УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ Российский патент 2006 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах.

Известно устройство для обучения операторов по авт. св. СССР №320833, G 09 В 9/00, 1986, содержащее регистр адреса, блок памяти, регистр микрокоманды, блок сравнения, пульт оператора, счетчик, элемент И, элементы ИЛИ, блок давления, регистр числа и блок памяти.

Недостатком данного устройства является узкий перечень решаемых задач обучения, направленных лишь на обучение устранению неисправностей, что обуславливает относительно невысокую дидактическую способность устройства.

Известно устройство для обучения операторов, содержащее регистр адреса (микрокоманды), блок памяти, регистр микрокоманды, панель органов индикации, выполненную в виде информационного табло, панель органов управления, выполненную в виде блока ввода ответных действий оператора, два блока сравнения, три элемента ИЛИ, генератор, элементы задержки, счетчик, триггер и блок звуковой сигнализации (см. авт. св. СССР №1437897, G 09 В 9/00, 1988).

Однако данное устройство имеет узкую область применения, поскольку на этапе отработки навыков пооперационной своевременной деятельности частое включение звуковой сигнализации не позволяет закрепить навыки при отработке оператором сложных алгоритмов управления, имеющих место в современных автоматизированных системах управления (АСУ).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является устройство для обучения операторов (см. патент РФ №2011229, 5 G 09 В 9/00, 1994, бюл.7), содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И и табло, m≥2 информационных входов которого соединены с соответствующими m выходами дешифратора, m входов которого подключены к соответствующим m выходам блока опросных элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами главного счетчика, установочный вход «Уст.«0» которого соединен с первым входом стартового элемента ИЛИ, вторым входом установочного элемента ИЛИ, первым входом главного элемента ИЛИ и является входом «Запуск» устройства, выход главного элемента ИЛИ подключен к счетному входу «Уст.«1» главного счетчика и первому управляющему входу блока задания программы обучения, m индикаторных выходов которого соединены с соответствующими m индикаторными входами табло, первый контрольный вход которого подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым контрольным входом табло, m информационных выходов блока задания программы обучения соединены с соответствующими m информационными входами главного блока сравнения, m ответных входов которого подключены к соответствующим m выходам блока ответных действий оператора, первый выход главного блока сравнения соединен с вторым входом стартового элемента ИЛИ и вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход главного блока сравнения подключен к второму входу главного элемента ИЛИ, входу элемента задержки и второму входу элемента И, выход которого соединен с счетным входом «Уст.«1» стартового счетчика, установочный вход «Уст.«0» которого подключен к выходу стартового элемента ИЛИ, выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра числа и с m информационными входами блока стартовых элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами стартового счетчика, m выходов блока стартовых элементов И подключены к соответствующим m информационным входам ответного блока сравнения, m ответных входов которого соединены с соответствующими m выходами регистра числа, выход ответного блока сравнения подключен к первому входу установочного элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к контрольному выходу блока задания программы обучения и к m информационным входам блока опросных элементов И.

В прототипе реализуется возможность более обоснованного принятия решения о переводе обучаемого с этапа «Упражнение» к этапу «Тренировка», тем самым осуществляется расширение дидактических возможностей и области применения устройства.

Однако прототип имеет недостаток - относительно низкую обоснованность оценивания правильности (безошибочности) действий оператора (обучаемого) при отработке сложных алгоритмов управления в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов. Это связано с тем, что устройство-прототип не позволяет варьировать уровнем сложности обучения, не позволяет динамически корректировать разрешенное количество ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке различных, по важности и по уровню глубины воздействий, этапов сложных алгоритмов управления. В устройстве-прототипе оценивание действий обучаемого осуществляется на основе заранее заданного числа допустимых ошибок (заранее заданных границ правильных решений), что исключает применение прототипа для обоснованного и динамического анализа правильности (безошибочности) действий обучаемого при отработке сложных алгоритмов управления в реальных условиях, когда в динамике функционирования автоматизированных систем управления (АСУ) объективно изменяются во времени не только параметры объекта управления и окружающей среды, но и требования к качеству управления [1-8].

Под «обоснованностью» оценивания правильности (безошибочности) действий оператора понимается комплексное свойство результатов контроля действий обучаемого, характеризующее зависимость принятых им управленческих решений от уровня подготовленности оператора, от динамики изменения во времени параметров, режимов, моделей и методов управления, динамики внутренних и внешних воздействий, а также динамики изменения целей и задач управления, обусловленных конкретной управленческой ситуацией [1-4].

Данное устройство для обучения операторов (устройство-прототип) позволяет анализировать действия оператора с раз и навсегда заданными пороговыми значениями (границами) безошибочности, в то время как большое количество процессов, реально протекающих в сложных АСУ, могут в динамике функционирования изменять пороговые значения своих состояний под влиянием управляющих воздействий или внешних факторов, что, в свою очередь, объективно требует от обучаемого принятия различных по качеству решений, некоторые из которых должны быть жестко безошибочными, а некоторые, несмотря на наличие ошибок, также могут быть признаны правильными. Помимо этого, устройство для обучения операторов предназначено для привития навыков обучаемым с различной начальной подготовкой, поэтому целесообразность постепенного (в динамике обучения) повышения уровня требований (снижения допустимого количества ошибок) в рамках обучения очевидна.

Целью предлагаемого изобретения является создание управляемого устройства для обучения операторов, обеспечивающего повышение обоснованности оценивания правильности (безошибочности) действий обучаемого при отработке задач операторами с различным уровнем подготовленности и в условиях, присущих реальному процессу функционирования АСУ - в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов, устройства, способного анализировать действия оператора на основе динамически корректируемого количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для обучения операторов, содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И и табло, m≥2 информационных входов которого соединены с соответствующими m выходами дешифратора, m входов которого подключены к соответствующим m выходам блока опросных элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами главного счетчика, установочный вход «Уст.«0» которого соединен с первым входом стартового элемента ИЛИ, вторым входом установочного элемента ИЛИ, первым входом главного элемента ИЛИ и является входом «Запуск» устройства, выход главного элемента ИЛИ подключен к счетному входу «Уст.«1» главного счетчика и первому управляющему входу блока задания программы обучения, m индикаторных выходов которого соединены с соответствующими m индикаторными входами табло, первый контрольный вход которого подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым контрольным входом табло, первый выход главного блока сравнения соединен с вторым входом стартового элемента ИЛИ и вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход главного блока сравнения подключен к второму входу главного элемента ИЛИ, входу элемента задержки и второму входу элемента И, выход которого соединен с счетным входом «Уст.«1» стартового счетчика, установочный вход «Уст.«0» которого подключен к выходу стартового элемента ИЛИ, выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра числа и с m информационными входами блока стартовых элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами стартового счетчика, m выходов блока стартовых элементов И подключены к соответствующим m информационным входам ответного блока сравнения, m ответных входов которого соединены с соответствующими m выходами регистра числа, выход ответного блока сравнения подключен к первому входу установочного элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к контрольному выходу блока задания программы обучения и к m информационным входам блока опросных элементов И, m выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим m ответным входам главного блока сравнения, дополнительно введены блок коррекции требований и блок коррекции команд. При этом m индикаторных выходов блока коррекции команд подключены к соответствующим m индикаторным входам табло, m информационных выходов блока коррекции команд соединены с соответствующими m информационными входами главного блока сравнения, m информационных входов блока коррекции команд подключены к соответствующим m информационным выходам блока задания программы обучения, m контрольных входов блока коррекции команд соединены с соответствующими m контрольными выходами блока коррекции требований. Причем m корректирующих входов регистра числа подключены к соответствующим m корректирующим выходам блока коррекции требований, m входов которого являются соответствующими m входами «Коррекция» устройства.

