ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА Российский патент 1996 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническим средствам обучения, в частности, к обучающим системам для профессиональной подготовки летного состава.

Известна система оценки работы контроллера с помощью имитационных программ (см. патент Японии N 63-208902 по кл. МКИ⁴ G 05 B 17/02, опублик. 1988), содержащая блок задания условий, процессор системы имитации, управляющий блок, видеомагнитофон, световое перо и дисплей. Процессор оснащен различными имитационными программами.

Недостатком этих устройств является то, что процесс обучения происходит вне привычной для обучаемого рабочей обстановки.

Наиболее близким по технической сущности является тренажер водителя землеройной машины (см. а. а. 1578731 по кл. МКИ⁴ G 09 B 9/04, опублик. 1990), содержащий блок управления, блок отображения информации и блок моделирования машины, подключенные к выходу блока управления, блок задания алгоритма обучения, блок контроля и управления обучением и блок управления сигнализацией ошибки, подключенные к выходу блока задания алгоритма обучения.

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности отработки или проверки у обучаемого знаний контролирующих функций, т.е. действий, связанных с изменением состояния систем объекта управления, особенно при возникновении нештатных ситуаций; в устройстве не предусмотрено выделение обучаемому только части управлений объектом, отработка которых предусмотрена заданием за счет осуществления других управлений в программном режиме, кроме того, отсутствует важный элемент обучения представление обучаемому указаний и необходимых действий /или/ их комментарий у обучаемого отсутствует связь между производными управлениями моделью и отражением изменения параметров ее состояния; нет возможности выполнения последующего разбора качества выполнения задания на основе анализа записей параметров.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1, где: 1 блок моделирования объекта управления, 2 пульт оператора, 3 формирователь сигналов управления, 4 формирователь символьной информации, 5 блок регистрации параметров, 6 блок программного управления моделью, 7 - диспетчерский узел, 8 формирователь дискретных сигналов, 9 формирователь непрерывных сигналов управления, 10 узел задания начальных условий, 11 - узел задания внешних возмущений, 12 блок имитации ситуации, 13 узел задачи ситуации, 14 узел изменения состояния модели, 15 узел формирования вопросов, 16 узел задания эталонов, 17 узел сравнения, 18 узел формирования комментария, 19 блок отображения информации, 20 индикатор символьной информации, 21 индикатор внешней обстановки, 22 индикатор состояния приборов и систем индикации, 23 индикатор состояния параметров модели.

Тренажер программно реализуется на персональном компьютере.

Блок моделирования объекта управления 1 выполнен в виде программного модуля, в котором на основе поступающих в него управлений и возмущений рассчитываются параметры состояния объекта управления.

Пульт оператора 2, включающий в себя формирователь сигналов управления 3 и формирователь символьной информации 4, может быть реализован на основе алфавитно-цифровой клавиатуры, ручки манипулятора (джойстика), "мыши" или их совокупности. Формирователь сигналов управления 3 подсоединен к первому входу блока моделирования объекта управления 1. Пульт оператора может рассматриваться как преобразователь механических воздействий оператора в, например, электрические управляющие сигналы и сигналы символьной информации.

Блок регистрации параметров 5, представляющий из себя накопитель информации типа запоминающего устройства, подключен к выходу блока моделирования объекта управления 1.

Блок программного управления моделью 6, выполненный в виде программного модуля, включает в себя диспетчерский узел 7 и подключенные к нему формирователь дискретных управлений 8, формирователь непрерывных управлений 9, узел задания начальных условий 10 и узел задания внешних возмущений 11, выходы которых соединены с третьим входом блока моделирования объекта управления 1. Вход блока программного управления моделью 6 подключен к первому выходу блока регистрации параметров 5.

В виде программного модуля выполнен блок имитации ситуации 12. Он включает в себя узел изменения состояния модели 14, представляющий из себя преобразователь сигналов, узел формирования вопросов 15, формирующий сигналы, отображений текстовой информации, узел задания эталонов 16, узел сравнения 17, в котором происходит сравнение текущей информации с эталонной, узел формирования комментария 18, формирующий сигналы отображения текстовой информации, и узел задания ситуации 13. Первый выход узла задания ситуации 13 подключен к блоку задания эталонов 16, второй к узлу изменения состояния модели 14, третий к узлу формирования вопросов 15, а вход является первым входом блока, и подключен к третьему выходу блока регистрации 5. Первый выход узла задания эталонов 16 подключен к второму входу узла формирования комментария 18, а второй к второму входу узла сравнения 17, первый вход которого является вторым входом блока, соединенным с четвертым выходом блока регистрации параметров 5, третий третьим входом блока, соединенным с третьим выходом пульта оператора 2, а выход соединен с первым входом узла формирования комментария 18, выход которого является вторым выходом блока. Выход узла формирования вопросов 15 является третьим, а выход узла изменения состояния модели 14 первым выходом блока, соединенным с вторым входом блока моделирования объекта управления 1.

Блок отображения информации 19 реализуется как программный модуль, совмещенный с экраном дисплея. Блок включает в себя индикатор символьной информации 20, вход которого является первым входом блока, индикатор внешней обстановки 21, индикатор состояния приборов и систем индикации 22 и индикатор состояния параметров состояния модели 23, входы которых являются вторым входом блока. Первый вход блока соединен с вторым и третьим выходом блока имитации ситуации 12 и вторым выходом пульта управления 2, а второй с вторым выходом блока регистрации параметров 5.

Работа тренажера оператора заключается в следующем.

В блоке тренажера оператора заключается в следующем.

