Устройство для обучения операторов автоматизированных систем управления Советский патент 1986 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к тренажерам операторов автоматизированных систем управления и предназначено для формирования навыков работы в условиях изменяющихся пространственно- временных координат источников информационных сигналов.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства с повышением эффективности обуче- ния за счет обеспечения стабильности загрузки оператора на основе учета длины отрезков визуального сканирования информационного поля при выборе интервалов времени следования сиг- налов.

На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 - функциональная схема фор мирователя кодов отрезков сканирования; на фиг. 3 - функциональная схем формирователя кодов масштабных коэффициентов; на фиг. 4 - функциональная схема блока задания времени; на фиг. 5 - диаграмма работы блока управления.

30

40

На фиг. 1 изображены информационное табло 1, состоящее из информационных ячеек, каждая из которых представляет собой равное число цифровых индикаторов, объединенных в группу. Ячейки подключены по матричной схеме к вертикальным (информационным) и горизонтальным (адресным) ши- нам таким образом, что цифровая информация высвечивается на индикаторах только той ячейки, которая расположена на пересечении выбранных и запитанных вертикальной и горизонтальной шин. Входы адресных шин табо 1 соединены с коммутатором 2 (адресных шин) а входы информационных шин - с выходами коммутатора 3 (информационных шин). Коммутатор 2 предназначен для выбора и подготовки (эапитки)одной из горизонтальных шин табло 1. Коммутатор 3 предназ- начен для выбора и передачи инфорационного сигнала на одну из вертикальных шин табло 1. Коммутаторы 2 и 3 объединены в блок коммутатоов, управляющие входы которого подлючены к выходам формирователя 4 кодов отрезков сканирования, входы 55 оторого соединены с выходами форирователя кодов адреса, состоящего из формирователя 5 кодов числа

45

50

Q 5

0

0

5

5

0

(информационной шины) и формирователя 6 кодов адреса (адресной шины). Информационный вход коммутатора 3 соединен с выходом генератора 7 (псевдослучайных чисел). Пульт 8 оператора, содержащий клавиатуру набора цифровой информации, через блок 9 сравнения подключен к дешифратору 10 и счетчику 11. Вход счетчика 12 совпадает с входом дешифратора 10 и информационным входом коммутатора 3 и соединен с выходом генератора 7. Дешифратор 10 предназначен для преобразования кодов, поступающих с выхода генератора 7, к виду чисел, ожидаемых в виде эталонных реакций оператора на предъявленную информацию. Счетчик 11 предназначен для подсчета правильных ответов обучаемых (совпадающих с эталонными), а счетчик 12 служит для накопления общего числа предъявляемых сигналов на текущий момент времени.

Выход блока 13 задания времени подключен к одному входу элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с генератором 7, а другой вход подключен к одному выходу формирователя 15 импульсов. Другой выход формирователя 15 соединен с элементом ИЛИ 16, вход которого совпадает входом элемента ИЛИ 14 и подключен к выходу блока 13. Вход последнего соединен с выходом умножителя 17 кодов, соединенного с формирователем 18 кодов масштабных коэффициентов.

Умножитель 17 предназначен для определения величины управляющего сигнала для блока 13 путем перемножения величины, характеризующей длину отрезка сканирования, на заданный масштабный коэффициент.

Один вход формирователя 18 совпадает с входом делителя 19 и подключен к выходу счетчика 11, а другой вход соединен с выходом делителя 19, который выполняет функции устройства оценки успешности работы оператора путем вычисления частного от деления числа правильно обработанных сигналов на общее число предъявленных сигналов.

На фиг. 2 изображена функциональ-. ная схема формирователя 4, содержащего арифметический узел .20 извлечения квадратного корня, выход которого является выходом блока, а вход соединен через сумматор 21 с iS KORa3

ми квадраторов 22 и 23, предназначенных для возведения в квадрат чисел, поступающих на их входы.

Квадратор 22 соединен с узлом вычитания сигналов, вьтолненным на базе сумматора 24, а квадратор 23 - с узлом вычитания сигналов сумматором 25,

Буферные регистры 26 и 27 предназначены для хранения кодов координат соответствующих шин табло 1, используемых на текущем акте работы ycтpo гтвa и передачи их на управляющие входы коммутаторов 2 и 3, а также в сумматоры 24 и 25.

