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 №1320833, 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, трех элементов 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 достоверность множества решений, предлагаемых для принятия оператору (обучаемому) в ходе отработки сложных алгоритмов управления в различных условиях априорной неопределенности, в частности в условиях недостоверности (недостаточности, неполноты и противоречивости) исходных данных, т.е. относительно низкую достоверность решений в управленческих ситуациях с недостоверно (недостаточно, неполно) идентифицируемыми состояниями. Данное устройство позволяет обучать оператора принимать решения с высокой достоверностью в ситуациях, состояния которых количественно заданы, непротиворечивы и полно идентифицируются, в то время как большое количество ситуаций (состояний системы управления), реально возникающих и требующих принятия эффективных решений в современных АСУ могут быть идентифицированы лишь качественно (на качественном уровне - недостоверно, недостаточно, неполно), и достоверные решения в таких ситуациях традиционно принимаются опираясь на мнения экспертов.

Под «состоянием» управленческой ситуации (состоянием АСУ) понимается n-мерный вектор переменных состояния АСУ в конкретный момент времени в пространстве состояний. Это множество значений характеристик свойств АСУ (как правило, существенных) в данный момент времени (точка в N-мерном пространстве) или, иными словами, вектор (вектор параметров) в параметрическом пространстве состояний, численно описывающих характеристики (свойства) АСУ.

Целью предлагаемого изобретения является создание устройства для обучения операторов, обеспечивающего повышение достоверности управленческих решений, принимаемых оператором при обучении в условиях, присущих реальному процессу функционирования АСУ, т.е. при недостоверности (недостаточности, неполноты и противоречивости) идентификации состояний системы управления, устройства, способного помочь обучить и закрепить навыки оператора по принятию достоверных (эффективных) решений при отработке сложных алгоритмов управления в АСУ, текущие состояния которых могут быть идентифицированы как количественно, так и качественно - недостоверно, неполно.

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, m информационных выходов блока задания программы обучения соединены с соответствующими m информационными входами главного блока сравнения, первый выход которого 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, дополнительно введены блок анализа решения и блок поддержки принятия достоверного решения, причем m выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим m входам блока анализа решения, m проверочных выходов которого соединены с соответствующими m входами блока поддержки принятия достоверного решения, m выходов которого объединены с соответствующими m подтверждающими выходами блока анализа решения и подключены к соответствующим m регистровым входам блока задания программы обучения и к соответствующим m ответным входам главного блока сравнения.

Блок анализа решения состоит из регистра сдвига и регистра хранения, m входов которого подключены к соответствующим m выходам регистра сдвига, m входов которого являются соответствующими m входами блока анализа решения, m подтверждающих выходов регистра хранения являются соответствующими m подтверждающими выходами блока анализа решения, m проверочных выходов регистра хранения являются соответствующими m проверочными выходами блока анализа решения.

Блок поддержки принятия достоверного решения состоит из регистра и вычислителя решения оператора, m выходов которого являются соответствующими m выходами блока, m информационных входов вычислителя решения оператора подключены к соответствующим m информационным выходам регистра, разрешающий выход которого соединен с разрешающим входом вычислителя решения оператора, запрещающий вход которого подключен к запрещающему выходу регистра, m входов которого являются соответствующими m входами блока поддержки принятия достоверного решения.

Блок задания программы обучения состоит из регистра адреса микрокоманды, элемента памяти микропрограммы, регистра микрокоманды и регистра верифицированной микрокоманды, m входов которого являются соответствующими m регистровыми входами блока, m выходов регистра верифицированной микрокоманды объединены с соответствующими m выходами регистра адреса микрокоманды и подключены к соответствующим m входам элемента памяти микропрограммы, m выходов которого соединены с соответствующими m входами регистра микрокоманды, m индикаторных выходов которого являются соответствующими m индикаторными выходами блока, m информационных выходов регистра микрокоманды являются соответствующими m информационными выходами блока. Первый и второй входы регистра адреса микрокоманды являются соответственно первым управляющим и вторым управляющим входами блока, а контрольный выход регистра адреса микрокоманды является контрольным выходом блока задания программы обучения.

