Адаптивный тренажер оператора автоматизированной системы управления Советский патент 1985 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для профессионального отбора, тренировки опер тивного мьшшения и идентификации функционального состояния операторов. Известен тренажер оператора авто тизированной системы-управления, содержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены к первому и второму выходам блока ввод эталонов, а выход - к пер вому входу блока регистрации, второ вход котррого через ключ соединен с первым выходом блока ввода эталонов и триггера Шмитта, второй выход которого подключен к входу блока ввода эталонов, а выход через элемент ИЛИ - к выходам пульта операто ра, причем выход элемента ИЛИ чере делитель импульсов соединен с треть вх;одом блока регистрации , Однако данный тренажер имеет ни кую точность и достоверность измере ний j так как момент полного совпаде ния заданного и восстановленного ал горитмов, т.е. полного решения зада чи, фиксируется на основе визуально го наблюдения, а также низкую надёж ность и оперативность смены эталоном, так как имеет большое количест во механических коммутирующих эле ментов , Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тре нажер оператора автоматизированной системы управления, содержащий пульт оператора, первый и второй вы ходы которого соединены с первым и вторым входами блока сравнения и элемента ИЛИ, выход которого через ключ подключен к первому входу блока регистрации, третий и четвертый входы блока сравнения соединены соот ветственно с первым и вторьш выхода ми блока ввода эталонов, второй вхо ключа подключен к второму выходу блока ввода эталонов, последовательно соединенные формирователь импульсов, первый счетчик и второй счетчик, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения, а выход - с вторым входом блока регистрации, выход первого счетчика подключен к первому входу блока ввода эталонов, третий выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, второй, третий, четвертый и пятый входы - к первому выходу пульта оператора и к первому, второму и третьему выходам формирователя импульсов соответственно, третий и четвертый входы второго счетчика соединены с первым и вторым выходами формирователя импульсов соответственно /Q . Однако известный тренажер обладает низкими дидактическими свойствами, так как он синтезирует модели строго детерминированных сред, которые не являются моделями реальных процессов, имеющих место в реальной операторской деятельности. Кроме того, сложность моделей субьективно задается руководителем (экспериментатором) до начала деятельности и редко соответствует необходимому ей уровню. Нет возможности адаптивного изменения сложности модели в ходе решения задачи, В результате этого только 20-30% реализации решений (в рамках решения задачи) связаны с поиском, накоплением и регулированием информации, т.е. носит творческий характер. Остальные же реализации являются импульсивными, выполняются на чисто моторном уровне и не способствуют развитию и совершенствованию оперативного мьш1ления обучаемого. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей.тренажера. Поставленная цель достигается тем, что в тренажер, .содержащий пульт оператора, первый счетчик, ключ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, формирователь импульсов и блок ввода эталонов, а также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым вьпсодом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а четвертый вход блока ввода эталонов соединен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первым выходом пульта оператора, второй выход которого соединен с вторыми вход ми элемента ИЛИ и блока сравнения, введены элемент дифференцирования и последовательно соединенный блок одновибраторов, распределитель импул сов и триггер, первый выход которого соединен с третьим входом блока срав нения, второй с четвертым входом блока сравнения и первым входом клю ча, второй вход которого соединен с вторым выходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчи ка и пя.тым входом блока ввода эталонов , второй и третий выходы которо го соединены соответственно с вторы и третьим входами распределителя им пульсов, четвертьй и пятый входы которого соединены соответственно с пе вым и вторым выходами пульта операто ра, а второй выход соединен с вторым входом триггера, третий вход которого соединен с входом блока одновибра тора и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен с третьим выходом формирователя импуль сов . Блок одновибраторов содержит первый одновибратор и последовательно соединенные второй, третий и четвертый одновибраторы, выход первого одновибратора соединен с вторыми isxo дами третьего и четвертого одновибра торов, входы первого и второго одновибраторов являются входом блока, а выходы второго и четвертого одновиб- раторов являются состветственно первым и вт.