Устройство для оценки психофизиологических характеристик оператора автоматизированных систем управления
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Ресиублнн оп 991480
{61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 02. 06.81 (21) 3296594/18-24 (щ М. Кд.з с присоединением заявки М
0 09 В 9/00
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет "
Опубликовано 230183. Бюллетень И9 3
Дата опубликования описания 23.01.83 (33)УДД 681.3.071 (088 ; 8) В.Е.Алексеев, A П. Паршин, С.К.Островукий,. Р. П . и A.ß.Âåëè÷êî .<. е, с. / --,. аев (72) Авторы изобретения
У у
-.. У
"/
j (71) Заявитель! (54) VCTPOACTBO ДЛЯ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ. XAPAKTEPHCTHK
ОПЕРАТОРА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕЯ УПРАВЛЕНИЯ
Изобретение относится к техническим средствам исследования деятель- . ности операторов систем управления и предназначено для оценки интегральных показателей качества их работы.
Известно устройство, предназна-ченное для оценки психофизиологических возможностей оператора и содер- . жащее табло предъявления информации, пульт управления, коммутатор, генератор импульсов, дешифратор, блок выделения ошибок, счетчик числа предъявлений, блок регистрации и блок контроля текущей величины на-пряженности (1).
Такие устройства дают оценки психофизиологических характеристик оператора без учета специфики его работы как основного элемента системы управления.
Наиболее близким к изобретению является устройство, предназначенное для исследования групповой деятельности операторов и содержащее блок цифровой индикации, пульт оператора, источник калиброванных напряжений, сумматор и функциональный преобразователь (2) .
Однако данное устройство не позволяет оценить оптимальную величи-. ну коэффициента передачи контура управления систеьы, соответствующую психофизиологическим возможностям конкретного оператора, что существенно ограничивает функциональные возможности устройства, а следовательно, снижает точность оценки.
Целью изобретения является повышение точности устройства при расширении функциональных возможностей устройства за счет определения интегральной оценки качества регулирования в условиях изменения коэффициента передачи системы.
Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные .блок задания программы обучения, источник эталонных напряжений, коммутатор и счет20 чик циклов, последовательно соединенные пульт оператора, блок масштабирования, функциональный преобразователь, сумматор и блок индикации, счетчик времени, вход которого подключен к второму выходу блока задания программы обучения, третий выход которого соединен с вторым входом блока масштабирования и входом формирователя кодов, второй выход коммутатора подключен к второму
991480 входу сумматора, введены последовательно включенные блок интегральной оценки и блок определения оптимального коэффициента передачи системы, второй вход которого соединен с выходом формирователя кодов, первый второй и третий входы блока оценки качества регулирования подключены соответственно к выходам счетчика времени, сумматора и счетчика циклов.
При этом блок интегральной оцен- 10 ки содержит последовательно включенные измеритель напряжения, узел умножения напряжений, узел интегрирования, дополнительный сумматор и узел деления кодов, выход которого является выходом блока, входы узла умножения напряжений и измерителя напряжения и второй вход узла деления кодов являются соответственно первым, вторым и третьим входами блока.
Кроме того, блок определения оптимального коэффициента передачи системы содержит последовательно включенные узел сравнения, .ервый регистр, второй регистр и информаци= онное табло, первый вход узла сравнения является первым входом блока, второй вход второго регистра является вторым входом блока, второй вход узла сравнения соединен с вторым выходом первого регистра.
На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема блока интегральной оценки; на фиг.3 - 35 функциональная схема блока определения оптимального коэффициента передачи системы.
Устройство содержит программный 40 узел 1, выполненный на релейно-контактных элементах и реализующий заданный логиковременной алгоритм управления, соединенный..с коммутатором 2, источником 3 эталонного напря-45 жения, счетчиком 4 времени и генератором 5 (случайных чисел), состоящим из последовательно соединенных генераторов шума, триггера Шмитта и усилителя-ограничителя (не показаны ).5О
Выход генератора 5 соединен с формирователем 6 импульсов масштабных коэффициентов передачи, представляющим собой набор переключателей, выходы которого подключены к одним входам масштабных звеньев 7 каналов управления блока 8 масштабирования, выполненного в виде набора моделей безинерционных звеньев, и к входам формирователя Э кодов коэффициента передачи системы (реализованного 60 на умножителях аналоговых сигналов1, соединенного с блоком 10 определения оптимального коэффициента передачи системы пульт 11 оператора, подключенный к другим входам масштаб- 65 ных звеньев 7 каналов управления, соединенных с функциональным преобразователем 12, выполненным на операционных усилителях, выход которого через суМматор 13 соединен с блоком
14 индикации и блоком 15 интегральной оценки (качества регулирования), соединенного с счетчиком 16 цикла.
Блок 15 "интегральной оценки содержит последовательно соединенные измеритель 17,напряжения (величины отклонения), узел 18 умножения напряжений, узел 19 интегрирования, сумматор 20 и узел 21 деления кодов.
Блок 10 определения оптимального коэффициента передачи систем содержит узел 22 сравнения, соединенный с регистром 23, подключенным через регистр 24 к информационному табло
25. Узел 1, генератор 5 и формирователь 6 объединены в блок 26 задания программы обучения.
Устройство работает следующим образом.
