Устройство для оценки психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Социалистических республик

<>993309 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлево04.08.81 (2I) 3322523/18-24

Р М g+ з с присоединением заявки МоG 09 В 9/00

Гасударственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 681. 3. 071 (088 ° 8) Опубликовано 3001.83. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 300183 (72) Авторы изобретения

Л.П.Волкову Н.И.Кудряшову A.t0.×èæoâ и A Ф. (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПСИХОФИЭИОЛОГИЧЕСКИХ

XAPAKTEPHCTHK ОПЕРАТОРОВ АВТОИАТИЗИРОВАННИХ

CHCTEM УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано как для .оценки профессиональной пригодности операторов, так и для оценки их функционального состояния.

Известно устройство, содержащее блок сравнения, соединенный с пультом ответов и со счетчиком ошибок, блок . управления, датчик случайных событий, коммутаторы, блоки памяти, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и элемент И (11.

Недостатком указ анного устройства является невысокая эффективность тренировки кратковременной памяти. 35

Известно также устройство, содержащее табло предъявления информации, пульт управления, счетчики времени и числа предъявлений, коммутатор, блок управления, генератор, блох изменения скорости предъявления информации, дешифратор, блок изменения кода эталона, блок контроля сигналол текущей величины напряженности оператора, блок

:,регистрации, блок определения ошибок, 25 измеритель быстродействия оператора и блок определения пороговой величины напряженности оператора ) 21.

Это устройство позволяет контроли,ровать текущую величину эмоциональной ЗО напряженности оператора и выделять ее пороговое значение, но не позволяет определить величину отклонения от номинального значения, т.е. анализировать устойчивость эмоционального состояния..

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второму выходам блока ввода эталонов, а выход — к первому входу блока регистрации, второй вход кото-. рого через ключ первым входом соединен с первым выходом блока ввода эталонов,.вторым входом — с первым выходом триггера шмидта, второй выход которого подключен к входу ввода эталонов, а выход через элемент ИЛИ— к выходам пульта оператора, при этом выход элемента ИЛИ через делитель импульсов соединен с третьим входом блока регистрации . 3 ).

Однако известный тренажер не поз-. воляет анализировать устойчивость эмоционального состояния оператора в процессе ыяслительной деятельности

993309 ности устройства с повыщением качества оценки тренированности памяти опе-, ратора за счет контроля и анализа ус- 5!

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. 3.

Устройство содержит блок 1 ввода эталонов, з адающий детерминированный алгоритм предъявления стимулов, и соединенный последовательно пульт 2 оператора, состоящий из формирователя

3 одиночных импульсов "0" и формирователь 4 одиночных импульсов "1", элемент HJIH 5, связанный с узлом 6 контроля уровня напряженности и че- рез делитель 7 частоты - с блоком 8 4 регистрации, триггер Шмидта 9, выход которого соединен с входом блока 1 рого подключен к выходу первого раз» ряда кольцевого сдвигающего регистра блока 1 ввода эталонов, а выход к входу блока 8 регистрации, состоящему из логического пробника 11, счетчика 12 циклов и табло 13 отображения степени напряженности.

Блок 1 ввода эталонов содержит генератор 14 одинаковых импульсов, выход которого через двухпозиционный переключатель 15 в положении I подключается через переключатель 16 к входам S а в,положении l — к вхо- 6О дам и кольцевого сдвигающего регистра 17, выполненного íà D-триггерах

18, а также многопозиционный переключатель 19. С-входы всех D-триггеров 18 объединены и служат входом что снижает качество оценки тренированности памяти оператора.

Цель изобретения — повышение точтойчивости его эмоционального состояния. указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные пульт оператора, элемент ИЛИ, триггер Шмидта, блок ввода эталонов, ключ и блок регистрации, а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом блока регистрации, введены последовательно ,соединенные блок задания пороговых напряжений, блок делителей напряжения, блок сравнения, блок элементов

ИЛИ, регистр и блок элементов И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, генератор и последовательйо включенные усилитель, элемент И и блок интегрирования, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации и вторым входом блока сравнения, выход генератора подключен к второму входу элемента И, второй вход блока элементов И соединен с выходом элемента ИЛИ, вход усилителя подключен к второму выходу пульта оператора. ввода эталонов, и ключ 10, вход кото15

2$

30 синхронизации. В пульт 2 входит также узел 20 датчиков напряженности, узел 6 контроля уровня напряженности содержит усилитель 21, элемент ,И 22, генератор 23 (меток времени), блок 24 интегрирования, блок 25 зада ния пороговых напряжений, блок 26 делителей напряжения, блок 27 сравнения, регистр 28, блок 29 элементов

ИЛИ, блок 30 элементов И. устройство работает следующим образом.

Перед началом работы экспериментатор измеряет уровень напряженности у испытуемого и устанавливает его значение на блоке 25 задания пороговых напряжений. Затем он выбирает определенный алгоритм предъявления стимулов (нулей и единиц) испытуемому.

