Устройство для контроля работы оператора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК В 9 00(51) 5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЬСТ ак "био, колиоперато," психофизиологических, таких к логическая цена" деятельности чество и качество допуценнцхром нештатных состояний системы управления, количество стрессовых ситуаций за цикл управленияЦель изоб" ретения - повышение точности устройства. Технически это реализуется введением в устройство мажоритарного блока 6, блока 8 определения времени безошибочной работы, блока 7 задания допустимых значений ошибки, блока 9 определения эмоциональной напряженности оператора и элемента И 11, Устройство такяе содержит блок 1 определения ошибок, блок 2 оценки, блок 3 выделения модуля ошибок, пороговый блок 4, блок 5 задания граничных.параметров, интегратор 10,регистрации, блок 13 управлеАБОТЫ техниможет ля деямах чело- получать оля деяолько ряда значенийблок 12ния. 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения(56) Авторское свидетельство СССРР 1464194, кл. С 09 В 9/00, 06.07.87.1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛОПЕРАТОРА(57) Изобретение относитсяческим средствам контроля ибыть использовано для контртельности операторов в систвек - машина. Оно позволяетболее высокую точность конттельности за счет учета неточностных показателей, но 34484 А 1Изобретение относится к техническим средствам контроля и может бытьиспользовано для контроля деятельности 1 обученности ) операторов сложныхмногомерных технических объектов,51Например операторов энергетическихустановок.Цель изобретения - повышение точности устройства,10На Фиг, 1 представлена схема устройства для контроля работы оператора; на Фиг. 2 - схема блока оценки;иа Фиг,3 - схема мажоритарного блока,на Фиг. А - схема блока задания допустимых значений ошибки", на Фиг.5 -схема блока определения времени безошибочной работы; на Фиг, 6 - схемаблока определения эмоциональнойнапряженно 1 ти оператора; на фиг.710 - временные диаграммы работы устройства,Устройство содержит блок 1 определения ошибок, блок 2 оценки, блок 3вычисления модуля ошибок, пороговыйблок 4 блок 5 задания граничных значений параметров, мажоритарный блок6, блок 7 задания допустимых значенийошибки, блок 8 определения временибезошибочнь 1 й работы блокопределе-. 3 Ония эмоциональной напряженное.и оператора 11 чтегпатор 10 элемен И 1блок 12 регистра 1 ли и бло 1 с 13 упрвленив.Блок 1 представляет собой пь 1 чита 1 ьщие блоки, число которь 1 х рави. .ислупараметров состояния объекта управления.Блок 2 предназначен для вь;числепиявеличины выбранного точностного кри 40терия качества управления. В случаеиспользования традиционного квадратичного интегрального критерия он реализуется квадраторами 14 и 15, сумматором 16 и интегратором 17,Блок 3 представляет из себя определечное количество однотипных выпрямительных схем, число которых равночислу параметров состояния объектауправления.Блок А выполнен из вычитающих схем,5 ОБлок 5 представляет собой набор источников напряжения постоянного токас регулируемым выходом,Иажоритарный блок 6 служит для выделения одного (максимального) изВходных эпектрических сигыалоер тренсляции его величины на выход, а так. же для выдачи управляющего напряжения на одну из выходных шин, соответствующую тому параметру (сигналу), который в данный момент выделен какмаксимальный. Блок б содержит операционные усилители 18-21.Блок 7 предназначен для Формирования и выдачи при поступлении на одиниз его управляющих входов управляющего сигнала напряжения, пропорционального максимально допустимой величинеошибки управления по соответствующему параметру. Величина максимально допустимых значений задается по.тенциометрически и коммутируетсяаналоговыми ключами. Блок 7 содержитаналоговые ключи 22, потенциометры 23и элемент ИЛИ 2 ч.Блок 8 предназначен дл;-; вычисления времени достижения входным сигналом определенной, заранее заданнойвеличины. Блок 8 сода .жит узел 25вычитания, п 1.здназнач".Нный для определения разности :.ежду предельнодопустимым значением входного напря-жения соответствующе. о параметра иего текущим значенкем, диФФеренциатор 26, служащий для определения величины производной входного сигнала,компаратор 27,: .:Дназначенный длясравнения велич 1 нь 1 входного сигнала11 П:, уровнем 0 аналоговыи ключ 28,1..11 тель 29 нагряжения, предназначен:.