Устройство для задания программы обучения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 1)4 С 09 В 9/00 КОМИТЕТ ССС ЕНИЙ И ОТКРЫТ ОСУДАРСТВЕНН О ДЕЛАМ ИЗОБ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВ ВТОР СНОМ ностного характера функционированияреальных объектов управления. Цельдостигается тем, что в известное устройство, содержащее регистр адреса,блок памяти, регистр микрокоманд,первый и второй элементы ИЛИ, генератор случайной последовательности импульсов, дешифратор и блок элементовИ, введены третий и четвертый элементы ИЛИ, группа регистров, первый триггер, генератор тактовых импульсов иблок сравнения, содержащий пятый,шестой, седьмой, восьмой и девятыйэлементы ИЛИ, пять элементов эффекта,пять элементов И, второй триггер,элемент ИЛИ-НЕ, сумматор, две группыэлементов И, регистр числа и сдвигаю-Фщий регистр. Изобретение повышает качество подготовки операторов по выполнению алгоритмов сложной логической структуры за счет случайного розыгрыша наступления исходов соответствующих логических условий. 2 ил. 444/24-241.865,87. Бюл, В 18Балабай, В.А. Саников, В.А. Харченко и(54) УСТРО ПРОГРАММЫ ОБУЧЕНИЯ(57) Изобретение относится к тренаерам операторов систем управленияможет быть использовано в качестве устройства управления тренажером операторов систем управления. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства с повышение эффективности управления тренажером за счет моделирования вероят. -1310874 А 11 131087Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано в качестве1 устройства управления тренажером операторов систЕм управления.Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства с повышением эффективности управления тренажером.Иа фиг. 1 схематически представ О лена общая структура устройства; на фиг, 2 - структура блока сравнения.Устройство содержит регистр 1 адреса, блок 2 памяти, регистр 3 микро- коман, элемент 4 ИЛИ, генератор 5 15 случайной последовательности импульсов, блок 6 сравнения, блок 7 элементов И, элемент 8 ИЛИ, дешифратор 9, элемент 10 ИЛИ, триггер 11, генератор 12 тактовых импульсов, элемент 20 13 ИЛИ, регистры 14, выходы 15, 16, 17 устройства, входы 18 и 19 устройства.Регистр 1 предназначен для задания управляющей составляющей алгоритма 25 управления. Емкость регистра 1 определяется числом операций алгоритма управления. Появление сигналов на входах регистра 1 соответствует моменту завершения отработки операто ром предыдущей операции алгоритма. Сигналы на одних выходах регистра 1 однозначно определяют последовательность выполнения операций алгоритма управления, а сигналы на других его выходах используются для моделирования вероятностного поведения объекта управления и соответственно принятия решения оператором о выборе необходимой реализации алгоритма управле ния в зависимости от реакции объекта управления на выполненные им ранее управляюшие воздействия.Генератор 5 предназначен для задания случайного равномерно распределен- ного числа в интервале от 0 до 1.Блок 6 модержит (фиг, 2) регистр 20 числа, сумматор 21, элементы 22- 28 И, элемент 29 ИЛИ-НЕ, элементы 30-33 ИЛИ, триггер 34, элементы 35- 38 задержки, сдвигающий регистр 39 элемент 40 ИЛИ, элемент 41 задержки, входы 42-46 и выход 47 блока.Блок 7 содержит столько подгрупп элементов И, сколько исходов может принимать модулируемое логическое условие. Элементы И блока 7 выполняют функции коммутирующих устроиств,поз воляющих определить адрес очередной 4 2микрокоманды в блоке 2, в зависимости от того, какой исход приняло логическое условие алгоритма. Число элементов И в каждой подгруппе соответствует числу логических условий моделируемого алгоритма управления, ачисло подгрупп элементов И соответствует максимальному числу исходов моделируемых логических условий.Элемент 8 объединяет сигналы наобнуление регистров 14 после включения тренажера и после окончания моделирования текущего логического условия.Дешифратор 9 предназначен для однозначного сопоставления номера ячейки регистра 1, который соответствуетномеру логической операции алгоритма,с требуемым элементом И блока 7 вподгруппах.