Тренажер операторов систем управления Советский патент 1984 года по МПК G09B9/00 

чиков и входами измерителя рассогласова гия дпервые входы реверсивных счетчиков через управляемые генераторь связаны с первыми выходами имитатора пульта управления 5 вторые выходи которого подключе}{Ы к вторым входам, реверсивsiMx счетчиков, причем второй вход узла поразрядного сравнения подключен к выходу счетчика .координат, а вьзход узла формирования импульсов соединен с входом блока отображения оперативных cuTyaiyift.

1 .ТРЕНАЙШР ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий блок управления, соединенный первым выходом с первым входом генератора управляюпщх импульсных последовательностей,формирователь пачки импульсов,соединенный выходом с первыми входами ключей, подключенных вторыми входами к первым выходам генератора уПравляюпщх импульсных последовательностей, а выходами - к первым входам реверсивных счетчиков, соединенных выходами с первыми входами блока сравнения, связанного вторым входом через счетчик координат с выходом задающего генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тренажера, он имеет блок телевизионной камеры, вычислительнойреобразовательный блок, имитатор пульта оператора, блок регулировки . амплитуды, формирователь символов слежения, измеритель рассогласования и блок отображения оперативных ситуаций, при этом первый выход имитатора пульта оператора соединен с первым входом вычислительно-преобразовательного блока, второй вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, второй вход которо го подключен к первому выходу формирователя символов слежения, соединенного вторым выходом с первым вхо-. дом блока отображения оперативных ситуаций, второй вход которого подключен к выходу блока регулировки амплитуды,соединенного первым входом с вторым выходом блока управления, который третьим выходом связан с пер вым входом формирователя пачки импульсов , соединенного вторым входом с вторым входом генератора управляющих импульсных последовательностей и первым выходом блока телевизионной камеры, который вторым выходом подкл.ючен к входу задающего генератора, а третьим выходом связан с третьим i входом блока отображения оператив1-1ых (Л ситуаций, третий и четвертый входы вычислительно-преобразовательного с блока связаны с третьими выходами блока управления, который входом подсоединен к выходу вычислительно-преобразовательного блока, вторые выходы имитатора пульта оператора связаны с первыми входами формирователя со to символов сле кения, второй вход которого соединен дополнительно с выходом счетчика координат и вторым . дом блока сравнения, выход которого to подключен к . второму входу блока регулировки амплитудьь 2, Тренажер попЛ, отличающийся тем, что формирователь 1 символов слежения имеет управляемые генераторы, реверсивные счетчики, узел пор .зрядного сравнения и узел формирования импульсов, выход которого соединен с выходом узла поразрядного сравнения, соединенного первыми входами с выходами реверсивных счет

