Устройство для обучения операторов

СОЮЗ СОЭЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9 В 9/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ ОРС НОМУ блокправенк ико,Пря тво СССР О, 1983. ИЯ ОПЕРАс телВОБ ью с сокращениемраторов АСУс квалификацполнения опр Ь вой СЬ 3 СЛ ОСУДАРСТНЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМРИ ГКНТ СССР 21) 4310458/24-24 (22) 28.09.87 (46) 15,05.90. Бюл. (72) В.И,Головин, И Л,А.Краснодубец и Ф (53) 631.3.071 (088 (56) Авторское свид М 1154693, кл. С 09 (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ТОРОВ) Изобретение относится к автомае и вычислительной технике и может ь использовано в качестве тренажедля подготовки операторов АСУ.изобретения является расширение актических возможностей устройствавремени подготовки опеиз числа непрофессионалов ией, досТаточной для выеделенного круга задач ЯО 1564675 управления, Устройство содержитввода учебной информации для у ления тренажом, блок 2 памяти для программного управления, блок 3 оценки (деятельности оператора), коммутатор 4 для управления средствами индикации, пульт 5 оператора для управления объектом, блок 6 вывода информации. Органы пульта 5 имеют встроенные элементы индикации. Оператору на начальных этапах обучения, в соответствии со сценарием тренировочного задания, с помощью индикаторных элементов "подсказывается" очередность выработки управляющих воздействий с помощью органов управления. Результаты деятельности оператора оцениваются в блоке 3. С помощью блока 1 задаются различные режимы тренировки оператора. 16 ил.омитета по осква 1 Жобретениям и открытиям при ГКНТ СС Раушская наб д, 4/5Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано для подготовки операторов из числа непрофессионального персонала, когда необходимо подгото 5 вить большое число операТоров с квалификацией, достаточной для выполнения определенного круга задач управления.10Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с уменьшением времени первоначального обучения оператора и повышением эффективности обучения оператора в целом.На Аиг.1 приведена структура устройства; на Фиг.2 - функциональная ,схема блока ввода учебной информации; на фиг.З - Аункциональная схема узла формирования управляющих сигналов (УФУС); на Фиг.4 - Аункциональная схема генератора регулируемых тактовых импульсов и временная диаграмма ,его работы; на Фиг.5 - временная ди аграмма работы УФУС (Фиг.5 а) и фор 1 мирования импульсов контроля (Фиг.5 б);а фиг.6 - Функциональная схема узла ндикации; на фиг.7 - Аункциональная хема блока памяти; на Фиг.8 - Функональная схема блока оценки; на иг.9функциональная схема и вреенная диаграмма работы узла обнаруения инАормационных ошибок оператора; на фиг.10 - функциональная схема г временная диаграмма работы узла выбора и формирования точки контроля; Ма фиг.11 - функциональная схема и временная диаграмма работы узла обнаружения ошибок очередности действий оператора; на фиг.12 - функциональная схема и временная диаграмма работы узла оценки времени действий оператора; на фиг, 13 - функциональная схеМа и временная диаграмма работы фор- д 5 мирования сигналов; на фиг.14 - функциональная схема коммутатора; на фиг.15 - временная диаграмма работы коммутатора; на Фиг.16 - схема блока вывода информации.Устройство содержит блок 1 ввода учебной информации, служащий для управления тренажом и предназначенный для задания исходных данных, на основании которых происходит функционирование устройства и индикация результатов тренировки оператора, блок 2 Памяти, служащий для программного управления и предназначенный для хранения и программирования заданий оператору, а также для организации работы блока 3 и коммутатора 4, блок 3 оценки, предназначенный для контроля за деятельностью оператора в процессе тренировки, коммутатор 4, служащий для управления средствами индикации и предназначенный для управления элементами индикации, расположенными в органах управления пульта 5 оператора, предназначенного для Аормирования и выдачи управляющих воздействий на объект (или имитации, формирования и выдачи их на объект), и блок 6 вывода информации, предназначенный для вывода управляющих воздействий на объект управления при правильных действиях оператора,.