Триггер 11 предназначен для управления включением и отключением генератора 12, предназначенного для синхронизации блока б,Выходы 15 предназначены для управления средствами индикации, выходы16 - для соответствия задействованного оператором номера органа управления требуемому на панели управления,выходы 17, число которых соответствует числу исходов моделируемого логического условия соединены с входамирегистров 14, число которых такжесоответствует числу исходов моделируемых логических условий, и хранитсятам на время моделирования срабатывания логического оператора алгоритма.Вход 18 может быть подключен к выходам устройства сравнения, проверяющего безошибочность действия оператора.Внешний вход 19 предназначен дляобнуления регистров 14 и приведенияблока 6 в исходное состояние послевключения тренажера для работы. В математике, автоматике и других науках широкое распространение получили бинарные логические условия,т,е такие, которые могут принять два возможных исхода: либо условие сработало, либо нет. Анализ реальных алгоритмов деятельности оператора АСУ показывает, что значительная часть алгоритмов управления действий содержит многозначные. логические условия, требующие соответствующих действий от оператора по каждому исходу такого логического условия, Так, напри(2) АлААлААААА АА (4)Принятие логическим оператором ЛСА Р того и 3 ти иного исхода при однократном выполнении алгоритма характеО риэует частоту наступления того или иного исхода вероятностного события. Если исходы данного события являются независимыми, то имея статистику наступления тех или иных исходов, полученную в результате эксплуатации реального объекта, можно от частот указанных событий перейти к соответствующим вероятностям. 3мер, возможны исходы "Норма", "Не норма" и "Предел", "Авария" и т.д.Для задания управляющей схемы алгоритмов управления широко используется язык логических схем алгоритмов (ЛСА).Рассмотрим процесс выполнения алгоритма, заданного, например, следующей ЛСА: ф ф А 4 Аф А А,ф АА ф Выполнение алгоритма управления начинается со срабатывания самого первого члена А ЛСА и заключается в последовательном переходе до последнего ее члена А. Члены ЛСА, обозначенные символом А, называются операционными операторами и они не изменяют порядок следования операторов,т.е. следуют в строгой очередности нарас тания номера оператора, а члены ЛСА обозначенные символом Р, указывают на наличие в алгоритме логических условий. Именно эти логические операторы ЛСА и могут изменять последовательность выполнения операторов алгоритма.Так, в случае срабатывания логического условия по стрелке номер один человек-оператор обязан после второй операции алгоритма перейти к шестой операции алгоритма, т.е, к выбору следующей реализации: или по стрелке номер два: ААААэА л Алл В случае срабатывания Р-оператора по третьей стрелке:40АлА 2 А Алл (3) и, наконец, если логическое условие не срабатывает, то оператор обязан выполнить другую реализацию, а именно: 45 4Допустим, что для нашего примерав 253 случаев работы оператора появился сигнал "Не норма , в столькихже случаях "Предел", "Авария" и "Норма. Тогда можно задать числовые граничные значения соответствия каждомуисходу логического оператора. Еслислучайное число Х приняло значение0 л х ( 0,25, то оператору необходимо выполнять первую реализацию, а вслучае 0,25 ( х0,5 - вторую реализацию, если 0,5 с х - 0,75, то третью, и, наконец, когда х ) 0,75, онобязан выполнить четвертую реализацию алгоритма управления,Таким образом, необходимо обеспечить хранение граничных значенийвероятностей 0,25; 0,5 и 0,75, а онихранятся в третьих микрооперацияхмикрокоманд, предшествующих логическим операторам Р ЛСА. Так, например,в рассмотренной ЛСА вторая (А) микрокоманда содержит три третьих микрооперации, другие микрокоманды данногоалгоритма содержат две микрооперации.В других алгоритмах микрокоманды,предпредшествующие логическим операторамЛСА, должны иметь как минимум однутретью микрооперацию, а в пределе(и) - третью микрооперацию для изначных логических операторов,Устройство функционирует следующимобразом.При включении тренажера установочным импульсом, поступающим на вход19 через элемент 8 сигнал поступаетна входы регистров 14 и обнуляет их,Далее этот сигнал поступает на вход46 блока 6 и через элемент 40 переводит триггер 34 в единичное состояние,а через элемент 33 элемент 38 обнуляет регистр 20 и устанавливает регистр39 в исходное состояние, при которомвсе разряды регистра находятся в состоянии "0", кроме первого младшегоразряда (на схеме правый разряд), находящегося в состоянии "1".