Благодаря новой совокупности существенных признаков за счет введения блока анализа решения и блока поддержки принятия достоверного решения, обеспечивающих, соответственно, анализ поступающих в двоичном коде управленческих решений, принимаемых оператором, с точки зрения их достоверности относительно полноты идентификации состояний системы управления и математически корректной поддержки принятия достоверного решения в заявленном устройстве в рамках обучения и закрепления навыков достигается возможность предварительного анализа и преобразования (верификации) решений оператора, обуславливающая повышение достоверности принимаемых обучаемым управленческих решений в условиях, присущих реальному процессу функционирования и управления АСУ - в условиях недостоверности (недостаточности, неполноты, а зачастую и противоречивости) исходных данных для принятия решения.

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 анализа решения;

на фиг.3 - структурная схема блока поддержки принятия достоверного решения;

на фиг.4 - структурная схема вычислителя решения оператора;

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 анализа решения 22, блока поддержки принятия достоверного решения 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» главного счетчика 11 соединен с первым входом 71 стартового элемента ИЛИ 7, вторым входом 181 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 которого 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, m информационных выходов 012₁-012_m блока задания программы обучения 1 соединены с соответствующими m информационными входами 32₁-32_m главного блока сравнения 3. 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 входам 221₁-221_m блока анализа решения 22, m проверочных выходов 223₁-223_m которого соединены с соответствующими m входами 231₁-231_m блока поддержки принятия достоверного решения 23, m выходов 232₁-232_m которого объединены с соответствующими m подтверждающими выходами 222₁-222_m блока анализа решения 2 и подключены к соответствующим m регистровым входам 016₁-016_m блока задания программы обучения 1 и к соответствующим m ответным входам 31₁-31_m главного блока сравнения 3.

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 анализа решения 22 (фиг.2) предназначен для осуществления процедур регистрации (хранения), анализа поступающих в двоичном коде управленческих решений, принимаемых оператором, с точки зрения их достоверности относительно полноты идентификации состояний системы управления и принятия решения о математической природе исходных данных, зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд и использовавшихся для принятия конкретного управленческого решения - исходные данные идентифицированы количественно (параметрически) или качественно (недостоверно, неполно) и принятое обучаемым управленческое решение нуждаются в верификации с привлечением аналитически сформулированных субъективных мнений (ассоциаций) экспертов.

Блок анализа решения 22 состоит из регистра сдвига 22.1 и регистра хранения 22.2, m входов 22.2-1₁-22.2-1_m которого подключены к соответствующим m выходам 22.1-2₁-22.1-2_m регистра сдвига 22.1, m входов 22.1-1₁-22.1-1_m которого являются соответствующими m входами 221₁-221_m блока анализа решения 22, m подтверждающих выходов 22.2-2₁-22.2-2_m регистра хранения 22.2 являются соответствующими m подтверждающими выходами 222₁-222_m блока анализа решения 22, m проверочных выходов 22.2-3₁-22.2-3_m регистра хранения 22.2 являются соответствующими m проверочными выходами 223₁-223_m блока анализа решения 22.

Регистр сдвига 22.1 блока анализа решения 22 предназначен для фиксирования (регистрации в двоичном коде) управленческого решения, принимаемого обучаемым. Регистр сдвига 22.1 может быть технически реализован в виде 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].

Регистр хранения 22.2 блока анализа решения 22 предназначен для осуществления процедуры последовательного сравнения поступающих управленческих решений, принимаемых оператором, и принятия решения о математической природе исходных данных, зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд и использовавшихся для принятия конкретного управленческого решения - исходные данные идентифицированы количественно (параметрически) или качественно (недостоверно, неполно) и принятое обучаемым управленческое решение недостоверно и нуждаются в верификации с привлечением аналитически сформулированных субъективных мнений (ассоциаций) экспертов. Регистр хранения 22.2 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)].

Блок поддержки принятия достоверного решения 23 (фиг.3) предназначен для математически корректной поддержки принятия достоверного решения путем преобразования идентифицированных недостоверно (неполно) исходных данных, зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, к виду, пригодному для принятия обучаемым достоверного управленческого решения.

