Устройство для обучения водителей наземных транспортных средств Советский патент 1985 года по МПК G09B9/04 

4 00

bi

Изобретение относится к средствам для обучения водителей наземных транспортных средств и может быть использовано в автошколах и учебных комбинатах. Цель изобретения - повышение эффективности обучения путем повьш1ения точности оценки качества исполнения заданий. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство для обучения водителей наземных транспортных средств содержит блок 1 задания визуальной обстановки, представляющий собой стандарт ный блок управления теневым автомобильным тренажером и выполненньй в виде набора исполнительных электро двигателей, управляющих перемещениями теневого конуса и каретки с тубусом осветителя. Выходы блока 1 задания визуальной обстановки соединены с блоком 2 имитации дорожной обстановки, выполненным в виде теневого конуса стандартного автотренажера, а входы подключены к пульту 3 инструктора, который выполнен в виде панели с набором управляющих потенциометров, связанных с исполнительными двигателями теневого конуса и каретки с тубусом осветителя автотренажера. Пульт 3 инструктора связан также с блоком 4 информации, прелставляющим собой при борную панель с микроамперметрами и цветными ламповыми индикаторами. Датчики 5 положения органов 6 управления подключены к входам блока 7 динамики движения, выполненного . в виде набора операционных усилителей, решающих дифференциальные уравнения динамики движения транспортного средства заданного типа (модели), связанным с блоком 8 объективной оценки. I Блок 8 объективной оценки содержи блок 9 областей успешных управлений, к входам которого подключен блок 7 динамики движения, а выходы соединен с блоком 10 оценки качества выполнения цикла, к входу которого подведены стандартные для аналоговых схем напряжения (в данном случае +100 В и -100 в) из блока 11 питания, который связан также с блоком i 2 оценки качества выполнения группы циклов, входы которого соединены с задатчиком 13 порога срабатьшания блока 12, выполненным на генераторе импульсов, который подключен к пульту 3 инструктора. Выходы блока 10 оценки качества выполнения цикла подключены к блоку 12 оценки качества выполнения группы циклов, выходы которого связаны.с входами блока 14 формирования сигнала остановки цикла и блока 15 формирования сигнфта подсказки, и оба они связаны- с блоком 4 информации. Блок 7 динамики движения содержит набор операционных усилителей, в совокупности позволя ющих получить решение системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику движения транспортного средства. Блок содержит операционный усилитель с конденсатором. Блок 9 областей успешных управлений содержит две группы операционных усилителей.. . Блоки 10 и 12 содержат две решающие цепи. Блок 14 формирования сигнала остановки цикла выполнен на операционньпс усилителях. Блок 15 формирования сигнала подсказки содержит две решаюнще цепи, каждая из которых представляет собой последовательную цепочку операционных усилителей, в цепях обратной связи которых помещены диодные ограничители. Устройство работает следующим образом. Обучаемый, наблюдая за изменением дорожной обстановки с помощью блока 4 информации, задаваемой инструктором с помощью пульта 3 инструктора и блока 2 имитации дорожной обстановки, манипулирует органами 6 управления, связанными с датчиками 5, представляющими собой потенциометрические и релейные датчики, электрические сигналы с которых поступают на входы блока 7 динамики движения, который осуществляет моделирование изменений параметров движения транспортного средства по соответствующим каналам (каналу скорости и каналу разворота), сигнал с этого блока подается на вход операционного усилителя блока 9 областей успешных управлений. Уставки в этом блоке выбираются из условий, при которьсх нарушение граничных значений функции приводит к аварийной ситуации.

3

Таким образом, если функции скорости и угла разворота находятся в пределах областей успешных управлени ограниченных диодными схемами соответствующих усилителей, на выходах усилителей будут сигналы, соответствующие единице. Нарушение любой области приводит к появлению О на выходе соответствующего усилителя. Сигнал 1 означает, что обучающийся не совершает ошибок. Сигнал О означает ошибку обучающегося.

Дискретные сигналы О и 1 поступают на выходы блока Ю оценки качества цикла. I

Сигналы, соответствующие непрерьшным функциям оценки качества выполнения цикла по координате угла поворота и скорости перемещения транспортного средства при имитации езды на тренажере, подаются на соответствующие входы блока 12 оценки качества выполнения группы циклов. Так как выполнение одного цикла еще не предопределяет качество обучения (профессиональной подготовленности) водителя, и возникает необходимость оценивать качество выполнения группы циклов для достижения и определения устойчивости навыка, то заранее устанавливается инструктором через пульт 3 инструктора число циклов в группе. Соответствующая установка группы производится задатчиком 13 путем ввода ограничений на общее число импульсов и на период импульса. В этом блоке запоминаются уровни качества всех циклов принятой группы, суммарный уровень заранее регулируется установкой. После наступления конечного момента последнего цикла группы накопленное напряжение усредняется, а на выходе получается усредненна1Я функция качества выполнения установленной группь циклов обучения. Эта непрерьтная функция представляет собой экспоненту, являющуюся кривой обучения. Уставку задатчика 13 можно изменять. Функция успешности выполнения группы циклов может формироваться по частям в течение выполнения всей этой группы циклов. Все виды установки задатчика 13 равнозначно точны, и их применение зависит от решения, принимаемого инструктором (например, при возможности наблюдения за криврй обучения лишь в конце выполнения группы циклов при4854

