Адаптивный тренажер оператора автоматизированной системы управления

4(5 С 09. В 9/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ 1 1-.НИ 1Н АВТОРСЯОЬВЪ СВИДБТЕЛЬСТЬУ льноР Ри триггер,распределитель импульсов первый выход которого сое третьим входом блока срав второй - с четвертым вхо сравнения и первым инеи ия, бло входом ключа го соединен с одновибраторо торого счетчи блока ввода э оф т торои вхо ым выходом блокаетвертым входом о" и пятым Входо ой и третий В ены соответст оды которонно с втонов, втго соедцебо и входами распредели четвертый и пятыйсоединены соответст Р третьим ля импульсов ды которого вхо. одами пулыход соеиггера,но с первым и вторцм выхта оператора, а втоРой вдинен с вторым входом тртретий вход которого соевходом блока одновибратдом элемента дифференцирвход которого соединенвыходом формирователя им2,. Тренажер по п.1ч а ю щ и й с я тем, чодновибраторов содержитновисратор и последоватдиненные второй, третийодновибраторы, выход пвибратора соединен с не овван льс л то в нем блок первый одельно соеи четвертый ервого одно- вторыми вход го одновибравторого однодом блока, а ртого одновиб етственно пер блока. ми третье ора, вхо о и четверто первого иявляются вх чиб1 срвью:,;ы вт тв ляются соотым гыходами аторов я ым и втс СУДАРСТНЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТЪО(71) Институт психологии АН СССР (53) 62,791,75 (088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР898490, кл, С 09 В 9/00, 19792. Авторское свидетельство СССР %1042065, кл, С 08 В 9/00, 1983.(54)(57) 1. АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий пульт .оператора, первый счетчик, ключ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, формирователь импульсов и блок ввода. эталонов, 3 также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом перво. го счетчика и третьим входом второго счетчика, а четвертый вход блока ввода эталонов соединен с первы" ми входами элемента ИЛИ и блока срав. нения и первым выходом пульта оператора, второй выход которого соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера. в него введены элеме дифференцирования и последовате соединенные блок одновиб ато овИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для профессионального отбора, тренировки опера. тивного мьппления и идентификации5 функционального состояния операторов.Известен тренажер оператора автоматизированной системы управления, содержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены к первому и второму выходам блока ввода эталонов, а выход - к первому входу блока регистрации, второй вход которого через ключ соединен с первым выходом блока ввода эталонов и триггера Шмитта, второй выход которого подключен к вхоцу блока ввода эталонов, а выход через эле" мент ИЛИ - к выходам пульта оператора, причем выход элемента ИЛИ через делитель импульсов соединен с третьим входом блока регистрации 01 .Однако данный тренажер имеет низкую точность и достоверность измерений, так как момент полного совпадения заданного и восстановленного ал- ЗО горитмов, т,е. полного решения задачи, фиксируется на основе визуального наблюдения, а также низкую надежность и оперативность смены эталоном, так как имеет большое количест- З 5 во механических коммутирующих элементов.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тренажер оператора автоматизированной 48 системы управления, содержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока сравнения и элемента ИЛИ, выход которого через 45 ключ подключен к первому входу блока регистрации, третий и четвертый входы блока сравнения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока ввода эталонов, второй вход 50 ключа подключен к второму выходу блока ввода эталонов, последовательно соединенные формирователь импульсов, первый счетчик и второй счетчик, второй вход которого сое динен с выходом блока сравнения, а выход - с вторым входом блока регистрации, выход первого счетчика подключен к первому входу блока ввода эталонов, третий выход которого подключен к третьему входу блока регистрации,второй, третий, четвертый и пятый входы - к первому выходу пульта оператора и к первому, второму и третьему выходам Формирователя импульсов соответственно, третий и четвертый входы второго счетчика соединены с первым и вторым выходами формирователя импульсов соответственно 121 .Однако известный тренажер облада ет низкими дидактическими свойства-. ми, так как он синтезирует модели строго детерминированных сред, которые не являются моделями реальных процессов, имеющих место в реальной операторской деятельности.Кроме того, сложность моделей субъективно задается руководителем (экспериментатором) до начала деятельности и редко соответствует необходимому ей уровню. Нет возможности адаптивного изменения сложности модели в ходе решения задачи, В результате этого только 20-307 реализации решений ( в рамках решения задачи) связаны с поиском, накоплением и регулированием информации, т.е, носит творческий характер, Остальные же реализации являются импульсивными, выполняются на чисто моторном уровне и не способствуют развитию и совершенствованию оперативного мышления обучаемого.Цель изобретения - расширение цидактических возможностей. тренажера.