Блок поддержки принятия достоверного решения 23 состоит из регистра 23.1 и вычислителя решения оператора 23.2, m выходов 23.2-2₁-23.2-2_m которого являются соответствующими m выходами 232₁-232_m блока 23, m информационных входов 23.2-1₁-23.2-1_m вычислителя решения оператора 23.2 подключены к соответствующим m информационным выходам 23.1-2₁-23.1-2_m регистра 23.1, разрешающий выход 23.1-4 которого соединен с разрешающим входом 23.2-4 вычислителя решения оператора 23.2, запрещающий вход 23.2-3 которого подключен к запрещающему выходу 23.1-3 регистра 23.1, m входов 23.1-1₁-23.1-1_m которого являются соответствующими m входами 231₁-231_m блока поддержки принятия достоверного решения 23.

Регистр 23.1 блока поддержки принятия достоверного решения 23 предназначен для регистрации (записи) и хранения в двоичном коде принятого обучаемым управленческого решения. Регистр 23.1 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого программируемого запоминающего устройства в соответствии с описанием, представленным в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.197-199, рис.6.10].

Вычислитель решения оператора 23.2 блока поддержки принятия достоверного решения 23 (фиг.4) предназначен для осуществления процедуры преобразования идентифицированных недостоверно (неполно) исходных данных, используемых для принятия конкретного решения и зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, к виду, пригодному для принятия обучаемым достоверного управленческого решения.

Вычислитель решения оператора 23.2 представляет собой программируемый параллельный арифметико-логический вычислитель (АЛВ) с одним разрешающим и одним запрещающим входом, m информационными входами и выходами, где m может принимать значения от 2 до 23. Разрешающий вход М АЛВ является разрешающим входом 23.2-4 вычислителя решения оператора 23.2, запрещающий вход С АЛВ является запрещающим входом 23.2-3 вычислителя решения оператора 23.2, m информационных входов АЛВ являются соответствующими m информационными входами 23.2-1₁-23.2-1_m вычислителя решения оператора 23.2, m информационных выходов АЛВ являются соответствующими m выходами 23.2-2₁-23.2-2_m вычислителя решения оператора 23.2. Вычислитель решения оператора 23.2 может быть технически реализован в виде параллельного арифметико-логического устройства на базе серийно выпускаемой программируемой комплиментарной металл-окисел-полупроводниковой (КМОП) микросхемы серии 564 (например, ALU К564ИП3), как показано в работе [Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. - M.: Радио и связь, 1987. С.273-275, рис.2.70].

Блок задания программы обучения 1 (фиг.5) предназначен для записи и хранения параметров алгоритма управления, отрабатываемого человеком-оператором.

Блок задания программы обучения 1 состоит из регистра адреса микрокоманды 1.1, элемента памяти микропрограммы 1.2, регистра микрокоманды 1.3 и регистра верифицированной микрокоманды 1.4, m входов 1.4-1₁-1.4-1_m которого являются соответствующими m регистровыми входами 016₁-016_m блока 1, m выходов 1.4-2₁-1.4-2_m регистра верифицированной микрокоманды 1.4 объединены с соответствующими m выходами 1.1-3₁-1.1-3_m регистра адреса микрокоманды 1.1 и подключены к соответствующим m входам 1.2-1₁-1.2-1_m элемента памяти микропрограммы 1.2, m выходов 1.2-2₁-1.2-2_m которого соединены с соответствующими m входами 1.3-3₁-1.3-3_m регистра микрокоманды 1.3, m индикаторных выходов 1.3-1₁-1.3-1_m которого являются соответствующими m индикаторными выходами 011₁-011_m блока 1, m информационных выходов 1.3-2₁-1.3-2_m регистра микрокоманды 1.3 являются соответствующими m информационными выходами 012₁-012_m блока 1. Первый 1.1-1 и второй 1.1-2 входы регистра адреса микрокоманды 1.1 являются соответственно первым управляющим 013 и вторым управляющим 014 входами блока 1, а контрольный выход 1.1-4 регистра адреса микрокоманды 1.1 является контрольным выходом 015 блока задания программы обучения 1.

