Тренажер оператора Советский патент 1985 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к области эргономики, в частности к устройствам обучения и тренажа операторов, и может быть использовано в отраслях народного хозяйства, проектирующих и эксплуатирующих человеко-мащинные системы.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей тренажера.

На фиг. 1 представлена структура тренажера; на фиг. 2-5 - структура блока моделирования объекта тренажера, имитатора сигналов воздействия среды, блока регистрации и блока контроля соответственно.

Тренажер оператора содержит (фиг. 1) блок 1 моделирования объекта тренажа, имитатор 2 сигналов воздействия среды, имитатор 3 сигналов воздействия, узел 4 фильтров низких частот, сумматор 5, блок 6 ручного управления, вычислительный блок 7, имитатор 8 помеховых сигналов, электронный коммутатор 9, индикатор 10, формирователь 1 сигналов, блок 12 сигналов, блок 12 регистрации, блок 13 контроля, программный блок 14, дешифратор 15, модулятор 16, генератор 17 псевдослучайной последовательности импульсов и блок 18 сравнения, выполненный на базе коррелятора. Блок I моделирования объекта тренажа содержит (фиг. 2) узел 19 линий задержки, умножитель 20, интегратор 21, коммутатор 22 и управляемый элемент 23.

Имитатор 2 сигналов воздействия среды содержит (фиг. 3) генератор 24 шума, модулятор 25, фильтр 26 низких частот и усилитель 27.

Блок 12 регистрации содержит (фиг. 4) узел 28 сравнения, узел 29 сопряжения, узел 30 регистрации. Блок 13 контроля содержит (фиг. 5) дешифратор 31, узел 32 памяти, узел 33 отображения информации контроля, триггер 34, узел 35 сравнения и узел 36 эталонных импульсных переходных функций.

После включения тренажер оператора работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик оператора как звена динамической системы в блоке 14 генерируется соответствующая программа деятельности оператора. Электрические сигналы в виде позиционных двоичных кодов с выхода блока 14 поступают на вход имитатора 3, где они дешифрируются. По результатам дешифрации вырабатывается определенное воздействие на блок 1. Сигнал с выхода имитатора 3 подается на один из входов электронного коммутатора 22 (фиг. 2). Последний осуществляет коммутацию электрической цепи и сигнал с его выхода поступает через сумматор 5 на индикатор 10, где и предъявляется оператору путем сигнализации.

Оператор в соответствии с полученной информацией на индикаторе 10 воздействует на органы блока 6, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие на один из входов электронного коммутатора 22 и на один вход формирователя 11, на другой вход которого с выхода индикатора 10 поступают сигналы реакции блока 1. В формирователе 11 поступивщие сигналы преобразуются по амплитуде и длительности для С(-ласования режимов работы системы в целом.

Генерируемая блоком 14 программа деятельности оператора представляет собою матрицу позиционных двоичных кодов. Каждая строка матрицы соответствует программе отработки оператором той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации и органа блока 6. Значение «I предписывается разряду в случае задействования соответствующего органа блока 6, а значение «О - в случае его незадействования.

В блок 14 введена также программа последовательности отображения информации контроля в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигнала, сформированного формирователем 11. Кодовые сигналы задействованных строк матрицы с выхода блока 14 подаются на вход элемента 23 (фиг. 4), на другой вход которого, по мере отработки оператором текущей задачи, поступают сигналы с выхода формирователя 11

Узлом 28 производится сравнение порядка поступления сигналов (раньше, позже) с их программными значениями. В случае отклонений - сигналы отклонения передаются с выхода узла 28 через узел 29 на вход узл.а 30 для кодирования и дальнейшего документирования. Одновременно сигналы отклонения с выхода узла 28 подаются на вход дешифратора 31 контроля (фиг. 5), который преобразует коды двоичных сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноразрядных кодов. Преобразованные.сигналы с выхода дешифратора 31 через узел 32 подают на узел 33, где и предъявляют инструктору с пояснением физического смысла сигналов отклонений.

Для контроля системных характеристик оператора, таких как скорость адаптации и самообучаемости, в блок 14 введена программа эвристической деятельности оператора. Программа эврестической деятельности оператора состоит из трех подпрограмм. Первая из них предназначена для генерации сигналов, обуславливающих начальные условия в состоянии блока 1. Вторая подпрограмма вносит изменения в начальные условия состояния блока 1, имитируя, тем самым, особые условия работы человеко-машинной системы. Третья подпрограмма предназначена для ввода помеховых сигналов,, генерируемых имитатором 8 с тем, чтобы оценить психофизические возможности субъекта, отслеживать полезные сигналы на фоне больших помех того или иного вида.

