Тренажер оператора автоматизированной системы управления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапистическиаРеспублик(23) Приоритет Опубликовано 23.12.82. Бюллетень 47Дата опубликования описания 23.12,82 до делам изобретений и открытий(54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ1Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано в устройствах для обучения и профессионального отбора операторов.Известен тренажер, содержащий информационное, звуковое и световое5 табло, блок управления звуковым и световым табло, узел управления, триггер пуска и триггер управления, блок задания времени и узел регистрации 1 . Этот тренажер повышает степень тренированности за счет переключения внимания, однако имеет ограниченную точность контроля профессиональных навыков.Наиболее близким к изобретению является тренажер, содержащий блок управления, блок предьявления ин- .2 о формации, блок коммутации, шифратор, схему сравнения, узел регистрации ошибок и пульт оператора, блок формирования команд, блок регистра 2ции промежуточных цифр, узел памяти, блок звуковой сигнализации 12.Однако данный тренажер обладаетнизкой точностью, так как не учитывает возможность угадывания.Целью изобретения является повышение точности тренажера эа счет исключения влияния угадывания,Эта цель достигается тем, что втренажер оператора автоматизированной системы управления, содержащийпульт оператора, блок предъявления учебной информации, блок сравнения, последовательно включенныевторой инвертор и третий элементИ, а также четвертый элемент И,включенные первый шифратор и первыйкоммутатор, введены последавательновключенные распределитель импульсов, ключ и шифратор, первый и второй выходы которого соединены соответственно со входом блока управления и вторым входом первого коммутатора, последовательно соединенные1 О 15 30 35 50 55 3 9блоки регистров, второй коммутатори блоки анализа ответов, выходы которых соединены с вторым входом блока регистрации, а вторые входы - свыходом пульта оператора, и Формирователь кодов, вход которого подключен к второму выходу распределителяимпульсов, а выход - к входу первого шифратора, выходы блоков регистров че,ез блок сравнения соединеныс вторым входом ключа, а входынепосредственно с выходом первогокоммутатора, вход распределителяимпульсов соединен с вторым выходомблока управления третий выход которого подключен к второму входу второго коммутатора, второй выход которого соединен с входом блока предъявления уцебной информации, третьивходы блоков анализа ответов подключены к четвертому выходу блока управленияПричем второй коммутатор содержитФормирователь импульсов равновероятностных чисел, выход которого соединен с первыми входами элементовИЛИ первой группы, вторые входы которых являются вторым входом коммутатора, а выходы непосредственносоединены с первыми входами элементов И первой группы и через инвероры группы с первыми входами элементов И второй группы, вторую группуэлементов ИЛИ, первые и вторые входы которых соединены соответственнос выходами элементов И первой и второй групп, а выходы являются вторымвыходом коммутатора, вход Формирователя импульсов является вторым входом коммутатора, вторые входы элементов И первой и второй групп являются первым входом коммутатора,Блок анализа ответов содержитпоследовательно включенные первыйтриггер, первый элемент И и элементИЛИ, последовательно соединенныепервый инвертор и второй элемент И,последовательно включенные второйинвертор и третий элемент И, а такжечетвертый элемент И, первый входкоторого соединен с выходом второго инвертора, а второй и третий входы и выход четвертого элемента И являются соответственно первым и третьим входами блока, второй вход третьего элемента И соединен с выходомпервого инвертора, выход - с вторымвходом эпемента ИЛИ, а третий входявляется третьим входом блока, вы 8 ф,ход первого триггера соединен с входом второго инвертора и вторым входом второго элемента И, третий входи выход которого являются соответственно третьим входом и вторым выхо-дом блока, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, второйвход первого элемента И - первымвходом блока, первый вход первоготриггера - вторым входом блока, авторой вход первого триггера и третий вход первого элемента И - третьим входом блока.