Тренажер операторов автоматизированных систем управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

t (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22} Заявлено 180б.81 (21) 3301285/18-.24

Союз Советских

Социалистических

Республик ()991482 (И ) М. Кй.

0 89 В 9/00 с присоединением заявки М -

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

{23) Приоритет (Щ УД 681 ° 3.071, {088.8 ) Опубликовано 230183. Бюллетень Мо 3

Дата опубликования описания 230183 (72) Авторы изобретения

В.М.Лискин, Е. П.Путятин, Е.A.Äàåâ, В.Н.Р и В.A.Ñàâåíêîâ (71) Заявитель (54 ) ТРЕНАЖЕР OIIEPATQPOB АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к техническим средствам обучения и предназначе.но для обучения и контроля степени подготовленности операторов систем управления, используемых в автоматизированных системах обработки данных и АСУ. устройствах подготовки данных для ЭВМ, системах слежения за параметрами объектов и др.. а также может быть использовано при проведении экспериментальных инженерно-психологических исследований деятельности операторов систем упоавления.

Известно устройство, в котором блок ввода ответов связан с блоком

:соавнения ответов и блоком памяти, соединенным с блоком воспроизведения, который подключен к блоку сравнения ответов, блоку регистрации,счетчику этапов, регистру алвеса, блоку

-сравнения адресов, блоку сравнения ошибок по этапам обучения и блоку определения признаков; подсоединенному к блоку управления, блоку сравнения адресов,блоку сравнения ошибоК по этапам обучения, блоку. сравнения ответов, связанному с блоком управления, соединенным с блоком регистрации и регистром адреса, подключенным к блоку памяти и блоку сравнения адресов, свяэаннсму с бло-ком памяти и счетчиком этапов, подключенным к дешифратору этапов, соедиенному с комчутатором и с блоком счетчиков сшибок по этапам обучения, связанным с коммутатором, соединенным с блоком управлении, выходы блока регистрации подключены к блоку счет10 чиков ошибок по этапам обучения. Счетчик этапов и дешифратор объединены в блок определения этапов учебного процесса.

Обучамцее устройство работает следующим образом.

После ввода обучаемымответа блок ввода ответов выдает код ответа в

-блок сравнения ответов и подает сигнал запуска лентопротяжного мехаииэ2О ма в блок памяти. В блок сравнения ответов поступают сигналы из разрядов блока воспроизведения, а из блока определения признаков поступают сигналы а считывании кодов возможного ответа и кода отличительного признака. В исходном состоянии устройство реагирует только на эти коды.

Если ни один из предусмотренных кодов возможных ответов не сравнился с кодом ответа (обучаеьый ответил

991482

Блок сравнения по сигналу из блока сравнения ответов производит запоминание наличия сравнения кода ответа и кода возможного ответа и выдает сигнал на запись ошибки в блок регистрации. Блок регистрации регистрирует и индицирует ошибку, а также выдает сигнал ошибки н блок счетчиков ошибок по этапам обучения. Дешифратор этапон подает разрешающий сигнал на вход одного из счетчиков

1 находящихся в блоке счетчиков ошибок по этапам обучения и соответ:тнующих определенным этапам обучения. Коммутатор подключает к блажу сравнения ошибок по этапам обучения один из счетчиков блока счетчиков ошибок по одному из разрешающих сигналов из дешифратора этапов. 30

Обучающее устройство позволяет реализовывать адаптивные обучающие программы, в которых . выбор следующего кадра каждого этапа обучения производится в зависимости от количества35р допущенных обучаемых ошибок внутри данного этапа, а также переход от этапа к этапу (от простого к сложному ) в зависимости от уровня усвоения

j ° 40

Однако данное устройство не позволяет проводить коррекцию действий обучаемого непосредственно н процессе обучения, что практически сводит процесс обучения к контролю его навыков..45

55

65 непредусмотренны . образом ), то придет код, содержащий разряд "Обязательное сраннение", и при считывании такого кода блок сравнения ответов выдает сигнал сравнения в блок управления. В блок определения призна- 5 ков поступают сигналы из разрядов блока воспроизведения, занятых отличительными признаками, а из блока определения признаков поступают разрешающие сигналы о наличии типа ко- 10 да в блок сравнения ответов.

Крсме того, оценка обученности производится только по количеству правильных решений. В большинстве же практических случаен оператор, совершив ошибку, своевременно ее исправляет.

В данном устройстве при совершении оператором ошибки процесс обучения повторяется,,что увеличивает время и снижает эффективность обучения.