Регистр адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1 предназначен для записи и хранения адреса всех микрокоманд, используемых при обучении операторов. Регистр адреса микрокоманды 1.1 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого сдвигающего регистра для сдвига влево, как описано в [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 памяти микропрограммы 1.2 блока задания программы обучения 1 предназначен для выбора и хранения адресов микрокоманд, соответствующих очередной операции алгоритма управления. Элемент памяти микропрограммы 1.2 технически реализуется в виде типового программируемого запоминающего устройства в соответствии с описанием, представленным в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.197-199, рис.6.10].

Регистр микрокоманды 1.3 блока задания программы обучения 1 предназначен для записи, хранения и считывания в двоичном коде содержания очередной микрокоманды (микрооперации), соответствующей конкретному алгоритму управления. Регистр микрокоманды 1.3 может быть реализован на базе динамического сдвигового регистра, как показано в работе [Соботка З., Стары Я. Микропроцессорные системы. - М.: Энергоиздат, 1981, С.82-87, рис.5.13(б)],

Регистр верифицированной микрокоманды 1.4 блока задания программы обучения 1 предназначен для записи, хранения и считывания в двоичном коде содержания верифицированной команды (управляющего воздействия), инициированного обучаемым (оператором). Техническая реализация регистра верифицированной микрокоманды 1.4 возможна по аналогии с типовым, серийно выпускаемым динамическим оперативным запоминающим устройством, описанным в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров А.М. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С.194-196, рис.6.9].

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).

Блок ответных действий оператора 2, входящий в общую структурную схему, предназначен для набора (формирования) оператором кода очередного управляющего воздействия (кода управленческой микрокоманды) 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].

Элемент И 5, входящий в общую структурную схему, предназначен для регистрации ошибок оператора и коммутации счетного входа «Уст.«1» стартового счетчика 6 в интересах их подсчета. 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. - М.: 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].

Регистр числа 20, входящий в общую структурную схему, предназначен для записи и хранения допустимого числа ошибок. Регистр числа 20 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].

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 [1-5], что с точки зрения верификации и логико-аналитической поддержки принятия обучаемым управленческих решений, существует возможность идентификации заданных как количественно, так и качественно (недостоверно, неполно, противоречиво) исходных данных, используемых для принятия оператором конкретного решения в рамках обучения. Эта возможность реализуется путем последовательных преобразований с использованием нейросетевых вычислительных методов и алгоритмов, позволяющих осуществить переход от недостоверно (недостаточно, неполно) поставленной задачи принятия обучаемым решения к параметрической задаче.

При этом принятое оператором в процессе упражнения или тренировки управленческое решение может быть верифицировано с помощью экспертов в рамках простейших, аппаратно реализуемых нейросетевых вычислительных методов и алгоритмов. Данная трактовка модели поддержки принятия решения позволяет в рамках программы обучения ввести алгоритм последовательного преобразования идентифицированных недостоверно (неполно) исходных данных, используемых для принятия конкретного решения и зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, к виду, пригодному для принятия обучаемым достоверного управленческого решения.

В рамках традиционной экспертной системы для решения задачи объединения мнений экспертов, знания которых используются для поддержки принятия решения в виде заранее сформированных данных о возможном состоянии системы управления, используется один из типовых вычислительных алгоритмов теории нейронных сетей - нейросетевой экстраполирующий вычислительный алгоритм, или, так называемая, экстраполирующая нейронная сеть (ЭНС), являющаяся разновидностью известных вычислительных моделей ассоциативной памяти [1-5].

Вычислительный нейросетевой алгоритм (экстраполирующая нейронная сеть) такого класса состоит из двух слоев вычислителей (нейронов) - входного слоя S_a и выходного слоя S_b. Входной слой S_a состоит из m_вх нейронов, обладающих набором прямых и обратных связей с m_вых нейронами выходного слоя S_b, причем количество входных и выходных образов m равно (m=m_вх=m_вых), зависит от количества экспертов и соответствующего количества входов устройств аппаратной реализации нейросетевого алгоритма. В нашем случае m может принимать значения от 2 (двух) до 23 (двадцати трех), по количеству входов микросхемы К564ИП3. В ЭНС используется так называемая когнитивная карта, полностью задаваемая матрицей связей и характеризующая причинно-следственные отношения отдельных текущих состояний системы управления, влияющих на принятие обучаемым достоверного управленческого решения. Когнитивная карта формулируется экспертами, принцип формирования когнитивных карт подробно описан в работах [2, 3]. При этом m ветвей алгоритма отвечают за преобразование мнений экспертов о недостоверно (неполно) идентифицированных исходных данных, используемых для принятия конкретного решения и зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, к виду, пригодному для принятия обучаемым достоверного управленческого решения.