Кроме того, блок управления содержит последовательно соединенныепервый генератор, переключатель,второй триггер и второй генератор,третий генератор, выход которого является третьим выходом блока и подключен через формирователь импульсов опроса к четвертому выходу блока, а через сцетцик - к первому выходу блока, четвертый генератор,вход и выход которого являются соответственно входом и третьим выходом блока, вход третьего генератора соединен с вторым выходом переключателя, второй вход второго триггера и выход второго генератора являются соответственно входом ивторым выходом блока,На Фиг, 1 изображена структурнаясхема транажера, на фиг, 2- схемаформироваеля кодов, на фиг. 3 - схема формирователя импульсов; на фиг.4 схема блока анализа ответов,Тренажер содержит блок 1 управления, распределитель 2 импульсов,Формирователь 3 кодов (равновероятностных чисел), шифратор 4, коммутатор 5, блок 6 регистров (списков элементов), состоящий из регистров 7,осуществляющих запись и хранение иразрядов десятицных цифр в двоичномкоде, блок 8 регистров (списка дистракторов), состоящий из регистров9, осуществляющих запись и хранениеи разрядов десятичных цифр в двоичном коде, блок 10 сравнения, предназначенный для выделения разрядовсписка элементов и списка дистракторов, содержащих одинаковые цифры,состоящий из группы элементов И 11и элемента ИЛИ 12, ключ 13, шифратор14 (адресов), коммутатор 15, включающий в себя Формирователь 16 импульсов равновероятностных чисел,элементы ИЛИ 17, элементы И 18 -;18инверторы 19, элементы И и элементы38 6 50Блок 10 совместно с ключом 13 предотвращает запись в регистры 9 блока 8 тех чисел, что были записаны врегистры блока 6 с такими же порядковыми номерами.Коммутатор 15 предназначен для55 подключения к блоку 22 либо выходов блока 6, либо совместно несовпадающих выходов блока 6 и блока 8,5 9837ИЛИ 21, блок 22 предъявления учебнойинформации (списков), содержащийдешифраторы и цифровые индикаторы(не показаны), классификатор 23 ответов, состоящий из блоков 24 анализа ответов, пульт 25 оператора, содержащий кнопки 26, блок 27 регистрации, состоящий из трех групп последовательно соединенных элементовИЛИ 28, счетчиков 29 и узлов 30 индикации.Блок 1 управления содержит генератор 31 одиночных импульсов с кнопкой управления (не показана), двухпозиционный переключатель 32, триггер 33, генератор 34, генератор 35одиночных импульсов, генератор 36(импульсов с регулируемым периодоми длительностью импульсов), счетчик37 (числа предъявлений) и формирователь 38 импульсов (опроса).формирователь 3 кодов (равновероятностных чисел) содержит генератор39 (шума), триггеры Шмитта 40, накоторые подаются опорные напряженияв : О, инверторы 41 и элементы И 42,оФормирователь 16 содержит генераторы 43 и 44 случайных импульсов,элемент ИЛИ 45, триггеры 46, элементь 1 И 47 элементы И 48 и элементы И 49Блок 24 анализа ответов состоитиз трехвходовых элементов И 50-53,инверторов 54 и 55 элемента ИЛИ 56и триггера 57, 35Формирователь 3 служит для формирования потока равновероятностныхсигналов на выходах от 0 до 9, причем вероятность появления сигналана каждом выходе равна р=1/п=0,1.Шифратор 4 осуществляет преобразование сигналов, поступающих спозиционных выходов формирователя 3,в двоичный код.Коммутатор 5 служит для распределения чисел в двоичном коде по регистрам блока 6 регистров (спискаэлементов) и блока 8 регистров (списка дистракторов),Формирователь 16, представляющийсобой регистр сдвига, у которого "0"и "1" по разрядам распределены случайно, но с равной вероятностью,служит для выбора регистров блока 6и блока 8, подключаемых к выходамблока 22,Блок 22 осуществляет отображениедесятичных и-разрядных чисел (гдеи 10-20) с любым временем экспозиции.Классификатор 23 служит для классификации ответов испытуемого поправильным, ложным тревогам или пропускам.Пульт 25 предназначен для вводаиспытуемым ответов по всем г разрядам.Блок 27 осуществляет подсчет иотображение числа правильных ответов, числа ложных тревог и числа пропусков.Тренажер работает следующим об .разом.