Кроме того, с помощью регистра 1производится выбор первой операцииалгоритма за счет появления сигналана управляющих выходах триггера 1.Данный сигнал производит перезаписьсодержимого первой микрокоманды изблока 2 в регистр 3После выдачи человеком-операторомсоответствующих управляющих воздействий и проверки их на безошибочностьпоявлением сигнала на входы 18 производится выбор очередной операции ала=(хх) а = (х хх) а, = (х х х) а= (хх 4 х)513108горитма. Если очередная операция алгоритма задана оператором А ЛСА, тосигналы будут появляться на управляющих выходах регистра 1 и цикл работы устройства повторится в описанномпорядке.В случае, если отрабатывается оператор А ЛСА, предшествующий логическому оператору Р ЛСА, то дополнительно появится сигнал на выходах регистра 3 (в примере А ЛСА), посколькуданная микрокоманда содержит не только первую и вторую микрооперации,но и столько третьих микроопераций,сколько значительное логическое условие разыгрывается, минус единица (вданном примере три третьих микрооперации).Этим сигналом граничные значения.вероятностей принятия логическим оператором Р того или иного исхода перезаписываются в регистры 14 (в рассматриваемом примере в три регистра из иимеющихся).При отработке логического условия 25Р ЛСА в качестве очередной операцииалгоритма сигнал появляется на информационных выходах регистра 1, которыеподключены к тем номерам ячеек регистра 1, которые соответствуют порядковому номеру оператора Р в ЛСА (впримере - к ячейке 3). Через элемент4 сигнал поступает на запуск генера. -тора 5 (х) и на вход триггера 11,сигнал с выхода которого запускаетгенератор 12, импульсы с которогопоступают на вход 44 блока 6 и навходы регистров 14 для считыванияинформации с их выходов в блок 6.Кроме того, сигнал с выхода триггера 4011 поступает на вход 45 блока 6.Сущность работы блока 6 заключается в последовательном сравнении случайного числа х, выработанного генератором 5, с граничными значениями(ххх) вероятностей срабатывания того или иного исхода логического условия. Запись очередного числа х в регистр 20 и сравнение с гра -ницами допусков производится от меньшего значения к большему, т,е,х, с х , х, и сравнение производится за и тактов генератора 12.При подаче управляющего импульсана вход 45 очередное число х черезэлемент 41 поступает на вход элемента 23, а с его выхода - перезаписыва 1ется в регистр 20 Сравнение значениячисла х с граничными значениями веро 74 6ятностей х,х ,х и соответствие1 Уего одной из указанных границ приве"дет к появлению сигналов на выходах47, выходах элементов 25 одного изсигналов: В каждом цикле сравнения очередно го случайного числа х с граничными значениями на вход 44 подается И тактовых импульсов (ТИ):ТИ 1, ТИ 2,;ТИ И. Тактовый импульс поступает через элемент 26 на одни входы элементов 24, на другие входы которых поступают сигналы с выходов реги.стров 14. При этом открывается первая подгруппа элементов 24 (правая), поскольку на эту подгруппу с триггера младшего разряда регистра 39 поступает высокий потенциал. Значение первой границы х переписывается из регистра 14 через элемент 24, элемент 30 в сумматор 21. Тактовый импульс поступает также по цепи на вход 44, элемент 26, элемент 37 на вход элемента 22, который производит перезапись содержимого регистра 20 в сумматор 21 случайного числа х в обратном коде, В зависимости от соотношения значений величин х, х, сумматор 21 может находиться в одном из трех возможных состояний: отрицательный результат, когда х,х; отрицательный ноль, когда х = х и положительный результат, когда х ) х. Состояние сумматора 21 анализируется элементами 27, 28, 29 и 32.