На вход вычислительного нейросетевого алгоритма (ЭНС) поступает входной образ (вектор параметров), характеризующий множество известных как параметрически (достоверно), так и недостоверно заданных исходных данных, используемых оператором для принятия конкретного решения. Определяется, какие из исходных данных в данный момент времени заданы количественно (параметрически), а какие исходные данные, необходимые (предпочтительные) для принятия обучаемым достоверного управленческого решения, идентифицированы неопределенно (недостоверно, неточно). В целях закрепления навыков обучаемых по получению (формулировке) достоверных управляющих воздействий необходимо математически корректно, используя ЭНС, преобразовать идентифицированные недостоверно (неполно) исходные данные.

Этапы функционирования вычислительного нейросетевого алгоритма (ЭНС) подробно, алгоритмически и аналитически описаны в [3].

На выходе вычислительного нейросетевого алгоритма (ЭНС) имеем выходной вектор значений состояний, которые полностью (достоверно) характеризуют интегрированное мнение экспертов о принадлежности конкретного исходного данного (параметра), необходимого оператору для принятия решения, к пространству достоверных исходных данных (достоверных, верифицированных параметров).

Рассмотренный в [1, 2, 5] и детально описанный в [3] вычислительный нейросетевой алгоритм позволяет устранить неопределенность (недостоверность, неполноту) исходных данных для принятия решения, тем самым однозначно идентифицируя состояние АСУ в конкретный момент времени. Уточнение, реконструкция, верификация недостоверно (неполно) идентифицируемых исходных данных позволяют повысить объективность анализируемых обучаемым параметров АСУ, а в конечном итоге повысить достоверность управленческих решений, принимаемых оператором при обучении в условиях, присущих реальному процессу функционирования АСУ - в условиях наличия недостоверной (неполной, неточной, а зачастую и противоречивой) информации о состоянии системы управления, состоянии среды распространения сигналов управления, помеховой обстановке и влиянии других дестабилизирующих факторов.

С учетом этого осуществляется обучение и привитие операторам навыков принятия достоверного решения 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 индикаторных выходов 1.3-1₁-1.3-1_m регистра микрокоманды 1.3 содержимое первой 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 алгоритма управления.

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

Код воздействия с m выходов 021₁-021_m блока ответных действий оператора 2 поступает на входы 221₁-221_m блока анализа решения 22, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.2.

Регистрация (хранение), анализ кода воздействия (управленческого решения) и принятие решения о математической природе исходных данных, зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, осуществляются в блоке анализа решения 22 следующим образом. С входов 221₁-221_m блока анализа решения 22 код воздействия поступает на входы 22.1-1₁-22.1-1_m регистра сдвига 22.1, который фиксирует (регистрирует в двоичном коде) управленческое решение, принятое обучаемым, и перезаписывает его через свои выходы 22.1-2₁-22.1-2_m на входы 22.2-1₁-22.2-1_m регистра хранения 22.2.

Последовательное сравнение поступающих управленческих решений, принимаемых оператором, и принятие решения о математической природе исходных данных, зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, осуществляются в регистре хранения 22.2 следующим образом. Управленческие решения, принятые на основе идентифицированных количественно либо качественно (недостоверно, неполно) исходных данных, в виде бинарной импульсной последовательности поступают на входы 22.2-1₁-22.2-1_m регистра хранения 22.2, который рассчитан на хранение в каждой ячейке пяти разрядов поступающей информации. Если количество разрядов превышает данную цифру, значит, с точки зрения математики - эта информация содержит избыточность, характеризующую причинно-следственные отношения отдельных текущих состояний системы управления, влияющих на принятие обучаемым достоверного управленческого решения, а значит, управленческое решение принято на основе недостоверно (неполно) заданных исходных данных. В этом случае регистр хранения 22.2 не записывает эту информацию, а выполняет функции транзитного узла, отправляя информацию через свои проверочные выходы 22.2-3₁-22.2-3_m и проверочные выходы 223₁-223_m блока анализа решения 22 на входы 231₁-231_m блока поддержки принятия достоверного решения 23.