Блок коррекции требований состоит из контроллера-регистратора и элемента хранения нового числа. При этом m выходов элемента хранения нового числа являются соответствующими m корректирующими выходами блока, m входов элемента хранения нового числа подключены к соответствующим m информационным выходам контроллера-регистратора, m контрольных выходов которого являются соответствующими m контрольными выходами блока, m входов контроллера-регистратора являются соответствующими m входами блока коррекции требований.

Блок коррекции команд состоит из элемента сравнения и регистра корректированной микрокоманды. При этом m информационных выходов регистра корректированной микрокоманды являются соответствующими m информационными выходами блока, m индикаторных выходов регистра корректированной микрокоманды являются соответствующими m индикаторными выходами блока, m входов регистра корректированной микрокоманды соединены с соответствующими m выходами элемента сравнения. Причем m контрольных входов элемента сравнения являются соответствующими m контрольными входами блока, m информационных входов элемента сравнения являются соответствующими m информационными входами блока коррекции команд.

Регистр числа состоит из элемента сравнения и элемента хранения. Управляющий вход элемента хранения является управляющим входом регистра числа, m выходов элемента хранения являются соответствующими m выходами регистра числа, m корректирующих входов элемента хранения подключены к соответствующим m выходам элемента сравнения, m корректирующих входов которого являются соответствующими m корректирующими входами регистра числа.

Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения блока коррекции требований и блока коррекции команд, обеспечивающих, соответственно, динамическую коррекцию количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд, и динамическую коррекцию микрокоманд, в заявленном управляемом устройстве достигается возможность анализировать действия оператора с различным уровнем подготовленности и в условиях объективно изменяющихся во времени пороговых значений (границ) безошибочности управления - в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов, обуславливающая повышение обоснованности оценивания правильности (безошибочности) действий обучаемого при отработке сложных алгоритмов управления.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».

Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых представлены:

на фиг.1 - структурная схема устройства для обучения операторов;

на фиг.2 - структурная схема блока коррекции требований;

на фиг.3 - структурная схема блока коррекции команд;

на фиг.4 - структурная схема регистра числа;

на фиг.5 - структурная схема блока задания программы обучения;

на фиг.6 - структурная схема блока стартовых элементов И;

на фиг.7 - структурная схема блока опросных элементов И.

Устройство для обучения операторов, изображенное на фиг.1, состоит из блока задания программы обучения 1, блока ответных действий оператора 2, стартового 7, главного 13 и установочного 18 элементов ИЛИ, элемента задержки 21, главного 3 и ответного 19 блоков сравнения, блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И, регистра числа 20, стартового 6 и главного 11 счетчиков, дешифратора 12, триггера 9, элемента И 5, блока коррекции требований 22, блока коррекции команд 23 и табло 4, m≥2 информационных входов 44₁-44_m которого соединены с соответствующими m выходами 121₁-121_m дешифратора 12, m входов 122₁-122_m которого подключены к соответствующим m выходам 103₁-103_m блока опросных элементов И 10, m счетных входов 101₁-101_m которого соединены с соответствующими m выходами 111₁-111_m главного счетчика 11, установочный вход «Уст.«0» которого соединен с первым входом 71 стартового элемента ИЛИ 7, вторым входом 182 установочного элемента ИЛИ 18, первым входом 131 главного элемента ИЛИ 13 и является входом «Запуск» устройства. Выход 133 главного элемента ИЛИ 13 подключен к счетному входу «Уст.«1» главного счетчика 11 и первому управляющему входу 013 блока задания программы обучения 1, m индикаторных выходов 011₁-011_m которого соединены с соответствующими m индикаторными входами 43₁-43_m табло 4. Первый контрольный вход 41 табло 4 подключен к прямому выходу 91 триггера 9, инверсный выход 92 которого соединен с первым входом 51 элемента И 5 и вторым контрольным входом 42 табло 4, первый выход 33 главного блока сравнения 3 соединен с вторым входом 72 стартового элемента ИЛИ 7 и вторым управляющим входом 014 блока задания программы обучения 1, второй выход 34 главного блока сравнения 3 подключен к второму входу 132 главного элемента ИЛИ 13, входу 211 элемента задержки 21 и второму входу 52 элемента И 5, выход 53 которого соединен с счетным входом «Уст.«1» стартового счетчика 6, установочный вход «Уст.«0» которого подключен к выходу 73 стартового элемента ИЛИ 7. Выход 212 элемента задержки 21 соединен с управляющим входом 201 регистра числа 20 и с m информационными входами 82₁-82_m блока стартовых элементов И 8, m счетных входов 81₁-81_m которого соединены с соответствующими m выходами 61₁-61_m стартового счетчика 6, m выходов 83₁-83_m блока стартовых элементов И 8 подключены к соответствующим m информационным входам 191₁-191_m ответного блока сравнения 19, m ответных входов 192₁-192_m которого соединены с соответствующими m выходами 202₁-202_m регистра числа 20. Выход 193 ответного блока сравнения 19 подключен к первому входу 181 установочного элемента ИЛИ 18, выход 183 которого соединен с установочным входом 93 триггера 9, сбрасывающий вход 94 которого подключен к контрольному выходу 015 блока задания программы обучения 1 и к m информационным входам 102₁-102_m блока опросных элементов И 10, m выходов 021₁-021_m блока ответных действий оператора 2 подключены к соответствующим m ответным входам 31₁-31_m главного блока сравнения 3. При этом m индикаторных выходов 232₁-232_m блока коррекции команд 23 подключены к соответствующим m индикаторным входам 43₁-43_m табло 4, m информационных выходов 233₁-233_m блока коррекции команд 23 соединены с соответствующими m информационными входами 32₁-32_m главного блока сравнения 3, m информационных входов 231₁-231_m блока коррекции команд 23 подключены к соответствующим m информационным выходам 012₁-012_m блока задания программы обучения 1, m контрольных входов 234₁-234_m блока коррекции команд 23 соединены с соответствующими m контрольными выходами 222₁-222_m блока коррекции требований 22. Причем m корректирующих входов 203₁-203_m регистра числа 20 подключены к соответствующим m корректирующим выходам 223₁-223_m блока коррекции требований 22, m входов 221₁-221_m которого являются соответствующими m(K₁-K_m) входами «Коррекция» устройства.