Испытуемый, начиная работать на тре нажере, формирует по тактам свой апгоритм предъявления стимулов, опережающий на один такт алгоритм экспериментатора. После каждого такта испытуемяй сравнивает оба алгоритма и при необходимости корректирует свой алгоритм, добиваясь полного совпадения с алгоритмом экспериментатора, который циклически повторяется. При каждом ответе испытуемого контролируется уровень его напряженности, т.е. от-: клонение от первоначально установленного уровня. Необходимое количество цйклов до полного совпадения алгоритмов определяется способностями испытуемого к логическому мышлению, прогнозированию ситуации и параметрами

его кратковременной памяти, а также устойчивостью его эмоционального состояния.

При включении тренажера экспериментатор с помощью многопозллционного переключателя 19 устанавливает длину алгоритма првъявления стимулов. Например, если каждый цикл алгоритма содержит четыре члена, то переключатель 19 устанавливают в такое положение, при котором выход четвертого триггера 18 соединяется с 0-входом первого триггера 18. Затем переключатель 15 устанавливают в положение

ll "Уст.О", при котором R входы всех триггеров 18 подключаются к выходу генератора 14, и нажимают кнопку

"Импульс" (не показана). При этом сигнал с выхода генератора 14 устанавливает все триггеры 18 в нулевое состояние. После этого переключатель

15 переводят в положение "Алгоритм" и с помощью переключателей 16, состояния котор х испытуемлй не видит, набирают алгоритм. Например, если алгоритм имеет вид 1001, то включают первый и четвертый переключатели 16, а другие переключатели.10 остаются в выключенном состоянии. Вновь нажимают кнопку Импульс" я в кольцевой

993309 сдвигакхций регистр 17 записывается выбранный алгоритм предъявления стимулов, т.е. в первом и четвертом триггерах 18 записаны "1", а во втором и третьем триггерах 18 - "0".

Затем подсоединяют датчики узла 20, например, к руке испытуемого, и экс-. периментатор разрешает последнему приступить к работе на тренажере.

Испытуемый произвольно нажимает кнопку "1" или "0" .(не показаны), Допустим, что он йажал кнопку "Единица". В этом случае формирователь 4 выдаст одиночный импульс, который поступит через элемент 5 на вторые вхо-ды элементов И блока 30 и зафиксиру« ет уровень напряженности состояния испытуемого в данный момент времени, на вход делителя 7, коэффициент деления которого равен длине алгоритма и устанавливается экспериментатором за- 2О ранее, соединенного со счетчиком 12, и на вход триггера 9, прямой выход которого соединен с управляющим входом ключа 10 (в качестве .которого применен полусумматор). На прямом выходе трцггера 9 появится сигнал, который откроет ключ 10 и тем самым подключит логический пробник 11 к выходу первого триггера 18 кольцевого сдвигающего регистра 17. Так как в этом триггере 18 была записана "1", то в момент нажатия кнопки "Единица" логический пробник 11 включит (засветит) индикатор (не показан), сигнализирующий о том, что испытуемый. правильно определил первый член заданного алгоритма (в данном случае н1и) .

Возвращение триггера 9 в исходное состояние (после отпускания кнопки испытуемым) отсоединяет логический пробник 11, а сигнал с- его инверсного выхода, поступая на С-входы. триг.геров 18, сдвинет их содержимое на один разряд. Теперь в первых двух ,триггерах 18 будут записаны "1", а в последних триггерах. 18 - "0".

Далее испытуемяй снова нажимает по своему усмотрению одну из кнопок, например "Ноль". Так как на входах ключа 10 будут сигналы разной поляр ности, на выходе ключа будет ноль, индикатор логического пробника 11 не засветится. Испитуеьий визуально Фиксирует, что второй член алгоритма выбрал неверно (в алгоритме экспериментатора была "1", а испытуемый выбрал "0").

При последующем нажатии кнопок

"Единица" или "Ноль" работа происходит аналогично описанному.

Сравнивая последующие члены алгоритмов, испытуемый добивается их полного совпадения. Число циклов алго .итмов, предъявленных испытуемому, фиксируется счетчиком 12.

Для подачи только положительных импульсов при нажатии любой кнопки в узел контроля уровня напряженности ,сигнал с выхода Формирователя 3 подают инвертированным. установленный предварительно в блоке 25 исходный уровень напряженности подается на входы делителей блока 26, коэффициент деления которых выбран таким образом, что с их выхоО дов снимаются .сигналы, уровни которых от номинального (исходного) отличаются на 5, 10, 15, 20, 25, 30% и т.д. Например, на выходе, первого делителя блока 26 уровень отличается

5 от исходного на 5%, на выходе второго делителя 26 — на 10% и т .д.

