Устройство для моделирования деятельности человека оператора

СОЮЗ СОВЕТСКИХОпюмпВЧепжиРЕСПУБЛИК ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСАН КАВТОРСКОМУ счет учета функционального состоянияоператора и воздействия входногопотока информации, Для этого в устройство введены блок формированиякода задержки и блок дополнительнойзадержки, причем блок формированиякода задержки содержит два триггера,четыре элемента задержки, два счетчика, два элемента И,. два блока элементов И, генератор тактовых импульсов, три группы регистров, группу,схем сравнения, две группы элементовИ, элемент ИЛИ, наборное поле, дваи блока элементов ИЛИ, сумматор. Устройство позволяет учесть влияниеинтенсивности информационного потока о- на деятельность оператора и функциональное состояние оператора йри моделировании деятельности систем человек"машина. 4 ил.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-.ОПЕРАТОРА(57) Изобретение .относится к област. к устройствам моделирования деятельНости человека-оператора систем челвек-.машина (СЧМ) . Цель изобретенияповышение. точности оценки качества 12М. Герасимов,Колесник,. Тарасовельство СССР СЧМ з ФРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЬ едьности, оператора в ЯО 1221661 Аци 4 С 06 Р 15/2013035 ППП "Патент фил Ужгород, у оек едактор Н. Волов оставитель В. фу ехред Н.Бонкало Тираж 671И Государственного коми делам.иэобретений и от Москва, Ж, Раушская ов Корректор А Обручар. одпис та ССС ытийнаб., д.Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам моделирования деятельностичеловека-опсратора систем человекмашина (СЧМ),Цель изобретения - повьппение точности оценки качества деятельностичеловека-оператора в СЧМ за счет учета функционального состояния оператора и воздействия входного потокаинформации.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 -функциональная схема блока временнойзадержки; на фиг. 3 - функциональнаясхема блока формирования кода задержки, на фиг. 4 - пример реализацииблока дополнительной задержки.Устройство содержит генератор 1случайного потока импульсов, счетчик 2 заявок, второй элемент И 3,второй триггер 4, генератор 5 импульсов со случайным интервалом следования, таймер 6, третий триггер 7,третий элемент И 8, первый .триггер9, первый элемент И 10, преобразова, тель 11 временной. интервал - код,сумматор 12, счетчик 13 обслуженныхзаявок, блок 14 временной задержки,блок 15 формирования кода задержки,блок 16 дополнительной задержки.Генератор 1 случайного потока импульсов имитирует входной поток заявок со случайным интервалом следования. Первый счетчик 2 подсчитываетобщее число заявок, поступивших наобслуживание. Генератор 5 импульсовсо случайным интервалом следованияимитирует время обслуживания заявкиоператором. Таймер 6 определяет время моделирования. Преобразователь 11временной интервал - код, совместнос сумматором 12, определяют суммарное время обслуживания заявок оператором в течение цикла моделирования.Блок 14 временной задержки определяет временную задержку оператора напринятие решения с учетом периодовадаптации и утомляемости. Блок 14(фиг. 2) содержит первую схему 17сравнения кодов, сумматор 18, первуюгруппу элементов И 19, вторую группуэлементов И 20, реверсивный счетчик21, регистр 22, вторую схему 23 сравнения кодов, элемент ИЛИ 24, первыйэлемент И 25, четвертый элемент И26, триггер 27, второй элементИ 28, элемент НЕ 29, третий элемент 1221661 2И 30, первый генератор 31 импульсов,второй генератор 32 импульсов,Блок 15 задержки содержит первыйтриггер 33, первый элемент 34 за 5 держки, первый счетчик 35, первыйэлемент И 36,второй счетчик 37,первый блок 38 элементов И, второйэлемент 39 задержки, второй элементИ 40, генератор 41 тактовых импульсов, второй триггер 42, четвертыйэлемент 43 задержки, первую группурегистров 44, группу схем 45 сравнения, вторую группу регистров 46, вторую группу элементов И 47, первыйблок.48 элементов ИЛИ, наборное поле 49, третью группу регистров 50,вторую группу элементов И 51, третийэлемент 52 задержки, элемент ИЛИ 53,второй блок 54 элементов ИЛИ20 второй блок 55 элементов И, сумма-,тор 56.