Пульт 1 управления тренажером (фиг.2) состоит из узла l Аормирования управляющих сигналов (УФУС) и узла 8 индикации,1Узел 7 содержит (фиг,З) наборное поле, образованное переключателями 9, с помощью которого выбирается номер задания для тренировки оператору, узел 10 подазления дребезга, выполненный, например, на триггерах, шифратор 11, выполненный, например, на ИС К 155 ЛЛ 1 и предназначенный для преобразования позиционного кода в двоичный, элемент ИЛИ 12, формирующий на своем выходе отрицательный перепад сигнала при нажатии на любой переключатель наборного поля, узел 13 памяти, выполненный, например, на ИМ К 155 РУ 5 и служащий для запоминания и выдачи базового адреса номера задания, формирователь 14 импульсов, выполненный, например на ИС К 155 АГЗ и служащий для Аормирования сигнала "Разрешение" и запуска по входу"Пуск" генератора 15, генератор 15, выполненный, например, на ИС К 155 АГЗ, схема кеторого представлена на Фиг,4, Длительность импульсов и пауз между импульсами задаются оператором на лицевой панели блока 1. Триггер 16 выполняет функции подавителя дребезга, элемент ИЛИ 17 (ИС К 166 ЛЛ 1) объединяет сигналы для запуска формирователя18, выполненного, например, на ИС К 155 АГЗ и вырабатывающего сигнал11Сброс , элемент ИЛИ 19 вырабатывает сигнал генератора 15, элемент 20 задержки задерживает передний фронтсигнала на вход ЧТ узла, пока не ус1564675 тановится адрес на его входах А, А 3.Узел 2 служит для индикации результатов деятельности оператора исодержит (Фиг.6) группу дешифраторов21, выполненных, например, на ИСК 514 ИД 1, группу индикаторов 22, выполненных, например, на ИС АЛС 324 А.Блок 2 (Фиг.7) состоит из счетчика,23, выполненного, например, на ИС К 561 ИЕ 11 и служащего для приема и хранения исходного базового адресаномера задания для оператора и Формирования текущих адресов задания, запоминающих узлов (ПЗУ) 24, 25, выполненных, например, на ИС КР 568 РЕ 1. и служащих для хранения соответственно кодов символов, которые оператору необходимо вкачестве зацания набирать на пульте 5, и данных, необходимых для отображения на индикаторных элементах пульта 5 для "подсказки" оператору на первоначальных этапах обучения, регистра 26, выполненного, например, на ИС К 155 ИР 15 и служащего для промежуточного хранения символа, считанного из узла 24, и выдачи его на схему сравнения, дешифратора 2, выполненного, например, на ИС К 55 ИД 7 и служащего для дешифрации и формирования конца записи задания, формирователя 28, выполненного например, на на ИС К 155 АГЗ и служащего для формирования сигналов чтения ЧТ из узлов 24, 25, элемента 29 задержки, выполненного например, на элементах ИЛИ ИС К 155 ЛЛ 1 и служащего для формирования сигнала "Равно".Блок 3 оценки (Фиг.8) состоит из узла 30 обнаружения информационных ошибок оператора, служащего для фиксации Факта правильных и неправильных действий оператора при выработке оператором в процессе тренировки управляющих воздействий посредством пульта 5, который содержит (Фиг.9) узел 31 сравнения, выполненный, например, на ИС К 555 СП 1 и служащий для выработки сигналов при правильных и соответственно неправильных действий оператора, элементы И 32, 33, выполненные, например, на ИС К 155 ЛИ 1 и служащие для формирования сигналов при правильных "=" и неправильных "Ф" действиях оператора, триггер 34, выполненный, например, на ИС К 555 ТВ 6 иуправляющий процессом вывода управляющего воздействия (управляющей инфорбмации) путем выработки сигнала "Разрешение передачи информации", узла 35выбора и формирования точки контролядействий оператора в процессе выработки управляющих воздействий, содержащего (Фиг, 10) два формирователя Зб,37, выполненные, например, на ИС К 155и служащие для формирования из тактовой последовательности импульсов ."контроля, триггер 38, в качестве которого можно использовать ИС К 555 ИВ 6,служащий дпя подавления первого импульса контроля, два элемента И 39,40 у в качестве которых Возможно использование ИС К 155 ЛИ 1, служащих дляФормирования соответствующих импульсов контроля, элемент ИЛИ 41, в качестве которого возможно использование 2 О ИС К 155 ЛЛ 1, служащий в зависимостиот положения переключателя 42 длформирования и передачи одного из выработанных сигналов контроля, узла 43обнаружения ошибок очередности дейст вий оператора, осуществляющего контроль за действиями оператора в выбранном промежутке тактовой последовательности (ТИ) и который содержитэлемент ИЛИ 44, в качестве котороговозможно использование ИС К 155 ЛЛ 1,служащего для сброса триггера 45,выполненного, например, на ИС К 555 ТВ 6и осуществляющего управление процессом контроля при пропуске операторомсигнала (отсутствие сигнала готовности информации за контролируемый промежуток ТИ) и наличии двух сигналовуправления (ГИ) объектом от оператораза контролируемый промежуток ТИ, двухэлементов И 46, 47, выполненных, например, на ИС К 155 ЛИ 1 и осуществляющихформирование соответственно двух сигналов "Два сигнала" и "Пропуск сигнала", узла 48 оценки времени действий оператора, который подсчитываетвремя, затраченное оператором навыработку управляющих воздействийв пульт 5, и содержит (фиг.12) Форми-.