Устройство обучения операторов систем управления

(19) 9 3(511 НИЯ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 3630390/28-12122) 09.08.8346) 30.10.84. Бюл. Р 40(56) 1.Авторское свидетельство СССРь 959136, кл. б 09 В 9/00, 198254) 57) УСТРОЙСТВО ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащееблок регистрации и контроля, блокмоделирования объекта тренажа, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходамй имитатора сигналов воздействия, первымвходом соединенного с первым выходом программного блока, вторым выходом связанного с первым входом блока сравнения, вторым входом соединенного с выходом Формирователя,первыйвход которого связан с первым Йходоминдикатора, вторым входом связанного спервым выходом блока моделированияобъекта тренажа и с первым входомвычислительного блока, вторым входомподключенного к выходу блока ручного управления, первый вход которогосоединен с третьим входом блока моделирования объекта тренажа, второйвыход блока ручного управления соединен со вторым входом формирователя,а узел эталонных импульсных переходных Функций соединен с первым входомзла сравнения, о т л и ч а ю щ е е -с я тем, что, с целью повышения эфФективности тренажа, оно имеет дополнительный блок моделирования объекта тренажа, узел управления параметрами состояния объекта тренажа, модулятор, дополнительный вычислительный блок и коммутатор, первым входом соединенный с выходом вычислительного блока, выход коммутатора соединен. со вторым входом узла сравнения, вь 1 ходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля,- вторым входом связанного с выходом блока сравнения, при этом третий выход программного блока соединен со вторым входом коммутатора, третьим входом связанного с выходом дополни- ЕС 2 тельного вычислительного блока, пер вью входом соединенного с выходом дополнительного блока моделирования объекта тренажа, первым входом соединенного со вторым выходом имитатора сигнала воздействия, вторым входом связанного с четвертым выходом программного блока, первый выход которого соединен с первым входом модулятора, вторым входом подключенно-го к третьему входу имитатора сигналов воздействия и к выходу генератора шума, а выход модулятора связан через узел управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока моделирования объекта тренажа и дополнительного вычислительного блока, 1121695Изобретение относится к эргономй= ке, в частности к устройствам обучения операторов, выполняющих функции принятия решения и слежения.Известно устройство обучения операторов, содержащее. блок моделирова ния объекта тренажа, два первых входа которого через имитатор сигналов воздействия соединены с соответствующими выходами программного блока, генератор шума, соединенный с одним 10 из входов имитатора сигналов воздействия, вычислительный блок, первый вход которого электрически связан с первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с первым 15 входом индикатора, второй вход подсоединен к одному из выходов блока ручного управления, а выход вычислительного блока через узел сравнения соединен с первым входом блока регистрации и отображения информации контроля, узел эталонных импульсных переходных функций, соединенный с одним из входов узла сравнения, формирователь сигналов, первый вход которого через блок ручного управления подключен к третьему входу блока моделирования объекта. тренажа, второй вход подсоединен ко второму входу индикатора и второму выходу блока моделирования объекта тренажа, а выход формирователя сигналов через блок сравнения соединен со вторым ,входом блока регистрации и отображения информации контроля, причем третий выход программного блока подклю чен ко второму входу блока сравнения.Однако в известном устройстве не предусмотрен текущий объективный контроль величины неполноты информации о состоянии Объекта тренажа, которая возникает в контуре автоматизированной системы управления объектом в случае отказа каких-либо функциональных узлов, блоков и подсистем объек та управления в условиях воздействующих факторов среды на систему оператор - устройство обучения вследствие чего снижается эфйективность тренажа,Цель изобретения - повышение эфФективности тренажа путем введения текущего объективного контроля величины неПолноты информации, возникающей в контуре автоматизированной системы управления объектом в условиях воздействующих Факторов среды и при 55 отказах каких-либо функциональных уз.- лов, блоков или подсистем объектауправления.