Испытуемому снацала предъявля-.ют для запоминания список элементов представляющий собой и-разрядное десятичное число (где п=10-.;20),Он должен запомнить сами элементыи их место в списке. Затем испытуемому последовательно предъявляютновые списки элементов, в каждом изкоторых присутствуют старые элементы и новые элементы (дистракторы),Испытуемый должен дать положительныйответ в том случае, если во вновьпредъявляемом списке он определяетстарый элемент, причем находящийсяна своем месте. При этом возможныследующие исходы: а) предъявляетсястарый элемент и испытуемый положительно отвечает (правильный ответ)бпредъявляется старый элемент аиспытуемый считает, что это новый(пропуск элемента); в) предъявляется новый элемент, а испытуемый считает что это старый и дает положительный ответ (ложная тревога),Оценка точности следов памяти производится путем определения вероятности истинного обнаружения на основании апостериорно известных вероятностей правильного обнаружения старых элементов и ложных тревог поформулеи (Рп Рлт)("-Рд )Тренажер работает в двух режимах:в режиме 1 предъявления списка элемен 9 37 тов для запоминания и в режиме И предъявления списков элементов для узнавания.Двухпозиционный переключатель 32 устанавливается в положение "Режим" и нажимается кнопка (не показано) управления генератора 31. При этом сигнал с выхода генератора 31 церез двухпозиционный переключатель 32 поступит на единицный вход триггера 1 О 33 и переведет его в единичное состояние, при котором сигнал с единиц- ного выхода триггера 33 поступит на запускающий вход генератора 34 и вклюцит его. Тем самым, на первом 15 выходе блока 1 появится последова - тельность импульсов с определенной тактовой цастотой.В режиме 1 при включении тренажера также нацинает работать формиро- го ватель 3, Сигнал с выхода генератора 39 поступает на входы триггеров 40. Последние используются в кацестве элементов сравнения напряжения шума с уровнями опорных напряжений О . - Ц, до 9 разделяющих весь диапазон напряжений шума на десять интервапов, С первого выхода блока 1 импульсы поступают на распределитель 2, При этом импульс появится на выходе распределителя 2, связанным с опросным входом формирователя 3. В момент прихода опросного импульса выполняется условие: О Ою О,;ц, где Од - амплитуда напряжения на выходе генера 35 тора 39. В этом случае срабатываютпервых триггеров Шмитта, сигналы с выхода которых поступят на 1 соответствующих элементов И 42, но из них первые 1-1 будут закрыты по второму входу соответствующими сигналами с выходов инверторов 41, В результате в момент опроса сигнал появится только на выходе го элемента И 42,При десяти опорных уровнях напряжения вероятность появления сигнала на 1-м выходе равна Р =0,1.Номер возбужденной шины (1-й выход, где 1:09) в шифраторе 4 преобразуется в двоичный код и записы 50 вается через коммутатор 5 в первый регистр 7 блока 6.Затем с первого выхода блока 1 поступает очередной импульс на распре - делитель 2, при этом сигнал появится уже на втором выходе распределителя 2, соединенном с информационным входом ключа 13, В нормальном состоянии клюц 13 пропустит этот импульс на вход шифратора 14, который 1соответственно произведет переклюцения в коммутаторе 5, обеспечивающие соединение его входов с выходамиочередного регистра блока 6. Таккак в этот момент на .опросном входеформирователя 3 нет импульсов, то запись цисла в дополнительный регистрне произойдет,При очередном сигнале с первоговыхода блока 1 распределитель 2 выдает импульс, поступающий на опросный вход Формирователя.3. В этомслучае, аналогично описанному, в выбранный очередной регистр блока 6 вдвоицном коде запишется случайная цифра, соответствующая номеру возбужденной цины формирователя 3.