Адаптивный тренажер оператора

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 215 19) (И 0 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ ВТОРСН ВИДЕТЕЛЬСТВУ за сч етвия птаци имита и посл улятор ель, п подклю йо СССР .02.82 екта т дикато од кот атора АЖЕР ОПЕРА 6, о тм, что,тических иня Сл ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПОКРЫТИЙ(прототип),(54 ) (57) АДАПТИВНЫЙ ТРЕНТОРА по авт. св. Ф 95913личающийся тес целью расширения дидак возможностей тренажера менения сигналов возде симости от скорости ад ратора, в него введены новых помех, сумматор тельно соединенные мод низких частот и усилит выход генератора шума первому вхоцу модулято блока моделирования об жа соединен с входом и рез сумматор, второй в подключен к выходу ими помех, второй вход мод динен с выходом блока шения. т изв зави- опеор фо- едовафильтр ичемен кыходренара чеорого фоновыхсоея ре Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, вчастности к устройствам обучения иконтроля деятельности оператороэ,выполняющих функции обнаружения и рас познавания образов, слежения, принятия решения и т.д,По основному авт. св. 9 95913 бизвестен адаптивный тренажер опера-тора,. содержащий блок моделированияобъекта тренажа, первый вход которого подключен к первому выходупрограммного блока, второй и третийподсоединен через имитатор сигналоввоздействия к второму и третьему выходу программного блока, а четвертый 15вход подключен. к одному из выходовблока ручного управления и первомувходу вЫчислительного блока, выходблока моделирования объекта тренажаэлектрически связан с индикатором, 20блок формирования сигналов, подключенный своими входами к индикаторублоку ручного управления, второмувходу вычислительного блока, а выходблока формирования сигналов злектри 25чески связан с первым входом первого блока сравнения, другой входкоторого соединен с четвертым выходом программного блока, второй блоксравнения, один вход которого под" 30соединен к выходу вычислительногоблока, другой - к выходу блока эталонных импульсных переходных Функций, а выход второго блока сравнения через блок принятия решения соединен содним иэ входов блока отображения, другой вход последнего через узел памяти и дешифратор подключен к первому выходу блока срав-,нения, блок регистрации, соединенныйчерез узел сопряжения с вторым выходом блока сравнения, генератор шу"ма, подключенный к первому входуимитатора сигналов воздействия Ц .Недостаток такого тренажера опе ратора обусловлен тем, что он позволяет только контролировать и Фин" сировать текущую скорость адаптации самообучаемости обучаемого оператора, но не позволяет автоматичес ки подстраивать интенсивность воздействующих Факторов среды на систему "оператор-тренажерф в соответствии с текущей скоростью адап" тации индивидума, что существенно снижает эффективность обучения тренажа оператора, так как в этом случае не учитываются его индивидуальные воэможности и ограничения по управлению объектом тренажа.Целью изобретения .является расширение дидактических возможностей тренажера за счет изменения сигна-лов воздействия в зависимости от скорости адаптации оператора. Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный тренажер оператора введены имитатор фоновых помех, сумматор и последовательно соединенные модулятор, фильтр низких частот и усилитель, причем выход генератора шума подключен к первому входу модулятора, а выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора через сумматор, второй вход которого подключен к выходу имитатора Фоновых помех второй вход модулятора соединен с выходом блока принятия решения.Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема адаптивного тренажера оператора.Адаптивный тренажер оператора содержит блок 1 моделирования объекта, генератор 2 шума, имитатор 3 сигналов воздействия, индикаторы 4, блок 5 ручного управления, вычислительный блок 6, блок 7 Формирования сигналов, программный блок 8, блок 9 сравнения, дешифратор 10, узел 11 памяти, блок 12 отображения, блок 13 эталонных импульсных переходных Функций, блок 14 сравнения, узел 15 сопряжения, блок 16 регистрации, блок 17 принятия решений, модулятор 18 фильтр 19 низких частот, усилитель 2 О, имитатор 21 фоновых помех и сумматор 22.Адаптивный тренажер оператора работает следующим образом.Для совершенствования контроля характеристик деятельности оператора, работа которого в человеко-машин- .