ий для деления напряжения, пропорционального разности между максималь"но допустимым значением входного напряжения и его текущим значением,на напряжение, пропорциональное величине производной данного входногосигнала.Блок 9 предназначен для усиленияэлектрических сигналов активностиголовного мозга оператора и выделения характерных сигналов (ритмов)активности. Блок 9 содержит усилители 30 и Фильтр 31 низких частот.Блок 12 может быть выполнен на базе циФрового вольтметра пибо реализован в виде вольтметра и шлейфногорегистрирующего осциллограФа,Устройство работает следующим образом.На входы блокапоступают сигналы, пропорциональные Фактическим значениям параметров состояния объектауправления, и сигналы, пропорциональные их программным значениям. Выходнье сигналы блока 1, пропорциональные ошибкам по каждому параметру сос 1534484тояния, подаются на входы блока 2 и входы блока 3. Решающий блок 2 производит в течение всего процесса управления непрерывное вычисление величи 5 ны критерия качества, а именно производит возведение в квадрат ошибок по каждому параметру, суммирование получаемых сигналов и интегрирование.Величина напряжения на выходе бло О ка 2 характеризует точность выдерживания оператором программных значений параметров состояния в течение всего процесса управления.15Блоки 3-7 производят непрерывнообработку сигналов, поступающих навходы блока вычисления модуля ошибокс целью выдачи исходной инФормациив блок 8, а также выдачи управляющего 2 Осигнала в канал обработки Физиологической инФормации. Сигналы с выходаблока 3, пропорциональные модулямошибок по каждому параметру состояния объекта управления, .поступают на 25входы блока 4, На его опорные входыподаются с блока 5 сигналы, пропорциональные половине заданной величинызоны изменения для каждого параметрасостояния. В блоке 4 производитсяпопарное вычитание поступающих сигналов, и сигналы, превышающие по величине половину заданной зоны изменения ошибки соответствующего пара-.метра состояния объекта управления,поступают на входы мажоритарного блока 6. Блок 6 производит выбор максимального из всех входных величинсигнала, а также выдачу в блок 7 управляющего напряжения по той выходной 4 Ошине, которая соответствует выделенному сигналу. По данному управляюще, -му сигналу блок 7 выдает на выход на"пряжение, пропорциональное максимально допустимой величине ошибки выделенного мажоритарным блоком 6 параметра, Текущее значение ошибки данного параметра поступает на один входблока 8, на второй вход его с выходаблока 7 подается значение максималь Оно допустимой величины ошибки. Крометого, текущее значение ошибки подается на вход элемента 11. На выходеузла 25 получают разность между текущим и максимально допустимым значением ошибки, а на выходе дифференциатора 26 получают значение производной входного сигнала (текущего значения ошибки),Это значение производной поступаетна вход компаратора 27 и вход ключа 28. Если значение производной превышает уровень "О", то выходным сигна"лом компаратора 27 открывается ключ28 и значение производной проходитна вход делителя 29. На другом входеблока 29 присутствует сигнал разности узла 25. Таким образом определя"ется значение времени безопасной работы системы управления, которое реги"стрируется в блоке 12. Если в следую"щий момент времени мажоритарным блоком 6 выделяется другой параметр,то вся процедура повторяется идентично, но лишь с той разницей, чтоблок 7 выдает напряжение, соответствующее этому другому параметру.,Одновременно с работой точностного канала и канала определения времени безопасной работы происходит обработка Физиологической инФормации.Сигналы биоэлектрической активностиголовного мозга подаются на вход блока 9. Так как сигнал, соответствующийэмоциональному напряжению оператора,лежит в высокочастотной части спектра ЭЭГ, то процедура определения Фак-та эмоциональной напряженности заключается в выделении напряжений этойчасти спектра Фильтром 31,-Выделенный сигнал ритмов мозга подается навход интегратора 10, на выходе которого получают в итоге количественнуюоценку "биологической цены" деятельности оператора, а также на. один извходов элемента 11, на другой входкоторого подан сигнал с выхода мажоритарного блока 6, Сигнал на выходеэлемента 11 будет только тогда, когда;объект управления находится ло какому-либо параметру состояния вне допустимой зоны (т.