Таким образом, при последующемпоявлении сигнала на первом выходеблока 1 сначала будет выбиратьсяадрес очередного регистра, а затемчзаписываться в него слуцай 1 ая циф -ра. 1(огда нацнется запись случайныхцифр в регистры блока 8, включав гсяв работу блок 10, который с помощьюэлементов И 11 сравнивает числа,записанные в 1-ом регистре блока 6и в 1-ом регистре блока 8. Если цисла оказываются одинаковыми, то сигнал с выхода элемента И 11 1 черезэлемент ИЛИ 12 поступит на запрещающий ьход ключа 13, тем самым предотвращая изменение адреса регистра,подклюцаемого коммутатором 5 к шифратору 4, Поэтому, при появлении наопросном входе формирователя 3 оцередного импульса, запись нового случайного цисла будет производитьсяФв ранее подключенный коммутатором5 регистр 9. За счет этого исключается возможность наличия в спискедистракторов старых элементов, сто"ящих в тех же разрядах (позициях),С последнего выхода шифратора 14сигнал поступает на нулевой входтриггера 33, переводит его в нулевое состояние и тем самым отклюцает генератор 34, а также на входгенератора 35. При этом запись циселв блоках 6 и 8 завершается, блок 1прекращает выдацу импульсов с первого выхода и выдает сигнал на второмвыходе, с генератора 35. Длительность этого сигнала определяетсявыбранным временем экспозиции списка элементов, предъявляемого длязапоминания, Сигнал с второго выхода блока 1 поступает через злемен98373 20 ты ИЛИ 17 на управляющие входы эле-ментов И 18, которые откроются и подключат выходы регистров 7 блока 6 через элементы ИЛИ 21 к блоку 22, и на вторые входы блоков 24 анализа ответов.Испытуемому для запоминания будет предъявлен и-разрядный список десятичных чисел. Для этого двухпозиционный переключатель 32 переводят в 10 положение "Режим П" и нажимают кнопку управления генератором 31, При этом сигнал с выхода генератора 31 через двухпозиционный переключатель 32 поступит на вход генератора 36, 15 выход которого служит третьим выходом блока 1. Сигнал с выхода блока 1 поступит на опросный вход формирователя 16. Длительность сигнала выбрана такой, чтобы испытуемый успел выявить старые элементы и затем с помощью кнопок 26 пульта 25 произвести необходимое действие.формирователь 16 начинает работать сразу при включении тренажера. 25 Триггеры 46 вместе с элементами И 47 и 48 межразрядных связей образуют регистр сдвига, содержимое которого сдвигается на один разряд с приходом импульса с одного из двух генераторов 43 или 44. При этом 0 или "1 н записанные в последнем разряде, стираются, а в первый разряд записывается "0" или "1", в зависимости от того, какому генератору принадлежит продвигающий импульс. Ге 35 нераторы 43 и 44 вырабатывают пуассо новские потоки с разными интенсивностями, т,е, ) =, поэтому вероятность считывания единицы с перво 40 го разряда будет равна вероятности считывания нуля с того же разряда.Таким образом, в момент прихода опросного импульса в разрядах регистра сдвига будет случайным образом записано число нулей и единиц. Выходы разрядов регистра сдвига соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ 17, В момент прихода опросного импульса единицы с выходов элементов ИЛИ 17 откроют соответству ющие элементы И 18, а нули - через инверторы 19 откроют соответствуоцие элементы И 20, в результате чего к блоку 22 подключатся выходы некоторых регистров блока 6 и выходы некоторых регистров блока 8. Кроме того, на время действия опросного импульса на управляоцие входы гене 8 10раторов 43 и 44 будет подан сигнал, который отключит их. Этим достигается неизменность состояния выходов равновероятностного блока 16. Таким образом, испытуемому будет предъяв" лен список, содержащий как старые элементы, так и новые (дистракторы).Испытуемый, если считает, что в рассматриваемом разряде находится старый элемент, нажимает соответствующую данному разряду кнопку 26. При этом, если действительно в данном разряде имеется старый элемент то к первым входам элементов И 50 и 53 и к входу инвертора 55 приложен положительный потенциал, После нажатия кнопки 26 срабатывает триггер 57, обеспечив подачу положительного импульса на вторые входы элементов И .50 и 51 на вход инвертораПри поступлении опросного импульса с пятого выхода блока 1 на входы (опросные) элементов И 51-54 только с выхода элемента И 50 через элемент ИЛИ 56 импульс поступит на первый выход блока 24 соединенный с первой группой входов блока 27 (правильный ответ).Опросный импульс, поступивший на нулевой вход триггера 57, возвратит его в исходное состояние.