Поставленная цель достигаетсятем, что устройство обучения опера- фторов систем управления, содержащееблок регистрации и контроля, блокмоделирования объЕкта тренажа, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами имита тора сигналов воздействия, первым вхо-,1 дом соединенного с первым выходомпрограммного блока, вторым выходомсвязанного с первым входом блока сравнения, вторым входом соединенного свыходом формирователя, первый входкоторого связан с первым входом индикатора, вторым входом связанногос первым выходом блока моделирования объекта тренажа и с первым входом вычислительного блока, вторымвходом подключенного к выходу блокаручного управления, первый вход которого соединен с третьим входом блока моделирования объекта тренажа,второй выход блока ручного управления соединен со вторым входом формирователя, а узел эталочных импульсных переходных функций соединен спервым входом узла сравнения, имеетдополнительный блок моделированияобъекта тренажа, узел управления параметрами состояния объекта тренажа,модулятор, дополнительный вычислительный блок и коммутатор, первымвходом соединенный с выходом вычислительного блока, выход коммутаторасоединен со вторым входом узла,сравнения, выходом связанного с первымвходом блока регистрации и контроля,вторым входом связанного с выходомблока сравнения, при этом третийвыход программного блока соединен совторым входом коммутатора, третьимвходом связанного с выходом дополнительного вычислительного блока, первым входом соединенного с выходомдополнительного блока моделированияобъекта тренажа, первым входом соединенная со вторым выходом имитатора сигнала воздействия, вторым входом связанного с четвертым выходомпрограммного блока, первый выход которого соединен с первым входом модулятора, вторым входом подключенного к третьему входу имитатора сигналов воздействия и к выходу генератора шума, а выход модулятора связан через узел управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блокамоделирования объекта тренажа и дополнительного вычислительного блока.На Фиг.1 приведено устройство обучения, блок-схема, на Фиг.2 - узелуправления параметрами состоянияобъекта тренажа, блок-схема,устройство обучения операторов содержит. блок 1 моделирования объекта тренажа, вычислительный блок 2, блок 3 ручного управления, индикатор 4, генератор 5 шума, узел б сравнения, узел 7 эталонных импульсных переходных Функций, Формирователь 8 сигналов, имитатор 9 сигналов воздействия, блок 10 регистрации и контроля, блок 11 сравнений, программный блок 12, дополнительный блок 13 моделирования объекта тренажа, узел 14 управления параметрами состояния объекта тренажа, коммутатор 15, модулятор 1 б, дополнительный вычислительный блок 17, при этом блок 1 моделирования объекта тренажа первым и вторым входами соединен с первым и вторым выходами имитатора 9 сигналов воздействия, первым входом соединенного с первым выходом программного блока 12, вторым выходом связанного 10 с первым входом блока 11 сравнения, вторым входом соединенного с выходом Формирователя 8, первый входкоторого связан с первым входом индикатора 4, вторым входом связанного с 15первым выходом блока 1 моделирования объеКта тренажа и с первым входом вычислительного блока 2, вторым входом подключенного к выходу блока 3 ручного управления, первый выход которого соединен с третьим входом блока 1 моделирования объекта тренажа, второй выход блока 3 ручного управления соединен со вторым входом Формирователя 8, а узел эталонных импульс ных переходных йункций 7 соединен с первым входом узла б сравнения, а коммутатор 15 первым входом соединен с выходом вычислительного блока 2, выход коммутатора 15 соединен со вторым входом узла сравнения б, выходом связанного с первым входом блока регистрации и контроля 10, вторым входом связанного с выходом блока 11 сравнения, при этом третий выход программноГо блока 12 соединен со 35 вторым входом коммутатора 15, третьим входом связанного с выходом дополнительного вычислительного блока 17, первым входом соединенного с выходом дополнительного блока 13 .мо делирования объекта тренажа, первым входом соединенного со вторым выходом имитатора 9 сигналов воздействия, вторым входом связанного с четвертым выходом программного блока 12, первый выход которого соединен с первым входом модулятора 1 б, вторым входом подключенного к третьему входу имитатора 9 сигналов воздействия и к выходу генератора шума 5, а выход модулятора 1 б связан через узел 14 управления параметрами состояния объекта тренажа со вторыми входами дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа и дополнительного вычислительного блока 17. 55После включения устройство обучения операторов работает следующим образом.