Число «m, (m≥2)» (входов, выходов, элементов И, счетчиков и т.п.) определяется в соответствии с необходимой и достаточной для обучения операторов степенью детализации (полноты) идентификации состояний системы управления и, как правило, составляет от 2 (двух) до 20 (двадцати).

Блок коррекции требований 22 (фиг.2) предназначен для динамической коррекции количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления.

Блок коррекции требований 22 состоит из контроллера-регистратора 22.1 и элемента хранения нового числа 22.2. При этом m выходов 22.2-2₁-22.2-2_m элемента хранения нового числа 22.2 являются соответствующими m корректирующими выходами 223₁-223_m блока 22, m входов 22.2-1₁-22.2-1_m элемента хранения нового числа 22.2 подключены к соответствующим m информационным выходам 22.1-3₁-22.1-3₁ контроллера-регистратора 22.1, m контрольных выходов 22.1-2₁-22.1-2_m которого являются соответствующими m контрольными выходами 222₁-222_m блока 22, m входов 22.1-1₁-22.1-1_m контроллера-регистратора 22.1 являются соответствующими m входами 221₁-221_m блока коррекции требований 22.

Контроллер-регистратор 22.1 блока коррекции требований 22 предназначен для контроля и регистрации в двоичном коде нового, вводимого в динамике управления обучением оператора, количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления. Контроллер-регистратор 22.1 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого сдвигающего регистра для сдвига влево, как показано в литературе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.158-160, рис.5.28(б)].

Элемент хранения нового числа 22.2 блока коррекции требований 22 предназначен для записи и хранения в двоичном коде нового, вводимого в динамике управления обучением оператора, количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления. Элемент хранения нового числа 22.2 может быть технически реализован в виде обычного запоминающего устройства на базе типового регистра сдвига с последовательным вводом и выводом информации, описанного в [Быстров Ю.А., Великсон Я.М., Вогман В.Д. и др. Электроника: Справочная книга/ Под ред. Быстрова Ю.А. - СПб.: Энергоатомиздат, 1996. С.291-292, рис.6.7].

Блок коррекции команд 23 (фиг.3) предназначен для динамической коррекции микрокоманд обучения в соответствии с новым, вводимым в динамике управления обучением оператора, количеством разрешенных ошибок.

Блок коррекции команд 23 состоит из элемента сравнения 23.1 и регистра корректированной микрокоманды 23.2. При этом m информационных выходов 23.2-3₁-23.2-3_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 являются соответствующими m информационными выходами 233₁-233_m блока 23, m индикаторных выходов 23.2-2₁-23.2-2_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 являются соответствующими m индикаторными выходами 232₁-232_m блока 23, m входов 23.2-1₁-23.2-1_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 соединены с соответствующими m выходами 23.1-3₁-23.1-3_m элемента сравнения 23.1. Причем m контрольных входов 23.1-2₁-23.1-2_m элемента сравнения 23.1 являются соответствующими m контрольными входами 234₁-234_m блока 23, m информационных входов 23.1-1₁-23.1-1_m элемента сравнения 23.1 являются соответствующими m информационными входами 231₁-231_m блока коррекции команд 23.

Элемент сравнения 23.1 блока коррекции команд 23 предназначен для проверки соответствия кода, характеризующего допустимое число ошибок в рамках действующей микрокоманды обучения, и кода, характеризующего новое, вводимое в динамике управления процессом обучения оператора, количество разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления. Техническая реализация элемента сравнения 23.1 возможна на основе серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), описанного в литературе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.19].

Регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока коррекции команд 23 предназначен как для записи, хранения и считывания в двоичном коде содержания очередной микрокоманды (микрооперации) алгоритма управления, не подвергшейся преобразованию, так и для динамической коррекции, хранения и считывания новых микрокоманд обучения, соответствующих новому, вводимому в динамике управления обучением оператора, количеству разрешенных ошибок. Регистр корректированной микрокоманды 23.2 может быть реализован на базе серийно выпускаемого реверсивного сдвигающего регистра для сдвига вправо (на JK-триггерах в режиме RS-триггеров), как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.158-160, рис.5.28(а)].

Регистр числа 20 (фиг.4) предназначен для сравнения изначального и вновь вводимого допустимого числа ошибок, их записи и хранения.

Регистр числа 20 состоит из элемента сравнения 20.1 и элемента хранения 20.2. Управляющий вход 20.2-1 элемента хранения 20.2 является управляющим входом 201 регистра числа 20, m выходов 20.2-2₁-20.2-2_m элемента хранения 20.2 являются соответствующими m выходами 202₁-202_m регистра числа 20, m корректирующих входов 20.2-3₁-20.2-3_m элемента хранения 20.2 подключены к соответствующим m выходам 20.1-2₁-20.1-2_m элемента сравнения 20.1, m корректирующих входов 20.1-1₁-20.1-1_m которого являются соответствующими m корректирующими входами 203₁-203_m регистра числа 20.

Элемент сравнения 20.1 регистра числа 20 предназначен для сравнения ранее введенного (записанного) допустимого числа ошибок с новым, вводимым в динамике управления обучением оператора, количеством разрешенных ошибок. Элемент сравнения 20.1 может быть реализован технически на базе серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.19].

Элемент хранения 20.2 регистра числа 20 предназначен для записи и хранения допустимого числа ошибок. Элемент хранения 20.2 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого регистра хранения на D-триггерах, описанного в литературе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.156-158, рис.5.27].

Блок задания программы обучения 1, входящий в общую структурную схему и изображенный на фиг.5, предназначен для записи и хранения неизменяемых параметров алгоритма управления, отрабатываемого человеком-оператором. Схема блока задания программы обучения 1 и принцип его действия известны и подробно описаны в прототипе (см. патент РФ №2011229, 5 G 09 В 9/00, 1994, бюл.7).