ной системе протекает по "жесткой" программе, т.е. в соответствии с положениями инструкции, в программном блоке 8 генерируется соответствующая программа деятельности оператора. Электрические сигналы, в виде двоичных позиционных кодов с третьего выхода программного блока 8 поступают на третий вход имитатора 3 сигналов воздействия, где онидешифрируются и с его третьего выхода поступают на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, которые с его выхода подводятся . на сумматор 22, где они суммируются с сигналами, поступающими на его вто,рой вход с имитатора 21 Фоновых помех. Зашумленный сигнал с выхода сумматора 22 поступает на вход инди,катора 4, где и предъявляется оператору путем отображения и сигнализации, и на первый вход блока 7.Оператор в соответствии с полученной информацией воздействует на органы 2 ручного управления блока 5, который вырабатывает сигналы уп30 Сигналы с выхода дешифратора 10 поступают через узел 11 памяти на первый вход блока 12 отображения для индикации числа ошибочных управляющих действий оператора и своевременности или несвоевременности их выполнения.55Для совершенствования и контрол характеристик эвристической деятельности оператора, в частности скорости адаптации и самообучаемости, в программный блок 8 введена соответ ствующая программа его деятельности в системе фоператор-тренажер".Программа эвристической деятельности оператора состоит из двух подпрограмм. равляющих воздействий поступающие на входы блока 1 моделирования объекта тренажа и блока 7 формирования сигналов, в котором производится их преобразование по амплитуде и длительности для согласования режимов работы тренажера.Программа деятельности оператора, ,генерируемая программным блоком 8, представляет собою матрицу позиционных двоичных кодов. Каждая матрица соответствует программе отработки той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации. Каждый разряд строки соответствует номеру органа управления блока 5, 15Значение ф 1" приписывается разряду в случае задействования по прог.рамме в определенные моменты времени соответствующего органа управления, а значение "о" - в случае его 20 незадействования.В программный блок 8 введена также программа последовательности отображения информации в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигна лом блока 7 Формирования сигналов, Коды задействованных строк матрицы с выхода программного блока 8 переписываются в блок 9 сравнения.На другой вход блока 9 с выходов блока 5 ручного управления и индикатора 4 через блок 7 Формирования сигналов, по мере отработки оператором задач, .поступают электрические сигналы, В блоке 9 производится сравнение порядка поступления сигналов, излишние и недостающие сигналы, время поступления сигналов ( раньше, позже) с их программными значениями. В случае отклонения от нормы сигналы отклонения передают ся на узел 15 сопряжения для кодирования и дальнейшего документирования .в блоке 16 регистрации, а также - на входы дешифратора 10, который преобразует коды двоичных 45 сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов. Первая из них предназначена для генерации начальных условий в состоянии блока 1, а другая вносит из-. менения в динамику блока 1, имитируя отказы каких-либо Функциональных узлов объекта тренажа.Тренаж и контроль характеристики скорости адаптации оператора производится следующим образом.Программный блок 8 генерирует сигналы двоичной псевдослучайной .последовательности, в частнос" ти е-последовательности которая зада-ет начальные условия в состояние блока 1 моделирования объекта тренажа. С второго выхода программного блока 8 электрические сигналы ю-последовательности поступают на второй вход имитатора 3 сигналов воздействия, на другой вход которого поступают сигналы с генератора 2 шума. через модулятор 18, Фильтр 19 низких частот и усилитель 20. Сигналы генератора 2 шума имитируют воз-. действующие факторы среды на систему "оператор-тренажер". Поступившие . на входы имитатора 3 сигналоввоздействия сигналы с программного блока 8 и генератора 2 шума перемножаются. Сигнал, представляющий собой произведение указанных сигналов, с второго выхода имитатора 3 поступает на второй вход блока 1 моделирования объекта тренажа, Последний вырабатывает сигналы реакций, которые с его выхода подводятся через сумматор 21 на вход индикатора 4, где и предъявляются оператору.