рователь 49 сигналов, выполненный,например по функциональной схемепредставленной на Фиг,13, и осуществляющий Формирование управляющих сигналов "Выбор кристалла" "Запись//чтение" и синхросигнал С, триггер 5550, выполненный, например, на ИСК 555 ТВ 6 н осуществляющий управлениеподсчетом временных импульсов, генератор 5 1 временных импульсов, выполненньй, например, как мультивибраторна основе элементовИЛИ, И либо формирователей и осуществляющий подачувременных импульсов, счетчик 52, выполненный, например, на ИС К 155 ИЕ 7н5и служащии для подсчета временных импульсов, запоминающий узел 53, выполненный, например, на ИС К 155 РУ 5 ислужащий для запоминания подсчитанного времени по соответствующему адресу 10каждого действия оператора (адресунабираемого оператором символа), регистр 54, выполненный, например, наИС К 155 ИР 15 и служащий для хранениязначения времени на период его индикации, и счетчиков 55 - 58,Коммутатор 4 (фиг.14) .содержит регистры 59, 60 и служит для промежуточного запоминания данных индикации,которые управляют ключами 61, 62, выполненными, например, на транзисторахили ИС К 262 КП 1 А и служащих для управления элементами индикации, элементы63 - 66, выполненные, например, наИС К 155 ЛИ 1 и служащие для выработки 25,сигналов установки регистров 59, 60в "1" и разрешения записи данных водин из них, элементы 67, 68, выполненные, например, на ИС К 155 ЛЛ 1 ислужащие для выработки сигналов сброса регистров 59, 60, элементы 69, 70,выполненные, например, на ИС К 155 ЛИ 1,и служащие для выработки сигнала разрешения работы ключей 61, 62 на определенное время, элемент 71 задержки,выполненный, например, на ИС К 155 ЛЛ 135и осуществляющий формирование сигналасинхронизации затем данных в регистры,59, 60, формирователь 72, выполненный, например иа ИС К 155 АГЗ и который 40позволяет регулировать оператору спомощью внешних регулирующих элементов длительности свечения индикаторных элементов, триггер 73, выполненный, например, на ИС К 555 ТВ 6 и осуществляющий разрешение работы поочередно двух групп индикаторных элементов, и переключатель 74.Блок 6 (фиг.16) содержит группумощных элементов И 75 с открытым кол-50лектором, работающих на линию связи,выполненный, например, на ИС К 155 ЛИ 5Н управляемый одним разрешающим сигНалом.Устройство работает следующим об 1 азом.В исходном состоянии все элементы,требующие установки в исходное состояние, находятся в нулевом состоянии 11 11сброшены . Переключатель 74 разрешает занесение данных П,0 в одинг из регистров 59, 60С помощью переключателей в генераторе 15 задается длительность времени, отводимого оператору на выработку и закрепление необходимых поисковых навыков у оператора, а также на выработку необходимого воздействия с помощью органов управления пульта 5. С помощью переключателей генератора 15 устанавливается темп работы оператора. С помощью переключателя 42 задается одна из временных меток, в пределах которых контролируются действия оператора (см. фиг,5 б), После этого с помощью переключателей 9 выбирается одно из заданий для оператора. Низкий потенциал "Лог. 1" поступает на шифратор 11 и преобразовывается им из позиционного унитарного кода в двоичный код код, который поступает на узел 13, Одновременно с одного из выходов схемы подавления дребезга узла 10 "Лог.1" поступает на элемент ИЛИ 12, с выхода которого по цепочке элемент 17 -формирователь 18 будет сформирован перед началом работы сигнал 11 1Сбр . Задержанный на элементе 20 передний фронт сигнала с элемента ИЛИ 1 2 поступит на вход ЧТ узла 1 3 и на его выходе будет находится базовый адрес набранного номера задания . Одновр еменно с чтением будет запущен формирователь 1 4 , который вырабать 1 вает сигнал "Р азр . " , по переднему фронту которого - " Баз . адр . " будет записан в счетчик 23 , а по заднему фронту будет запущен генератор 1 5 и тактовые импульсы (ТИ ) будут поступать на блок 2 .