Блок 15 формирования кода задержки определяет суммарный код задержки оператора СЧМ на принятие решения25исходя из интенсивности поступающегопотока информации (заявок) заданногоисходного функционального состоянияоператора,Блок 16 дополнительной задержкиреализует временную задержку в соответствии с кодом, .поступившим отблока 15. Блок дополнительной задержки содержит блок 57 элементов И,регистр 58, блок 59 элементов И-НЕ,35 счетчик 60, элемент И 61, генератор62 тактовых импульсов, триггер 63,элемент 64 задержки, элемент НЕ 65.Оператор представляется одноканальной СМО с отказами.40 Устройство для моделирования де-ятельности оператора СЧМ работаетследующим образом.В исходном состоянии на всех счетчиках и сумматорах записаны нули.45 Триггеры 4, 9, 27, 33 и 42 находятсяв нулевом состоянии. Предварительнона таймере 6 набирается примерноевремя моделирования, на реверсивномсчетчике 21 - код начального времени50 задержки (максимальная задержка периода адаптации) - С ,. на регистр22 заносится код времени начала усталости. На регистры 44 заносятсякоды граничных значений интенсивнос 55 тей потока заявок, а на регистры 46коды поправок на временную задержкуоператора при принятии решения, обусловленную интенсивностью потокавходных заявок. В регистрах 50 хранятся коды времени задержки, которые вызваны начальным функциональным состоянием операторов. При помощи наборного поля 49 перед началом моделирования выбирается исходное состояние оператора. Известно семь основных функциональных состояний человека: амфотония (норма), парасимпатикотония, симпатикотония, возбуж- Одение, торможение, перевозбуждениеи выпадение.Каждое из этих состояний характеризуется текущим медико-биологическим и психофизиологическим состоянием человека, которые определяют пропускную способность человека при переработке информации,В модели СЧИ это задается при помощи кодов, записанных в регистрах 2050. Влияние интенсивности информационного потока на увеличение временипринятия решенийучитывается регистрами 44, которые задают границы изменения интенсивности потока, заявок, 25при которых изменяется время принятиярешения. Сами коды задержек записаныв регистрах 46.По сигналу "Пуск" таймер 6 от-.считывает время моделирования. Дво- ЗОичный код времени моделирования снимается со второго выхода таймера 6и поступает на вход блока 14 задержки, Этим же сигналом триггер 9 устанавливается в единичное состояние, а З 5триггер 7 - в нулевое, обеспечиваяподачу на элемент И 8 запрещающегопотенциала с прямоговыхода, а с инф версного выхода - разрешающего потея.циала на вход блока 14 (элементИ 26), Кроме того, по сигналу "Пуск"устанавливается в "О" счетчик 35, опопрокидывается в единичное состояниетриггер 42 и через элемент ИЛИ 53проходит сигнал на вход блока 38 эле ментов И, который разрешает прохождение кода задержки, соответствующе.. го исходному состоянию оператора срегистров 50 на сумматор 56. Разрешающий потенциал с прямого выхода 50триггера 9 поступает на вход блока14 (элемент И 25) и И 1 О, открываяего для прохождения импульсов генератора 1, которые поступают на счетчик 2 и вход элемента И 3, 55В исходном состоянии, когда триг гер 4 находится в нулевом состоянии,на элемент И 3 подается разрешающий потенциал поэтому первый импульс . с генератора 1 проходит его и перебрасывает триггер 4 в единичное состояние, а. также поступает на вход блока 4 временной задержки, На входе элемента И 3 появляется потек циал с инвертого выхода триггера 4, запрещающий прохождение заявок через элемент И 3 за время обслуживания заявки.Блок 4 временной задержки аппроксимирует линейно изменяющуюся от времени работы задержку дискретно изменяющейся ступенькой.Блок 14 работает следующим образом, При наличии на одном из выходов реверсивного счетчика 21 единичного потенциала на вход элементов И 25 и 28 поступает разрешающий потенциал с элемента ИПИ 24, а через элемент НЕ 29 - запрещающий на вход элемента И 30. Входной импульс с входа блока 14 проходит через элемент И 28 на входы элементов И 19. и 20, обеспечивая считывание кода текущего времени моделирования с таймера 6 и кода времени задержки с реверсивного счетчика 21 на сумматор 18Двоичный код суммы хранитсяна сумматоре 18 и сравнивается на схеме 17 сравнения с кодом текущего времени моделирования, поступающего на ртооой вход схем 17 сравнения с таймера 6. При.