Совершенствование и контроль системных характеристик: скорости адаптации и самообучаемости оператора в процессе выполнения эвристических задач осуществляется следующим образом. Кодовые сигналы, генерируемые блоком 14, поступают на один из входов имитатора 3, где они преобразуются в аналоговые сигналы, а затем модулируются сигналами, поступающими с выхода имитатора 2, с помощью которых имитируются особые условия выполнения оператором поставленной задачи. Преобразованный сигнал с выхода имитатора 3 подается на один из входов электронного коммутатора 22 (фиг. 2) в котором в соответствии с поступившим управляющим сигналом на другой вход коммутатора 22 с выхода блока 14 осуществляется коммутация электрических цепей. Сигнал с выхода электронного коммутатора 22 подается через узел 19 и умножитель 20 на один из входов интегратора 21, на другой вход которого поступает через элемент 23 сигнал с выхода электронного коммутатора 22. С помощью узла 19, умножителя 20 и интегратора 21 моделируется текущее состояние блока 1, а сигналом, поступившим на вход интегратора 21 с выхода электронного коммутатора 22, устанавливается время интегрирования интегратора 21. Сигнал реакции блока 1 затем поступает через сумматор 5 на вход индикатора 10, где и предъявляется оператору путем отображения и сигнализации. Оператор в соответствии с полученной стимульной информацией воздействует на органы блока 6, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий оператора и поступающие с его выхода на один из входов блока 1 и на один вход вычислительного блока 7, на другой вход которого подается сигнал с выхода индикатора 10. Поступивщие с индикатора 10 и блока 6 сигналы на входы вычислительного блока 7 являются основой для определения текущего состояния управляющих действий оператора. Сигнал с выхода вычислительного блока 7 подается на один вход узла 35 (фиг. 5), на другой вход которого с выхода узЛа 36 поступает эталонный сигнал, представляющий собою произведение стимульного сигнала и сигнала реакции эталонного оператора. Сигнал разности текущего и эталонного сигналов с выхода узла 35 поступает на вход триггера 34 и на один из входов узла 33. Генерация, прохождение и обработка сигналов в тренажере оператора для оценки скорости адаптации и самообучаемости в процессе решения оператором эвристической задачи аналогична рассмотренной методике по контролю и оценке его текущего состояния управляющих действий. Для определения характеристик скорости адаптации и самообучаемости процедуру тестирования необходимо провести на двух временных интервалах, используя программу эвристичесКОЙ деятельности оператора. Количественно оценивается скорость адаптации (или самообучаемости) оператора. Для совершенствования и контроля текущих психофизиологических возможностей оператора отслеживать (обнаруживать и распознавать) полезный сигнал на фоне большой помехи необходимо использовать третью подпрограмму эвристической деятельности оператора, генерируемую блоком 14. Кодовые сигналы с выхода блока 14 через имитатор 3 поступают на вход блока 1. Последний вырабатывает сигналы реакции, поступающие на один вход сумматора 5. На другой вход сумматора 5 подается сигнал помехи максимальной интенсивности, сформированный следующим образом. Блок 14 вырабатывает кодовый сигнал, который поступает на входы имитатора 8 и через дешифратор 15 на один из входов коммутатора 9. По кодовому сигналу имитатор 8 генерирует сигнал помехи определенного вида и максимальной интенсивности, поступаюший на один из информационных входов коммутатора 9. В соответствии с кодовым сигналом, прошедшим через дешифратор 15, в коммутатор 9 осуществляется коммутация электрических цепей. С выхода коммутатора 9 сформированный сигнал помехи поступает на вход узла 4, на выходе которого формируется сигнал определенного вида, интенсивности и с требуемым частотным диапазоном, поступающий затем на один вход модулятора 16. На другой вход модулятора 16 подается сигнал с выхода генератора 17, который является в данном случае модулирующим сигналом. Промодулированный сигнал помехи с выхода модулятора 16 поступает на вход сумматора 5, где он суммируется с сигналом реакции блока 1. Результирующий сигнал (полезный сигнал -f- помеха) с выхода сумматора 5 затем поступает на вход индикатора 10, где предъявляется оператору. Задача оператора состоит в том, чтобы определить состояние и местонахождение полезного сигнала на фоне большого помехового сигнала, а также должен с помощью органов блока 6 и визира отслеживать полезный сигнал с информации, вынесенной на экран индикатора 10. По сигналам, поступившим с выходов генератора 17 и блока 7 на в.ходы блока 18, в последнем выносится количественная оценка психофизиологических возможностей оператора отслеживать полезный сигнал на фоне больших помех, которая затем визуально предъявляется инструктору на экране блока 13. В тренажере предусмотрена возможность адаптировать воздействующие факторы среды под текущую скорость адаптации оператора, которая осуществляется следующим образом. Если текущая скорость адаптации оператора меньше требуемой, которая определяется величиной несоответствия текущей скорости адаптации оператора требуемой, которая превышает пороговый сигнал триггера 34, то сигнал этой величины подается через триггер 34 на один из входов модулятора 25 (фиг. 3) имитатора 2, на другой вход которого поступает сигнал с выхода генератора 24. В результ-ате перемножения указанных сигналов модулятором 25, на выходе имитатора 3 образуется сигнал, который будет адекватно соответствовать требуемому уровню воздействующих факторов среды на человеко-машинную систему.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность процесса

обучения и тренажа операторов за счет расширения дидактических возможностей тренажера, которое достигается посредством введения объективного контроля и оценки психофизиологических возможностей оператору отслеживать полезный сигнал на фоне больших помех. Кроме того, введение объективного контроля в режиме реального времени позволяет существенно сократить сроки обучения и тренажа операторов, а также повысить качество их подготовки, что приводит к значительному уменьшению материальных затрат на подготовку специалистов систем управления.

ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА по авт. св. № 1053132, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, в него введены блок сравнения, нервый вход и выход которого соединены соответственно с выходом вычислительного блока и третьем входом блока контроля, и последовательно включенные генератор псевдослучайной последовательности импульсов и модулятор, причем выход генератора псевдослучайной последовательности импульсов соединен с вторым входом блока сравнения, а выход узла фильтров низких частот подключен к второму входу сумматора через модулятор. (Л 4 СО о: Фиг.7

Фаг. 2

Г/ (opfle fff770ji}a 78

Uj Of77fлo/ L п

ФигЛ

Фaг.S От 7