Блок ответных действий оператора 2, входящий в общую структурную схему, предназначен для набора (формирования) оператором кода управляющего воздействия и передачи сформированного сигнала для проверки в соответствии с алгоритмом обучения. Блок ответных действий оператора 2 представляет собой типовую клавиатуру, которая в традиционном сочетании с панелью индикации 14 табло 4 (экраном, монитором) является физической моделью пульта оператора реальной АСУ. Структурная схема и принцип действия блока ответных действий оператора 2 известны и описаны, например, в прототипе (см. патент РФ №2011229, 5 G 09 В 9/00, 1994, бюл.7).

Главный блок сравнения 3, входящий в общую структурную схему, предназначен для оценки безошибочности сформированного оператором управляющего воздействия. Главный блок сравнения 3 представляет собой цифровой узел сравнения и может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.19].

Табло 4, входящее в общую структурную схему, предназначено для индикации (визуализации в интересах обучаемого) состояния алгоритма управления, режима обучения (упражнение либо тренировка) и номера тренировки, на которой обучаемому удается завершить алгоритм управления без ошибок. Табло 4 состоит из объединенных в едином корпусе панели индикации 14, транспаранта «Упражнение» 15, транспаранта «Тренировка» 16 и индикатора номера тренировки 17. Состав элементов табло 4, их взаимосвязь и принцип их действия известны и подробно описаны в прототипе (см. патент РФ №2011229, 5 G 09 В 9/00, 1994, бюл.7).

Элемент И 5, входящий в общую структурную схему, предназначен для регистрации ошибок оператора и коммутации счетного входа «Уст.«1» стартового счетчика 6 в интересах подсчета ошибок оператора. Элемент И 5 может быть технически реализован на основе серийно выпускаемого элемента И, описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.13-14, рис.1.2].

Стартовый счетчик 6, входящий в общую структурную схему, предназначен для подсчета числа ошибок, допущенных подряд на этапе тренировки оператора. Частный случай технической реализации стартового счетчика 6 описан в [Соботка З., Стары Я. Микропроцессорные системы. - М.: Энергоиздат, 1981. С.96-100].

Стартовый элемент ИЛИ 7, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения сигналов на установочный вход «Уст.«0» стартового счетчика 6 для его обнуления с началом обучения - с внешнего входа «Запуск» устройства и в случае безошибочного выполнения текущей операции - с первого выхода 33 главного блока сравнения 3. Стартовый элемент ИЛИ 7 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого элемента ИЛИ, подробно описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.24-26, рис.1.7].

Блоки стартовых 8 и опросных 10 элементов И (фиг.6 и 7 соответственно), входящие в общую структурную схему, идентичны, a m однотипных элементов И (8.1₁-8.1_m и 10.1₁-10.1_m соответственно), входящих в состав блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И, выполняют функции коммутирующих элементов при опросе содержимого соответственно стартового 6 и главного 11 счетчиков. Структура блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И известна, описана в прототипе (см. патент РФ №2011229, 5 G 09 В 9/00, 1994, бюл.7) и проиллюстрирована на фиг.6 и 7, а элементы И (8.1₁-8.1_m и 10.1₁-10.1_m), входящие в состав этих блоков, реализуются в виде известных и описанных в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.13-14, рис.1.2].

Триггер 9, входящий в общую структурную схему, предназначен для управления засветкой транспаранта «Упражнение» 15 или транспаранта «Тренировка» 16 табло 4 в соответствующем режиме обучения. Триггер 9 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого одноступенчатого триггера с коллекторно-базовыми связями, как показано в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.72-73, рис.3.2(б)].

Главный счетчик 11, входящий в общую структурную схему, предназначен для подсчета числа попыток, затраченных обучаемым до первого безошибочного выполнения алгоритма управления. Главный счетчик 11 может быть технически реализован в виде двоичного счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах, как описано в литературе [Угрюмов Е.П. Проектирование элементов и узлов ЭВМ. - M.: Высшая школа, 1987. С.138-141, рис.9.1.].

Дешифратор 12, входящий в общую структурную схему, предназначен для преобразования двоичного кода содержимого главного счетчика 11 в десятичный код в интересах представления (визуализации, показа) обучаемому номера попытки с помощью индикатора номера тренировки 17 табло 4. Дешифратор 12 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого дешифратора, описанного в книге [Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А. и др. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник. - Минск: Беларусь, 1991. С.432-436, рис.4.46].

Главный элемент ИЛИ 13, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения первого управляющего входа 013 блока задания программы обучения 1 с внешним входом «Запуск» устройства и вторым выходом 34 главного блока сравнения 3 для инициализации начала новой тренировки после включения устройства или совершения обучаемым ошибки. Главный элемент ИЛИ 13 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого элемента ИЛИ, подробно описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.24-26, рис.1.7].

Установочный элемент ИЛИ 18, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения внешнего входа «Запуск» устройства с выходом 193 ответного блока сравнения 19 в интересах перевода триггера 9 в единичное состояние и введения режима «Упражнение». Установочный элемент ИЛИ 18 реализуется в виде типового элемента ИЛИ, описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.24-26, рис.1.7].

Ответный блок сравнения 19, входящий в общую структурную схему, предназначен для сравнения числа ошибок, которые сделал обучаемый, с допустимым числом ошибок. Ответный блок сравнения 19 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.149-152, рис.5.19].

Элемент задержки 21, входящий в общую структурную схему, предназначен для синхронизации моментов считывания информации с элементов И, входящих в состав блока стартовых элементов И 8, и из регистра числа 20 в ответный блок сравнения 19. Частным случаем технической реализации элемента задержки 21 может служить синхронный триггер задержки (D-триггер), структурная схема и принцип действия которого описаны в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.89-91, рис.3.14].

Устройство для обучения операторов функционирует следующим образом. Известно [1-8], что с точки зрения повышения обоснованности оценивания правильности (безошибочности) действий оператора (обучаемого) при отработке сложных алгоритмов управления существует возможность варьировать уровнем сложности обучения. Эта возможность реализуется на основе принципа динамической коррекции разрешенного количества ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке различных (по важности и по уровню глубины воздействий) этапов сложных алгоритмов управления.

Очевидно, что при отработке сложных алгоритмов управления в реальных условиях, когда в динамике функционирования АСУ объективно изменяются во времени не только параметры объекта управления и окружающей среды, но и требования к качеству управления, довольно сложно обоснованно оценить подготовленность (правильность действий) оператора. В данных условиях затруднен обоснованный контроль действий обучаемого, затруднен анализ зависимости принятых им управленческих решений от уровня подготовленности оператора, от динамики изменения во времени параметров, режимов, моделей и методов управления, динамики внутренних и внешних воздействий, а также динамики изменения целей и задач управления, обусловленных конкретной управленческой ситуацией.