Значительным недостатком устройства является большая сложность формирования программы обучения, так как наряду с самой информацией, предъявляемой обучаемому, необходимо фиксировать и возможные ее изменения, что ограничивает воэможности н выборе материала лля обучения и быстрой смены программы.

Известно также устройство, Служащее для контроля деятельности оператора систем управления и содержащее блок регистрации, блок задания программы, соединенный с блоком предъявления информации, блоком задания времени и блоком управления, который через последовательно соединенные блок задания времени и счетчик подключен к первым входам блока сравнения и через блок задания эталонов к вторым входам блока сравнения, третьи входы которого соединены с блоком ввода ответных: действий оператора, а выход — с входом счетчика, вычислитель ошибок измерения, вычислитель суммарной оценки, блок совпадения и блок фиксации суммарных ошибок оператора, соединенный через блок совпадения с выходами блока сравнения и непосредственно с первым входом вычислителя суммарной оценки, второй .вход которого подключен к блоку задания времени, а выход— к блоку регистрации, входы вычислителя ошибок измерения соединены с блоком задания программы и блоком ввода ответных действий оператора, а выходы — с четвертым входом блока сравн ения.

Устройство работает следующим об разом.

Инструктор осуществляет выбор и задание совокупности предъявляемых оператору сигналов путем ввода через блок управления в блоки задания программы и эталонов номера программы обучения, а в блок задания времени-. значений длительности экспозиции сигналов.

Информация индицируется на панели блока предъявления информации.

Результаты ответных действий оператора, реализуемых с помощью блока ввода ответных действий оператора, поступают на вход блока сравнения для контроля правильности последовательности действий путем сравнения с эталонной последовательностью и на вход нычислителя ошибок измерения, где определяется величина ошибки, допущенной обучающимся при изменении параметров предъявляемых ему сигна--" лов.

Истинные значения измеряемых параметрон подаются на нторой вход вычислителя ошибок измерений с выхода блока задания программы. Если очередное действие соответствует требуемому, то на одном из выходов блока сравнения появляется сигнал, поступающий на блок совпадения и ис-, пользуемый, кроме того, для остановки счетчика, который запускается сигналом "Начало экспозиции", поступающим из блока задания времени. Это дает возможность определить время реакции оператора, которое сравнива991 482 ется затем с величиной норматива в блоке сравнения. В том же блоке осуществляется сравнение текущей ошибки измерений, вырабатываемой вычислителем, с допустимой величиной, .поступающей из блока задания эталонов.

Блок сравнения вырабатывает все три выходных сигнала в ответ на действие оператора только в том случае, если результат этого действия удовлетворяет трем критериям: точности измерения, времени выполнения и соответствиил действий оператора эталонной последовательности. При наличии этих трех сигналов блок совпадения вырабатывает обобщенный сигнал, кото- 15 рый сохраняет прежнее состояние блока фиксации.

Если при решении задачи оператором им.допущена ошибка в выполнении хотя бы одного действия по одному, Щ иэ критериев, то вся задача считается решенной неправильно.

Отношение правильно решенных задач к общему числу задач принимает ся за оценку деятельности обучающегося оператора и выдается в блок регистрации.

Устройство позволяет осуществлять автоматический контроль деятельности обучающегося оператора и вырабатывает обобщенную оценку, по которой можно судить об уровне его подготовки к управлению технологическим процессом, средством обнаружения и слежения или каким-либо другим объектом управления $2).

Недостатком такого устройства является отсутствие в нем технических средств, позволяющих правильно конт-ролировать работу операторов, так как анализ причин возникновения оши- 40 бок не производится.

Кроме того, в таком устройстве не предусмотрена автоматическая адаптивная смена обучаемого материала 45 в зависимости от степени его усвоения, что затрудняет использование устройства в режиме самообучения.

Наиболее близким к изобретению является устройство, предназначенное для оценки профессиональной пригодности оператора системы управления и содержащее последовательно включенные пульт преподавателя, блок программного управления, блок моделирования реальных процессов и пульт оператора, соединенный с формирователем сигналов управления, который подключен к блоку моделирования реальных процессов и блоку оценки, соединенному с блоком программного управления и пультом преподавателя, блок контрольного суммирования, йодключенный к блоку программного управления и пул .ту преподавателя, блок фиксации дополнительных ошибок, ооединенный 65 с блоком оценки и с формирователем сигналов управления, и блок визуаль ного контроля, подключенный к формирователю сигналов управления.