совпадении схема сравнения 17 выдает импульс, который сбрасывает сумматор 18 в нулевое состояние и проходит на выход блока. Время задержки блока 14 определяется кодом времени задержки, который фор-. мируется на реверсивном счетчике 21, В начальный период времени от Ф д 0 . до 1 =.1, (период адаптации показания счетчика изменяются от величиныдо "0"). Для того, чтобы за время установить счетчик 21 в "0", необходимо подать на вычитающий вход счетчика 21 число импульсов, равное величине кодаДля этого на вычитающий вход счетчика 21 поступают импульсы с генератора 31, при этом элемент И 25 открыт, так как на его входы поступают разрешающие потенциалы с инверсного. выхода триггера 27, элемента ИЛИ 24, прямого выхода триггера 9. Частота импульсов генератора 31 устанавливается равнойл2 - 11. оч где 1 - максимально возможное врезмя задержки;- начальное время задержкиЬярешения задачи оператором;1, - время окончания периодаадаптации;1011 - число разрядов реверсивного счетчика.В момент 1, показания счетчика 21 равно "0", на вход элемента И 25 поступает запрещающий сигнал с элемен 15 та ИЛИ 24 и импульсы с генератора 31 на счетчик не проходят. Элемент И 30 открыт через элемент НЕ 29 и входные импульсы проходят на выход блока 14 без задержки, что соответствует пе 20 риоду устойчивой работы оператора в интервале работ 1= 1, Момент начала усталости операторазафиксируется совпадением кода, запйсанного на регистре 22 с кодом текущего времени на схеме 23 сравнения. Импульс с выхода схемы 23 сравнения устанавливает триггер 27 в единичное состояние Разрешающий потенциал с прямого выхода триггера 27 открывает элемент .30 И 26, разрешая прохождение импульсов с генератора 32 за суммирующий вход реверсивного счетчика 21.Работа блока 14 задержки в периоде утомляемости аналогична работе в периоде адаптации. Частота генератора 32 устанавливается равной3 Гпах Кгде 1 - время конца моделирования; 40Е - момент начаяа периода утомляемости.Импульс с выхода блока 14 временной задержки поступает на второй вход блока дополнительной задержки, 45 который реализует дополнительную задержку в имитации обработки заявки, связанную с учетом исходного состояния оператора и с влиянием интенсивности потока заявок на изме нение функционального состояния оператора.Работе блока 16 дополнительной задержки предшествует этап формирования кода задержки, который реали зуется блоком 15 формирования кода задержки, содержащим в своем составе счетчик 35, который задает время измерения интенсивности потока, генератор 41 тактовых импульсов, кото- рый вырабатывает импульсы, поступающие на счетный вход счетчика 35, счетчик 37 интенсивности потока заявок. Регистры 44 совместно со схемами 45 сравнения позволяют осуществить количественную оценку интенсивности потока заявок, в соответствии с чем из одного из регистров 46 через группу элементов И 47 выбирается первая составляющая кода задержки, которая учитывает изменение функционального состояния оператора под влиянием увеличения или уменьшения потока заявок, Регистры 50 хранят коды второй составляющей времени залдержки 1 , которая задается при выборе исходного функционального состояния оператора с помощью набор. - ного поля 49, Сумматор 56 предназначен для получения результирующего кода дополнительной задержкия, ЛР лБлок 15 формирования кода дополнительной задержки работает следующим образом,После "Пуска" триггер 42 своим прямым выходом открывает элемент И 40 и на счетный вход счетчика 35 поступают импульсы от генератора 41 тактовых импульсов. Одновременно сигнал "Пуска", проходя через элемент ИЛИ 53, открывает блок 55 элементов И. для прохождения на сумматор 56 кода задержки с регистров 50.Временной интервал от первого импульса генератора 41 тактовых импульсов до выделения .