Анализ работ [1-8], посвященных алгоритмам и принципам управления сложными техническими системами, позволяет сделать вывод о возможности реализации процедур повышения обоснованности оценивания правильности (безошибочности) действий обучаемого на основе технической реализации принципа динамической коррекции разрешенного количества ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов.

Построение управляемого устройства для обучения операторов на основе предложенного принципа работы позволяет получить преимущество перед прототипом, обеспечивая способность более обоснованно анализировать действия оператора при управлении процессами, реально протекающими в сложных АСУ [2, 3, 8], процессами, которые могут в динамике функционирования объекта управления изменять пороговые значения своих состояний под влиянием управляющих воздействий или внешних факторов.

Техническая реализация принципа динамической коррекции разрешенного количества ошибок в заявленном устройстве осуществлена путем введения внешнего динамического управления процессом обучения (в заявленном устройстве - входы «Коррекция» устройства) и введения динамической коррекции числа допустимых ошибок и алгоритмов управления (в заявленном устройстве реализована в рамках блока коррекции требований 22 и блока коррекции команд 23).

С учетом этого осуществляется более обоснованное оценивание правильности (безошибочности) действий обучаемого в заявленном устройстве. С включением устройства двоичный сигнал «1» (единица) с входа «Запуск» поступает на второй вход 182 установочного элемента ИЛИ 18, через первый вход 71 стартового элемента ИЛИ 7 на установочный вход «Уст.«0» стартового счетчика 6, на установочный вход «Уст.«0» главного счетчика 11 и на первый вход 131 главного элемента ИЛИ 13, с выхода 133 которого он подается на счетный вход «Уст.«1» главного счетчика 11, записывая в нем «1» (единицу), и через первый управляющий вход 013 подается на первый вход 1.1-1 регистра адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.5.

Регистр адреса микрокоманды 1.1 инициирует разрешение на выдачу адреса очередной микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма управления, и со своих m выходов 1.1-3₁-1.1-3_m в двоичном коде передает его на m входов 1.2-1₁-1.2-1_m элемента памяти микропрограммы 1.2.

При получении этого сигнала в элементе памяти микропрограммы 1.2 блока 1 выбирается адрес микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма управления. Выбранная микрокоманда перезаписывается через m выходов 1.2-2₁-1.2-2_m элемента памяти микропрограммы 1.2 на m входов 1.3-3₁-1.3-3_m регистра микрокоманды 1.3 блока 1. Регистр микрокоманды 1.3 блока 1 выбирает соответствующую адресу микрооперацию управления.

С информационных выходов 1.32₁-1.32_m регистра микрокоманды 1.3 через информационные выходы 012₁-012_m блока задания программы обучения 1 соответствующая адресу микрооперация управления в двоичном коде поступает на информационные входы 231₁-231_m блока коррекции команд 23, который может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг.3.

Если в ходе обучения операторов нет необходимости во внешнем динамическом управлении процессом обучения, нецелесообразно инициировать динамическую коррекцию разрешенного количества ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке алгоритмов управления (например, если оператор заведомо подготовлен слабо, и повышать стартовый уровень сложности обучения нецелесообразно), на m(K₁-K_m) входах «Коррекция» устройства, а значит, и на входах 221₁-221_m, корректирующих 223₁-223_m и контрольных 222₁-222_m выходах блока коррекции требований 22, а также на контрольных входах 234₁-234_m блока коррекции команд сигналы отсутствуют. При этом регистр числа 20 продолжает хранить в неизменном виде заранее записанное числовое значение начального (стартового) количества допустимых ошибок.

В этом случае блок коррекции команд 23, изображенный на фиг.3, выступает в роли транзитного узла и функционирует следующим образом. Не получив через контрольные входы 234₁-234_m блока 23 на свои контрольные входы 23.1-2₁-23.1-2_m никаких сигналов, и одновременно получив через информационные входы 231₁-231_m на свои информационные входы 23.1-1₁-23.1-1_m соответствующий код микрооперации управления от блока 1, элемент сравнения 23.1 идентифицирует данную микрооперацию управления как некорректируемую и транслирует (перезаписывает) ее через свои выходы 23.1-3₁-23.1-3_m на входы 23.2-1₁-23.2-1_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23. При этом в элементе сравнения 23.1 проверка соответствия кодов, характеризующих начальное допустимое число ошибок и новое количество разрешенных ошибок, не происходит. Регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23 блокирует свои индикаторные выходы 23.2-2₁-23.2-2_m и со своих информационных выходов 23.2-3₁-23.2-3_m, через информационные выходы 233₁-233_m блока 23 отправляет в двоичном коде содержание данной некорректируемой микрооперации управления на информационные входы 32₁-32_m главного блока сравнения 3. Вместе с этим, с индикаторных выходов 1.3-1₁-1.3-1_m регистра микрокоманды 1.3 содержимое первой некорректируемой микрооперации через индикаторные выходы 011₁-011_m блока задания программы обучения 1 поступает на индикаторные входы 43₁-43_m табло 4 и на входы 141₁-141_m панели индикации 14, визуализирующей, в интересах обучаемого, информацию о текущей операции некорректируемого алгоритма управления.

Если в ходе обучения операторов есть необходимость во внешнем динамическом управлении процессом обучения, целесообразно инициировать динамическую коррекцию разрешенного количества ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке алгоритмов управления (например, если оператор хорошо подготовлен, и необходимо обоснованно оценить его действия либо целесообразно привить ему новые навыки путем повышения уровня сложности обучения, а также оценить и закрепить его управленческие практические умения в условиях объективно изменяющихся во времени пороговых значений (границ) безошибочности управления - в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов), с внешнего устройства в двоичном коде (либо с помощью человека-инструктора (учителя), либо с помощью специального управляющего устройства), через m(K₁-K_m) входов «Коррекция» устройства на входы 221₁-221_m блока коррекции требований 22 поступает новое, дополнительно вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных ошибок.

Блок коррекции требований 22 может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг.2. Динамическая коррекция количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления, осуществляется в блоке 22 следующим образом.

Новое, дополнительно вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных ошибок в двоичном коде поступает с входов 221₁-221_m на входы 22.1-1₁-22.1-1_m контроллера-регистратора 22.1 блока коррекции требований 22. Контроллер-регистратор 22.1 регистрирует (фиксирует) новое количество разрешенных ошибок, со своих контрольных выходов 22.1-2₁-22.1-2_m через контрольные выходы 222₁-222_m блока 22 и со своих информационных выходов 22.1-3₁-22.1-3_m передает в двоичном коде содержание команды, характеризующей новое количество разрешенных ошибок, на контрольные входы 234₁-234_m блока 23 и на входы 22.2-1₁-22.2-1_m элемента хранения нового числа 22.2 блока 22 соответственно.