С выходов делителя блока 26 сигналы подаются на входы верхних и нижних порогов срабатывания блока 27 сравнения. Причем нижние пороговые значения последнего в элементе сравнения устанавливаются с выхода последнего делителя блока 26, а верхние пороговые значения в последнем элементе сравне25 ния блока 27 - с выхода предпоследне го делителя блока 26.

Исключение составляет нулевой элемент сравнения, имеющий один нижний порог срабатывания, значение коЗ торого устанавливается непосредственно с блока 25.

Например, если при принятии решения напряженность оператора уменьшилась на 5-10%, то сработает второй

35 элемент блока 27, т.е. его нижнее пороговое значение отличается от номинального на 10% (его значение устанавливается вторым делителем блока

26), а верхнее пороговое значение

4g отличается от номинального на 5% (его значение устанавливается первым делителем блока 26).

Другие входы блока 27 соединены через блок 24, элемент И 22, на вто45 рой вход которого поступают метки - ° времени с генератора 23, которыми за дается время интегрирования, и усилитель 21.с входом датчиков напряженнос ти блока 20, которые непрерывно сии мают сигнал напряженности. Этот сигнал сравнивается в блоке 27 с их пороговыми значениями.

Некоторый элемент сравнения блока

27, пороговые значения которого соот- ветствуют поступившему сигналу,срабатывает (в нашем примере второй) и с его выхода сигнал поступает на вход соответствующего триггера регистра

28, переводя его в единичное состояние, и на входы предыдущих и последующих элементов ИЛИ блока 29, с помощью которых осуществляется сброс триггеров, находившихся в единичном состоянии, когда сигнал напряженности был больше или меньше поступивши.его.

65 В нашем примере сигнал с выхода вто993309 .

S0 рого элемента сравнения блока 27 поступает на вход второго триггера регистра 28, переводя его в единичное

1 состояние, и через первый элемент ,ИЛИ блока 29 - на вход триггера регистра 28,который до принятия решения оператором находится в единичном . состоянии, устанавливая его в нулевое состояние °

С соответствующих триггеров регистра 28 единица подается через соответствующий элемент И блока 30, на вто« рой вход которого подается единица с выхода, пульта.2, в момент принятия решения испытуемым (нажатие кнопки

"Единица" или "Ноль" ) на вход табло

13. В нашем примере с второго триггера регистра 28 через второй элемент И блока 30 подается иа вход табло 13 фиксированные соответствующие уровни напряженности.

Текущая величина напряженности испытуемого также отображается на табло 13.

Экспериментатор, анализируя информацию счетчика 12 и счетчиков табло 13 отображения степени напряженности, определяет характеристики испытуемого и делает вывод об усложнении или упрощении следующего алгорит ма предъявления стимулов или о прекращении испытаний, если его напря.женность имеет низкий уровень по сравнению с исходным.

Использование изобретения по сравнению с базовым, в качестве которого выбран прототип, позволяет ПОвысить точность оценки и улучшить качество отбора операторов автоматизированных систем управления. Это достигается тем, что подсчитывается число циклов, за которое испытуемый производит алгоритм экспериментатора, определякщее параметры его кратковременной памяти, способность к логическому мышлению и прогнозированию ситуаций, при этом одновременно анализируется устойчивость эмоционального состояния путем фиксации степени отклонения от. исходного уровня напряженности, выраженной в процентах, во время ответов испытуемого. Фиксация отклонений от исходного уровня напряженности позволяет контролировать процесс адаптации человека к технике, что в дальнейшем обеспечит возможность создания систем с взаимной адаптацией человека и темники, в которых, в зависимости от состояния оператора, выбирается оптимальный режим его деятельности.

Это, в свою очередь, приведет к повышению эффективности функционирования система человек - машина за счет снижения числа ошибок, допускаемых оператором.

l Формула изобретения

l5 Устройство для оценки психофизио логических характеристик операторов автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные пульт оператора, элемент ИЛИ, триггер

20 Шмидта, блок ввода эталонов, ключ и блок регистрации, а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом блока регистрации, о т25 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с це.- лью повышения точности устройства, в него введены последовательно соединенные блок задания пороговых напряжений, блок делителей напряжения, Зр блок сравнения, блок элементов ИЛИ, регистр и блок элементов И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, генератор и последовательно включенные усилитель, элеЗ мент И и блок интегрирования, выход

"которого соединен с четвертым входом блока регистрации и вторым входом блока сравнения, выход генератора подключен к второму входу элемента И, второй вход блока элементов И соединен с выходом элемента ИЛИ, вход усилителя подключен к второму выходу пульта оператора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 830505, кл ° С 09 В 9/00, 1979 °

2. Авторское свидетельство СССР

Р 643957, кл. G 09 В 9/00, 1978.

5О 3. Авторское свидетельство СССР, Р 898460, кл. G 09 В 9/00, 1980 (прототип).

Составитель A. Карлов

Редактор С. Крупенйна Техред A.A÷

Корректор E.Pîøêî

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

Заказ 485/68 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, _#_-35, Раушская наб., д.4/5