содержит операционные усилители 18-21.

Блок 7 предназначен для формирования и выдачи при поступлении на один из его управляющих входов управляющего сигнала напряжения, пропорционального максимально допустимой Величине ошибки управления по соответствующему параметру. Величина максимально допустимых значений задается потенциометрически и коммутируется аналоговыми ключами. Блок 7 содержит аналоговые ключи 22, потенциометры 23 и элемент ИЛИ 24.

Блок 8 предназначен дл.=. Вычиспения времени достижения Входным сигналом определенной, заранее заданной величины. Блок 8 сода .жит узел 25 вычиt àíèÿ, прздназнач".Иный для " "ë-.ðâделения разности :.ежду предельно допустимым значением входного напря-жения соответствующ- го параметра и его текущим значением, дифференциатор 26, служащий для определения величины произВоднок ВхОднОГО сигнала, компаратор 27,: : дназначенный для сравнения велич. .Ны Входного сигнала

6Р tt

;-. Уровнем 0, .аналоговыи ключ 28, -,-,.:.-..тель 29 нагряжения, предназначен,ий для деления напряжения, пропорционального разности между максимально допустимым значением входного напряжения и его текущим значением, на напряжение, пропорциональное величине производной данного входного сигнала.

Блок 9 предназначен для усиления электрических сигналов активности головного мозга оператора и выделения характерных сигналов (ритмов) активности. Блок 9 содержит усилители 30 и фильтр 31 низких частот.

Блок 1? может быть выполнен на базе цифрового вольтметра .пибо реализоВан в виде вольтметра и шлейфного регистрирующего осциллографа.

Устройство работает следующим образом. На входы блока поступают сигналы, пропорциональные фактическим значениям параметров состояния объекта управления, и сигналы, пропорциональные их программным значениям. Выходные сигналы блока 1, пропорциональные оиибкам по каждому параметру сос1534484 тояния, подаются на входы блока 2 и входы блока 3. Решающий блок 2 производит в течение всего процесса управления непрерывное вычисление величи5 ны критерия качества, а именно производит возведение в квадрат ошибок по каждому параметру, суммирование получаемых сигналов и интегрирование.

Величина напряжения на выходе бло- 10 ка 2 характеризует точность выдерживания оператором программных значений параметров состояния в -течение всего процесса управления.

Блоки 3-7 производят непрерывно обработку сигналов, поступающих на входы блока вычисления модуля ошибок с целью выдачи исходной информации в блок 8, а также выдачи управляющего 20 сигнала в канал обработки физиологической информации. Сигналы с выхода блока 3, пропорциональные модулям ошибок по каждому параметру состояния объекта управления, .поступают на 25 входы блока 4, На его опорные входы подаются с блока 5 сигналы, пропорциональные половине заданной величины зоны изменения для каждого параметра состояния. В блоке 4 производится попарное вычитание поступающих сигналов, и сигналы, превышающие по величине половину заданной зоны изменения ошибки соответствующего пара-. метра состояния объекта управления, поступают на входы мажоритарного блока 6. Блок 6 производит выбор максимального из всех входных величин сигнала, а также выдачу в блок 7 управляющего напряжения по той выходной 40 шине, которая соответствует выделенному сигналу. По данному управляюще,— му сигналу блок 7 выдает на выход напряжение, пропорциональное максимально Допустимой величине ошибки выде- 45 ленного мажоритарным блоком 6 пара-. метра. Текущее значение ошибки данного параметра поступает на один вход блока 8, на второй вход его с выхода блока 7 подается значение максимально допустимой величины ошибки. Кроме того, текущее значение ошибки подается на вход элемента 11. На выходе узла 25 получают разность между текущим и максимально допустимым значением ошибки, а на выходе дифференциатора 26 получают значение производной входного сигнала (текущего значения ошибки).

Это значение производной поступает на вход компаратора 27 и вход ключа 28. Если значение производной превышает уровень "0", то выходным сигналом компаратора 27 открывается ключ

28 и значение производной проходит на вход делителя 29. На другом входе блока 29 присутствует сигнал разности узла 25. Таким образом определя" ется значение времени безопасной работы системы управления, которое реги" стрируется в блоке 12. Если в следующий момент времени мажоритарным блоком 6 выделяется другой параметр, то вся процедура повторяется идентично, но лишь с той разницей, что блок 7 выдает напряжение, соответствующее этому другому параметру., Одновременно с работой точностного канала и канала определения времени безопасной работы происходит обработка физиологической информации.

