Устройство для обучения операторов систем управления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 В 9 00 БРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗО ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР В 734792, кл. О 09 В 7/02, 1977.Авторское свидетельство СССР У 997076, кл. О 09 В 9/00, 1981 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, вчастности к техническим средствамобучения и может быть использованодля подготовки операторов систем управления. Целью изобретения являетсяраснирение дидактических возможностейустройства. Устройство содержит пульт1 преподавателя, пульт 2 оператора,блок 3 управления, блок 4 предъявления информации, преобразователь 5 ко1267462 дов, блок 6 вычисления среднего времени обучения, блок 7 вычислениясреднеквадратического отклонения времени обучения, блок 8 контроля уровня обучения, блок 9 выделения ошибки,блок 10 ввода информации, счетчик 11времени, счетчик 12 попыток, блок 13регистрации, элементы И 14 и 5, блоки 16-18 сравненуя. Блок 3 управлениясодержит три регистра, триггер дваэлемента ИЛИ, элемент записи памяти,дешифратор, два элемента И, элементНЕ. Преобразователь 5 кодов содержитдешифратор, распределитель импульсов,Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения и может быть использовано рпя подготовки операторов систем управления.Цель изобретения - расширение дидактических воэможностей устройства.На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - схема преобразователя кодов; на фиг. 4 схема блока вычисления среднего времени обучения; на фиг. 5 - схема блока вычисления среднеквадратического отклонения," на фиг. 6 - схема блока контроля времени обучения.Устройство для обучения операторов систем управления (фиг. 1) содержит пульт 1 преподавателя; пульт 2 оператора, блок 3 управления, блок 4 ,предъявления информации, преобразователь 5 кодов, блок 6 вычисления среднего времени обучения, блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, блок 8 контроля уровня обучения, блок 9 выделения ошибки, блок 1 О ввода информации, счетчик 11 времени, счетчик 12 попыток, блок 13 регистрации, элементы И 14 и 15, блоки 16-18 сравнения,Блок 3 управления (фиг, 2) содержит регистры 19-21, триггер 22, элементы ИЛИ 23 и 24, элемент 25 записи,элемент памяти, элемент И. Блок 6вычисления среднего времени обучениясодержит сумматор, делитель и счетчик. Блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения содержит дваэлемента памяти, два элемента сравнения, генератор, счетчик, два сумматора, умножитель, элемент извлечения квадратного корня, делитель.Блок 8 контроля уровня обучения содержит цифроаналоговый преобразователь, элемент извлечения квадратногокорня, делитель, умножитель и сумматор 4 з и злы бил Мдешифратор 26, элементы И 27 и 28,элемент НЕ 29Преобразователь 5 кодов (фиг. 3)содержит дешифратор 30, распределитель 31 импульсов, элемент 32 памяти, элемент И 33.Блок 6 вычисления среднего времениобучения (фиг, 4) содержит сумматор34, делитель 35 и счетчик 36,О Блок 7 вычисления среднеквадратического отклонения (,фиг. 5) содержитэлементы 37 и 38 памяти, элементы 39и 40 сравнения, генератор 41, счетчик 42, сумматоры 43 и 44, умножи 5 тель 45, делитель 46 и элемент 47извлечения квадратного корня.Блок 8 контроля уровня обучениясодержит цифроаналоговый преобразователь 48, элемент 49 извлечения квад 20 ратного корня, делитель 50, умножитель 51, сумматор 52. Устройство работает следующим образом.25 С пульта 1 моделируются реальныепроцессы обучения, т.е. номер выбранного упражнения, предельное число Бциклов обучения, нормативное время Т. выполнения управления, надежность Р ЗО достижения уровня обученности. Всеуказанные режимы и параметры с блокапоступают в блок 3 и запоминаютсясоответственно в триггере 22 и регистрах 19-21 (фиг, 2).Контроль и оценка действий обучаемого при работе устройства в указан 1267462ных режимах осуществляются одинаковым образом. Основное отличие состоит в том, что в режиме самоподготовки обучаемый с пульта 2 может задать только номер упражнения для тренировки, а остальные нормативные параметры обучения (И, Т, Р) вводятся с пульта 1 перед началом самоподготовки. При проведении практических занятий блок 1 изменяет хранящиеся в блоке 3 пара метры Б, Т, Р для любого упражнения,При этом поступающие на вход блока 3 параметры Ы, Т, Р для каждого упражнения записываются элементом 25 памяти в соответствующие ячейки регистров 19-21. В зависимости от положения переключателя режимов работы на блоке 1 триггер 22 вводится в единичное или сбрасывается в нуле- вое состояние. В первом случае (режим самоподготовки) открывается элемент И 27,разрешая прохождение кода номера выбранного упражнения на элемент ИИИ 23 и далее - на дешифратор 26. Сигнал с выхода дешифратора 26 25 управляет считыванием из ячеек регистров 19-21 параметров обучения М, Т, Рх, соответствующих выбранному упражнению. Сигналы, пропорциональные величинам М, Т, поступают соответственно.