Если на входы 22.2-1₁-22.2-1_m регистра хранения 22.2 поступает в двоичном коде управленческое решение (код воздействия) в количестве пяти разрядов, значит, управленческое решение принято оператором (обучаемым) на основе достоверно (полно) заданных исходных данных, регистр хранения 22.2 записывает эту информацию и со своих подтверждающих выходов 22.2-2₁-22.2-2_m через подтверждающие выходы 222₁-222_m блока анализа решения 22 направляет ее на регистровые входы 016₁-016_m блока задания программы обучения 1 и на ответные входы 31₁-31_m главного блока сравнения 3.

Управленческие решения обучаемого, требующие верификации (проверки), в двоичном коде поступают на входы 231₁-231_m блока поддержки принятия достоверного решения 23, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.3. Верификация и математически корректная поддержка принятия оператором (обучаемым) достоверного решения осуществляется в блоке 23 следующим образом. С входов 231₁-231_m блока поддержки принятия достоверного решения 23 управленческое решение обучаемого, требующее верификации, поступает в двоичном коде на входы 23.1-1₁-23.1-1_m регистра 23.1 для регистрации (записи) и хранения. Если на входы 23.1-1₁-23.1-1_m регистра 23.1 блока 23 не поступило никаких сигналов, значит, управленческое решение принято оператором (обучаемым) на основе достоверно (полно) заданных исходных данных и с запрещающего выхода 23.1-3 регистра 23.1 на запрещающий вход 23.2-3 вычислителя решения оператора 23.2 подается сигнал, блокирующий вычислитель решения оператора 23.2.

Если на входы 23.1-1₁-23.1-1_m регистра 23.1 блока 23 поступает от блока анализа решения 22 сигнал, характеризующий управленческое решение обучаемого, требующее верификации (проверки), этот сигнал (сигнал управленческого воздействия) в двоичном коде с информационных выходов 23.1-2₁-23.1-2_m регистра 23.1 поступает на информационные входы 23.2-1₁-23.2-1_m вычислителя решения оператора 23.2, на разрешающий вход 23.2-4 которого с разрешающего выхода 23.1-4 регистра 23.1 поступает сигнал, инициирующий включение вычислителя решения оператора 23.2 блока 23.

В этом случае в вычислителе решения оператора 23.2, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг.4, осуществляется процедура преобразования идентифицированных недостоверно (неполно) исходных данных, используемых для принятия конкретного решения и зафиксированных в рамках обучающих микрокоманд, к виду, пригодному для принятия обучаемым достоверного управленческого решения.

Вычислитель решения оператора 23.2 блока поддержки принятия достоверного решения 23 технически реализуется на базе программируемого (с точки зрения матрицы весов - причинно-следственных когнитивных отношений, формулируемых экспертами) параллельного АЛВ, реализующего вычислительный нейросетевой алгоритм (ЭНС), описанный в работе [3]. Если информации на входах 23.2-1₁-23.2-1_m вычислителя решения оператора 23.2 нет, обязательно есть блокирующий сигнал на запрещающем входе 23.2-3 вычислителя решения оператора 23.2 и на запрещающем входе С АЛВ. В противном случае есть сигнал на разрешающем входе М АЛВ и информация, характеризующая управленческое решение, принятое оператором (обучаемым) на основе недостоверно (неполно) заданных исходных данных, поступает в двоичном коде через информационные входы 23.2-1₁-23.2-1_m вычислителя решения оператора 23.2 на m информационных входов АЛВ.