Устройство работает следующим образом.

Руководитель занятий с помощью пульта преподавателя набирает и вводит задачу, состоящую as отдельных вопросов. Количество вопросов, набранных руководителем занятий, подсчитывается счетчиком вопросов блока контрольного суммирования.

Блок программного управления в соответствии .с первым вопросом воздействует на блок моделирования реальных процессов, изменяющий информационное состояние пульта оператора, и на блок оценки, в который вво дится программа оценки правильности ответных действий обучаемого оператора, манипулирукщего органами управления. При этом сигналы от органов управления. пульта оператора через формирователь сигналов управления поступают на второй вход блока. моделирования реальных процессов, изменяющего информационное состояние пульта оператора с учетом ответных действий оператора, на вход блока оценки, на вход блока визуального контроля, индикаторы положений органов управления которого обеспечивают возможность субъективного контроля действий оператора, и на входы блока фиксации дополнительных ошибок. При наборе оператором правильного ответа выходной сигнал блока оценки "Правильно" через пульт преподавателя воздействует на блок программного управления, который с некоторой выдержкой времени вводит следукщий вопрос. Величина интервала времени от набора обучаемым оператором правильного ответа на предыдущий вопрос до ввода последующего вопроса также зависит от требований конкретной учебной ситуации и характера самой учебной задачи.

Одновременно выходной сигнал блока оценки воздействует на второй вход блока фиксации дополнительных ошибок. Этим саввам обеспечивается возможность контроля любого дополнительного (ошибочного ) действия оператора, после набора правильного ответа исключается фиксация оценки

"Правильно" и ввод следующего вопроса. Если после набора правильного ответа, оператор дополнительно манипулирует каким-либо органом управления, то в этом случае блок формирования сигналов управления формирует импульс, поступакщий на вход блока фиксации дополнительных ошибок.

Выходной сигнал с этого блока воздействует на третий вход блока оценки

991482 выходной сигнал которого в этом случае изменяется на противоположный (" Неправильно" ) и, воздействуя через первый вход пульта преподавателя на блок программного управления, предотвращает ввод следующего вопроса. При этом с выхода блока программного управления в блок контрольного суммирования .контрольный импульс не поступает. если же в интервале времени от 10 набора правильного ответа до ввода следующего вопроса оператор не производит дополнительных {ошибочных) действий, то по истечении этого интервала блок программного управления вводит следующий вопрос, а с выхода его на вход блока контрольного счммиоования поступает контоольний импульс, свидетельствующий об окончании ийтервала контроля.

Эти контрольные импульсы подсчитываются счетчиком контрольных импульсов блока контрольного суммирования. Когда число контрольных импульсов станет равным количеству первоначально набранных руководителем занятий вопросов, на выходе блока контрольного суммирования появится сигнал "Задача решена", который передается на второй вход пульта преподавателя.

Устройство позволяет производить адаптивное обучение (ввод следующего вопроса в зависимости от предыдущего ответа) операторов систем управления. Руководитель занятий применительно к требуемой учебной ситуации имеет возможность изменять число вопросов, относящихся к решаемой оператором задаче. Визуальный контроль позволяет оценивать действие оператора t 31.

Известное устройство имеет следующие недостатки, Во-первых, в случае, если оператор совершит грубую ошибку sa короткое 45 время, не приводящую к выработке у него ложных навыков, происходит остановка программы и ее повторение, что существенно увеличивает время обучения. Кроме того, устройство имеет 50 ограниченную точность контроля навы-. ков, так как при оценке не учитывается время, в течение которого совершена ошибка.

Функциональный преобразователь служит для нормализации информации и производит анализ и обработку информации, предъявляемой оператору, т.е. осуществляет ее нормализацию в соответствии с заданным алгоритмом процесса обучения или контроля действий оператора системы управления.

Как известно, процесс обучения оператора системы управления заключается в том, чтобы он некоторым оптимальным (или близким к нему ) образом производил обработку предъявляемой ему информации и правильно осуществлял последовательность действий, приводящую к ее изменению.

T. . в процессе обучения оператор должен научиться приводить предъяв ляемую информацию к заданному виду.

Например, при слежении за объектами оператор системы сопровождения

Во-вторых, на начальных этапах обучения преподаватель обычно сам

: показывает(последовательность действий операторам . Однако в силу психофизиологических и др. факторов он может ошибаться, повторяя те или иные операции, что также приводит к увеличению времени обучения.