Изобретение относится к тренал;ера операторов системуправления и может быть использовано при обучении операторов систем управления профессиональной деятельности. Известен тренажер операторов систем управления, содержащий блок управления, соединенный первым выходом с первым входом генератора управляющих импульсных последовательностей, формирователь пачки импульсов,соединенный выходом с первыми входами ключей, подключенньш вторыми входаг-ги к первым выходам генератора управляю Ещх импульсных последовательностей, выходами к первым входам реверсивных счетчиков,, соединенных выходами с первыми входами блока ср азнения свя занного вторым входом через счетчик коорданат с выходом задающего гене ратора flj , Недостатком известного тренажера является невысокая его эффективность Цель изобретения - повышение эффективности тренажера, Поставленная цель достигается тем что тренажер операторов систем управ ления , содержащий блок управления,, соединенный первым выходом с первым входом генератора управляющих импульсных последовательностей, формирователь пачтси импульсов, соединенный выходом с пepвы o входами клю чей, подключенных вторыми входами к первым выходам генератора управляющих импульсных последовательностей, а выходами - к первым входам реверсивных счётчиковS соединенных выходами с nepBbiMii вxoдa ш блока сравнения, связанного вторым вкодог- через счетчик координат с выходом задающего генератора, имеет блок телевизионной камеры, вычислительнопреобразовательный блок, имитатор пульта оператора, блок регулировки амплитуда, формирователь символов слеженияJ измеритель рассогласования и блок отоб1)алсения оперативных ситуацийS при этом первый выход имитатора пульта оператора соединен с первым входом вычислительно-преобразовательного блока, второй вход которого связан с выходом измерителя рассогласования, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя символов слежения, соединенного втopы 5 выходом с первым входом блока отобразкения оперативных ситуаций, второй вход которого подключен к выходу блока регулировки амплитуды, соединенного первым входом с вторым выходом блока управления, который третьим выходом связан с первым входом формирователя пачки импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом генератора управляющих имп-ульсных последовательностей и nepBFJM выходом блока телевизионной камеры, который вторым выходом подключен к входу задающего генератора, а третьим выходом ;вязан с третьим входом блока отображения оперативных ситуаций, третий и четвертый входдз вычислительно-преобразовательного блока связаны с третьими выходами блока управления, который входом подсоединен к выходу вычислительно-преобразовательного блока, вторые выходы имитатора пульта оператора связаны с первыми , входами форгдарователя: символов еле жения J второй вход которого соединен дополнительно с выходом счетчика координат и вторым входом блока сравнения 5 выход которого подключен к второму входу блока регулировки aмплитy,п.o Кроме TorOj формирователь символов слежения имеет управляемые ге 3 нераторы,реверсивные счетчики,узел поразрядного сравнения и узел формирования импульсов, выход которого соединен с выходом узла поразрядного сравнения, соединенного первыми входами с выходами реверсивных счетчиков и входами измерителя рассогласования, первые входы реверсивных счет чиков через управляемые генераторы связаны с первыми выходами имитатора пульта управления, вторые выходы которого подключены к вторым входам реверсивных счетчиков, причем второй вход узла поразрядного сравнения подключен к выходу счетчика координат, а выход узла формирования импульсов соединен с входом блока отображения оперативных ситуаций. На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - структурная схема формирователя символов слежения; на фиг.З - структурная схема управляющих импульсных последовательностей; на фиг.4 - структурная схема блока управления; на фиг.З - структурная схема вычислительно-преобразовательного блока. Устройство имеет блок 1 телевизионной камеры, задающий генератор 2, счетчик 3 координат, формирователь 4 символов слежения, смеситель 5, монитор 6, блок 7 сравнения,блок 8 регулировки амплитуды,формирователь 9 пачки импульсов, ключи 10 и 11, реверсивные счетчики 12 и 13, измеритель 14 рассогласования, решающий узел 15, блок 16 управления, таймер 17, печатающий узел 18, имитатор 19 пульта оператора, генерато 20 управляющих импульсных последовательностей, первый и второй управ ляемые генераторы 21 и 22, реверсив ные счетчики 23 и 24, узел 25 разря ного сравнения, узел 26 формировани импульсов подсвета, узел 27 перепрограммируемых постоянных запоминающих схем, коммутатор 28, регистр 29 хранения, переключатель 30 режимов, регистр 31 сдвига, узел 32 согласования, потенциометры 33 и 34 регулировки яркости, пусковую кнопку 35, сумматор 36 опшбки,сумматор 37, ключи и формирователь тактовых импульсов о Блок отображения оперативных ситуаций имеет смеситель 5 и монитор 6. 124 Вычислительно-преобразовательный блок содержит решающий узел 15, печатающий узел 18 и таймер 17,первый выход имитатора 19 пульта оператора соединен при этом с первым входом вычислительно-преобразовательного блока, второй вход которого связан с выходом измерителя 14 рассогласования, второй вход которого подключен к первому выходу формирователя 4 символов слежения, соединенного вторым выходом с первым входом блока отображения оперативных ситуаций, второй вход которого подключен к выходу блока 8 регулировки амплитуды, соединенного первым входом с вторым выходом блока 16 управления, который третьим выходом связан с первым входом фop шpoвaтeля 9 пачки импульсов, соединенного вторым входом с вторым входом генератора 20 управляющих импульсных последовательностей и пе-рвым выходом блока телевизионной камеры, который вторым выходом подключен к входу задающего генератора 2, а третьим выходом связан с третьим входом блока отобралсения оперативных ситуаций; третий и четвертый входы вычислительно-преобразовательного блока связаны с третьимивыходами блока 16 управления, который входом подсоединен к выходу вычислительнопреобразовательного блока, вторые выходы имитатора 19 пульта оператора связаны с первыми входами формирователя 4 и символов слежения, второй вход которого соединен дополнительно с выходом счетчика 3 координат к вторым входом блока 7 сравнеш я, выход которого подключен к второму входу блока 8 ре.тулировки амплитуды. i Кроме того, выход узла 25 поразрядного сравнения соединен первыми вхо- дам с выходами реверсивных счетчиков 23 и 24 и входами измерителя 14 рассогласования, первые входы реверсивных счетчиков 23 и 24 через управляемые генераторы 21 и 22 связаны с первыми выходами имитатора 19 пульта управления, вторые выходы которого подключены к вторым входам реверсивных счетчиков 23 и 24, причем второй вход узла 25 поразрядного сравнения подключен к выходу счетчика 3 коорд ннат, а выход узла 26 формирования импульсов соединен с входом блока отображения оперативных ситуаций