При поступлении на вход " + 1 " счетчика 2 3 ТИ счетчик будет формировать текущие адреса набранного номера з адания , По этим адресам в узел 24 будет считана информация , которая характеризует правильные , ожидаемые дейс твия оператора ( эталонные) , в данном примере э то код символа, который подлежит набору оператором на пульте 5 , в качестве которого используется блок клавиатуры ( БК ) . По этим же адресам с узла 25 будет ,считана информация , которая поступит для индикации ( "Дан , инд . " ) на управляющие органы пульта 5: в данном примере - э то клавиши блока клавиатуры ( БК) , в которые вмонтированы элементыдля индикации,.например жидкокристаллические индикаторы, светодиодные индикаторы или лампочки накаливания. В каждом такте ТИ "горят" те индика 5 торные элементы соответствующих органов управления, которые оператору необходимо, например, нажать, включить или выполнить те или иные действия с органами управления, В данном примере нажать те кливиши БК, т.е. те символы, которые необходимо оператору ввести в данном такте ТИ по сценарию задания. Код символа с узла 24 поступает на регистр-"защелку" 26 для его временного хранения на период одного ТИ с целью сравнения эталонного кода символа с кодом символа, введенным оператором. В конце каждого задания записан признак конца записи "Кон. зап.", который преобразуется дешифратором 27. По этому сигналу генератор 15 будет остановлен. Информация, считанная с узла 25, а также ТИ поступают на коммутатор 4. 25В соответствии со структурой информации "Дан. инф." в тех информационных разрядах, где имеются "1", будут индицироваться необходимые символы в клавишах. "Дан, инд" поступают на входы регистров 59, 60, где прямым сигналом "Равно", выбранным триггером 73, в соответствии с сигналами НС или ВС один из регистров 59 или 60 будет сброшен в "0", а задержанным на элементе 71 сигналом "Равно" информация будет записана в регистр 59 синхросигналом с элемента И 63, Передним фронтом ТИ будет запущен формирователь 72, длительность сигнала 40 с выхода которого регулируется внешними элементами оператором. Если эта длительность задана больше длительности ТИ, то длительность индикации элементов в пульте 5 будет опреде ляться ТИ, так как импульсы контроля (ИК) будут сбрасывать формирователь 72. Иначе длительность индикации элементов будет определяться с помощью внешних регулирующих элементов формирователя 72. На период длительности сигнала с формирователя 72 будут открыты один из ключей 61 или 62."Код символа В" с выхода регистра "защелки") 26 поступит в блок 3, где сравнится с "Кодом символа А",55 который оператор набрал с помощью клавиатуры БК в пульте 5Эти коды символов поступают на схему сравнения . узла 31. Съем информации с элементовИ 32, 33 о равенстве "=" или неравенстве У этих символов производитсясигналом готовности информации (ГИ),который сопровождает каждый набранныйоператором символ, При правильныхдействиях оператора управляющая информация поступает, например, в ЭВМпо сигналу "РАЗРЕШЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ",формируемому триггером 34, которыйсигналом "=" устанавливается в "1".После того, как информация будет забрана, например ЭВМ, сигналом "Сбр.фл," (сброс флага) триггер 34 будетсброшен в "0", Количество верных иневерных символов, набранных оператором, подсчитывается соответственнов счетчиках 55, 56,ТИ поступают в узел 35, где будутформироваться импульсы контроля попереднему или заднему фронту ТИ. Взависимости от положения переключате.лн 42 на выход узла 35 будут подаваться выбранные импульсы контроля (ИК).Триггер 38 служит для подавленияпервого импульса ИК при формированииего от переднего фронта ТИ, когдаконтролировать еще нечего,Узел 43 служит для выявления ошибок оператора, связанных с пропускомоператором необходимых действий (про"пуск набора символа за время одноготакта) или, наоборот, связанных с выработкой оператором незапланированныхдействий (набор двух символом за время одного такта). Если сигнал ГИ поступает до ИН, то узел 43 не вырабатывает сигналов. Если ГИ поступаетпосле ИК, то вырабатывается сигналпропуска сигнала "Проп. сиг,". Еслидо ИК поступают два сигнала ГИ, товырабатывается сигнал двойного набора"Дв. сиг,". Подробная работа узла 43представлена на временной диаграммефиг.11.