Если в данном разряде имеется новый элемент и испытуемый не нажал кнопку (правильный ответ), то к первым входам элементов И 50 и 53 и ко входу инвертора 55 приложен отрицательный потенциал, С выхода триггера 57 отрицательный потенциал подается на вторые входы элементов И 50 и 51 и на вход инвертора 54, Положительный потенциал с выходов инверторов 54 и 55 приложен к первому и к второму входам элемента И 52. При поступлении опросного импульса с пятого выхода блока 1 через элемент ИЛИ 56 поступит импульс на первый вход блока 24. Если в этом разряде был старый элемент, а испытуемый подсчитает, что он новый, и нажмет кнопку, то сигнал появится на выхо" де элемента И 53, соединенного с третьей группой входов блока 27, который зафиксирует пропуск элемента.Если в рассматриваемом разряде находится новый элемент то испытуемый, нажимая кнопку, допустит ошибку типа ложная тревога, при которой сигнал появится на выходе элемента И 51, соединенного с второй группой96373 Формула изобретения 11входов блока 27. Кроме того, импульс опроса возвратит триггер 57в исходное состояние,По окончании ответа с третьеговыхода блока 1 на формирователь 16поступает очередной опросный импульс,при котором испытуемому будет предьявлен новый список и он вновь должен, аналогично описанному, выявитьстарые элементы. Число предъявлений 10подсчитывается счетчиком 37, последний разряд которого служит выходом блока 1. Импульс переполнениясчетчика 37 поступает на управляющиевходы узлов 30 индикации, которыеотобразят число правильных ответов, число ложных тревог и число пропусков,Использование предлагаемого изобретения в устройствах для тренировкиоперативной памяти повышает точностьоценки памяти операторов за счет исключения влияния угадываний, улучшает качество тренажа, сокращает время тренировок за счет применения методики, повышающей тренируемость оперативной памяти оператора.Известный тренажер позволяет оценить память оператора методом припоминания. Однако практические иссле-,30дования показывают, что оператор узнает элементы предъявлявшегося емусписка лучше, чем может их припомнить.Эффективность узнавания остается высокой и при длительных интервалахудержания запомненной информации.Это связано с тем, что забывание, измеряемое методом узнавания, выражено слабее, чем при измерении методомгприпоминания. Применение метода узна 40вания позволяет также более качественно описать процессы извлеченияинформации из памяти, Таким образом,очевидна более высокая эффективностьиспользования для исследования памя 45ти метода узнавания по сравнению сметодом припоминания.Предлагаемое изобретение позволя"ет исследовать память оператора методом узнавания, причем все процессы,связанные с применением данного метода, полностью автоматизированы,Ценность предлагаемого техническогорешения особенно возрастает при исследовании памяти операторов сложныхавтоматизированных систем управления, 55в которых предусмотрено использование подсказывающих устройств. Тренажер может быть применен в качестве 8 12отдельного Функционального узла системы конроля состояния оператора всистемах человек - машина с взаимнойадаптацией. Изменение ряда характеристик процесса узнавания достаточнонадежно связывается с изменениемфункционального состояния оператора,Все это подчеркивает более высокуютехнико-экономическую эффективностьпредлагаемого устройства по сравнению с известным,РВ предлагаемом тренажере внесениепоправок на угадывание осуществляется на основе теории обнаружениясигнала путем выявления вероятностейправильного опознания старых стимулов и допущенных ложных тревог. Модель обнаружения сигнала, использованная в данном тренажере, позволяет отделить память оператора от процесса принятия решения и хорошо описывает процессы извлечения информации, хранящейся в паняи,В целом, применение данного технического решения позволяет повыситьточность оценки памяти оператора на30-403 за счет использования методаузнавания более качественного внесения поправки на угадывания и отделения памяти от процесса принятиярешения, В конечном итоге это способствует повышению качества профессионального отбора, расширению возможностей управления процессами обучения, а также повышению эффективности деятельности оператора в сложных автоматизированных системах управления. 