Устройство работает следуюцр т образом.

Телевизионную камеру блока 1 направляют на реаль:ный фон сюжет (например облачное небо j или модель реальной визуальной обстановки ПолHbrii телевизионный видеосигнал с выхода телевизионной камеры блока 1 подают для отображения через смеситель 5 на вход монитора 6 телевизионного типа. На экране узла 6 отображают также символ слежения (например окно или перекрестиеj и движущуюся точку, которую оператор должен обнаружить, захватить, т„е, совместить с символом слежения, и сопровозкдать с его помощью движущуюся точку на протяжении всей траектории. Регистрация времени, которое потребовалось оператору, чтобы обнаружить и захватить точку, регистрация одгибки слежения, которая определяется величиной рассовмещения сопровозкдаемой точки и центра символа с.пежения, позволяют оценить качество выполнения оператором задачи В телевизионном тренажере предусмотрены два релшма- работы: ручной и автоматический В автоматическО1 { режиме в случае успешного решения задачи испытуеьйгм устройство автоматически переключается на генерирование более сложной траектории движения точки, в случае низкого качества обработки задачи оператору предъявляетс повторно траектория того же вида В ручном режиме инструктор по собственому усмотрению меняет вид траектории движущейся точкио И в том и в другом режиме вручную выставляют исходные параметры точки j скорость и яркость. Итак, сигналы символа и ТОЧ1Ш замешивают в видеосигнал фона в смесителе 5., Символ сигнала генерируют в формирователе 4 символов слежения (фиг„2) методом координатного кодирования, где в качестве кода моделируемой величины используют код реверсивных сч«1тчиков 23 и 24, а в качестве развертывающей функции - код счетЙ ка 3 координат Эти коды сравнивают в узле 25 поразрядного сравнения, на выходе которого получают как результат сравнения одиночный импульс, характеризующий местоположение символа слежения на растре блока 6 с координатами, обусловленными состоянием

реверсивных счетчиков 23 и 24 Ползченный на выходе узла 25 поразрядного сравнения импульс подают, на вход узла 26 нормирования импульсов подсвета, чтобы сформировать импуль которые высветят на экране блока 6 требуег-ый символ слежения. Если в качестве символа слежения применяют окошко, то узел 26 формирования сигналов подсвета такого символа строят, например, по схеме, имеющей четыре ждущих мультивибратора и элемент И„

Формирование сигнал;ов движущейся точки осуществляют с помощью имитатора ,, состоящего из сл,едующих блоков; задающего генератора 2, счетчика 3 координат, блока 7 сравнения формирователя 9 пачки импульсов, первого 10 и второго 1I ключей, первого 12 и второго 13 реверсивного счетчиков и генератора 20 управляюДИК импульсных последовательностей о 1-1мита.тор работает следующим образом

Задающий генератор 2, настроенны на частоту растровых элементов разложения фазируют строчными синхроимпульсами, когорь е подают с выхода строчшз1х импульсов телевизионной камеры блока 1, Выходной сигнал задающего генератора 2 подают на вход счетчика 3 координат для постоянной выработки рсода развертывающей функции на его разрядах Кадровые синхримпульсы с выхода телевизионной камеры блока 1 подают на вход формирователя