Если хх, то в сумматоре 21 будет положительный результат, откроется элемент 27 в такт поступит на элемент 32 и далее на элементы 25, Однако из этих элементов открывается лишь первый (верхний) элемент группы, так как на этот элемент поступает разрешающий потенциал с триггера младшего (правого) разряда регистра 39. В результате, сигнал будет на выходе а = (хх), Импульс с выхода элемента 27 поступает через элемент 32 и элемент 40 на вход триггера 34 и переведет его в единичное состояние. При этом элемент 26 закроется и дальнейшее поступление тактов в блок 6 прекращается до начала нового цикла сравнения. Кроме того, с выхода элемента 27 сигнал через эле50 На выходе 47 во втором такте вырабатывается сигнал а 2 = (х ( хх), так как в элементах 25 во втором такте сравнения открыт второй (сверху) 55 элемент И. 7 1310мент 32, элемент 33, элемент 38,элемент 31 очищает сумматор 21. Далеесигнал с выхода элемента 38 поступаетна вход регистра 20 и очищает его, ипоступая также с выхода элемента 38на входы регистра 39, приводит его висходное состояние,В случае, если х = х 1, в сумматоре 21 будет "Отрицательный ноль",когда все триггеры сумматора находятсяв единичном состоянии. Такое состояние суматора 21 выявляется элементом29, входы которого подключены к нулевым выходам триггеров сумматора 21.При наличии в сумматоре 21 "Отрицательного нуля" на выходе элемента29 появится сигнал, который подаетсяна элемент 32 и далее на входы элементов 25. Однако, при подаче тактовбудет открыт лишь первый (верхний)элемент 25, что обеспечивается разрешающим потенциалом, поступающим смладшего (правого) разряда регистра39, В результате, сигнал опять появится на выходе соответствующем а = 25(х ( х 1).Кроме того, по описанным цепямполученный сигнал приведет в исход-,ное состояние регистр 20, сумматор21, регистр 39 и триггер 34.30Если же х ) х, то в сумматоре 21будет отрицательный результат. Припоступлении тактов открывается элемент 28, импульс с его выхода сдвигает на один разряд "единицу" в регистре 39 через элемент 35 и вход регистра 39 и сигналом с выхода элемента35 по цепи через элемент 31 на входсумматора 21 обнуляет его. В результате этого устройство будет подготов лено к второму такту сравнения.При подаче второго такта осуществляется сравнение числа х с х 2. Приэтом работа устройства аналогична работе при поступлении первого такта, 45однако во втором такте в регистре 39"единица" будет записана во втором(справа) триггера, поэтому при поступлении второго такта в сумматор 21 изрегистров 14 будет выдано число х. Если х ) х, то во втором такте импульсы с выхода элемента 28 по опи 874 8санным цепям сдвигают "единицу" в регистре 39 и очищают сумматор 21, подготавливая устройство к третьему такту сравнения.Процесс сравнения случайного числах с граничными значениями вероятностей х х х может продолжатьсядо И-го такта. В И-ом такте вырабатывается сигнал а = (хс х ( х),если хх ( х. В этом случае будетоткрыт М-й элемент.25, а остальныеэлементы блока 6 будут приведены в исходное состояние,При появлении в одном из тактовсравнения сигнала на выходе 47 он поступит на соответствующую подгруппуэлементов И блока 7, на первые ихвходы, а выбор конкретного элементаИ в подгруппе будет обеспечен поступлением сигнала на его второй вход свыхода дешифратора 9, что позволяетоднозначно сопоставить номер элемента И в подгруппе блока 7 номеру логического оператора Р в ПСА при любом ик количестве в алгоритм деятельности,Сигнал с выхода задействованногоэлемента И блока 7 поступает на элемент 10 и через него обнуляет по первым входам содержание регистров 14,а также поступает на информационныевходы блока 2 и выбирает в качествеочередной необходимую (в примере А,А, А или А) микрооперацию дляпредставления оператору результатасрабатывания логического условия идля принятия им соответствующего решения на выдачу управляющего воздействия.Кроме того, сигналы с выхода блокаб поступают через элемент 13 на входтриггера 31, а сигнал с его выходаотключает генератор 12, возвращаяустройство в исходное состояние донаступления. очередного логическогоусловия в алгоритме управления.Алгоритмы управления могут содержать логические условия любой степенизначности, последняя определит числотретьих микроопераций в микрокомандерегистра 3, разрядность регистра 39,число регистров 14 в группе, число аподгрупп элементов И в блоке 7 и число элементов 24 и 25Число логических операторов в алгоритме управления определяет число элементов И вподгруппах блока 7 и разрядность дешифратора 9, с помощью которого производится сопоставление номера логн 9 1 3108ческого оператора в схеме алгоритмаи соответствующего элемента И в подгруппак блока 7,Изобретение позволяет, во-первых,расширить область применения устрой 5ства за счет модепирования вероятностного характера функционирования реальных объектов