счетчиком 35 импульса переполнения используется для подсчета интенсивности заявок и принимается эа единичный интервал- где 1 - число разрядов гтисчетчика 35, а- частота импульсов генератора 41. В начале измерения триггер 33 находится в единичном состоянии, открыв элемент И 36. Входные заявки, которые поступают на вход устройства с началом его работы через первый вход блока 15 формирования кода дополнительной задержки и элемент И 36, поступают на вход счетчика 37 интенсивности потока заявок и в течение времени, задаваемым счетчиком 35, суммируются там.Период накопления на счетчике 37 продолжается до переполнения счетчика 35. Импульс переполнения счетчика 35 опрокидывает триггер 33 и тем самым закрывает элемент И 36. Кроме того, он устанавливает в "0" сумматор 56 и через элемент 52 задержки, учитывающей переходные процессы в сумматоре 56, элемент ИЛИ 53, открывает блок 55 элементов И, разрешая очитыи ванне в сумматор значение , (кода задержки вследствие особенностей/ функционального состояния оператора), Импульс переполнения через элемент 39 задержки, который учитывает пере- ходные процессы триггера 33, разрешает выдачу кода количества поступающих заявок на схеме 45 сравнения. Поскольку на регистрах 44 хранятся коды границ интенсивностей потока за явок, за которыми следует изменение функциональных возможностей операторов, то схемы 45 сравнения решают задачу классификации текущего потока заявок, Появившийся на выходе одной из схем сравнения сигнал открывает один из элементов И 47, разрешив перепись через блок 48 элемента ИЛИ значение : , в результате чего на сумматоре образуется код дополнитель-ЗО ной задержки ь,.:. Элемент 34 задержки учитывает время формирования кода л. Сигнал с его выхода опрокидыэвает триггер 33, разрешая прохождение заявок через элемент И 36 и устанав- З 5 ливает в "0" счетчик 37, подготавливая его к новому цикпу работы. Счетчик 35 подготовлен к работе,тем, что при переполнении счетчика 35 вначале запрещена подача импульсов от гене ратора 41 (триггер 42;опрокидываетсяимпульсом переполнения счетчика 35), затем сигнал с элемента 43 задержки обнуляет счетчик 35 и опрокидывает триггер 42, открыв элемент И 40. Времена задержки элементов 34 и 43 согласованы. Таким образом, на сумматоре 56 формируется код дополнительного вре мени задержки 1, . Этот код формируется динамически в течение времени моделирования. Сформированный код подается на вход блока 57 элементов И блока 16 дополнительной задержки. 55С приходом очередной заявки на выходе элемента И 3 (фиг. 1) появляется сигнал, который кроме входа блока 14 временной задержки поступает на вход блока 16 дополнительной задержки. С входа блока 16 дополнительной задержки он поступает на вход элемента НЕ 65, элемент 64 задержки и на установку в "0" счетчика 60. Элемент НЕ 65 запрещает перепись информации из сумматора 56 в регистр 58 в момент прихода заявки. Этим достигается постоянное обновление информации в регистре 58 и запрещается запись информации в момент считывания (прихода заявки). Обнуление регистра 58 происходит при переполнении счетчика 35. Сигнал с входа (фиг. 4) через элемент 64 задержки, учитывающий время переходных процессов при обнулении счетчика 60, разрешает считывание информации с регистра 58 на счетчик 60 через блок 59 элементов И-НЕ. В итоге на счетчике 60 хранится код, соответствующий дополнитель ной задержке. Как только на выходе блока 14 временной задержки появляется сигнал, триггер 63 опрокинется и разрешается подача тактовых импульсов через элемент И 61 на счетный вход счетчика 60. Переполнение счетчика 60 наступает в соответствии с кодом дополнительной задержки ,Импульс переполнения опрокидывает триггер 63, запретив прохождение тактовых импульсов через элемент И 61, и поступит на выход блока 16 дополнительной задержки.Он поступает на вход генератора 5 импульсов со случайным интервалом следования, который имитирует время принятия оператором решения. Сигнал с выхода генератора 5 поступает на счетчик 13, который ведет подсчет количества обслуженных заявок и на триггер 4. Сигнал с инверсного выхода триггера 4 открывает элемент И 3, разрешая прохождение новых заявок. Преобразователь 11 временной интервалкод определяет время работы оператора по заявке, которое поступает на сумматор 12. В результате на сумматоре 12 хранится код общего времени, затраченного оператором на принятие решения.