пачки импульсов и на тактирование генератора 20 управляющих 1-;:мпульснь х последовательностц,й. В форг шрователе 9 пачки импульсов из калддого входного кадрового импульса получают пачку импульсов одинаковой амшштуды и периода, например, способом регулируемого стробирования импульсной последовательности,

Реализацию этого способа можно выполнить в формирователе 9 пачки импульсов спедующим образом, Из непрерывной посхледовательности импульсов, генерируемой автоколебательным генератором, выделяют пачку импульсов с помощью стробирующего импульса, форгдаруемого, например, ждущим мультивибратором, запускаемым каждым кадровым импульсом. Число импульсов в пачке определяют длительностью стробирующего импульса и регу,пируют путем изменения параметров

времязадающей цепи ждущего мультивибратора. Период импульсов в пачке может быть произвольным, но много меньше периода строчной развертки. Таким образом, число импульсов в пач ке регулируют из блока 16 управления Оформленные пачки импульсов через первый 10 и второй 11 ключи подают на очередные входы реверсивных счетных импульсов. Реверсивные счетчики 12 и 3 являются датчиками координат движущейся точки по строке и по кадру телевизионного изображения. Характер изменения сигнала на управляющих входах реверсивных счетчиков 12 и 13 влияет на характер изменения кода координат следующим образом: с приходом на управляющий вход единичного сигнала реверсивный счетчик 12 работает в режиме вычитания, а нулевого сигнала - в режиме сложения. Частота прихода счетных импульсов определяет темп смены кодов координат на разрядах реверсивного счетчика 12. Чтобы не произошло нару шения однозначности, изменение кода реверсивных счетчиков 12 и 13 должно осуществляться за время обратного кода кадровой развертки. Поэтому период счетных импульсов в пачке выбирают много меньше периода строчной разветки. Управляют режимами реверсивных счетчиков 12 и 13 по счетным и управляющим входам с помощью бинарных импульсных последовательноетей, формируемых генератором 20 управляющих импульсных последовательностей, С помощью ключей 10 и 11 производят стробирование пачек счетных импульсов. Один из возможных вариантов построения генератора 20 управляющих импульсных последовательностей показан на фиг.З. Основным элементом генератора 20 управляющих импульсных последовательностей в ука ванном варианте является узел 27, Содержащий набор параллельно соединенных по тактовому входу интегральных микросхем, число которых равно числу требуемых траекторий движения имитируемой точки. Запись и считывание информации из узла 29 производят в соответствии с техническими условиями.

в узел 27 предварительно записывают последовательность двоичных кодовых слов, задающих характер управления реверсивными счетчиками 12

и 13, Тое, вид траектории движения точки с, Выбор траектории, определяемый в данном варианте выбором номера, осуществляют с помощью коммутатора по команде блока 16 управления Коммутатор 28 представляет собой совокупность элементов И, из которых стоит в цепи какого-либо одного выхода узла 27, пропускающег на вход регистра 29 хранения информции, только код, которьш подают на управляющий вход коммутатора 28. .

В качестве буферного устройства ипользуют регистр 29 хранения с параллельными записью и считыванием. С двух разрядов регистра 29 хранения сигналы подают на соответствукяцие ключи 10 и 11, ас двух других разрядов - на управление реверсивными счетчиками 12 и 13. -Одни импульсные последовательности открывают , ли закрывают ключи 11 и 10, другие управляют режимами сложение-вычитание реверсивных счетчиков 12 и 13. Так как генератор 20 управляюш 1х импульсных последовательностей тактирует с частотой кадров, то и смена знаков управляквдих напряжений на выхода регистра 29 хранения происходит не с большей частотой. Таким образом, характер управляющих импульсных последовательностей влияет на характер изменения координат точки, а число счетных импульсов, прошедших ключи 10 и 11, влияет на частоту эти изменений. Параллельные коды с разрядов реверсивных счетчиков 12 и 13 подают на блок 7 сравнения, где их сравнивают с кодом счетчика 3 координат. На выходе блока 7 сравнения, как результат сравнения кодов, получают импульсный сигнал, которьй через блок 8 регулировки амплитуды и смеситель 5 подают на монитор 6 в качестве импульса подсвета точки. Изменение амплитуды импульса подсвета точки осуществляют в блоке 8 регулировки амплитуды по команде блока 16 управления. Блок 16 управления представляет собой пульт конструктора с набором органов управления, формирователей командных сигналов и устройств согласования.