Поставленная цель достигается тем, что в тренажер, содержащий пульт оператора, первый счетчик, ключ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, формирователь импульсов и блок ввода эталонов, а также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а11633четвертый вход блока ввода эталоновсоедИнен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первым.выходом пульта оператора, второй выход которого соединен с вторыми входа ми элемента ИЛИ и блока сравнения,введены элемент дифференцированияи последовательно соединенный блокодновибраторов, распределитель импуль.сов и триггер, первый выход которогосоединен с третьим входом блока сравнения, второй - с чеТвертым входомблока сравнения и первым входом клю"ча, второй вход которого соединенс вторым выходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчи"ка и пятым входом блока ввода эталонов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторыми третьим входами распределителя импульсов, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами пульта оператора, а второй выход соединен с вторымвходом триггера, третий вход которо го соединен с входом блока одновибратора и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен стретьим выходом формирователя импульсов.30Блок одновибраторов содержит первый одновибратор и последовательносоединенные второй, третий и четвертый одновибраторы, выход первогоодновибратора соединен с вторыми вхо- Здами третьего и четвертого одновибраторов, входы первого и второго одновибраторов являются входом блока, авыходы второго и четвертого одновибраторов являются соответственно первым и вторым выходел блока.На фиг. 1 представлена структурная схема адаптивного тренажера; нафиг. 2 и 3 - функции плотности вероятности распределения времени принятия решений.Тренажер содержит пульт 1 оператора, блок 2 сравнения, распредели-тель 3 импульсов, элемент ИЛИ 4,формирователь 5 импульсов, блок 6 0ввода эталонов, счетчик 7, счетчик 8,блок 9 одновибраторов, ключ 1 О, триггер 11, блок 12 регистрации, элемейт 13 дифференцирования.Блок 9 одновибраторов содержит 5одновибраторы 14-17, формирователь 5импульсов - переключатель 18 режимовработы, ключ 19 и ключ 20, блок 12 45 4регистрации - логический пробник 21,счетчик 22, информационное табло 23.Установлено, что плотность вероятности распределения времени принятия решения человеком отражает вероятностные свойства среды так, "какэто показано на фиг.2, где ось абсциссвременная ось, а ло оси ординат отложены значения функции плотностивероятности распределения временипринятия решения.Кривая. 1 соответствует деятельности обучаемого в условиях определенности, кривая 11 - в средах,в которых принимающий решение знает для каждого состояния среды вероятность его проявления, кривая111 - в средах, построенных изпоследовательности испытаний Вернул"ли (известна лишь общая вероятностьтого или иного проявления среды),кривая 1 У - в средах, в которых принимающий решение не располагаетникакой дополнительной информациейо проявлениях состояния среды, кривая У соответствует задаче принятиярешения с риском. Следует отметить,что приведенные кривые являютсяидеальными и редко проявляются самостоятельно, особенно кривые 11,1 У и У,Реальные кривые, получаемые прианализе времени принятия решенияобучаемым в средах, синтезируеияхизвестным тренажером, имеют болеесложный вид (фиг.3), являясь реэуль.татом сложения идеальных кривых,так как в ходе решения задачи степень неопределенности среды по отношению к принимающему решениесубъекту постоянно варьирует.Реализация решений, время принятия которых попадает в интервалТеТ, связаны с функционированием механизма информационногои информационно-эвристического поиска, возникают в основном до момента появления в сознании обучаемого концептуальной модели предложенной для опознания среды и обеспечивают развитие и совершенствование оперативного мышления,Далее формируется значительноеколичество решений, время принятиякоторых находится в интервалеО сТ, Данные реализации возникают в момент твердой уверенностиобучаемого в правильности сделанно 1 63345го выбора, выполняются на моторномуровне и значительно менее эффективны,Когда обучаемый ожидает окончание решения задачи, возникают инертные, не уверенные, связанные сборьбой гипотез решения, время реализации которых попадает в интервалТ с 1оо . Эти решения в редких случа6ях способствуют оптимальному достижению целей деятельности,Адаптивный тренажер решает постав"ленную проблему эа счет искуственносоздаваемой эмоциональной активностиобучаемого, В ответ на импульсивные15и инертные реализации решений тренажер Формирует стимул, соответствующий ошибочному прогнозу, что вызывает отрицательную эмоцию у обучаемо"го, которая играет положительнуюроль, активизируя процесс информационьного поиска, и, являясь помехой,усложняет процесс решения задачи.Руководитель (экспериментатор)задает детерминированный алгоритм25неизвестной для обучаемого длиныпредъявления стимулов (нулей и единиц ), Оператору, в зависимости отзадач деятельности, в той или инойстепени сообщают данные об объектив- фных характеристиках среды с помощьюинструкции, В большинстве случаевон должен знать, что предъявляемыйему информационный поток содержиткак релевантную, так и иррелевантную 33информацию, которая является помехой. Однако о ситуациях возникновения иррелевантных стимулов оператор,как правило, не информируется, иначеего внимание будет переключено от 4 фрешения задачи к процессу регулирования времени принятия решения.