В -третьих, преподаватель в силу в силу своей инерционности не имеет возможности осуществлять в реальном 65 масштабе времени анализ ошибок оператора. Это заставляет его часто останавливать и повторять снова процесс обучения.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства при повышении эффективности процесса обучения и контроля навыков операторов и расширении области применения устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что в тренажер, содержащий последовательно включенные сумматор, пульт преподавателя, блок программного управления, блок моделирования реальных процессов, пульт оператора, первый формирователь импульсов, блок фиксации дополнительных ошибок и второй формирователь импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами пульта преподавателя и блока фиксации.дополнительных ошибок, блок визуального контроля, первый вход которого, подключен к выходу первого формирователя импульсов, первый вход сумматора соединен с первым выходом пульта преподавателя, а второй входс выходом блока программного управления, введены последовательно включенные функциональный преобразователь и коммутатор, второй вход которого соединен с третьим выходом второго формирователя импульсов, третий входс вторым выходом пульта преподавателя, четвертый вход -с выходом первого формирователя импульсов, а выход — с вторыми входами блока моделирования реальных процессов и второго формирователя импульсов, третий вход которого подключен к выходу функцио- нального преобразователя, соединенному с вторым. входом блока визуального контроля, вход функционального преоб-разователя подключен к выходу блока моделирования реальных процессов °

991482 так воздействует на органы управле: ния, чтобы специальная марка совпала с объектом.

Оператор системы управления технологическим процессом, последовательно включая и выключая те или иные устройства и приборы, в конечном итоге приводит поступающую к не-. му информацию также к требуемому технолохическим процессом виду.

Таким образом, можно сказать, что при своей непосредственной работе-оператор осуществляет нормализацию поступакщей информации.

Под нормализацией понимается такая обработка поступающей информа- 15 ции, при которой определяются параметры ее преобразования.

Например, при слежении за объектами определяются такие параметры преобразования как смещение объекта 2О по координатным осям, изменение его масштаба, угла поворота и т.п. В системах управления технологическим процессом определяются, например, такие преобразования информации, 25 как изменение цвета, температуры, давления, химического состава вещества и т.п. Следовательно, если сравнивать действия оператора системы управления с действиями специаль-. ЗО ного блока нормализации информации, можно существенно повысить эффективность обучения и точность контроля действий оператора, так как функциональный преобразователь — блок нормализации информации по сути представляет собой идеального оператора.

Кроме. того, введение этого преобразователя значительно сократит затраты при подготовке программы предъявления информации, так как, например, в системах слежения вместе с информацией об образе объекта и фона необ. ходимо .иметь информацию о параметрах его преобразования (координатах объекта, его масштабе, угле поворота и т.п. ), которые требуются для оценки действия оператора. Это является очень трудоемкой задачей.

В предлагаемом устройстве параметры преобразования информации можно не иметь, так как их определяет блок нормализации информации авто.матически. Кроме того, предлагаемое устройство имеет еще одно важное

55 преимущество:; Пульт оператора и блок нормализации информации могут быть соединены с блоком моделирования реальных процессов оптически (визуаль, Но ), что является иногда просто необходимостью. В этом случае для сохранения работоспособности устройства обучения на входе блока нормализации достаточно установить преобразователь оптического излучения в электрический сигнал. 65

Коммутатор предназначен для распределения сигналов управления формирователя и блока нормализации информации (функционального преобразователя ).

Введение коммутатора позволило повысить эффективность обучения за счет коррекции действий оператора (подсказки) в случае, если он соввр. шил грубую ошибку, не приводящую к нарушению, например, технического процесса или процесса слежения за объектом, к формированию ложных навыков. При этом процесс обучения продолжается и нет необходимости возвращаться к началу этапа обучения.

Кооме того. поеподаватель имеет возможность осуществлять визуальный контооль действий опеоатооа и фиксиоовать гоубые ошибки опеоатора не останавливая процесс, обучения.

В известном устройстве из-за быстроты протекающих процессов обучения преподаватель не в состоянии объективно оценить действия оператора и продолжить обучение. В результате этого выставляется оценка "Неправиль- . но", и процесс обучения на данном этапе повторяется, что увеличивает время обучения.

Процесс обучения операторов систем управления обычно начинается с того, что преподаватель сам показывает ту или иную последовательность действий оператору на данном этапе обучения.

В Силу случайных факторов (его психофизиологическое состояние и др.) преподаватель может и ошибиться при выполнении последовательности действий.

В предлагаемом устройстве этого не происходит, так нак роль преподавателя выполняет функциональный преобразователь, который выполняет эту задачу идельно. Это также является важной особенностью предлагаемого устройства.