Программируемый АЛВ, опираясь на запрограммированные значения элементов матрицы весов - аналитически описанные причинно-следственные когнитивные отношения, формулируемые экспертами, осуществляет процедуру вычисления (экстраполяции) в соответствии с вычислительным нейросетевым алгоритмом, подробно описанным в работе [3]. При этом m входов (1,...,m) программируемого АЛВ являются равноправными m входами (m_вх) вычислителей (нейронов) входного слоя S_a ЭНС, на которую в двоичном коде подаются значения m параметров, имеющих физический смысл управленческого решения, принятого оператором (обучаемым) на основе недостоверных (неполных) исходных данных. Набор прямых и обратных связей m_вх с m_вых ЭНС, программно реализованный в рамках программируемого АЛВ, позволяет учитывать весовые коэффициенты, сформулированные экспертами, и получать на m выходах АЛВ экстраполированные значения m параметров, имеющих физический смысл верифицированного (математически корректно проверенного) управленческого решения, принятого оператором (обучаемым) на основе верифицированных (достоверных, полных) исходных данных. При этом подача (и запись на хранение) в двоичном коде на любой i-й вход АЛВ (в любую i-ю ячейку памяти АЛВ) значения кода, характеризующего управленческое решение, принятое оператором (обучаемым) на основе недостоверных (неполных) исходных данных, инициирует выдачу в двоичном коде с i-го выхода АЛВ (выхода i-го нейрона выходного слоя S_b) запрограммированного в соответствии с вычислительным нейросетевым алгоритмом, описанным в [3], значения математически корректно преобразованного, относительно достоверного управленческого решения (кода воздействия).

В результате, на m выходах АЛВ, на соответствующих выходах 23.2-2₁-23.2-2_m вычислителя решения оператора 23.2 и на соответствующих выходах 232₁-232_m блока поддержки принятия достоверного решения 23 получаем в двоичном коде информацию, характеризующую (на основе анализа полученного в рамках ЭНС интегрированного мнения экспертов) преобразованное в интересах повышения достоверности (верифицированное) решение оператора, соответствующее очередному этапу алгоритма управления.

Верифицированное (достоверное) управленческое решение, принятое оператором (обучаемым) с помощью блока поддержки принятия достоверного решения 23, по аналогии с априори достоверным решением, проверенным в блоке анализа решения 22, поступает на регистровые входы 016₁-016_m блока задания программы обучения 1 и на ответные входы 31₁-31_m главного блока сравнения 3.

С регистровых входов 016₁-016_m блока задания программы обучения 1, реализуемого в соответствии со схемой, предложенной на фиг.5, верифицированное (достоверное) управленческое решение, принятое оператором (обучаемым) с помощью блока 22 либо блока 23, поступает на входы 1.4-1₁-1.4-1_m регистра верифицированной микрокоманды 1.4 блока 1, где осуществляется его запись, хранение и считывание в двоичном коде с выходов 1.4-2₁-1.4-2_m регистра верифицированной микрокоманды 1.4 на входы 1.2-1₁-1.2-1_m элемента памяти микропрограммы 1.2 блока 1. Тем самым осуществляется запись кода второй микрооперации на входы 1.3-3₁-1.3-3_m регистра микрокоманды 1.3 блока 1. Данная микрооперация служит проверочной (тестовой) кодовой комбинацией для оценивания безошибочности сформированного оператором верифицированного управляющего воздействия в главном блоке сравнения 3.

Таким образом, принятое оператором верифицированное (достоверное) решение в двоичном коде поступает либо с подтверждающих выходов 222₁-222_m блока 22, либо с выходов 232₁-232_m блока 23 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 второй микрооперации, выдаваемое с информационных выходов 1.32₁-1.32_m регистра микрокоманды 1.3 через информационные выходы 012₁-012_m блока задания программы обучения 1.

В главном блоке сравнения 3 оценивается безошибочность сформированного оператором верифицированного (достоверного) управляющего воздействия путем сравнения кодов воздействия и микрокоманды, который поступает в блок 3 по информационным входам 32₁-32_m в рамках второй микрооперации из регистра микрокоманды 1.3 блока 1. 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 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» 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 (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 (обучаемым) подряд.

Если число допущенных и разрешенных (записанное и хранимое в регистре числа 20) подряд ошибок 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».

Таким образом, в рамках обучения и закрепления навыков оператора при отработке сложных алгоритмов управления в условиях неопределенности на ответных входах 31₁-31_m главного блока сравнения 3 имеем записанные в двоичном коде достоверные, верифицированные с использованием математического аппарата теории нейронных сетей, значения параметров (код) управляющих воздействий оператора (обучаемого).