В блоке программного управления моделью 6 инструктором или обучаемым задается сценарий режима работы объекта управления. Сразу после запуска модели в работу диспетчерский узел 7 вводит в блок моделирования объекта управления 1 начальные условия из узла 10. Далее в блок программного управления моделью 6 начинают поступать параметры из блока регистрации 5. При определенных значениях параметров состояния модели диспетчерский узел 7 вводит в модель 1 дискретные управления типа "включено/выключено" из узла 8, непрерывные управления типа стабилизации, отслеживания и др. из узла 9 и внешние возмущения типа воздействий окружающей среды или отказов элементов объекта управления из узла 11.

На основе информации, отображаемой в многооконном режиме на экране дисплея (блок 19) в виде показаний приборов и систем индикации (индикатор 22), вида внешней обстановки (индикатор 21) и параметров состояния модели (индикатор 23) оператор через формирователь текущих управлений моделью 33 вводит в модель объекта 1 управляющие команды, не предусмотренные в узлах 8 и 9 блока программного управления моделью 7. Индикатор 23 предусматривает вывод на экран графического представлений параметров состояния модели, например, в виде плоскостных или пространственных траекторий.

При определенных значениях параметров состояния модели 1 начинает функционировать блок имитации ситуации 12. В зависимости от заложенного в узле 13 сценария изучаемой ситуации узел изменения состояния модели 14 вводит в модель объекта управления 1 воздействия, дополнительные или не предусмотренные в узле внешних воздействий 11. Обучаемый на основе отображаемой информации блока 19 осуществляет управляющие действия (узел 3) по восстановлению требуемого режима работы объекта управления. Кроме того, узел формирования вопросов 15 выводит на экран (узел 20) вопросы, позволяющие проверить у обучаемого значения, выходящие за рамки правильности управлений пространственным состоянием объекта, например, правильность функционирования или режим функционирования электрических, гидравлических и иных систем обеспечения и пр. Ответы на подобные вопросы оператор осуществляет через формирователь символьной информации 4, формирующий строковые цифровые или текстовые символьные значения.

В узел сравнения 17 происходит сравнение с эталонными поступающими из узла 16 как значений параметров состояния модели, поступающих из блока 5, так и символьной информации из формирователя 4. По результатам сравнения соответствующая информация из узла формирования комментариев 18, поступает в индикатор 20 блока отображения информации 19.

Такое построение тренажера оператора позволяет, во-первых, выделять обучаемому только те управляющие объектом, отработка которых предусмотрена заданием, включая и управление системами объекта, во-вторых, при необходимости, выдавать необходимые инструкции и осуществлять комментарий выполненных операций, в-третьих, установить более четкую связь для обучаемого между его управляющими действиями и изменениями состояния модели объекта и, в-четвертых, производить последующий разбор выполнения задания на основе анализа записей параметров.

Изобретение относится к техническим средствам обучения, в частности, к обучающим системам для профессиональной подготовки летного состава. Тренажер содержит блок 1 моделирования объекта управления, пульт оператора 2, формирователь 3 сигналов управления, формирователь 4 символьной информации, блок 5 регистрации параметров, блок 6 программного управления моделью, диспетчерский узел 7, формирователь 8 дискретных сигналов управления, формирователь 9 непрерывных сигналов управления, узел 10 задания начальных условий, узел 11 задания внешних возмущений, блок 12 имитации ситуации, узел 13 задания ситуации, узел 14 изменения состояния модели, узел 15 формирования вопросов, узел 16 задания эталонов, узел 17 сравнения, узел 18 формирования комментария, блок 19 отображения информации, индикатор 20 символьной информации, индикатор 21 внешней обстановки, индикатор 22 состояния приборов и систем индикации, индикатор 23 состояния параметров модели. Такое построение тренажера обеспечивает выделение управлений объектом, обработка которых предусмотрена заданием. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Тренажер оператора, содержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены с первыми входами блока моделирования объекта управления и блока отображения информаций, и блок имитации ситуаций, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторыми входами блока моделирования объекта управления и блока отображения информации, отличающийся тем, что в него введены блок регистрации параметров и блок программного управления, включающий формирователи дискретных и непрерывных сигналов управления, узлы задания начальных условий и внешних возмущений и диспетчерский узел, вход которого соединен с первым выходом блока регистрации параметров, а выход соединен с входами формирователей дискретных и непрерывных сигналов управления и входами узлов задания начальных условий и внешних возмущений, выходы которых соединены с третьим входом блока моделирования объекта управления, выход которого соединен с входом блока регистрации параметров, второй выход которого соединен с вторым входом блока отображения информации, третий и четвертый выходы блока регистрации параметров соединены с первым и вторым входами блока имитации ситуаций, третий вход которого соединен с третьим выходом пульта оператора. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что пульт оператора содержит формирователь сигналов управления, выход которого является первым выходом пульта, и формирователь символьной информации, выходы которого являются соответственно вторым и третьими выходами пульта. 3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок имитации ситуаций содержит узел изменения состояния модели, узел задания ситуаций, узел сравнения, узел задания эталонов, узел формирования вопросов, узел формирования комментария, первый и второй входы которого соединены с выходом узла сравнения и первым выходом узла задания ситуаций, второй выход которого соединен с вторым входом узла сравнения, а вход соединен с первым выходом узла заданий ситуаций, второй и третий выходы которого соединены с входами узлов изменения состояния модели и формирования вопросов, выходы которых являются первым и вторым выходами блока, первым и вторым входами которого являются соответственно вход узла задания ситуаций и второй вход узла сравнения, выход узла формирования комментария является вторым выходом блока. 4. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что блок отображения информации содержит индикатор символьной информации, вход которого является первым входом блока, индикатор внешней обстановки, индикатор состояния приборов и систем и индикатор состояния параметров модели, входы которого являются соответственно вторым, третьим и четвертым входами блока.