е., находится в нештатном режиме) и одновременно оператор находится в состоянии эмоциональной напряженности, Регистрируя в бло"ке 12 суммарное время наличия сигнала на выходе элемента 11, получаютколичественную оценку длительностинахождения оператора в стрессовомсостоянииОбнуление интегратора в блоке 2и интегратора 1 О производится в мо"мент начала очередного процесса (цикла) управления импульсом с блока 13,при его запуске,Таким образом, по окончании циклауправления в блоке 12 Фиксируетсявеличина точностного показателя качетсва управления, количественная оценка длительности нахождения оператора в стрессовом состоянии, количественная оценка "биологической цены" достигаемого оператором точностного показателя и, наконец, ряд временных показателей, которые отражают количество выходов системы управления на критические режимы и степень критичности ситуации в каждом таком конкретном случае. Ло этим данным можно с высокой точностью контролировать качество деятельности человека-оператора в системах управления.Ло сравнению с известным устройством, которое контролирует деятельность оператора только по величине точностного показателя качества управления, предлагаемое устройство обладает большей точностью контроля за счет определения целого ряда количественных показателей, всесторонне характеризующих качество деятельнос ти оператора, его профессиональный и Физический уровень подготовки, а также позволяющих устранить известную неопределенность в результатах контроля при использовании известных Зг, устройств. Так, например,. если у двух операторов близки точностные показа тели качества управления фиго 6 у то предлагаемое устройство дает воэможность проконтролировать операторов,.35 в данной ситуации по таким показателям, как суммарное время нахождения оператора в состоянии "Я-напряженности"; величина психоАизиологических затрат за цикл управления, количество и степень критичности, имевшие место в процессе управления,нештатные ситуации. В зависимости от специФики объекта. управления и задачи управления можно объективно и достовер но отдать предпочтение одному из операторов, что принципиально невозможно при использовании известного устройства. 3 случае, представленном на иг. 7-1 О, предпочтение следует отдать второму оператору, При одинаковых точностных показателях и уровне Фиэиологических затрат у него меньше уровень критичности допущенных нештатных ситуаций и он меньшее число раз пребывал в состоянии "Я-напряженностиФормула изобретенияУстройство для контроля работы оператора, содержащее блок определения ошибок,.информационные входы первой и второй групп которого являются соответственно входами контролируемых и заданных параметров устройства, а выходы подключены к соответствующим входам блока вычисления модуля ошибок, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами первой группы порогового блока, информационные входы второй 1 руппы которого подключены к соответствующим выходам блока задания граничных значений параметров, интегратор, установочный вход которого соединен с выходом блока управления, блок оценки, инФормационные входы которого подключены к соот;:.".етствующим выходам блока определения ошибок, установочный вход - к выходу блока управления, а выход - к первому входу блока регистрации, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что с целью повышения точности ус гройства, в него вве.- дены блок задания допустимьг значечий ошибки, мажоритарный блок, входы которого сое.;инеы с соответствующими выходами порогового блока а выхо-. ды группы - с соответствующими входами блока задания допустимых значений ошибки, блок определения эмоциональной напряженности оператора, входы которого являются соответствующими входами реакций оператора устройства, элемент И и блок определения времени безошибочной работы, выход которых подключен к второму входу блока регистрации, первый вход - к выходу блока зчачения допустимьгх значений ошибки, а второй вход - к выходу мажоритарного блока, соединенному с первым входом элемента И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, а второй вход - к выходу блока определения эмоциональной напряженности оператора, соединенному с информационным входом интегратора, выход которого подключен к четвертому входу. блока регистрации.1534484 Хамраяор ХФ 7 фмОВ,У авитель А, Карлоед М,Ходанич рректорМ, Шароши Тупиц т е Тираж 385 Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 43ВНИИПИ Госуда Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10