На фиг. 1 изображен предлагаемый тренажер;. на фиг. 2 — преобразователь для нормализации иэображений, на фиг. 3 - коммутатор, на фиг. 4

Формирователь импульсов.

Схематически изображенный на фиг. 1 предлагаемый тренажер содержит последовательно соединенные пульт 1 преподавателя, блок 2 программного управления, блок 3 моделирования реальных процессов, пульт 4 операто ра, формирователь 5 импульсов (сиг- налов управления ), подключенный к блоку б визуального контроля и блоку 7 фиксации дополнительных ошибок, выход которого соединен с формирователем 8 импульсов (оценки действий оператора), подключенным к пульту 1 преподавателя, причем пульт 1 и

991482

60 блок 2 соединены с сумматором 9, служащим для контрольного суммирования.

При этом блок 3 моделирования реальных процессов соединен с функциональным преобразователем 10, который подключен к блоку 6 визуального контроля, коммутатору 11 и формирователю 8, соединенному с коммутатором 11, формирователь 5 соединен через коммутатор 11 с блоком 3 моделирования реальных процессов и формирователем 8, а пульт 1 преподавателя соединен с коммутатором 11.

В качестве преобразователя 10 для нормализации информации в зависимости от требуемых задач обучения могут быть использованы различные устройства обработки информации. Например, в случае обучения операторов слежению за объектами, подвергающимися метрическим преобразованиям (смещениям по координатным осям, изменению масштаба и угла поворота ) моГут быть использованы устройства для нормализации изображений, содержащие (фиг. 2 ) блок 12 быстр >ro преобразования Фурье текущего видеосигнала, блок 13 определения эталонных значений координат, блок 14 распознавания, включающий узел 15 вычисления функции подобия опорного и текущего изображения и узел 16 хранения эталонов, блок 17 быст1рого преобразования Фурье эталонного изображения, блок 18 преобразования эталона, блок 19 управления процессом нормализации . Коммутатор 11 может быть выполнен по схеме, представленной на фиг . 3 и содержащей раэнополярные ключи 20, 21 и 22, 23 по Х и У и элемент ИЛИ 24..Следует подчеркнуть, что в качест-, ве примера указано достаточно сложное устройство для нормализации иэображений, показывающее, что практически все параметры преобразования изображения (смещение rzo координатным осям, изменение масштаба, враще-, ние ) могут быть найдены. В случае, если объект подвергается, например, только смещениям по координатным осям, то устройство для нормализации изображений может быть выполнено в существенно упрощенном виде.

Процесс обучения и контроля навыков,операторов систем слежения в этом случае осуществляется следующим образом. руководитель занятий с помощью . пульта преподавателя набирает задачу, состоящую из отдельных вопросов.

Весь процесс обучения осуществляется от простого к сложному и разбит на 4 этапа: 1 — обучение наведению на неподвижный объект, 2 — обучение слежению за движущимися . с различной скоростью и IIO различным тракториям объектами, 3 — обучение слежению. за движущимся объектом, масштаб которого меняется по различным законам, 4 — обучение слежению за движущимися и вращающимися объектами, подвергающимися изменению масштаба.

Количество циклов обучения на каждом этапе определяется в основном сложностью и скоростью движения объекта.

Блок 2 программного управления в соответствии с первым вопросом воздействует на блок 3 моделирования реальных процессов, в качестве которого, например, используется видеомагнитофон.

На магнитной ленте записаны неподвижные и движущиеся объекты в соответствии с этапами обучения.

20 Записанный на магнитной ленте телефильм воспроизводится, например, на видеоконтрольном устройстве пульта 4 оператора.

Оператор, наблюдая, например, в

25 оптический визир и воздействуя на органы управления пульта 4 оператора, совмещает специальную марку с центром объекта. При этом сигналы, характеризующие координаты Х и У марки, от органов управления пульта 4 оператора через формирователь и через ключи 20 и 22 коммутатора 11 поступают на вход формирователя импульсов (оценки действий оператора), Ко торый может быть выполнен, например, по схеме, представленной на фиг. 4 и содержащей узел 25 и 26 сравнения, компараторы 27-30, элемент HJIH 31, счетчик 32 ошибок, элемент И 33, одновибраторы 34 и 35, элемент ИЛИ 36 и элемент И 37. Одновременно сигнал, характеризующий информацию рб объекте, с видеомагнитофона (c блока 3 моделирования реальных процессов) поступает на вход преобразователя 10.