1. Тренажер оператора автоматизированной системы управления, содержащий пульт оператора, блок предьявления учебной информации, блок сравнения, последовательно соединенные блок управления и блок регистрации и последовательно включенные первый шифратор и первый коммутатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, . с целЬю повышения точности тренаже - ра, в него введены последовательно включенные распределитель импульсов, ключ и шифратор, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом блока управления и вторым входом первого коммутатора, последовательно соединенные блоки, 14вертор и второй элемент И, последовательно включенные вторбй инвертор итретий элемент И, а также четвертыйэлемент И, первый вход которого соединен с выходом второго инвертора,а второй и третий входы и выход четвертого элемента И являются соответственно первым и третьим входами блока, второй вход третьего элемента Исоединен с выходом первого инвертора, выход - с вторым входом элементаИЛИ, а третий вход является третьимвходом блока, выход первого триггерасоединен с входом второго инвертораи вторым входом второго элемента И,третий вход и выход которого являются соответственно третьим входом ивторым выходом блока, выход элемента ИЛИ является первым выходом бло"ка, второй вход первого элемента Ипервым входом блока, первый вход пер"вого триггера - вторым входом блока,а второй вход первого триггера и третий вход первого элемента И - третьим входом блока.Тренажер по и. 1, о т л .и ч а"ю щ и й с я тем, что в нем блок управления содержит последовательносоединенные первый генератор, переключатель, второй триггер и второйгенератор, третий генератор, выходкоторого является третьим выходомблока и подключен через формировательимпульсов опроса к четвертому выходублока, а через счетчик - к первомувыходу блока, четвертый генератор,вход и выход которого являются соответственно входом и третьим выходомблока, вход третьего генератора соединен с вторым выходом переключателя,второй вход второго триггера и выходвторого генератора являются соответственно входом и вторым выходом блока,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 650090, кл. С 09 В 9/00, 1978..2. Авторское свидетельство СССРМ 780027, кл. С 09 В 9/00, 1979,13 983738регистров, второй коммутатор и блокианализа ответов, выходы которых соединены с вторым входом блока регистрации, а вторые входы - с выходомпульта оператора, и формирователькодов, вход которого подключен квторому выходу распределителя импульсов а выход - к входу первогошифратора, выходы блоков регистровчерез блок сравнения соединены с Овторым входом ключа, а входы - непосредственно с выходом первого коммутатора, вход распределителя импульсов соединен с вторым выходомблока управления, третий выход которого подключен к второму входувторого коммутатора, второй выходкоторого соединен с входом блокапредъявления учебной информации,третьи входы блоков анализа ответовподключены к четвертому выходу блока управления.2. Тренажер по и. 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, цто в немвторой коммутатор содержит Формирователь импульсов равновероятностных чисел выход которого соединенс первыми входами элементов ИЛИ первой группы, вторые входы которыхявляются вторым входом коммутатора, зоа выходы непосредственно соединеныс первыми входами элементов И первойгруппы и через инверторы группы спервыми входами элементов И второйгруппы, вторую группу элементов ИЛИ,первые и вторые входы которых соединены соответственно с выходами элементов И первой и второй групп, а выходы являются вторым выходом коммутатора, вход формирователя импульсовявляется вторым входом коммутатора,вторые входы элементов И первой ивторой групп являются первым входомкоммутатора.3. Тренажер по и. 1, о т л иц а ю щ и й с я тем, что в нем блоканализа ответов содержит последовательно включенные первый триггер,первый элемент И и эЛемент ИЛИ, по-.следовательно соединенные первый ин 50ТиражПИ Государств о делам изобр 35, Москва, Ж Заказ 99 ОВН ПодписСССР е ног ми ен и открытии 113 5, Раушская на д 1/5 Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 1 Составитель А, Карловедактор Н.Лазаренко Техред З,Палий Корректор