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 помочь обучить и закрепить навыки оператора по принятию более достоверных решений при отработке сложных алгоритмов управления в АСУ, текущие состояния которых могут быть идентифицированы как количественно, так и качественно - недостоверно, неполно.

Данное устройство обеспечивает повышение достоверности принимаемых обучаемым управленческих решений в условиях, присущих реальному процессу функционирования и управления АСУ - в условиях недостоверности (недостаточности, неполноты, а зачастую и противоречивости) исходных данных для принятия решения, что существенно расширяет область применения устройства, расширяет функциональные возможности тренажерной аппаратуры, где заявленное устройство для обучения операторов будет использовано.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Уоссермен Ф. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика. - М.: Мир, 1992. - 240 с.

2. Kosko В. Fuzzy cognitive maps// International Journal of Man-Machine Studies. V.24. N.Y., 1986. P.16-22.

3. Щербаков М.А. Искусственные нейронные сети. - Пенза: ПГТУ, 1996. - 44 с.

4. Трахтенгерц Э.А. Компьютерная поддержка принятия решений. - М.: СИНТЕГ, 1998. - 342 с.

5. Горбань А.Н., Россиев Д.А. Нейронные сети на персональном компьютере. - Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1996. - 146 с.

Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах. Целью изобретения является создание устройства для обучения операторов, обеспечивающего повышение достоверности управленческих решений, принимаемых оператором при обучении в условиях, присущих реальному процессу функционирования автоматизированных систем управления. Устройство для обучения операторов содержит блок задания программы обучения 1, блок ответных действий оператора 2, стартовый 7, главный 13 и установочный 18 элементы ИЛИ, табло 4, элемент задержки 21, главный 3 и ответный 19 блоки сравнения, блоки стартовых 8 и опросных 10 элементов И, регистр числа 20, стартовый 6 и главный 11 счетчики, дешифратор 12, триггер 9, элемент И 5, блок анализа решения 22, блок поддержки принятия достоверного решения 23, соответствующим образом соединенные 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, m информационных выходов блока задания программы обучения соединены с соответствующими m информационными входами главного блока сравнения, первый выход которого 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, отличающееся тем, что дополнительно введены блок анализа решения и блок поддержки принятия достоверного решения, причем m выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим m входам блока анализа решения, m проверочных выходов которого соединены с соответствующими m входами блока поддержки принятия достоверного решения, m выходов которого объединены с соответствующими m подтверждающими выходами блока анализа решения и подключены к соответствующим m регистровым входам блока задания программы обучения и к соответствующим m ответным входам главного блока сравнения.2. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что блок анализа решения состоит из регистра сдвига и регистра хранения, m входов которого подключены к соответствующим m выходам регистра сдвига, m входов которого являются соответствующими m входами блока анализа решения, m подтверждающих выходов регистра хранения являются соответствующими m подтверждающими выходами блока анализа решения, m проверочных выходов регистра хранения являются соответствующими m проверочными выходами блока анализа решения.3. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что блок поддержки принятия достоверного решения состоит из регистра и вычислителя решения оператора, m выходов которого являются соответствующими m выходами блока, m информационных входов вычислителя решения оператора подключены к соответствующим m информационным выходам регистра, разрешающий выход которого соединен с разрешающим входом вычислителя решения оператора, запрещающий вход которого подключен к запрещающему выходу регистра, m входов которого являются соответствующими m входами блока поддержки принятия достоверного решения.4. Устройство для обучения операторов по п.1, отличающееся тем, что блок задания программы обучения состоит из регистра адреса микрокоманды, элемента памяти микропрограммы, регистра микрокоманды и регистра верифицированной микрокоманды, m входов которого являются соответствующими m регистровыми входами блока, m выходов регистра верифицированной микрокоманды объединены с соответствующими m выходами регистра адреса микрокоманды и подключены к соответствующим m входам элемента памяти микропрограммы, m выходов которого соединены с соответствующими m входами регистра микрокоманды, m индикаторных выходов которого являются соответствующими m индикаторными выходами блока, m информационных выходов регистра микрокоманды являются соответствующими m информационными выходами блока, первый и второй входы регистра адреса микрокоманды являются соответственно первым управляющим и вторым управляющим входами блока, а контрольный выход регистра адреса микрокоманды является контрольным выходом блока задания программы обучения.