45 Этот сигнал подвергается спектрально-. му анализу в базисе Фурье в блоке 12, и полученный спектр поступает в блок 13. На первом этапе нормализации блок 19 разрешает прохождение

$0 одного их эталонных изображений, хранящихся в узле 16 блока 14, на вход блока 17, где также подвергается спектральному анализу в базисе Фурье.

Далее спектр эталонного видеосигнаSS ла через блок 18 поступает в блок 13, где путем вычисления функции подобия определяется масштаб и угол вращения текущего иэображения. В блоках 12 и 18 вычисляется модуль преобразования Фурье, обладающий инвариантнос-, тью к смещениям иэображения объекта.

С помощью блока 19 в блоке 18 на

-каждом цикле вычисления функции подобия осуществляется цреоразование спектра эталона в соответствии

991482

Использование в данном случае в качестве преобразователя 10 устройства для нормализации изображений позволило значительно сократить затраты на подготовку програввы обучения (телефильма ), так как вместе с информацией об объекте уже не требуется записывать на пленку параметры его преобразования {.координаты Х и У, изменение масштаба и поворота). Кроме того, за счет сокращения времени -обучения увеличивается пропускная способность предлагаемого устройства.

Повышается также эффективность обучения за счет использования в качестве информации, предъявляемой оператору, телевизионного фильма с реальными объектами и фонами. Если предлагаемое устройство обучения с заданными значениями параметров вращения и изменения масштаба.

Вычисление функции подобия осуществляется в следукщей последовательности. В первом цикле вычисляется мера сходства для положения спектра эталона с параметрами А= 0 и У = 0 ()с - .параметр изменения масштаба, У - угол поворота изображения объекта). На втором цикле изображениеповорачивается на. угол У = .У, и снова вычисляется мера сходства, на третьем — на угол У = У, и так перебираютсь все значения параметра вращения. Затем масштаб изображения изменяется до .= g», и снова вычисля- 5 ется мера сходства спектра текущего и эталонного изображений при значениях У = О, У, У, По максимуму подобия, вычисленному в блоке 13, определяются пара- 20 метры текущего изображения g тек 1

У к, которые поступают в блок 18.

Одновременно блок 19 разрешает прохождение выдеосигнала с узла 16 в блок 18, где он подвергается пре- 25 образованию по полученным и У тек тек .

После этого видеосигнал поступает в узел 15 .блока 14, где сравнивается с текущим иэображением, подвергнутым уже только смещению-. Такую 3g процедуру .можно осуществить последовательно для целого ряда эталонов.

Таким образом, в преобразователе 10 в данном случае определяются параметры преобразования эталона—

его координаты Х и У, а также параметры изменения масштаба) -ч вращетеч ние У е„. Полученные сигналй, характеризующие координаты цели (если оператор должен научиться отстраивать- О ся от изменения масштаба и поворота, 40 то и параметры вращения и изменения масштаба ), сравниваются узлами 25 и 26. На выходе узлов 25 и 26 установлены компараторы 27-30 с зоной нечувствительности, определяющие точ- 45 .рость слежения оператора за объектом.

Так компараторы 27 и 30 для грубой ошибки имеют зону нечувствитель- . ности большую, чем компараторы 28 и 29, определяющие заданную ошибку.

Сигналы с компараторов 28 и 29, определяющие ошибку слежения, через элемент 31 поступают на счетчик 32.

-Оценка "Правильно" формируется счетчиком 32 и элементом 33 в том случае,; если оператор удерживал марку на объекте в течение заданного времени и совершил при этом не более разрешенного количества ошибок, а также в случае, если он не допустил допол- 6О нительных действий после подачи команды "Захват".

Если же оператор совершил грубую ошибк.„, то в течение небольшого отрезка времени (за зто время, напри- 6S мер, срыв слежения в реальных условиях не происходит,) срабатывают компараторы 27 и 30 грубой ошибки, сигналы с которых через элемент 36 и элемент И 37 поступают на счетчик 32, блокируя .его срабатывание, и элемент ИЛИ 24. При этом сигналы, посту пающие от органов управления оператора, корректируются (.или заменяются

:сигналами от. преобразователя 10 .