Элемент хранения нового числа 22.2 блока коррекции требований 22 записывает, хранит в двоичном коде новое, вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных ошибок, а также передает содержание команды, характеризующей новое количество разрешенных ошибок, со своих выходов 22.2-2₁-22.2-2_m через корректирующие выходы 223₁-223_m блока 22 на корректирующие входы 203₁-203_m регистра числа 20.

Регистр числа 20 может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг.4. Сравнение изначального и вновь вводимого допустимого числа ошибок, их запись и хранение в регистре числа 20 осуществляется следующим образом. В начале обучения и в случае некорректируемого (неуправляемого) алгоритма обучения в элементе сравнения 20.1 и элементе хранения 20.2 регистра числа 20 хранится заранее записанное числовое значение начального (стартового) количества допустимых ошибок. Как только с выходов «Коррекция» устройства инициируется введение нового, измененного в динамике управления обучением, количества разрешенных ошибок (когда в ходе тестирования оператора задействован корректируемый (управляемый) алгоритм обучения), с корректирующих выходов 223₁-223_m блока 22 через корректирующие входы 203₁-203_m на корректирующие входы 20.1-1₁-20.1-1_m элемента сравнения 20.1 регистра числа 20 поступает в двоичном коде команда, характеризующая новое количество разрешенных ошибок.

Элемент сравнения 20.1 регистра числа 20 сравнивает ранее введенное (записанное) допустимое число ошибок с новым, вводимым в динамике управления обучением оператора, количеством разрешенных ошибок. В случае несовпадения старого и нового кодов команд, характеризующих количество разрешенных ошибок, элемент сравнения 20.1 со своих выходов 20.1-2₁-20.1-2_m передает в двоичном коде команду, характеризующую новое количество разрешенных ошибок, на корректирующие входы 20.2-3₁-20.2-3_m элемента хранения 20.2 регистра числа 20, который записывает в свои ячейки памяти и хранит новое допустимое число ошибок. Таким образом, в ячейках памяти элемента хранения 20.2 регистра числа 20 в любой момент времени после запуска устройства (постоянно) хранится в двоичном коде либо заранее введенное (записанное) допустимое число ошибок (не задействована динамическая коррекция алгоритма обучения), либо новое, вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных ошибок (задействован корректируемый (управляемый) алгоритм обучения).

С контрольных выходов 22.1-2₁-22.1-2_m через контрольные выходы 222₁-222_m блока 22 и контрольные входы 234₁-234_m блока 23 на контрольные входы 23.1-2₁-23.1-2_m элемента сравнения 23.1 блока коррекции команд 23 (фиг.3) поступает в двоичном коде содержание команды, характеризующей новое количество разрешенных ошибок (код сигнала коррекции). Получив на свои контрольные входы 23.1-2₁-23.1-2_m этот код сигнала коррекции, и одновременно получив через информационные входы 231₁-231_m на свои информационные входы 23.1-1₁-23.1-1_m соответствующий код микрооперации управления от блока 1, элемент сравнения 23.1 блока коррекции команд 23 сравнивает эти коды (проверяет дидактическое соответствие количества разрешенных ошибок уровню сложности очередной микрооперации управления), и при их несовпадении идентифицирует данную микрооперацию управления как корректируемую и транслирует (перезаписывает) ее через свои выходы 23.1-3₁-23.1-3_m на входы 23.2-1₁-23.2-1_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23.

В этом случае регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23, реализуемый в виде реверсивного сдвигающего регистра для сдвига вправо (на JK-триггерах в режиме RS-триггеров), осуществляет динамическую коррекцию очередной обучающей микрокоманды - формирует на основе данных, хранящихся в ячейках памяти второй ступени JK-триггеров, код новой микрокоманды обучения (более сложной либо более простой), дидактически соответствующей новому, вводимому в динамике управления обучением оператора, количеству разрешенных ошибок (соответственно большему либо меньшему числу разрешенных ошибок). Код новой микрокоманды (микрооперации) обучения записывается в m ячеек памяти первой ступени JK-триггеров регистра корректированной микрокоманды 23.2.

Содержимое данной корректируемой микрооперации в двоичном коде поступает с индикаторных выходов 23.2-2₁-23.2-2_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 через индикаторные выходы 232-232 блока 23 на индикаторные входы 43₁-43_m табло 4 и на входы 141₁-141_m панели индикации 14, визуализирующей, в интересах обучаемого, информацию о текущей операции корректируемого алгоритма управления. Одновременно с этим, содержимое корректируемой микрооперации в двоичном коде поступает с информационных выходов 23.2-3₁-23.2-3_m регистра корректированной микрокоманды 23.2 через информационные выходы 233₁-233_m блока 23 на информационные входы 32₁-32_m главного блока сравнения 3.

В случае совпадения кодов, когда налицо дидактическое соответствие нового количества разрешенных ошибок и уровня сложности очередной микрооперации управления, элемент сравнения 23.1 блока коррекции команд 23 идентифицирует данную микрооперацию управления как некорректируемую и реагирует так же, как и при отсутствии внешнего динамического управления процессом обучения (коррекция микрокоманд не нужна, изменилось и перезаписано в регистр числа 20 только количество разрешенных ошибок). При этом регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23 блокирует свои индикаторные выходы 23.2-2₁-23.2-2_m и со своих информационных выходов 23.2-3₁-23.2-3_m, через информационные выходы 233₁-233_m блока 23 отправляет в двоичном коде содержание данной (некорректируемой) микрооперации управления на информационные входы 32₁-32_m главного блока сравнения 3. Одновременно, как и в случае с отсутствием внешнего динамического управления процессом обучения, с индикаторных выходов 1.3-1₁-1.3-1_m регистра микрокоманды 1.3 блока 1 содержимое первой (некорректируемой) микрооперации через индикаторные выходы 011₁-011_m блока задания программы обучения 1 поступает на индикаторные входы 43₁-43_m табло 4 и на входы 141₁-141_m панели индикации 14, визуализирующей, в интересах обучаемого, информацию о текущей операции некорректируемого алгоритма управления.

Таким образом, на информационные входы 32₁-32_m главного блока сравнения 3 с информационных выходов 233₁-233_m блока коррекции команд 23 поступает в двоичном коде содержимое (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации управления, соответствующей очередному этапу выполнения алгоритма управления обучаемым. Одновременно с этим, либо с индикаторных выходов 001₁-011_m блока 1 (некорректируемое обучение), либо с индикаторных выходов 232₁-232_m блока 23 (динамически корректируемое обучение) на индикаторные входы 43₁-43_m табло 4 и на входы 141₁-141_m панели индикации 14 поступает и визуализируется информация о текущей операции (некорректируемой либо корректируемой) алгоритма управления.