на входы блоков 16-18, а сигнал, пропорциональный величине Р, поступает на вход блока 8 контроля, В режиме практических занятий триггер 22 находится в нулевом состоянии, тем самым препятствуя выбору35 упражнения обучаемым с пульта .2, Выбор упражнения осуществляется с пульта 1 сигнал с которого поступает на другой вход блока Э.40Выбранное упражнение выводится на блок 4, Обучаемый в соответствии с предъявляемой информацией выполняет управляющие воздействия посредством блока 10. С Началом этих действий за пускается счетчик 11 времени, подсчитывающий время выполнения упражненияКонтроль за правильностью отработки упражнения осуществляется с помощью блока 9 путем анализа сигналов, поступающих на его, входы с преобразователя 5. кодов и блока 1 О. Преобразователь 5 кодов (фиг3) преобразует код номера упражнения, поступающий с блока 3, дешифратором 30 55 в,код номера учебного кадра, который поступает в блок 4 и на элемент 32 памяти (фиг. 3)., являясь адресом, для считывания занесенной в него информации. Считанная информация, котораяявляется нормативной для данного упражнения, поступает на первый входэлемента И 33, на второй вход которого поступает сигнал с распределителя31. На первый вход последнего в случае правильного выполнения упражненияобучаемым поступают сигналы с блока3, переводящие распределитель 31 импульсов в очередное состояние. Навторой вход распределителя 31 импульсов с блока 9 в случае ошибки в действиях обучаемого приходит сигнал,переводящий распределитель 31 импуль.сов в исходное состояние, и выполнение упражнения начинается с исходнойточки, В результате этого на выходепреобразователя 5 кодов появляютсяупорядоченные во времени сигналы,определяющие нормативную последовательность управляющих воздействийобучаемого, с блока 1 О, которь 1 е поступают на вход блока 9, на второйвход которого подаются сигналы сблока 10, При их совпадении блок 9выдает сигнал, который поступает вблок 3 на элемент И 28 (фиг, 2) и,проходя через него, в случае отсутствия на входе элемента ИИИ 24 сигналовс превышением допустимого числа попыток для данного упражнения или преобретении требуемой функциональнойнадежности Р, поступает в преобразователь 5 кодов, переводя распределитель 31 импульсов (фиг. 3) вочередное положение. После некоторого числа отработок упражнения, а точнее, как только время выполнения упражнения, фиксируемое счетчиком 1 времени, становится меньше нормативного времени, блок 18 сравнения выдает сигнал, по которому открываются до конца отработки упражнения элементы и 14 и 15. С этого момента начинает работу блок 6. В сумматоре 34 (фиг. 4) суммируется время выполнения упражнений, а в счетчике 36 накапливается число циклов с момента, когда обучаемый впервые успешно выполнил упражнение. Сигналы с выходов указанных блоков поступают на входы делителя 35, с выхода которого выдается среднее время выполнения упражнения 1 . Одновременно с блоком 6 запускаются. блоки 7 и 8. Код, проходящий с счетчика 36 (фиг. 4) блока 6, является адрег 1 сом, по которому в элементе 38фиг. з,) записываются времена выполнения упражнения. По истечении определенного числа циклов с момента начала работы данного блока, которое хранится в элементе 37 памяти (фиг. 5) срабатывает элемент 40 сравнения и запускается старт-стопный генератор 41 и счетчик 42, Код с выхода счетчика 42 является адресом считывания времени 10 выполнения упражнения с элемента 38. Первый сумматор 43 вычисляет разницу между временем выполнения отдельного упражнения и средним временем, которая умножителем 45 возводится в 15 квадрат и накапливается во втором сумматоре 44. Суммирование производится до тех пор, пока не срабатывает элемент 39 сравнения, сигнал с выхода которого останавливает старт О стопный генератор 41 и счетчик 42, тем самым заканчивая выборку текущего времени из элемента 38 памяти. Накопленная в сумматоре 44 сумма делится делителем 46 на число циклов от момента первого правильного отработанного упражнения,"и результат . отрабатывается в элементе 47. В результате с каждым вновь выполненным упражнением на выходе блока 7 .