Устройство для оценки психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сюз СоветскихСоциалистическихреспублик 1 о 993309(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлево 04.08.81 (21) 3322523/18-24 Р 1 М К 1 з с присоединением заявки Мо 6 09 В 9/00 Гасударственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(088. 8) Опубликовано 3001.83. Бюллетень йо 4 Дата опубликования описания 30,0183 Авторобрете А.Р.Чижов и А.ф.) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ П ХАРАКТЕРИСТИК ОПЕРАТОРО СИСТЕМ УПРАВХОФИЭИОЛОГИЧЕСКИХ ВТОМАТИЗИРОВАННИХ НИЯ 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 ощибок, блок управления, датчик случайных событий, коммутаторы, блоки памяти, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и элемент И 11.Недостатком указанного устройства является невысокая эффективность тренировки кратковременной памяти. 15Известно 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 ощибок, 25 измеритель быстродействия оператора и блок определения пороговой величины напряженности оператора ) 21.Это устройство позволяет контроли,ровать текущую величину эмоциональной 30 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 которого через ключ первым входом соединен с первым выходом блока ввода эталонов,.вторым входом - с первым выходом триггера шмидта, второй выход которого подключенк входу ввода ;эталонов, а выход через элемент ИЛИ - к выходам пульта оператора, при этом :выход элемента ИЛИ через делитель им-. пульсов соединен с третьим входом блока регистрации .31.Однако известный тренажер не поз-. воляет анализировать устойчивость эмоционального состояния оператора в процессе ьослительной деятельностиности устройства с повышением качества оценки тренированности памяти опе-,ратора за счет контроля и анализа ус О На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. 3,Устройство содержит блок 1 ввода эталонов, задающий детерминированный алгоритм предъявления стимулов, и соединенный последовательно пульт 2 оператора, состоящий из формирователя 4 3 одиночных импульсов "0" и формирователь 4 одиночных импульсов "1", элемент ИЛИ 5, связанный с узлом 6 контроля уровня напряженности и че- рез делитель 7 частоты - с блоком 8 регистрации, триггер Шмидта 9, выхоД которого соединен с входом блока 1 рого подключен к выходу первого разряда кольцевого сдвигающего регистра блока 1 ввода эталонов, а выходк входу блока 8 регистрации, состоя"щему из логического пробника 11,счетчика 12 циклов и табло 13 отображения степени напряженности,Блок 1 ввода эталонов содержитгенератор 14 одинаковых импульсов,выход которого через двухпозиционныйпереключатель 15 в положенииподключается через переключатель 16 квходам 5, а в,положении- к вхо 6 Одам В кольцевого сдвигающего регистра 17, выполненного на О-триггерах18, а также многопозиционный переключатель 19. С-входы всех О-триггеров 18 объединены и служат входом 5 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 элементаИЛИ, а выход - с вторым. входом блокарегистрации, введены последовательно,соединенные блок задания пороговыхнапряжений, блок делителей напряжения, блок сравнения, блок элементовИЛИ, регистр и блок элементов И, выход которого подключен к третьемувходу блока регистрации, генератори последовательйо включенные усилитель, элемент И и блок интегрирования, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации ивторым входом блока сравнения, выходгенератора подключен к второму входуэлемента И, второй вход блока элементов И соединен с выходом элемента ИЛИ, вход усилителя подключен квторому выходу пульта оператора. ввода эталонов, и ключ 10, вход кото 15 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 тренажере, формирует по тактам свой алгоритм 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 фцйклов 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 ( "Уст,О", при котором к входы всех триггеров 18 подключаются к выходу генератора "4, 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 которх испытуемый 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 кольцевойсдвигакхций регистр 17 записываетсявыбранный алгоритм предъявления стимулов, т.е. в первом и четвертомтриггерах 18 записаны "1 ф, а во втором и третьем триггерах 18 - фОф.Затем подсоединяют датчики узла 20,например, к руке испытуемого, и экс-.периментатор разрешает последнемуприступить к работе на тренажере,Испытуемый произвольно нажимаеткнопку ф 1" или фО".(не показаны),Допустим, что он нажал кнопку "Единицаф. В этом случае формирователь 4выдаст одиночный импульс, который поступит через элемент 5 на вторые входы элеьентов И блока 30 и зафиксиру 1ет уровень напряженности состоянияиспытуемого в данный момент времени,на вход делителя 7, коэффициент деления которого равен длине алгоритма иустанавливается экспериментатором за-;рранее, соединенного со счетчиком 12,и на вход триггера 9, прямой выходкоторого соединен с управляющим входом ключа 10 (в качестве которогоприменен полусумматор). На прямомвыходе трцггера 9 появится сигнал,который откроет ключ 10 и тем самымподключит логический пробник 11 квыходу первого триггера 18 кольцевого сдвигающего регистра 17, Так какв этом триггере 18 была записана ф 1 ф,то в момент нажатия кнопки "Единицамилогический пробник 11 включит (за-.