Оператор (обучаемый), воспринимая данную информацию, осуществляет соответствующее воздействие, набирая на клавиатуре блока ответных действий оператора 2 код управляющего воздействия, формируя, тем самым, управленческое решение.

Код управляющего воздействия с m выходов 021₁-021_m блока ответных действий оператора 2 поступает на ответные входы 31₁-31_m главного блока сравнения 3. Одновременно на информационные входы 32₁-32_m главного блока сравнения 3 поступает в двоичном коде содержание очередной (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации, выдаваемое с информационных выходов 233₁-233_m блока коррекции команд 23.

В главном блоке сравнения 3 оценивается безошибочность сформированного оператором управляющего воздействия путем сравнения кодов задействованного и требуемого управляющего воздействия, который поступает в блок 3 по информационным входам 32₁-32_m в рамках очередной (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации из регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23. В случае совпадения кодов операция считается выполненной обучаемым безошибочно, и бинарный сигнал «нет ошибки» появляется на первом выходе 33 блока 3, в противном случае, т.е. при ошибочном действии оператора, сравнения поступивших кодов не происходит, а сигнал «ошибка» фиксируется на втором выходе 34 главного блока сравнения 3.

Сигнал «нет ошибки» с первого выхода 33 главного блока сравнения 3 поступает на второй вход 72 стартового элемента ИЛИ 7 и через второй управляющий вход 014 блока задания программы обучения 1 на второй вход 1.1-2 регистра адреса микрокоманды 1.1.

При этом в регистре адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1 происходит сдвиг к следующей ячейке регистра, где записан код адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления, и цикл работы устройства повторяется в описанном ранее порядке.

Если оператор (обучаемый) безошибочно завершает весь алгоритм управления, с контрольного выхода 1.1-4 регистра адреса микрокоманды 1.1 через контрольный выход 015 блока задания программы обучения 1 в двоичном коде поступает сигнал «нет ошибки» на информационные входы 102₁-102_m блока опросных элементов И 10, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.7. Сигнал «нет ошибки», поступая на информационные входы 102₁-102_m блока опросных элементов И 10, инициирует передачу со своих выходов 103₁-103_m содержимого главного счетчика 11 (т.е. «1» - единицы) на входы 122₁-122_m дешифратора 12. Начальный сигнал «1» (единица) с выходов 121₁-121_m дешифратора 12 в десятичном коде поступает через информационные входы 44₁-44_m табло 4 на входы 171₁-171_m индикатора номера тренировки 17 для отображения оператору.

Кроме того, если оператор безошибочно завершил весь алгоритм управления, с контрольного выхода 015 блока задания программы обучения 1 сигнал «нет ошибки» в двоичном коде также поступает на сбрасывающий вход 94 триггера 9, инициируя появление сигнала «нет ошибки» на его инверсном выходе 92. Данный сигнал «нет ошибки» в двоичном коде поступает через второй контрольный вход 42 табло 4 на вход 161 транспаранта «Тренировка» 16, засвечивая данный транспарант. Тем самым сигнализируется, что обучаемый переводится из режима «Упражнение» в режим «Тренировка».

В случае совершения оператором (обучаемым) ошибки в выполнении очередной (некорректируемой либо корректируемой) операции сигнал «ошибка» в двоичном коде появляется на втором выходе 34 главного блока сравнения 3. Данный сигнал поступает на второй вход 132 главного элемента ИЛИ 13 и далее с его выхода 133 на счетный вход «Уст.«1» главного счетчика 11, добавляя к его содержимому еще одну единицу. Кроме того, данный сигнал с выхода 133 главного элемента ИЛИ 13 поступает через первый управляющий вход 013 на первый вход 1.1-1 регистра адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1, возвращая обучаемого в новой тренировке к первой операции алгоритма. При этом транспарант «Упражнение» 15 остается засвеченным, тем самым сигнализируя оператору, что он не переведен на новый режим обучения. Процесс продолжается до тех пор, пока обучаемый не завершает весь алгоритм управления безошибочно, и сигнал «нет ошибки» не появляется на контрольном выходе 1.1-4 регистра адреса микрокоманды 1.1 и на контрольном выходе 015 блока 1, поступая на сбрасывающий вход 94 триггера 9 и инициируя засвечивание транспаранта «Тренировка» 16.

Если же обучаемый в своей последующей деятельности (т.е. уже в режиме «Тренировка») совершает ошибки, значит, он был переведен с режима «Упражнение» на режим «Тренировка» преждевременно либо случайно, и ключевым критерием подготовленности оператора может стать количество ошибок, допущенных подряд. В случае совершения оператором ошибки сигнал «ошибка» с второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент И 5 поступает на счетный вход «Уст.«1» стартового счетчика 6, увеличивая его содержимое на единицу. Этот же сигнал «ошибка» с второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент задержки 21 поступает на управляющий вход 201 регистра числа 20 и на информационные входы 82₁-82_m блока стартовых элементов И 8, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.6.

Сигнал «ошибка» формируется (инициируется) на выходах 83₁-83_m блока стартовых элементов И 8 при увеличении содержимого стартового счетчика 6 на единицу и поступает на информационные входы 191₁-191_m ответного блока сравнения 19, в котором производится сравнение числа допущенных и разрешенных подряд ошибок.

Если количество допущенных и количество разрешенных на данный момент (некорректированное либо откорректированное число, записанное и хранимое в регистре числа 20) ошибок не совпадает (допущенных ошибок меньше), цикл обучения продолжается в соответствии с ранее описанным порядком за исключением того, что если после ошибки очередное действие выполняется оператором правильно, то сигналом с первого выхода 33 главного блока сравнения 3 через стартовый элемент ИЛИ 7 содержимое стартового счетчика 6 обнуляется. Таким образом подсчитывается количество ошибок, допущенных оператором подряд, как при отработке навыков с учетом динамики функционирования объекта управления (динамики смены пороговых значений состояний АСУ) - с коррекцией, так и при отработке обучаемым навыков без учета данных факторов - без коррекции.

Если количество допущенных и разрешенных на данный момент подряд ошибок (некорректированное либо откорректированное число, записанное и хранимое в регистре числа 20) совпадает, бинарный сигнал «ошибка» с выхода 193 ответного блока сравнения 19 поступает через установочный элемент ИЛИ 18 на установочный вход 93 триггера 9. Триггер 9 передает данный сигнал в двоичном коде со своего прямого выхода 91 через первый контрольный вход 41 табло 4 на вход 151 транспаранта «Упражнение», инициируя засвечивание данного транспаранта и возвращая, тем самым, обучаемого на режим «Упражнение».