Для совершенствования и контроля характеристик деятельности операто- бО ра, управляющие действия которого совершаются в соответствии положениЯ инструкции, в программный блок 12 введена соответствующая программа деятельности операторов, представ ляющая собой матрицу позиционных двоичных кодов.Каждая строка матрицы соответствует программе отработки оператором той или иной ситуации в зависимости от имитируемой задачи. Каждый разряд строки ссотнетстнует номеру органа ручного управления блокаЗначение "1" приписывается разряду н случае задействования по программе в определенные моменты времени соответствующего органа упранления блока 4, а значение "0" - в случае его незадействования.Кодовые сигналы с выхода программного блока 12 поступают на первЫй вход имитатора 9 сигналов воздействия, где они дешифрируются, и с его первого выхода подаются на один из входов блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, поступающие с его второго выхода на второй вход Формирователя 8 сигналон и нторой вход индикатора 4, где и предъявляются оператору путем отображения и сигнализацииОператор в соответствии с полученной информацией на индикаторе 4 воздействует на органы ручного управления блока 3, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий поступающих на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа и напервый вход Формирователя 8 сигналов, В формирователе 8 сигналов производится преобразование поступивших сигналов по амплитуде и длительности с целью согласования режимов работы устройства в целом. Сформированный сигнал с выхода формирователя 8 сигналов подается на первый вход блока 11 сравнения, на другой вход которого подаются эталонные сигналы с третьего выхода программного блока 12, В блоке 11 сравнения поступившие сигналы сравниваются по амплитуде и длительности, .При несравнении указанных сигналов сигналы отклонения с выхода блока 11 подаются на один иэ входов блока 10 регистрации и отображения информации контроля для документирования ошибочных действий оператора и их визуализации на табло блока 10.Для совершенствования и контроля характеристик эвристической деятельности оператора в программный блок 12 введена. соответствующая программа деятельности операторов, которая включает дне подпрограммы. Первая подпрограмма блока 12 предназначена для генерации условий в состоянии объекта тренажа, вторая подпрограмма вносит изменения в начальные условия состояния объекта тренажа,параметры сигнала которой соответствуют тому или иному состоянию объекта тренажа блока 1), 1121695когда в нем произошел откаЗ какого- либо функционального узла,блокаили.подсистемы.Сигналы эвристической деятельности оператора со второго выхода программного блока 12 поступают на вторые входы модулятора 16 и имитатор 9 сигналов воздействия. В последнем поступивший сигнал модулируется сигналом, поданным на третий вход ими татора 9 с выхода генератора 5 шума (сигналы генератора 5 шума имитируют воздействующие факторы среды).Промодулированный сигнал со второго выхода имитатора 9 сигналов воздей ствия поступает на один из входов блока 1 моделирования объекта тренажа, который вырабатывает сигналы реакции на поступивший сигнал. Сигналы реакйии с первого выхода блока 1 моделирования объекта тренажа подаются на первые входы вычислительного блока 2 и индикатора 4.Оператор в соответствии с полу,ченной информацией на индикаторе .4 воздействует на органы ручного управ,лейия блока 3, который в свою очередь, вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход вычислительного блока 2.Поступившие сигналы с индикатора 4 и блока 3 ручного управления на входы вычислительного блока 2 35 являются основой для определения текуцего состояния управляющих действий оператора, которое в вычислительном блоке 2 оценивается по следующему аналитическому выражению40где б() - импульсная переходнаяФукция, седненная по 45времени и характеризующая текущее состояниеуправляющих действийконкретного оператора,"У (С) - сигналы реакции оператора на стимульные сигналы, снимаемые с выхода блока 3 ручного управления,лЧ(С -) - стимульные сигналы, виносймые на индикатор 4", 55временные задержки.Сигнал Н, представляющий собой усреднейное по времени произведение стимульных сигналов Ч(С-Г) и сигналов и (с) реакции оператора., с вы хода вычислительного блока 2 поступает через коммутатор 15 на первый вход узла 6 сравнения, на другой вход которого подается эталонный сигнал я( С) с выхода узла 7 эталонных 65 импульсных переходных функций, равныйд,() = нз(с) ч(с),где я () - импульсная переходнаяФункция, усредненная по времени и характеризующая состояние управляющих действий эталонного оператора,"И ( ) - сигналы реакции эталонного оператора;Ч(С - ) - сигналы, выносимые наиндикатор 4.