На фиг. 5 показан один из вариантов построения блока 16 управления. Посредством блока 16 управления выполняют следующие операции: управляют программой движения точки на - 9 экране монитора 6; регулгфуют скорость движения точки; иэмедаяют яркость движущейся ТОЧКИ игшючают электронный таймер 17| вьлючагот ручной или автоматически режимы работы тренажера; вьщают выставленные значения исходных параметров на печатающем узле 8„ Переключенне режимов тренажера с ручного на автоматический осуществляют с помощью переключателя 30 режимов. Для включения автоматическо го режима переключатель 30 режимов устанавливают в положение, соединяющее выход решающего узла 15 с входом регистра 31. сдвига блока 16 управления, Б ручном режиме переключателем 30 релсимоБ эту цепь разрывакТ. Управ ление программой двюкения точки производят по следующему аг:горитм ,; Код с разрядов регистра 30 сдвига подают на управляющий вхсд коммутатора 28 (фиг, 3) генератсра 20 упра ляющих импул сных. по ел еде ват ел ьно стей, разрешая прохождение на выход коммутатора 28 сигналов только одно определенного узла 27,, В бзтоматиче ком режиме код регистра 31 сдвига изменяют и fflyльcoмз который с выхода решающего узла IS, а в ручном режиме - кратковременным заг-ыка :аием переключателя 30 режимов на корпус При изменении кода на выход эегистра 31 сдвига, получают измене: ие состояния коммутатора 28 в ген эаторе 20 шравляющих импульсных тоследовательностей, что приводит к выбору другой микросхемы в узле 27 и, следовательно, к другому виду траектории. Выходные сигналы регистра 31 сдвига выдают также для регистрадии номера траектории на печатающем узле 18 через узел 32 согласования для того, чтобы согласо вать выходные параметры регистра 31 сдвига с входом печатающего узла 8 С помощью потенциометра 33 регулиро ки яркости осуществляют изменение коэффициента усиления уси.тятапя в ()локе 8 регулировки аг-шлитуды, тем car-JbiM регулируя яркость точки на жране монитора б. С помощью потен- гщометра 34 регулировки с::юрости выполняют операцию изменения скорости точки на мониторе 6, Это достигаioT путем изменения числа импульсов пачки в формирователе 9 пачки имггульсов за счет изменения, например величины времяэадаищей цепи мульти210вибратора. Пусковую кнопку 35 используют для подачи инструктором стартового импульса на электронный таймер 17„ 11мпульс окончания счета времени подают анал, способом с имитатора 19 пульта оператора. Таким образом., инструктор при помощи перечисленных регулировок может выставлять начальные условия тренировки оператора, менять сложность задачи вручную и включать автоматический режим смены программ, IfriHTaTop 19 пульта оператора представляет собой кнюппе.льный механизм, оснащенный вз алмно-перпендикулярныvRi потеьщиометрическими датчиками угла наклона ручки кнюппеля, на конце которой находится кнопка с двумя переключателями, указывающими квадрант, в котором нахо,дится ручка кнюппеля. Сигнал потен диометрических датчиков, кнопки н переключателей с имитатора 9 пульта оператора подают на формирователь 4 символов слежения (фиг,2. Напряжение с потенциометрических датчиков и зитатора 19 пульта оператора преобразуют Б соответств пгадих управляем1з;х генератора.х 21 и 22, выполненныгл по схеме преобразователя напряжение-частота 3 люа:едовательность счетных иттульсов, подаваемых на реверсивные 23 и 24. Сигнаяы перекпючателей .квадранта пульта 19 оператора подают, на управляющие вход з соответствующих реверсивных счетчиков 23 и 24, Дпя изменения нэлравления счета этих счетчиков кнопку имитатора 19 пульта оператора применяют для В1;лючения счета времени электронного таймера 17„ Оператор, обнару7 0-1в дв;стс гщуюся точку на экране монитора 6,1 стремится совместить символ слежения с этой точкой, меняя положекме ручки кнюппельного механизма После совмещения оператор осуществляемо режим сопроволсдения точки. Оценку работы оператора, регистрацию измеренных параметров и вспомогательной информации производят с помощью следующих блоков тренажера,; измерите.