Узел 48 служит для фиксации време 1ни формирования и выработки управляющего воздействия (набор необходимогосимвола на блоке клавиатуры)По каж-;дому переднему фронту ТИ триггер 50устанавливается в состояние "Лог,1".Разрешающий потенциал с выхода,триггера 50 по синхровходу счетчика 52разрешит прием временных импульсовс генератора 51Сброс триггера 50производится сигналом ГИ. Заднимфронтом сигнала с выхода триггера 50будет запущен формирователь 49, который вырабатывает три серии импульсов с трех выходов. С первого выхода будет сформировано два импульса выбора Кристалла (ВК) узла 53 один - на пе 5иод записи данных в ЗУ с выхода счетчика 52, а другой - йа период чтения записанных данных с узла 53 . регистр 54 для индикации. По сигнас второго выхода формирователя 49 будет происходить запись данных в зел 53. При чтении информации с узла 3 на его управляющие входы будет поана комбинация сигналов: ВК - "Лог.ЗП/ЧТ - "Лог. 0". При этом на ресных входах узла 53 присутствует рес символа с блока 2. С третьего ыхода формирователя 43 при чтенииузла 53 (на период установившихся анных на выходах узла 48) на синхро ход регистра 54 подается сигнал, по 1 оторому данные записываются в него.Данные с выходов счетчиков 55 - 8 поступают в блок 1 на индикаторы 2. Данные для индикаторов, размещен ых в органах управления, поступают а входы регистров 59, 60 в зависимости от считанной информации, в котоой присутствует признак верхнегонижнего регистра (О р и 1 счи анного с узла 25 слова). При нахожении триггера 73 в состоянии "1" и ереключателя 74 в верхнем положении Дан. инд," запишутся в регистр 60 о задержанному на элементе 71 сигна у "Равно". Прямым сигналом "Равно" егистры 59, 60 будут предварительно брошены. При необходимости задать ремя индикации меньше, чем время, отведенное оператору на выполнение 40 задания оператор с помощью внешних егулирующих элементов формирователя 2 задает необходимое время. Сигнал длительности индикации поступает на общий управляющий вход одних из ключей 61 или 62.Информация и управляющие сигналы Поступают на входы элементов И 75. Информация, поступившая на их входы, будет передана дальше, в адрес потребителя информации (например, в ЭВИ), При правильных действиях оператора, Когда, будет в блоке 3 выработан сигнал разрешения передачи информации,По сравнению с известными тренажерами процесс первоначального обученияпредложенном устройстве, а также процесс закрепления навыков происходит быстрее, а закрепление - прочнее,так как более активно задействован зрительный анализатор, программа двигательного акта формируется еще до начала движения, формирование системы опорных точек способствует формированию у оператора предвидения возможных событий и планированию .предстоящего двигательного акта и деятельности в целом.ф о р м у л а изобретенияУстройство для .обучения операторов, содержащее блок ввода учебной информации, блок памяти, блок оценки, коммутатор, пульт оператора и блок вывода информации, о т л и ч .а ю - щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в нем управляющий, тактовый, установочный.и информационный входы блока памяти соединены с соответствующими выходами блока ввода учебной информации, информационные входы с первого.по пятьй которого подключены к соответствующим выходам блока оцен-. ки, а вход окончания работы - к соответствующему входу блока оценки и соответствующему выходу блока памяти, первый, второй и третий информационные выходы которого подключены к соответствующему входу коммутатора и первому информационному и адресному входам блока оценки, а первый, второй и третий синхровходы - к соответствующим входам коммутатора, четвертый и пятый синхровходы которого соединены соответственно с .тактовым и установочным выходами блока ввода учебной информации, подключенными к соответствующим входам блока оценки, синхровход которого соединен с первым сикхровходом блока выводаинформации и первым синхровыходом пульта оператора, второй информационньй вход - с соответствующим выходом пульта оператора и соответствующим входом блока вывода инфомацки, шестой выход - с шестым синхровходом коммутатора, а седьмой выход " с разрешающим входом блока вывода информации, второй синхровход и стробирующий вход которого соединены с соответствующими выходами пульта оператора, а первый и второй синхровходы и стробирующий.и информационный выходы являются соответствующими выходами устройства, входы сброса пульта оператора и блока оценки являются соответствующими входами устройства.