путем отображения и сигнализации. Также с выхода индикатора 4 эти же .сигналы поступают на один из входов вычислительного блокаб.Оператор, в соответствии с полученной стимульной информацией, воз действует на органы ручного управления блока 5, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на четвертый вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход вычислительного блока б, Поступившие с индикатора 4 и блока 5 ручного управления на входы вычислительного блока б сигналы являются основой для определения текущего состояйия управляющих действий оператора, которые в блоке б оценивается по следующему аналитическому выражению где., - импульсная переходнаяФункция, усредненная во времени и характеризующая текущее состояние управляющих действий .оператораХ - реакции оператора на ститмульные сигналы, снимаемые1029215 1 О 50 Составитель Н . ГорностаевРедактор П,Митейко Техред К.Ыыцьо Корректор С, Черни Заказ 4987/49 Тираж 488 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Фмлиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с выхода блока 5 ручногоуправления)- стимульные сигналы, вносимые на индикатор 4Т - временные задержки.Сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала уя -с,)и реакции оператора Мт, с выходавычислительного блока б поступаетна один вход блока 14 сравнения,на другой вход которого с выходаблока 13 эталонных импульсных переходных функций также поступаетэталонный сигнал, представляющийсобой произведение стимульного сигнала (-Т) и сигнала Х 9 ) в реакции эталонного оператора.Сигнал разности текущего эталонного, сигналовд(в) =э(+)Н,-) - Х тН,)(+-Т)с выхода блока 14 поступает на входблока 17, в котором по величине разности сигналов выносится решение осоответствии текущего состояния управляющих действий конкретного опе-. 25ратора требуемому, а результат реШения блока 17 отображается блоком 12,Генерация, прохождение и обработка сигналов в тренажере для совершенствования и контроля характеристикскорости адаптации и самообучаемости оператора аналогична рассмотренной методике по оценке его текущегосостояния управляющих действий. Только для определения характеристик скорости адаптации и самообучения процедуру тестирования необходимо провести на двух временных интервалахТ и 2 Т, соответственно используяподпрограммы эвристической деятельности оператора, Кроме того, введе-. 4 Оние отказов функциональных узловблока 1 осуществляется программно сиспользованием электрической связи: первый выход программного блока8 - первый вход блока 1 моделирования объекта тренажа,Количественно определяется скорость адаптации самообучаемостиоператора по следующей формуле где 9 - скорость адаптации (самообучаемости) оператораТДТ - временные интервалы тестирования оператора %з(Ю- эталонная импульсная переходная функция.(г) Г)-импульсные переходные функции, характеризующие текущее состояние оператора навременных интервалах Т и 2 Тсоответственно.Если текущая скорость адаптации оператора меньше требуемой, которая определяется величиной) =тр т,где М - величина несоответствиятекущей скорости адаптацииконкретного операторатребуемойтребуемая величина скоростиадаптацииФактическая величина скоросТти адаптации оператора, то срабатывает триггерная функциональная схема, которой дополнен блок 17 принятия решения, и сигнал ЬЮ с второго выхода данного блока 17 поступает на второй вход модулятора 18, на первый вход которого с выхода генератора 2 шума поступает сигнал, имитирующий возмущение среды. Модулятором 18 сигналы переумножаются, и с его выхода результирующий сигнал поступает через фильтр 19 низких частот и усилитель 20 на первый вход имитатора 3 сигналов воздействия.Результирующий сигнал, представляющий собой произведение сигналов возмущающей среды и сигнала на выходе имитатора 3 сигналов воздействия соответствует требуемому уровню воздействующих факторов среды на систему ".оператор-тренажер", потому что он в 4 раз меньше сигнала .на выходе генератора 2 шума.Предлагаемое изобретению позволяет повысить эффективность тренажа вследствие того, что интенсивность воздействующих факторов среды в процессе профессиональной деятельности оператора автоматически поддерживается на таком уровне, на котором оператор способен их переносить адаптироваться) и, тем самым, эти воздействия не влияют на качество решения им профессиональной задачи.