нимается первый способ генерирования управляющих импульсов).

При отсутствии ошибок обучающихся

обе функции в конце группы циклов достигают уровня 1. При наличии погрешностей по каждому из каналов управления обе кривые обучения в конце группы циклов достигнут уровней, отличающихся от 1 и располагающихся между О и 1. Тем самым достигается более тонкая оценка качества выполнения группьь циклов, чем оценка, при которой ошибочно выполненные циклы исключаются из общего

анализа.

Блок 14 формирования сигналов остановки цикла получает на свои входы функцию успешности выполнения группы циклов по разворотам, функцию успешности выполнения группы

циклов по скорости, в этом блоке осуществляется пороговое сравнение функции с заранее заданными ее граничными значениями на основании рекомендованных инструктором и полученных с пульта 3 инструктора установок относительно требований к самому процессу обучения (например, ограничения на минимальный уровень качества выполнения группы циклов, который должен быть достигнут к заданному циклу) . Если достигнутый уровень качества выполнения группы ЦИКЛОР к заданному циклу не выходит за пределы заранее установленного коридора то на выходе этого блока сигнап отсутствует и на вход блока 4 информации не подается никаких предупреждающих сигналов. Если с выхода блока 14 поступает сигнал на вход блока 4 информации, то подается предупреждаклций сигнал о необходимости повысить интенсивность обучения.

Аналогично вырабатывается сигнап, предупреждающий о нарушении процедуры обучения по управлению скоростью передвижения транспортного средства. Тем самым достигается

индивидуализация предупреждающих сигналов по каналам управления, что способствует выработке правильных решений относительно путей повышения интенсификации процесса обучения.

Блок 15 формирования сигнала подсказки функционирует.синхронно с остальными блоками и вырабатывает

электрические сигналы, позволяющие подсказывать обучающемуся через блок 4 информации на каком цикле обучения ему необходимо интенсифицировать действия по управлению, на каком цикле им совершены погрешности управления при имитации езды. Для этого сигналы с соответствующих выходов блока 12 оценки качества группы циклов подаются на вхрды соответственно первой и второй решающих цепей.

Число уровней качества выполнения цикла устанавливается в зависимости от числа операционных усилителей, установленных в каждой решающей цепи.

Указанное устройство позволяет осуществить объективную в количественной форме оценку качества исполнения обучающимся цикла (задания)

по управлению транспортным средством при имитации вождения на тренажере. При этом учитываются особенности J адаптации обучающегося тем, что в оценке участвуют и те циклы, которые завершаются неуспешно, т.е. исполняются с погрешностями, так какводитель и в таких процедурах получает

10 определенную информацию о системе водитель - транспортное средство и тем самым приобретает навык вождения . Так как наличие навыка характеризуется достижением стабильных

15 уровней качества исполнения, то в устройстве предусмотрена оценка уровней качества при достижении стабильности в процессе ее достижени Таким образом, в итоге получается

20 кривая обучения, в полной мере характеризующая степень обученности водителя.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ВОДИТЕЛЕЙ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, содержащее блок задания визуальной обстановки, выходы котоiporo соединены с блоком имитации дорожной обстановки, соединенный с пультом инструктора, связанным с блоком информации, соединенньй с датчиками состояния органов управления, которые подключены к входу блока динамики движения, отличающееся тем, что, с целью повьтгения эффективности обучения путем повышения точности оценки качества исполнения заданий, оно снабжено блоком объективной оценки, состоящим из блока областей успешных управлений, блока оценки качества выполнения цикла, блока оценки качества выполнения группы циклов с задатчиком порога его срабатывания, блоков формирования сигнала остановки цикла и формирования сигнала подсказки, выходы которых являются выходами блока объективной оценки и соединены с соответствующими входами блока информации, а вхо- § ды - с выходами блока оценкл качества (Л выполнения группы циклов, соединенного входами с выходом блока оценки качества выполнения цикла, входы которого подключены к выходам блока областей успешных управлений, входы которого являются входами блока объективной оценки и соединены с выходами блока динамики движения.