орым выходаш блока. На фиг. 1 представлена структурная схема адаптивного тренажера} на фиг. 2 и 3 - функции плотности вероятности распределения времени принятия решений. Тренажер содержит пульт 1 операто ра, блок 2 сравнения, распределитель 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, формирователь 5 импульсов, блок 6 ввода эталонов, счетчик 7, счетчик 8 блок 9 одновибраторов, ключ 10, триг гер 11, блок 12 регистрации, элемент 13 дифференциров ания. Блок 9 одновибраторов содержит одновиЬраторы 14-17, формироватейь импульсов - переключатель 18 режимов работы, ключ 19 и ключ 20, блок 12 1 5 , . регистрации - логический пробник 21, счетчик 22. информационное табло 23. Установлено, что плотность вероятности распределения времени принятия решения человеком отражает вероятностные свойства среды так, как это показано на фиг.2,где ось абсцисс временная ось, а по оси ординат отложены значения функции плотности вероятности распределения времени принятия реп1ения. Кривая- I соответствует деятельности обучаемого в условиях определенности, кривая П-в средах, в которых принимающий решение знает для каждого состояния среды вероятность его проявления, кривая ITI - в средах, построенных из последовательности испытаний Бернулли (известна лишь общая вероятность того или иного проявления средыу. кривая 1У - в средах, в которых принимающий решение не располагает никакой дополнительной информацией о проявлениях состояния среды, кривая У соответствует задаче принятия решения с риском. Следует отметить, что приведенные кривые являются идеальными и редко проявляются самостоятельно, особенно кривые II, 1У и У. Реальные кривые, получаемые при анализе времени принятия решения обучаемым в средах, cинтeзиpye ыx известным тренажером, имеют более сложный вид (фиг.З), являясь результатом сложения идеальных кривых, так как в ходе решения задачи степень неопределенности среды по отношению к принимающему решение субъекту постоянно варьирует. Реализация решений, время принятия которых попадает в интервал Т, $ t « Tj, связаны с функционированием механизма информационного и информационно-эвристического поиска, возникают в основном до момента появления в сознании обучаемого концептуальной модели предложенной для опознания среды и обеспечивают развитие и совершенствование оперативного мьшшения. Далее формируется значительное количество решений, время принятия которых находится в интервале О t Т . Данные реализации возникают в момент твердой уверенности обучаемого в правильности сделанного выбора, выполняются на моторном уровне и значительно менее эффективны. Когда обучаемый ожидает окончание решения задачи, возникают инертныё, не уверенные, связанные с борьбой гипотез ретения, время реализации которых попадает в интервал T,,. . Эти решения в редких случ ях способствуют оптимальному достиж нию целей деятельности. Адаптивный тренажер решает поста ленную проблему за счет искуственно создаваемой эмоциональной активност обучаемого, В ответ на импульсивные и инертные реализации решений тре нажер формирует стимул, соответству щий ошибочному прогнозу, что вызыв а ет отрицательнуто эмоцию у обучаемого, которая играет положительную роль, активизируя процесс информаци ного поиска, и, являясь помехой, усложняет процесс решения задачи. Руководитель Сэкспериментатор) задает детерминированный алгоритм неизвестной для обучаемого длины предъявления стимулов (нулей и единиц). Оператору, в зависимости от задач деятельности, в той или иной степени сообщают данные об объектив ных характеристиках среды с помощью инструкдии. В большинстве случаев он должен знать, что предъявляемый ему информационный поток содержит как релевантную, так и иррелевантну информацию, которая является помехой. Однако о ситуациях возникновения иррелевантных стимулов оператор как правило, не информируется, инач его внимание будет переключено от решения задачи к процессу регулирования времени принятия решения. Задачей деятельности оператора является полное опознание заданной информационной последовательности, . При включении тренажера счетчики 7,8, 21 к 22 устанавливаются в нулевое состояние, одновибраторы 14-37 переходят в устойчивое состоя ние, при котором на их выходах име ется уровень логического нуля. Руководитель записывает необходимую последовательность стимулов в блок 6 ввода эталонов. Алгоритм работы предлагаемого тренажера в ре жиме записи информации не отличает ся от алгоритма работы известного тренажера в соответствующем режиме. Гренажер переводится в режим предъявления информации, В этом режиме распределитель 3 импульсов обеспечивает подключение выходов пульта 1 оператора к входам триггера 11 при наличии на пятом (управляющем) входе распределителя логического нуля, и подключение вьг ходов блока 6 ввода эталонов к входам триггера 11 - при наличии логической единицы. Триггер предназначен для запоминания информации, находящейся на его информационных входах при наличии разрешающего импульса на его третьем входе, Одновибратор 14 формирует импульс, разрешающий предъявление информации, записанной в триггере 11, логическим пробником. Кроме того, задний фронт импульса воздействует на счетчик 7, схему адреса блс-рса 6 ввода эталонов и запускает здновибратор 16. Одновибратор 15 формирует импульс длительность которого больше длительности импульсов 5 формируемого элементом 13 дифференцирования, но меньше длительности импульса одновибратора 14, Отрицательный фронт импульса принудительно возвращает одновибраторы 16 и 17 в исходное состояние в случае, если эти одновибраторы не отработали полный такт работы. Одновибратор 16 предназначен для формирования импульса, длительность которого о- - т 16 - i где о - длительность импульса, формируемого одновибратором 14 (значение Т на фиг.