Время, за которое может быть совер шена оператором грубая ошибка, определяется временем срабатывания одновибраторов 34 и 35, запускаемых от компараторов 27 и 30. Иажатием например, кнопки Захват" пульта 4 (не показана) оператор прекращает подачу управляющих сигналов и выдерживает после этого необходимое (,заданное j время. Если в течение этого времени оператор не совершает дополнительных действий, то блок 7 фиксации дополнительных ошибок разрешает прохожде-. ние сигнала "Правильно" через элемент И 33, пульт 1 на блок 2 программного управления, который вводит следующую программу обучения. В качестве блока 6 визуального контроля s этом случае может быть использовано видеоконтрольное устройство.

При начальном обучении роль преподавателя выполняет преобразователь 10, который определяет параметры преобразования объе,кта (его координаты, изменение масштаба, угол поворота и их нормализацию. В этом случае в коммутаторе 11 под действием сигнала, поступающего на элемент ИЛИ пульта 1, переключаются ключи 20-23 и разрешается прохождение сигналов с преобразователя 10 на блок 3 моделирования реальных Процессоз. Таким образом, замыкается обратная связь, необходимая для процесса слежения ° В остальном работа предлагаемого устройства аналогична работе известного устройства.

991482

16 используется в качестве устройства обучения операторов, в задачи которых входит распознавание цвета (такие задачи часто встречаются в медицине, металлургии, метрологии и др. областях техники), в качестве преобразователя 10 может быть использовано устройство для нормализации цвета.

Предлагаемый тренажер работает следующим образом, Руководитель занятий с помощью пульта 1, содержащего, например, клавиатуру управления и блок регистрации, набирает и вводит задачу, состоящую из отдельных вопросов. КоличеСтво вопросов, набираемых руководителем из максимального количества вопросов, относящихся к данной учебной задаче, определяется в зависимости от требований конкретной учебной ситуации, например стадии обучения оператора, сложности задачи, психофизиологического состояния оператора и уровня его подготовки, а также от условий взаимодействия с другими (тренажерами при проведении комплексных занятий и т.д. Количество вопро-" сов, набранных руководителем занятий, подсчитывается счетчиком вопросов (не показан ) сумматора 9 .

Блок 2 прораммного управления, содержащий, например, узел управления и дешифраторы команд управления, в соответствии с первым вопросом . воздействует на блок 3 моделирования реальных процессов, содержащий, например, имитаторы визуальной обстановки оператора и изменяющий информационное состояние пульта 4.

Обучаемый, минипулируя органами управления, производит последовательность действий. При этом сигналы от органов управления пульта 4 через .формирователь 5 поступают на,первый вход коммутатора 11 и первый вход блока 6 визуального контроля, индикаторы положений органов управления которого обеспечивают .возможность субъективного контроля действий опе. работа и на входы блока 7 фиксации дополнительных ошибок. Одновременно сигнал, характеризующий информационное состояние пульта оператора, с блока 3 моделирования реальных процессов поступает на преобразователь 10, который обрабатывает ее в соответствии с заданным алгоритмом

° обучения и определяет параметры ее преобразования (изменения). Преобразователь 10 производит последовательность действий, которые необходимо произвести самому обучаемому оператору. Выходные сигналы с коммутатора 11 поступают на второй вход блока 3, изменяющего в данном случае информационное состояние пульта 4 с учетом ответных действий, оператора, и на вход формирователя 8, где сигналы, характеризующие действия оператора, сравниваются с сигналами, вырабатываемыми преобразователем 10.

5 В случае, если оператор совершит ошибку, то на первом выходе формирователя 8 формируется сигнал "Неправильно", который поступает через пульт 1 в блок 2 программного управ20 ления. Блок 2 при этом повторяет вопрос.

В случае, если в процессе выпол нения последовательности действий оператор совершает грубую ошибку, не приводящую к нарушению тактики или стратегии обучения упри этом у оператора не вырабатывается ложных

:навыков), формирователь 8 выдает сигнал "Ошибка", который поступает с его второго выхода на второй вход коммутатора 11. Сигналы управления оператора, поступающие в коммутатор 12 в этом случае,. корректируются (заменяются ) сидналами преобразовате 5 ля 10, которые поступают на вход ком мутатора 11. При этом на первом выходе формирователя 8 формируется сигнал "Правильно", и процесс обучения продолжается. С помощью блока 6 визуального контроля преподаватель имеет возможность визуально оценивать действия оператора, наблюдать моменты коррекции и правильно определять степень подготовки оператора.

Кроме того, оператор сам видит свой

З ошибку и быстро ее исправляет.

В случае, если оператор правильно выполняет последовательность действий, то выходной сигнал "Правильно" формирователя 8 через пульт 1 воз40 действует на блок 2 программного управления, который с некоторой выдержкой времени вводит следующий вопрос.