Сигналы биоэлектрической активности головного мозга подаются на вход блока 9. Так как сигнал, соответствующий эмоциональному напряжению оператора, лежит в высокочастотной части спектра ЭЗГ, то процедура определения фак- та эмоциональной напряженности заключается в выделении напряжений этой части спектра фильтром 31.-Выделенный сигнал ритмов мозга подается на вход интегратора 10, на выходе которого получают в итоге количественную оценку "биологической цены" деятельности оператора, а также на. один из входов элемента 11, на другой вход которого подан сигнал с выхода мажоритарного блока 6, Сигнал на выходе элемента 11 будет только тогда, когда. объект управления находится ло какому-либо параметру состояния вне допустимой зоны (т.е., находится в нештатном режиме) и одновременно оператор находится в состоянии эмоциональной напряженности. Регистрируя в бло" ке 12 суммарное время наличия сигнала на выходе элемента 11, получают количественную оценку длительности нахождения оператора в стрессовом состоянии

Обнуление интегратора в блоке 2 и интегратора 10 производится в момент начала очередного процесса (цикла) управления импульсом с блока 13, при его запуске.

Таким образом, по окончании цикла управления в блоке 12 фиксируется

1534484 величина точностного показателя качетсва управления, количественная оценка длительности нахождения оператора в стрессовом состоянии, коли-чественная оценка "биологической цены" достигаемого оператором точностного показателя и, наконец, ряд временных показателей, которые отражают количество выходов системы управления на критические режимы и степень критичности ситуации в каждом таком конкретном случае. Ло этим данным можно с высокой точностью контролировать качество деятельности человека-оператора в системах управления.

Ло сравнению с известным устройством, которое контролирует деятельность оператора только по величине точностного показателя качества управления, предлагаемое устройство обладает большей точностью контроля за счет определения целого ряда количественных показателей, всесторонне характеризующих качество деятельнос- 25 ти оператора, его профессиональный и физический уровень подготовки, а также позволяющих устранить известную неопределенность в результатах контроля при использовании известных Зп устройств. Так, например,. если у т,вум операторов близки точностные показа тели качества управления (фиго7 16 у то предлагаемое устройст,о дает воэможность проконтролировать операторов.. 35 в данной ситуации по таким показателям, как суммарное время нахождения оператора в состоянии "S-напряженности", величина психофизиологических затрат за цикл управления, количество и степень критичности, имевшие место в процессе управления,нештатные ситуации. В зависимости от специфики объекта управления и задачи управления можно объективно и достовер- gg но отдать предпочтение одному из операторов, ч-о принципиально невозможно при использовании известного устройства. 3 случае, представленном на фиг. 7-1О, предпочтение следует отдать второму оператору, При одинаковых точностных показателях и уровне физиологических затрат у него меньme уровень критичности допущенных нештатных ситуаций и он меньшее число раз пребывал в состоянии "S-напряженности

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для контроля работы оператора, содержащее блок определения ошибок,.информационные входы первой и второй групп которого являются соответственно входами контролируемых и заданных параметров устройства, а выходы подключены к соответствующим входам блока вычисления модуля ошибок, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами первой группы порогового блока, информационные входы второй 1 руппы которого подключены к соответствующим выходам блока задания граничных значений параметров, интеграгор, установочный вход которог" соединен с выходом блока управления, блок оценки, информационные входы которого подключены к соот;:.".етствующим выходам блока определения ошибок, установочный вход — к выходу блока управления, а выход — к первому входу блока регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что„ с целью повышения точности устройства, в него вве.дены блок задания допустимьг:: значечий ошибки, мажоритарный блок, входы которого сое„.;инеы с соответствующими выходами порогового блока„ а выхо-. ды группы — с соответствующими входами блока задания допустимых значений ошибки, блок определения эмоциональной напряженности оператора, входы которого являются соответствующими входами реакций оператора устройства, элемент И и блок определения времени безошибочной работы, выход которых подключен к второму входу блока регистрации, первый вход — к выходу блока зчачения допустимьгс значений ошибки, а второй вход — к выходу мажоритарного блока, соединенному с первым входом элемента И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, а второй вход — к выходу блока определения эмоциональной напряженности оператора, соединенному с информационным входом интегратора, выход которого подключен к четвертому входу. блока регистрации., 1534484

С длоюа 1

l534484

Сйака 7

3щ3 3анньи

1534484

2 алраяюр

Edi7dpd556) У ф ЯЖЩУ фРбУЖф

Составитель А, Карлов

Редактор Н. Тупица Техред М.Ходанич

Корректор М. Шароши

Заказ 43 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101