В итоге, в рамках контроля результатов обучения и закрепления навыков оператора, на каждом этапе обучающего алгоритма управления имеем либо бинарный сигнал «нет ошибки» на первом 33 выходе главного блока сравнения 3, либо записанный в двоичном коде сигнал «ошибка» - на выходе 193 ответного блока сравнения 19, более обоснованно характеризующие оценку правильности (безошибочности) действий обучаемого, в условиях непрерывного изменения во времени не только параметров объекта управления и окружающей среды, но и требований к качеству управления, и полученные с использованием принципа динамической коррекции разрешенного количества ошибок (уровня сложности обучения).

Анализ принципа работы заявляемого устройства для обучения операторов показывает очевидность того факта, что наряду с сохраненными дидактическими возможностями, обеспечивающими более обоснованные решения о переводе обучаемого с этапа «Упражнение» к этапу «Тренировка», устройство способно более обоснованно анализировать действия оператора на основе динамически корректируемого количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления.

Данное устройство обеспечивает повышение обоснованности оценивания правильности (безошибочности) действий обучаемого при отработке задач операторами с различным уровнем подготовленности и в условиях, присущих реальному процессу функционирования АСУ - в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов, что существенно расширяет область применения устройства, расширяет функциональные возможности тренажерной аппаратуры, где заявленное устройство для обучения операторов будет использовано.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Курносов В.И., Лихачев А.М. Методология проектных исследований и управление качеством сложных технических систем электросвязи. - СПб.: ТИРЕКС, 1998. - 496 с.

2. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. - М.: Наука, 1979. - 432 с.

3. Калинин В.Н., Резников Б.А., Варакин Е.И. Теория систем и оптимального управления. - Л.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1979. - 319 с.

4. Попов А.А., Телушкин И.М., Бушуев С.Н. и др. Основы общей теории систем. Часть I. - СПб.: ВАС, 1992. - 248 с.

5. Сейдж Э., Уайт Ч. Оптимальное управление системами. - М.: Радио и связь, 1982. - 92 с.

6. Ненадович Д.М., Паращук И.Б., Терентьев В.М. Математическая модель процесса функционирования и оценка состояния пакетной сети спутниковой связи // «Радиотехника» №6, 1996. С.9-13.

7. Сейдж Э., Меле Дж. Теория оценивания и ее применение в связи и управлении. - М.: Связь, 1976. - 496 с.

8. Терентьев В.М., Паращук И.Б. Теоретические основы управления сетями многоканальной радиосвязи. - СПб.: ВАС, 1995. - 196 с.

Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах. Целью изобретения является создание управляемого устройства для обучения операторов, обеспечивающего повышение обоснованности оценивания правильности действий обучаемого при отработке задач операторами с различным уровнем подготовленности и в условиях, присущих реальному процессу функционирования автоматизированных систем управления. Устройство для обучения операторов содержит блок задания программы обучения 1, блок ответных действий оператора 2, главный 3 и ответный 19 блоки сравнения, табло 4, элемент «И» 5, стартовый 6 и главный 11 счетчики, стартовый 7, главный 13 и установочный 18 элементы «ИЛИ», блоки стартовых 8 и опросных 10 элементов «И», триггер 9, дешифратор 12, регистр числа 20, элемент задержки 21, блок коррекции требований 22, блок коррекции команд 23, соответствующим образом соединенных между собой. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для обучения операторов, содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И и табло, m≥2 информационных входов которого соединены с соответствующими m выходами дешифратора, m входов которого подключены к соответствующим m выходам блока опросных элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами главного счетчика, установочный вход "Уст."0" которого соединен с первым входом стартового элемента ИЛИ, вторым входом установочного элемента ИЛИ, первым входом главного элемента ИЛИ и является входом "Запуск" устройства, выход главного элемента ИЛИ подключен к счетному входу "Уст."1" главного счетчика и первому управляющему входу блока задания программы обучения, m индикаторных выходов которого соединены с соответствующими m индикаторными входами табло, первый контрольный вход которого подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым контрольным входом табло, первый выход главного блока сравнения соединен с вторым входом стартового элемента ИЛИ и вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход главного блока сравнения подключен к второму входу главного элемента ИЛИ, входу элемента задержки и второму входу элемента И, выход которого соединен с счетным входом "Уст."1" стартового счетчика, установочный вход "Уст."0" которого подключен к выходу стартового элемента ИЛИ, выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра числа и с m информационными входами блока стартовых элементов И, m счетных входов которого соединены с соответствующими m выходами стартового счетчика, m выходов блока стартовых элементов И подключены к соответствующим m информационным входам ответного блока сравнения, m ответных входов которого соединены с соответствующими m выходами регистра числа, выход ответного блока сравнения подключен к первому входу установочного элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к контрольному выходу блока задания программы обучения и к m информационным входам блока опросных элементов И, m выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим m ответным входам главного блока сравнения, отличающееся тем, что дополнительно введены блок коррекции требований и блок коррекции команд, причем m индикаторных выходов блока коррекции команд подключены к соответствующим m индикаторным входам табло, m информационных выходов блока коррекции команд соединены с соответствующими m информационными входами главного блока сравнения, m информационных входов блока коррекции команд подключены к соответствующим m информационным выходам блока задания программы обучения, m контрольных входов блока коррекции команд соединены с соответствующими m контрольными выходами блока коррекции требований, m корректирующих входов регистра числа подключены к соответствующим m корректирующим выходам блока коррекции требований, m входов которого являются соответствующими m входами "Коррекция" устройства.2. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что блок коррекции требований состоит из контроллера-регистратора и элемента хранения нового числа, m выходов которого являются соответствующими m корректирующими выходами блока, m входов элемента хранения нового числа подключены к соответствующим m информационным выходам контроллера-регистратора, m контрольных выходов которого являются соответствующими m контрольными выходами блока, m входов контроллера-регистратора являются соответствующими m входами блока коррекции требований.3. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что блок коррекции команд состоит из элемента сравнения и регистра корректированной микрокоманды, m информационных выходов которого являются соответствующими m информационными выходами блока, m индикаторных выходов регистра корректированной микрокоманды являются соответствующими m индикаторными выходами блока, m входов регистра корректированной микрокоманды соединены с соответствующими m выходами элемента сравнения, m контрольных входов которого являются соответствующими m контрольными входами блока, m информационных входов элемента сравнения являются соответствующими m информационными входами блока коррекции команд.4. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что регистр числа состоит из элемента сравнения и элемента хранения, причем управляющий вход элемента хранения является управляющим входом регистра числа, m выходов элемента хранения являются соответствующими m выходами регистра числа, m корректирующих входов элемента хранения подключены к соответствующим m выходам элемента сравнения, m корректирующих входов которого являются соответствующими m корректирующими входами регистра числа.