ля 14 рассогласования, решающего узла 15, электронного таймера 17 и узла 18. Измеритель 14, .гш входа которого подают коды координат дв 1жущейся точки с реверсивных счетчиков 12 и 13 п коды координат центра символа слежения с формирователя 4 символа сл.ежетшя5 выполняет c-.fi:epab-,-iio вь чиспения разности между этими в каждом кадре телевизионного разложения с целью получения величины рассогласования точки и центра символа слежения. Подоб ная схема вычитания кодов может быт выполнена на двоичных сумматорах. Покадровые оценки точности оператор ного сопровождения в виде двоичного кода подают с выхода измерителя I4 на вход решающего узла 15. Назначекие решающего узла 16 заключается в том, чтобы зафиксированное число ка ров, определяемое данной длиной тра ектории, подсчитать итоговую ошибку оспровождения, сравнить ее с зтапон ным значением. Это определяет урове успешного выполнения оператором зад чи. Структурная схема одного из воз можных вариантов построения решающего узла 15 показана на фиг. 4. Ко рассовмещения с измерителя 14 рассогласования подают на вход сумма-тора 36Ошибки в решающем узле 15, в котором производят суммирование поступающих последовательно кодов, Код ошибки с выхода сумматора 36 ошибки заводят на вход сумматора 37 и дня регистрации ошибки на вход печатающего узла 18, На входы первого слагаемого сумматора 31 подают обратный код ошибки, а на входах второго слагаемого ,того же сумматора устанавливают с помощью делителя напряжения на сопротивлениях постоянньш код эталонного порога. Появление импульса переноса на выходе сумматора 37 сви детельствует о том, что код ошибки меньше порогового кода. Отсутствие импульса переноса свидетельствует о том, что код ошибки больше выстав ленного заранее порогового значения Импульс переноса сумматора 37 является выходным сигналом решающего узла 15, В автоматическом режиме этим сигналом сдвигают информацию в регистре 31 сдвига блока 16 управ ления, что приводит к смене кода траектории. Электронный таймер 17 служит для измерения времени обнаружения движущейся точки оператором и времени, которое потребовалось ему, чтобы взять точку на сопровождение. Электронный таймер 17 включают по комавде с блока 16 управления, а отсчеты времени фиксируют в моменты нажатия кнопки на имитаторе 19 пульта оператора. Регистрацию результатов решающего узла 15, кода программы с блока 16 управления и времени с электронного таймера 17 осущесткпяют с помощью узла 18. Применение предлагаемого устройства позволит испытывать оператора по сигналу, близкому к реальному ( с меняющимся отношением сигнал-шум; с точкой, движущейся на сложном фоне j , измерять характеристики ббнаружения, регистрировать результаты испытания для последующего анализа. Расширение класса тестовых задач, автоматизация анализа измеренных данных и .документирование улучшат качество подготовки, обучения и отбора операторов, что, в свою очередь, даст возможность сократить время на проведение этих работ и приведет к значительной экономии средств. Предлагаемое устройство дает возможность повысить качество подготовки операторов, благодаря способности создания широкого спектра тестовых задач за счет изменения скорости, яркости, вида траектории движущегося объекта на экране индикатора; возможности создания реальной или любой требуемой визуальной обстановки на экране индикатора путем наведения телевизионной камеры блока 1 на выбранный сюжет, а также возможности автоматического оценивания результатов испытания с помощью измерения рассогласования символа слежения с объектом слежения, измерения итоговой ошибки слежения, измерения времени обнаружения и захвата. Использование изобретения повышает эффективность предлагаемого тренажера.

J

«

5

u

О.

J

.

//о- :7, /

fi& S/I. f

из бл. 1

с

27

а jt. W На ffJi.ri HaS/i, 12 На S/I. fj

С 5.15

CSfl.r

На 5/1. 20

(Риг.

На ff/t. 16