управления и,во-вторых, повысить качество подготовкиоператоров систем управления по выпол нению алгоритмов сложной логическойструктуры за счет случайного розыграша наступления исходов соответствующих логических условий,Использование устройства повышает 15эффективность управления тренажеромоператоров ЛСУ. Формула изобретения20Устройство для задания программы обучения, содержащее регистр адреса, входы которого являются соответствующими информационными входами устройства, а выходы первой, второй и д третьей групп подключены к соответствующим входам первогоэлемента ИЛИ, дешифратора и к соответствующим адресным входам блока памяти соответственно, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом генератора случайной последовательности импульсов, выходы блока памяти соединены с соответствующими входами регистра микро- команд, выходы первой и второй групп которого являются соответствующими информационными выходами первой и второй групп устройства, выходы дешифратора подключены к соответствующим входам первой группы блока элементов И, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами блока памяти и с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, а целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены третий и четвертый элементы ИЛИ,группа регистров, первый триггер, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, содержащий пятый шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, второй триггер, элемент ИЛИ-НЕ, сумматор, первую и вторую группы элементов И, регистр числа и сдвигающий регистр, установочный 7 ч 10вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а информационный вход - с выходом четвертого элемента задержки, подключенным к первому входу седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, подключенным к установочному входу регистра числа, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки, соединенного свходом второго элемента задержки, выход Которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым прямыми выходами сумматора, первый прямой и первый, второй и третий инверсные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам элемента ИЛИ-НЕ,выход которых соединен с первым входом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, а выход - к первым . входам элементов И второй группы ипервым входам пятого и шестого элементов ИЛИ, вторые входы которых являются управляющим входом устройства, подключенным к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход - с входами разрешения записи регистров группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам третьей группы регистра микрокоманд, входы разрешения считывания - к единичному выходу первого триггера, а выходы - к соответствующим первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами сдвигающего регистра, третьи входы - с выходом второго элемента И, а выходы - с соответствующими входами восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а установочный вход - с выходом седьмого эдемента ИЛИ, первый вход второго элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход - к нулевому выходу второго триггера, выход -к входу третьего элемента задержки,8-вход второго триггера соединен свыходом шестого элемента ИЛИ, а Рвход - с единичным выходом первоготриггера, подключенным к входу запуска генератора тактовых импульсов ипервому входу первого элемента И,второйвход которого соединен с выходом пятого элемента задержки, вход которого подключен к выходу генератора слуОчайных последовательностей импульсов,вход первого элемента задержки соединен с выходом пятого элемента ИЛИ,вход четвертого элемента задержкиподключен к выходу пятого элемента И,вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующими выходами сдвигающего регистра, а выходы -с соответствующими входами второйгруппы блока элементов И и третьегоэлемента ИЛИ, выход которого подключен к К-входу первого триггера,Я-входкоторого соединен с выходом первогоэлемента ИЛИ,а нулевой выход - с входомостанова генератора тактовых импульсов.1310874 Составитель А. КарловТехред М.Ходанич Коррек Н.Повидайчи дак етрушк Заказ 18 ПодписноеСССР Ид, 4 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна 1Фг 48 . Ги ВНИИПИ ГосУда по делам из 113035, Москва, ж 434твенного комитетретений и открыт