вычис- ЗО ляется среднеквадратическое отклонение времени выполнения упражнения. Сигнал, пропорциональный величине вычисленного блоком 7 среднеквадратического отклонения, поступает на вход блока 8, который позволяет оценить точность эмпирической оценки времени выполнения упражнения с наперед заданной надежностью, характе 4 О ризующей приобретенный обучаемым навык в смысле функциональной надежнос. ти, При этом, с выхода цифроаналогового преобразователя 48 (фиг. 6), в котором занесена таблица распределе 45 ния Стьюдента, по заданному значению надежности Р и числу циклов выполнения упражнения считывается предел 1 р, и подается на умножитсль 51. На второй вход умножителя 51 поступает сигнал, сформированный делителями 49 и 50, пропорциональный среднеквадратическому отклонению, поделенному на корень квадратный из числа циклов. В результате на выходе умножителя 5.1 формируется сигнал, пропорциональный доверительному интервалу, который сумматором 52 суммируется со средним временем выполнения уп 1 ажнеиия.Выходной сигнал " блока 8 подается на блок 17 сравнения, на другой вход которого поступает с блока 3 сигнал, пропорциональный требуемому уровдю обученности Т.В случае, когда сумма среднего времени и доверительного интервала не превышает нормативное время выполнения упражнения, срабатывает блок 17 сравнения, сигнал с которого является для блока 3 признаком Останов" для окончания отработки данного упражнения. В случае недостаточной подготовки обучаемого, когда число попыток выполнения упражнения превышает заданное и не достигнута заданная надежность уровня обученности Р, срабатывает блок 16 сравнения, сигнал с которого для блока 3 также является признаком Останов для окончания отработки данного упражнения. Блок 13 фиксирует результаты контроля и оценки действий обучаемого, отражающие процесс обучения, а именно среднее время выполнения упражнения, число циклов, затраченное на достижение заданного уровня обученности, средне- квадратическое отклонение и доверительный интервал. Используя фиксированную блоком 13 информацию, преподаватель может оперативно с блока изменять параметры обучения.Формула изобретения1. Устройство для обучения операторов систем управления, содержащее первый счетчик, пульт преподавателя, последовательно соединенные блок вычисления среднего времени обучения и блок регистрации, последовательно соединенные пульт оператора, блок ввода информации, блок выделения ошибки, блок управления, преобразователь кодов и блок предъявления информации, выход которого подключен к входу пульта оператора, выход преобразователя кодов подключен к второму входу блока выделения ошибки, а первый выход блока ввода информации соединен с, входом первого счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, оно содержит первый, второй и третий блоки сравнения, второй счетчик, первый и второй элементы И, 126462блок вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения и блок контроля уровня обучения, первый вход которого подключен к первому выходу блока вычисления среднего 5 времени обучения, второй вход - к выходу блока вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, третий вход - к второму выходу блока вычисления среднего времени 10 обучения, четвертый вход - к второму выходу блока управления, а выход блока контроля уровня обучения подключен к первому входу первого блока сравнения, второй вход которого 15 соединен с третьим выходом блока управления, а выход - с вторым входом блока регистрации и с вторым входом блока управления, третийвход которого подключен к выходу второго бло ка сравнения, четвертый, пятый и шестой входы - к выходам пульта преподавателя, седьмой вход - к второму выходу пульта оператора, а четвертый выход блока управления подключен к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, вход которого соединен с вторым выходом блока ввода информации, соединенным ЗО с первым входом первого элемента .