Таким образом, устройство позволяет учесть влияние интенсивности информационного потока на деятельность оператора и функциональное состояние оператора при моделировании деятельности систем человек-машина.Формула изобретения Устройство для моделирования деятельности человека-оператора, содержащее генератор случайного потока им пульсов, первый, второй и третий триггеры, три элемента И, генератор импульсов со случайным интервалом следования, таймер, преобразователь временной интервал-код, счетчик заявок, счетчик обслуженных заявок, сумматор, блок временной задержки, состоящий из реверсивного счетчика, сумматора, двух групп элементов И, двух схем сравнения, двух генераторов импульсов, регистра, триггера, четырех элементов И, элементов ИЛИ и НЕ, причем в блоке временной задержки вход элемента НЕ подключен к выходу элемента ИПИ и первым входам первого и второго элементов И блока временной задержки, выход второго элемента И блока временной задержки соединен с первыми входами элементов И первой и второй групп, выходы кото 25 рых подключены соответственно к первой и второй группам информационных входов сумматора блока временной задержки, разрядные выходы сумматора соединены соответственно с первой группой входов первой схемы сравнения, выход "Равнозначность" которой подключен к входу сброса сумматора и выходу третьего элемента И блока временной задержки, первый вход третье го элемента И подключен к выходу элемента НЕ, выход первого генерато ра импульсов соединен с вторым входом первого элемента И блока временной задержки, третий вход первого 4 ц элемента И подключен к первому выходу триггера блока временной задержки, второй выход триггера блока временной задержки соединен с первым вхо-. дом четвертого элемента И, второй 45 вход четвертого элемента И подключен к выходу второго генератора импульсов, выходы первого и четвертого эле" ментов И блока временной задержки подключены соответственно к вычитаю щему и суммирующему входам реверсив-, ного счетчика, разрядные выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ и вторыми входами элементов И второй группы, разрядные выходы ре гистра подключены соответственно к первой группе входов второй схемы сравнения, выход которой соединен с первым входом триггера блока временной задержки, выход генератора случайного потока импульсов устройствасоединен с первым входом первогоэлемента И устройства, второй входкоторого соединен с прямым выходомпервого триггера устройства и четвертым входом первого элемента Иблока временной задержки, выход пер.вого элемента И устройства подключен к входу счетчика заявок и первому входу второго элемента И устройства, выход второго элемента Иустройства соединен с единичным входом второго триггера, прямой выходкоторого подключен к входу преобразователя временной интервал-код,выход которого соединен с информационным входом сумматора устройства,вход запуска таймера, нулевой вход .третьего триггера и единичный входпервого триггера объединены и являются входом запуска устройства,первый выход таймера соединен с единичным входом третьего триггера,прямой выход которого подключен кпервому входу третьего элемента Иустройства, второй вход которогосоединен с выходом генератора импульсов со случайным интерваломследования, нулевым входом второготриггера и входом счетчика обслуженных заявок, а выход третьего элемента И устройства соединен с входомостанова таймера и нулевым входомпервого триггера, второй вход второго элемента И устройства подключен к инверсному выходу второготриггера, вторые входы второго итретьего элементов И блока временнойзадержки подключены к выходу второгоэлемента И устройства, инверсныйвыход. третьего триггера соединен стретьим входом четвертого элементаИ блока временной задержки, вторыевходы элементов И первой группы,вторая группа входов первой и второй схем сравнения подключена соответственно к группе выходов таймера,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности оценкикачества деятельности человека-оператора за счет учета функциональногосостояния оператора и воздействияна него входного потока информации,оно дополнительно содержит блок формирования кода задержки и блок дополнительной