светит) индикатор (не показан), сигнализирующий о том, что испытуемый.правильно определил первый член заданного алгоритма (в данном случаеф 1 фВозвращение триггера 9 в исходное состояние (после отпускания кнопки испытуемым) отсоединяет логический пробник 11, а сигнал с его инверсного выхода, поступая на С-входы.триггеров 18, сдвинет их содержимоена один Разряд. Теперь в первых двух,триггерах 18 будут записаны "1", а впоследних триггерах. 18 - "Оф.Далее испытуемый снова нажимаетпо своему усмотрению одну из кнопок,например "Ноль". Так как на входахключа 10 будут сигналы разной полярности, на выходе ключа будет ноль,индикатор логического пробника 11 незасветится, Испитуеьий визуально Фиксирует, что второй член алгоритмавыбрал неверно (в алгоритме экспериментатора была "1", а испытуемый выбрал "О"),При последующем нажатии кнопок"Единица" или фНоль" работа происходит аналогично описанному,Сравнивая последующие члены алгоритмов, испытуемый добивается ихполного совпадения, Число циклов алго 1.итмов, предъявленных испытуемому,Фиксируется счетчиком 12,Для подачи только положительныхимпульсов при нажатии любой кнопки вузел контроля уровня напряженности,сигнал с выхода Формирователя 3 подают инвертированным.Установленный предварительно вблоке 25 исходный уровень напряжен-ности подается на входы делителейблока 26, коэффициент деления которыхвыбран таким образом, что с их выхоО дов снимаются сигналы, уровни которых от номинального (исходного) отличаются на 5, 10, 15, 20, 25, 30 ит.д. Например, на выходе, первого делителя блока 26 уровень отличается5 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 нижнихпорогов срабатывания блока 27 сравнения. Причем нижние пороговые значенияпоследнего в элементе сравнения устанавливаются с выхода последнего делителя блока 26, а верхние пороговыезначения в последнем элементе сравне 25 ния блока 27 - с выхода предпоследнего делителя блока 26,Исключение составляет нулевойэлемент сравнения, имеющий один нижний порог срабатывания, значение коЗО торого устанавливается непосредственно с блока 25.Например, если при принятии решения напряженность оператора уменьшилась на 5-10, то сработает второй35 элемент блока 27, т.е. его нижнеепороговое значение отличается от номинального на 10 (его значение устанавливается вторым делителем блока26), а верхнее пороговое значение,Щ отличается от номинального на 5(его значение устанавливается первымделителем блока 26).Другие входы блока 27 соединенычерез блок 24, элемент И 22, на вто 45 Рой вход которого поступают меткивремени с генератора 23, которыми задается время интегрирования, и усилитель 21.с входом датчиков напряженности блока 20, которые непрерывно сиимают сигнал напряженности. Этот сигнал сравнивается в блоке 27 с их пороговыми значениями,Некоторый элемент сравнения блока27, пороговые значения которого соот-ветствуют поступившему сигналу,срабатывает (в нашем примере второй) и сего выхода сигнал поступает на входсоответствующего триггера регистра28, переводя его в единичное состояние, и на входы предыдущих и последу 6 О ющих элементов ИЛИ блока 29, с помощью которых осуществляется сброс триггеров, находившихся в единичном состоянии, когда сигнал напряженностибыл больше или меньше поступившего.65 В нашем примере сигнал с выхода вто 9933095 0 Формула изобретения рого элемента сравнения блока 27 поступает на вход второго триггера регистра 28, переводя его в единичное 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 состояниеС 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 фНоль") 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 ал" горитм 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 дальнейшемобеспечит возможность создания системс взаимной адаптацией человека и темники, в которых, в зависимости отсостояния оператора, выбирается оптимальный режим его деятельности.Это, в свою очередь, приведет к повышению эффективности функционированиясистеиг человек - машина за счет снижения числа ошибок, допускаемых оператором,5устройство для оценки психофизио- догических характеристик операторов автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные пульт оператора, элемент ИЛИ, триггер 20 Шмидта, блок ввода эталонов, ключ иблок регистрации, а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом блока регистрации, о т л и ч а ю ц 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 5 мент И и блок интегрирования, выход"которого соединен с четвертым входомблока 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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 830505, клС 09 В 9/ОО, 19792, Авторское свидетельство СССРР 643957, кл, С 09 В 9/00, 1978.50 3, Авторское свидетельство СССРИЗЗО 9 итель А Ъч Сост на Техредактор С. К Заказ 485/б Патентф, г.ужгород, ул.Проектна 8 Тираж 486ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и113035, Иосква, л, Ра Корректор Е.Рошк Подписноеоиитета СССРоткрытийшская наб., д.4/5