З), Задний фронт Импульса сформированного одновибратором 16, запускает Одновибратор 17. Последний формирует импульс, длительность которого иг 1 (значения Т2. и Т на фиг.З). 1 . . Назначение остальных элементов схемы идентично назначению элементов схемы известного тренажера. Пусть оператор нажимает кнопку Единица на пульте 1 оператора. Формируется перепад напряжения, который, проходя через элемент 4 ИЛИ, формирователь 5 импульсов 5 получает отклик на выходе элемента 13 дифференцирования в виде короткого импульса. Этот импульс разрешает перезапись инвертированной информации с выходов пульта 1 оператора через распределитель импульсов Сгак, как одновибратор 17 находится в исходном состоянии) на триггер 11. Запускаются одновибраторы 14 и 15. Выходной потенциал одновибратора 14 разрешает предъявление информации, записанной в триггере 11 логическим пробником 21„ В данном примере предъявляется нуль что соответсть вует ошибочному прогнозу. Задний фронт импульса, сформированного одновибратором 15, не влияет на состояние одновибраторов 16 и 17, так как они находятся в исходном состоянии. Затем одновибратор 14 возвра щается в исходное состояние, формируя задний фронт импульса, которым запускается одновибратор 17, На выходе одновибратора 17 появляется еди ничньй потенциал, который обеспечивает подключение выходов блока 6 ввода эталонов к входам триггера 11 через распределитель 3 импульсов. Если следукяцее нажатие кнопки на пульте 1 произойдет до возвращения одновибратора 17 в исходное состояние, то предъявится информация, поступающая из блока 6. ввода эталонов, если позже - то соответствующая ошибочному прогнозу. Управляющий вход распределителя 3 в случае необходимости может быть отключен руководителем от выхода одновибратора 17 Свыключатель.не показан), В этом случае формирование иррелевантной информации будет прекращено , При последукяцих нажатиях кнопок на пульте 1 оператора алгоритм работы тренажера повторяется. Использование изобретения позво- . лит значительно расширить дидактические возможности тренажера за счет адаптивного усложнения предъявляемых информационных потоков, на основе анализа скорости наступления прогностического действия оператора. Руководителю нет необходимости подбирать задаваемые алгоритмы по сложноети, а также использовать алгорит№1 максимальной длины ,Сдо 16 разрядов). Достаточно эффективны для целей обучения последовательности из 7-10 разрядов.для всех обучаемых, i Появляется возможность повторно- го использования одних и тех же последовательностей, так как они, складьшаясь с помеховыми стимулами, постоянно формируют новые информационные потоки. Наличие помеховых стимулов меняет структуру среды, придавая информационным потокам вероятностньй оттенок. Это приёодит к активизации процессов прогнозирования, информационного поиска, логического мьшшения, позволяет оператору освободиться от преднастроек к деятельности,что является отвлекающим фактором для успешного достижения цели с Значительно усиливается нагрузка на оперативную память и мышление обучаемого, о чем свидетельствует наступление Чувства усталости в 2-3 раза быстрее чем при деятельности в средах, формиРуемых базовым объектом.

1. АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий пульт .оператора, первьш Счетчик, кпюч последовательно .соединенные элемент ИЛИ, формирователь «мпульсов и блок ввода эталонов, .также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрацииj второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а четвертый вход блока ввода эталонов соединен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первь м вьпсодом пульта оператора, второй выход которого соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения, о т л и ч а КУщ и и с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, в него введены элемент дифференцирования и прследовательно соединенные блок одновибраторов, распределитель импульсов и триггер, первый выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, второй - с четвертым входом блока сравнения и первым входом ключа, вто1рой вход которого соединен с.вто рЬМ вьтходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчика и пятым входом блока ввода этало нов 5 второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами распределителя импульсов} четвертый и пятьй входы которого соединены соответствен(Л но с первым и вторым выходами пульта оператора, а второй выход соединен с вторым входом триггера, третий вход которого соединен с входом блока одновибраторов и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен с третьим О) выходом фop шpoвaтeля импульсов. со со ел 2, Тренажер по п.1, о т л и чающийся тем, что в нем блок одновибраторов содержит первьй од новибратор и последовательно соединенные второй, третий и четвертый одновнбраторы, выход первого одновибратора соединен с вторыми входами третьего и четвертого одновибраторар входы первого и второго одновибратора являются входом блока, а выходы второго и четвертого однрвибратороЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока.

т