Величина интервала времени от набора обучаемым оператором правильного

45 ответа на предыдущий вопрос до ввода последующего вопроса также зависит от требований конкретной учебной ситуации и характера самой учебной задачи.

Одновременно выходной сигнал формирователя 8 воздействует на второй вход блока 7 фиксации дополнительных ошибок. Этим самым обеспечивается возможность контроля любого дополнительного (ошибочного) действия оператора. Таким образом, после выполнения заданной последовательности действий исключается фиксация оценки "Правильно" и ввод следующего вопроса. Если после выполнения правильного действия оператор дополнительно манипулирует каким-либо органом управления, "то.в этом случае формирователь 5 формирует сигнал, поступающий на

65 вход блока 7 фиксации дополнительных

991482

18

Формула изобретения ошибок. Выходной сигнал с этого блока воздействует на третий..вход формирователя 8, выходной сигнал которого в этом случае изменяется на противоположный "Неправильно" и, воздействуя через первый вход пульта 1 на блок 2 программного управления, предотвращает ввод следукщего вопроса. При этом с выхода блока 2 в сумматор 9 контрольный импульс не поступает. Если же в.,интервале. времени от набора правильного ответа до ввода следующего вопроса оператор не производит дополнительных (ошибочных действий, то по истечении этого интервала блок 2 вводит следующий вопрос, а с его выхода на вход сумыатора 9 поступает контрольный импульс, свидетельствующий об окончании интервала контроля. Эти контрольные импульсы подсчитываются счетчиком контрольных импульсов (не показан) сумматора 9.

Когда число контрольных импульсов станет равным количеству первоначально набранных руководителем. занятий

soapocoa, на выходе сумматора 9 появится: сигнал "Задача решена", который передается на вход пульта 1. На ° начальных этапах обучения операторов систем управления преподаватель обычно показывает последовательность выполнения необходимых действий. Однако он в силу случайных факторовможет ошибиться.

В предлагаемом устройстве роль учителя выполняет преобразователь 10.

Обучение в .этом случае осуществляется следующим образом.

Преподаватель, воздействуя на органы управления пульта 1, подает сигнал ча вход коммутатора 11. При ,этом сигналы, вырабатываемые преобразователем 10, поступают через . коммутатор 11 на вход блока 3 моделирования реальных процессов, изменяющего в данном случае ннформацйонное состояние пульта 4 с учетом действий преобразователя 10. Таким образом, преподаватель на первых .этапах обу-, чения осуществляет показ последова« тельности необходимых дейстэий оператору c помощью преобразователя 10.

Предлагаемое устройство осуществляет адаптивные обучение.и контроль навыков операторов систем управления, повышает точность контроля обучения, уменьшает время обучения и обладает и. расширенными функциональными возможностями, что в конечном итоге позволяет повысить эффективность процесса обучения.

Тренажер операторов автоматизированных систем управления, содержа 0 щий последовательно включенные сум-матор, пульт преподавателя, блок программного управления, блок модели рования реальных процессов, пульт . оператора, первый форжрователь

15 импульсов, блок фиксации дополнительных ошибок и второй формирователь импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами пульта преподава20 теля и блока фиксации дополнительных ошибок, блок визуального контроля, первый вход которого пощслкиен к выходу первого формирователя импульсов, первый вход сумматора соединен с первым выходом пульта преподавателя, а второй вход - с выходом блока программного управления, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения дидактических возможЗ» ностей тренажера, в него введены последовательно включенные функцио нальный преобразователь и коммутатор, второй вход которого соединен с третьим выходом второго формирователя импульсов, третий вход - с вторым выходом пульта преподавателя, четвертый вход - с выходом первого формирователя импульсов, а выход - с вторыми входами блока моделирования реальных процессов и второго. формирователя импульсов, третий вход которого подключен к выходу функцйонального преобразователя, соединенному с вторым входом блока визуального контроля, вход функционального преоб

45 разователя подключен к выходу блока моделирования реальных процессов.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

5О 1. Авторское свидетельство СССР

9 746690р кл. С 09 В 7/02р 1979

2. Авторское свидетельство. СССР

693426. кл. G 09 В 7/00. 1978.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 693425. кл. С 09 В 7/00, 1978 (прототип )..

Составитель А. Карлов

ТекредА.Ваби нец Корректор E.Pcmzo

Редактор В.Данко

«Г т.Заказ 143/70 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óìãîðîä, ул.Проектная, 4