задержки, причем блокформирования кода задержки содержит два триггера, четыре элемента задержки, два счетчика, два элемента И, два блока элементов И, генератор тактовых импульсов, три группы реги стров, группу схем сравнения, две группы элементов И, элемент ИЛИ, наборное поле, два блока элементов ИЛИ, сумматор, причем в блоке формирования кода задержки первый вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, выходы второго триггера и генератора тактовых импульсов подключены к входам второго элемента И, выхЬд которого соединен со счетным входом первого счетчика, выход которого подключен к входам первого и второго элементов задержки, нулевому входу первого триггера, нулевому входу второго триггера, входу третьего элемента задержки, ус- тановочному входу сумматора, входу четвертого элемента задержки, выход которого подключен к единичному вхо 25 ду второго триггера, установочному входу первого счетчика и первому входу элемента ИЛИ, выход первого элемента задержки подключен к установочному входу второго счетчика и к единичному входу первого триггера, выход первого элемента И подключен к счетному входу второго счетчика, группа разрядных выходов которого соединена соответственно с группой информационных входов первого блока 35 элементов И, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента задержки, выходы первого блока элементов И блока формирования кода задержки соединены соответ О ственно с первыми входами схем сравнения группы, вторые входы которых подключены соответственно к выходам регистров первой группы, выходы схем сравнения группы подключены к первым 45 входам соответствующих элементов И первой группы, вторые входы которых подключены соответственно к выходам регистров второй группы, выходы элементов И первой группы соединены с 50 входами первого блока элементов ИЛИ, выходы которого соединены с первой группой входов сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам второго блока элементов И, 55 информационные входы которого подключены соответственно к выходам второго блока элементов ИЛИ, а управляющий вход соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход которого под-.ключен к выходу третьего элемента задержки, выходы наборного поля и выходы регистров второй группы подключены соответственно к входам элементов И второй группы, выходы которых подключены соответственно к входам второго блока элементов ИЛИ, блок дополнительной задержки содержит блок элементов И, регистр, блок элементов И-НЕ, счетчик, элемент И, генератор тактовых импульсов, триггер, элемент задержки, элемент НЕ, причем в блоке дополнительной задержки группа выходов блока элементов И подключена к разрядным входам регистра, группа разрядных выходов которого подключена соответственно к группе информационных входов блока элементов И-НЕ, выходы которого соединены соответственно с разряднымивходами счетчика, выход которого соединен с первым входом триггера, выход которого подключен к первому входу элемента И, к второму входу которого подключен выход генератора тактовых импульсов, выход элемента И блока дополнительной задержки соединен со счетным .входом счетчика, управляющие входы блока элементов И и блока элементов И-НЕ подключены соответственно к выходам элемента НЕ и элемента задержки блока дополнительной задержки, установочный вход первого счетчика блока формирования кода задержки соединен с входом запуска устройства, выход первого элемента И устройства подключен к, второму входупервого элементаИ блока формирования кода задержки, выходы сумматора которогоподключены соответственнок информационным входамблока элементов Иблока дополнительнойзадержки, установочный входрегистра которогосоединен с выходомпервого счетчикаблока формированиякода задержки, выход первой схемысравнения блокавременной задержки подключенк второмувходу триггера блокадополнительной задержки,входы элементазадержки,элемента НЕи установочный вход счетчика блока допОлнительной задержкиобъединены иподключены к выходу второго элемента Иустройства,а выход переполнения счетчика блока дополнительнойзадержки соединенс входом запуска генератора импульсов со случайным интервалом следования.