При его включении узлом 1 формируется сигнал, который поступает на вход генератора 5 для формирова ния последовательности случайных чисел R . Формирователь 6 в соот1 ветствии с сигналами на его входах задает масштабные коэффициенты M
1 где 1 — номер канала, которые вводятся через первые входы в масштабные звенья 7 каналов управления и в формирователь 9 для вычисления коэффициента передачи системы по формуле И
М = П М.
4=1 1
По командам с выходов программного узла 1 запускается источник 3, задающий оператору параметры управления в виде эталонного напряжения, и коммутатор 2 для предъявления эталонного сигнала через сумматор
13 на блок 14. Одновременно по команде выхода программного узла 1 запускается счетчик 4.
Оператор, в соответствии с инфоРмацией, предъявляемой на блоке
14, с органов пульта 11 через звенья
7 воздействует на входы функционального преобразователя 12 с тем, чтобы скомпенсировать представленный эталонный сигнал. При этом сумматором
13 осуществляется вычисление сигнала рассогласования x(t) = 9()- xo„(t) ° . Полученное рассогласование дх() поступает в- блок 14, а также на вход блока 15 оценки качества регулирования, вычисляемого по формуле
1=УМЮВ о
Величина отклонения Ь x(t), посту". пающего с выхода сумматора 13, on991480 ределяется измерителем 17 и поступает на второй вход узла 18 для формирования подинтегрального выражения.
Время, отводимое оператору на процесс регулирования, задается узлом
1 и с выхода счетчика 4 передается на первый вход узла 18. Полученное в узле 19 значение критерия качества регулирования lj поступает на вход сумматора 20 для суммирования со значениями критериев качества регулирования по остальным m эталонным сигналам i (i = 1... в) и на один вход узла 21, на другой вход которого поступает сигнал из счетчика
1б, соответствующий количеству эталонных сигналов m, для получения усредняющего значения критерия качества регулирования 1
f5 ..
I =-2
По предъявлению m эталонных сигналов программым узлом 1 формируется команда на изменение масштабных коэффициентов передачи каналов управления.
Полученные значения N u 1к запо.минаются в соответствующйх регистрах
23 и 24 блока 10 определения оптимального коэффициента передачи.
В качестве критерия оптимальности коэффициента передачи М выбран показатель Т, „„„;,, по которому определяется интегральная оценка качества процесса регулирования. Для этого узлом 22 после каждого изменения масштабных коэффициентов h1 дается команда для записи в регистр
23 величины f<..
В этом случае регистр 23 дает разрешение на запись вычисленного в данном цикле значения МК коэффициента передачи в регистр 24 и предъявления его на информационном табло 25.
Таким образом, в процессе исследований определяется оптимальное значение коэффициента передачи системы, в которой данный оператор, характеризуемый инДивидуальными психофизиологическими характеристиками, может быть использован наиболее эффективно.
Использование предлагаемого устройства в практике обучения позволяет дать интегральную оценку качества регулирования в условиях изменения коэффициента системы управления, что расширяет функциональные возможности устройства.
По сравнению с известными предлагаеМое устройство обладает широкими возможностями по варьирований параметров коэффициента обратной связи систем регулирования с участием one25
45 .50
S5
4Î раторов от 0,1 до 1. Это позволяет определять не только оптимальные коэффициенты передачи проектируемых систем, но способствует улучшению профопределения оператдров и сокращению средств их обучения управлению различными системами на 15-20%.
Полученные оценки интегральных показателей качества работы позволяют также отразить изменение характера управления, связанное с обучением, через состояние оператора и состояние системы управления.
Формула изобретения
1. Устройство для оценки психофизиологических характеристик оператора автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные блок задания программы обучения, источник эталонных напряжений, коммутатор и счетчик циклов, последовательно соединенные пульт оператора, блок масштабирования, функциональный преобразователь, сумматор и блок индикации, счетчик времени, вход которого подключен к второму выходу блока задания программы обучения, третий выход которого соединен с вторым входом блока масштабирования и входом Формирователя кодов, второй выход коммутатора подключен к второму входу сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены последовательно включенные блок интегральной оценки и блок определения оптимального коэффициента передачи системы, второй вход которого соединен с выходом формирователя кодов, первый, второй и третий входы блока оценки качества регулирования подключены соответственно к выходам счетчика времени, сумматора и счетчика циклов.
2. Устройство по п. 1, о ч а ю щ е е с я тем, что в нем блок интегральной оценки содержит последовательно включенные измеритель напряжения, узел умножения напряжений, узел интегрирования, дополнительный сумматор и узел деления кодов, выход которого является выходом блока, входы узла умножения напряжений и измерителя .напряжения и второй вход узла деления кодов являются со ътветственно первым, вторым и треТьим входами блока.
Ф
3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что.в нем блок определения оптимального коэффициента передачи системы содержит последовательно включенные узел сравнения, первый регистр, второй
991480 регистр и информационное табло, первый вход узла сравнения является первым входом блока, второй вход второго регистра является вторым входом блока, второй вход узла сравнения соединен с вторым выходом первого регистра.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 643957, кл . G 09 B 19/00, 1978..
2. Дмитриев Н.Е. и др. Устройство для моделирования групповой взаимосвязанной деятельности. Сб. Проблема инженерной психологии. вып. Э
М., AH СССР, 1968 прототип.
991480
От &жа /> дт &о а 4
Заказ 143/70 Тираж 48б Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель А. Карлов
Редактор В. Данко Техред Т. Маточка Корректор О. Билак