И, выход которого подключен к первому входу блока вычисления среднего времени обучения, а второй вход - к вы-, ходу третьего блока сравнения, сое- З 5 1дйненному с первым входом второго ,элемента И, второй вход которого подключен к выходу первого счетчика, соединенному с первым входом третьего блока сравнения, второй вход кото- рого подключен к третьему выходу блока управления, при этом выход второго элемента И соединен с вторым входом блока вычисления среднего времени обучения, выход первого элемента И- с первым входом блока вычисления среднеквадратического отклонения времени обучения, второй вход которого подключен к второму выходу блока вычисления среднего времени обучения, третий вход которого подключен к первому выходу блока .вычисления среднего времени обучения, а выход - к третьему входу блока регистрации, четвертый вход которого подключен ,55 к выходу второго счетчика, а выход -.к входу ггульта преподавателя, при этом второй выход блока выделения эшиоок соединен с вторым входом пре- образователя кодов.2. Устройство по и. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит первый и второй регистры, последовательно соединенные элемент записи и третий регистр, последовательно соединенные триггер, первый элемент И, первый элемент ИЛИ и дешифратор и последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, элемент НЕ и второй элемент И, при этом выход элемента записи подключен к первым входам первого и второго регистров, вьгход. дешифратора - к вторым входам первого, второго и третьего регистров, второй вход второго элемента И является первым входом блока, первый вход второго элемента ИЛИ, - вторым входом блока, второй вход второго элемента ИЛИ - третьим входом блока, входы элемента записи первого элемента ИЛИ и триггера - соответственно четвертым, пятым и шестым входами блока, второй вход первого элемента И - седьмым входом блока, выход второго элемента И - первым выходом блока, выход третьего, регистра - вторым выходом блока, выход второго регистра - третьим выходом блока, выход первого регистра - четвертым выходом блока, выход первого элемента ИЛИ - пятым выходом блока.3. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь кодов содержит распределитель импульсов и последовательно соединенные дешифраторы, элемент памяти и, элемент И, второй вход которого пбд-ключен к выходу распределителя импульсов, при этом вход дешифратора и первый вход распределителя импульсов являются первым входом блока, второй вход распределителя импульсов - вторым входом блока, выход дешифратора и выход элемента И - выходом блока. 4. Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления среднего времени обучения содержит счетчик и последовательно соединенные сумматор и делитель, второй вход которого подключен к выходу счетчика, вход которого является первым входом блока, выход делителя - первым выходом блока, выход счетчика вторым выходом блока, а вход сумматора является вторым входом блока.195. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок вычисления средиеквадратического отклонения времени обучения содержит последовательно соединенные первый элемент памяти, первый элемент сравнения, генератор, счетчик и второйэлемент сравнения, последовательно соединенные второй элемент памяти, первый сумматор, умножитель, второй сумматор, первый делитель и элемент извлечения квадратного корня, при этом выход второго элемента сравнения подключен к второму входу генератора, выход счетчика подключен к первому входу второго элемента памяЪти, второй вход которого является первым входом блока, третий вход второго элемента памяти, вторые входы первого и второго элементов сравнения и первый вход генератора явля 2 б 762 О ются вторым входом блока, второй входпервого сумматора является третьимвходом блока, а выход элемента извлечения квадратного корня - выходомблока.6. Устройство по п. 2, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля уровня обучения содержит цифроаналоговый преобразователь и последо вательно соединенные элемент извлечения квадратного корня, второй делитель, умножитель и сумматор, приэтом выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу 15 умножителя, второй вход сумматора является первым входом блока, второйвход второго делителя - вторым входомблока, первый вход цифроаналоговогопреобразователя.и вход первого дели теля - третьим входом блока, а выходсумматора - выходом блока,1267462 Составитель Т. ПанинаРедактор И. Касарда Техред П.Сердюкова Корректор М. Макс Подпис аказ о от с роизодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 783/50 . Тираж 455ВНИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, бауш та СССРтийнаб., д. 4/