Задачей деятельности оператораявляется полное опознание заданнойинформационной последовательности. 4 фПри включении тренажера счетчики 7,8, 21 и 22 устанавливаются внулевое состояние, одновибраторы14-17 переходят в устойчивое состояние, при котором на их выходах име-ется уровень логического нуля.Руководитель записывает необходимую последовательность стимуловв блок 6 ввода эталонов. Алгоритмработы предлагаемого тренажера в ре- Яжиме записи информации не отличается от алгоритма работы известноготренажера. в соответствующем режиме. Тренажер переводится в режимпредъявления информации.В этом режиме распределитель 3импульсов обеспечивает подключениевыходов пульта 1 оператора к входам триггера 11 при наличии на пятом(управляющем) входе распределителялогического нуля, и подключение выходов блока 6 ввода эталонов к входам .триггера 11 - при наличии логической единицы. Триггер предназначендля запоминания информации, находящейся на его информационных входахпри наличии разрешающего импульса-гна его третьем входе,Одновибратор 14 формирует импульс, разрешающий предъявление инФормации, записанной в триггере 11,логическим пробником. Кроме того,задний фронт импульса воздействут на счетчик 7, схему адреса блоа 6 ввода эталонов и запускаетодновибратор 16.Одновибратор 15 Формирует импульсдлительность которого больше длительности импульсов, формируемогоэлементом 13 дифференцирования, номеньше длительности импульса одновибратора 14. Отрицательный фронтимпульса принудительно возвращаетодновибраторы 16 и 17 в исходноесостояние в случае, если эти одновибраторы не.отработали полныйтакт работы.Одновибратор 16 предназначен дляформирования импульса длительностькоторогоГ, = Т- Г,где , - длительность импульса, Формируемого одновибратором 4 значение Т на фиг,3 ).Задний фронт импульса, сформированного одновибратором 16, запускаетодновибратор 17. Последний Формирует импульс, длительность которого1 1(значения Т и Тна Фиг.31.Назначение остальных элементовсхемы идентично назначению элементов схемы известного тренажера.Пусть оператор нажимает кнопку "Еди.ница" на пульте 1 оператораФормируется перепад напряжения, который,проходя через элемент 4 ИЛИ, формирователь 5 импульсов, получаетотклик на выходе элемента 13 дифФеренцирования в виде короткого импульса. Этот импульс разрешает перезапись инвертированной информации с выходов пульта 1 оператора через распределитель импульсов Стак, как одновибратор 17 находится в исходном состоянии) на триггер 11. Запус. каются одновибраторы 14 и 15. Выходной потенциал одновибратора 14 разрешает предъявление информации, записанной в триггере 11 логическим пробником 21. В данном примере предъявляется "нуль" что соответст вует ошибочному прогнозу. Задний фронт импульса, сформированного одновибратором 5, не влияет на состояние одновибраторов 16 и 17, так как они находятся в исходном состоя" нии. Затем одновибратор 14 возвращается в исходное состояние, формируя задний Фронт импульса, которым запускается одновибратор 17. На выходе одновибратора 17 появляется единичный потенциал, который обеспечивает подключение выходов блока 6 ввода эталонов к входам триггера 11 через распределитель 3 импульсов.Если следующее нажатие кнопки на пульте 1 произойдет до возвращения одновибратора 17 в исходное состояние, то предъявится информация, поступающая из блока 6 ввода эталонов, если позже - то соответствующая ошибочному прогнозу. Управляющий вход распределителя 3 в случае необходимости может быть отключен руководителем от выхода одиовибратора 17 Свыключатель не показан), В этом случае формирование ир-. релевантной информации будет прекращено.При последующих нажатиях кнопокна пульте 1 оператора алгоритм работы тренажера повторяется.Использование изобретения позволит значительно расширить дидактические возможности тренажера эа счетадаптивного усложнения предъявляемых10 информационных потоков, на основеанализа скорости наступления прогностического действия оператора. Руководителю нет необходимости подбирать задаваемые алгоритмы по сложнос15 ти, а также использовать алгоритмымаксимальной длины (до 16 разрядов),Достаточно эффективны для целейобучения последовательности из 7-10раэрядоз для всех обучаемых.20 , Появляется возможность повторно го использования одних и тех же последовательностей, так как они, складываясь с помеховыми стимулами, постоянно Формируют новые информацион 25 ные потоки, Наличие помеховых стимулов меняет структуру среды, придаваяинформационным потокам вероятностныйоттенок. Это приводит к активизациипроцессов прогнозирования, информаЗО ционного поиска, логического мышления, позволяет оператору освободитьсяот преднастроек к деятельности,чтоявляется отвлекающим Фактором для ус.пешного достижения цели. Значительно усинвается нагрузка на оперативную память и мышление обучаемого,о чем свидетельствует наступлениечувства усталости в 2-3 раза быстреечем при деятельности в средах, форми 1 р руемых базовым объектом, 11633451163345 4 Ьг.2 Составитель О.БолдыревТехред Т,фанта В.Петра Редак Е.Сирохманею ам рект Зака Подпис вал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,106/49 Тираж ВНИИПИ Государственнопо делам изобретен 113035, Москва, Ж,52комитета СССРи открытийаушская наб;, д,4