Поступившие сигналы р и Г, на входы узла 6 в нем сравниваются по величине и сигнал разности, равныйс выхода узла 6 сравнения подводится на один из входов блока 10 регистрации и отображения информации контроля для документирования и представления ее в визуальном виде.Фиксация. величины неполноты информации, возникающей в контуре автоматической системы управления объектом тренажа при программном введении отказов каких-либо функцио нальных узлов, блоков или подсистем в условиях воздействующих факторов среды на систему оператор - устройство обучения, в предложенном устройстве осуществляется следующим образом.Сигналы эвристической деятельности оператора, генерируемые программным блоком 12, с его второго выхода одновременно подаются на вторые входи имитатора 9 сигналов воздействия и на модулятор 16, На первый вход последнего с выхода генератора 5 шума поступает сигнал, имитирующий воздействующие Факторы среды. Промодулированный сигнал с выхода модулятора 16 передается на вход узла 14 управления параметрами состояния объекта тренажа.Блок-схема узла 14 управления параметрами состояния объекта тренажа содержит аналого-цифровой преобразователь 19 и полупроводниковый шунт 18.Аналоговые сигналы, поступившие на вход узла 14, преобразуются ана,лого-циФровым преобразователем 19 .в сигналы, имеющие вид двоичной псевдослучайной последовательности и поступающие через полупроводниковый шунт 18 на один из входов дополнительного блока 13 моделированияобъекта тренажа, на другой вход которого подаются сигналы с выхода имитатора 9 сигналов воздействия и задающие то или иное состояние объек1121 б 95 ь (") та тренажа (,блок 13), изменяемое сиг- налами, йоступающими с выхода полупроводникового шунта 18, по закону двоичной псевдослучайной последовательности, Сигналы реакции блока 13 моделирования объекта тренажа с его 5 выхода поступают на второй вход дополнительного вычислительного блока 17, на первый вход которого подаются сигналы с выхода узла 14 уп- равления параметрами объекта трена О жа.Сигналы, поступившие с выходов дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа и узла 14 управления параметрами состояния объекта 15 тренажа на входы дополнительного вычислительного блока 17, являются основой, для определения текущего состояния дополнительного блока 13 моделирования объекта тренажа, которое в блоке 17 оценивается по следующему аналитическому выражению со(") ХС ( ) ( "25где Ь- импульсная переходнаясофункция, усредненная повремени и характеризующая текущее состояниеобъекта тренажа (блока 13),Х (С) - сигналы реакции блоСОка 13 моделированияобъекта тренажа,у(С - с ) - сигналы двоичной псевдослучайной последова- З 5тельности на выходе узла 14,- .временные задержки.Алгоритм вычисления дополнительного блока 17 аналогичен алгоритму 4 Овычисления блока 2.Сигнал ис выхода дополнительного вычислительного блока 17 поступает на вход коммутатора 15, надругой вход которого подается сигнал с выхода программного блока 12для соответствующего переключенияцепей в коммутаторе 15. Далее сигнал й(с,) с выхода коммутатора 15 3подводится на второй вход узла б сравнения. На первый вход последнего подается эталонный сигнал Ь(2 ) с выхода узла 7 эталонных импульсных переходных Функций, равный Ь(ь) = Х(С) У(С -с ),где Ь (с) - импульсная переходнаяфункция, усредненная повремени и характеризующая начальное (невозмущенное ) состояние объекта (блок 13),Х(С) - сигналы на выходе имитатора 9 сигналов воздействия, генерируемые блоком 12 в соответствиипервой подпрограммы и безучета сигналов, вырабатываемых генератором 5 шума,У(С -) - сигналы реакции блока 13моделирования объектатренажа на сигнал Х(С).Поступившие сигналы Ь О (3) и Ь(8),на входы узла б н нем сравниваются,Сигнал разности дЬ, равный с выхода узла б сравнения поступаетна один из входов блока.10 регистрации и отображения информации контролядля регистрации и представления ввизуальном внце величины дЬ( с ) неполноты информации, возникающей впроцессе введения отказов каких-либофункциональных узлов, блоков или подсистем в условиях воздействующих факторов среды. Изобретение позволяет объективно и кбличественно контролировать величину неполноты информации в контуре автоматизированной системы управления, что позволяет дозировать психоФизиологические нагрузки обучаемых операторов, и, как следствие - обеспечивает существенное повышение эфективности процесса обучения.1121695 Составитель Т.ТихонравоваТехред Л.Микеш Корректор О.Тиг актор Н.Го 46твенногбретени35, Рау Заказ 7986/ 4/ Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Фили Сдлк жора 39 Тираж ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, Подписноо комитета СССРй и открытийская наб., д 5 моРу ра 1 б