На фиг. 3 изображена функциональ- .ная схема формирователя 18, содержащего циклический коммутатор 28, предназначенный для последовательного подключения выходов блока 29 памяти на выход блока 18 по сигналам управления с элемента И 30. К входам элемента И 30 подключены выходы элементов 31 и :; 2 сравнения. Вход эле- ме нта И 30 соединен с переключателем 33 ввода уставки .числа предъявлений сигналов. Вход элемента 32 подключен к переключателю 34 ввода уставки чисел, характеризующего успещность деятельности оператора.

На фиг. 4 изображена функциональная схема блока 13, содержащего элемент 35 сравнения, первый вход которой является входом блока 13, а второй вход соединен через счетчик 36 с генератором 37 эталонной частоты. Выход элемента 35 совпадает со сбросовым входом учетчика 36 и является выходом блока 13.

Устройство работает следующим образом.

При нажатии кнопки Пуск в формирователе 15 последний формирует на своем одном выходе последовательность из двух импульсов с некоторым мальм интервалом следования, а на другом выходе - одиночный импульс, совпадающий по времени со вторым импульсом первого, выхода (см. диаграмму на фиг. 5). Первый импульс с первого вькода формирователя 15 поступает через элемент ИЛИ 16 на вход формирователя 6, при этом формирователь 5 формирует навыходе число А, , соответствующее номеру одной из вертикальной шин табло, задейст- вующейся в первом такте, а формиро- ватель 6 - число В,, соответствующее

576924

номеру, одной из горизонтальныз шин табло 1, выбираемых в первом такте. С выходов формирователей 5 и 6. числа пЬступают на регистры 26 и 27, 5 где запоминаются.

Появление второго импульса на первом выходе формирователя 15 соответствует началу первого такта обучающего цикла работы устройства. По

10

15

20

5

0

этому сигналу формирователи 5 и 6 формируют коды шин А, и В соответственно, предназначенные для использования в выборе ячейки табло 1 во втором такте работы устройства. Поступление чисел А 2 и B j в формирователь 4 приводит к их запоминанию в буферных регистрах 26 и 27 и передаче ранее записанных чисел Aj и By на управляющие входы коммутаторов 2 и 3. При этом число с выхода регистра 26 передается на управляющий вход коммутатора 3, а число с выхода регистра 27 поступает на вход коммутатора 2, обеспечивая выбор соответствующих шин для передачи информации на ячейку табло 1 с координатами (А,, В,).

Одновременно с вторым импульсом выхода формирователя 15 на его другом выходе появляется сигнал, поступающий через элемент на ген-ератор 7, который вьфабатывает комбинацию цифр и передает ее через информационный вход коммутатора 3 на выбранную

5 ячейку (А,, В) табло 1 для предъяв- ления. оператору.

Обучаемый оператор контролирует состояние индикаторов информацирн- ньпк ячеек табло 1 и при визуальном

0 обнаружении инфррмации производит манипуляции на клавиатуре пульта 8 в соответствии с видом поступившей информации и инструкцией.

Правильность действий оператора

5 контролируется блоком 9 путем сопо- ставления сигнала на выходе пульта 8 с эталонным сигналом, вырабатываемым дешифратором 10 путем преобразования псевдослучайного числа, имею0 щегося на выходе генератора 7. В случае совпадения входных Сигналов блок 9 формирует единичный импульс, который записывается в счетчике 11. Счетчик 12 осуществляет подсчет обще5 го числа предъявлений сигналов, произведенных с момента начала цикла обучения до текущего taKTa. Перед началом последующего такта определяется интервал времени следования сигналов.

Для определения интервала времени через который необходимо предъявить .следующий информационный сигнал, формирователь 4 осуществляет расчет величины отрезка визуального сканирования оператором информационного поля табло 1 как расстояния между двумя ячейками с координатами А,В, и AjB,.

Разность соответствующих координат сигналов определяется сумматорами как разность кодов координат ячей ки табло 1, определенных для последующего такта, и кодов координат ячейки, задействованной в текущем такте обучающего цикла. Коды ячейки последующего такта поступают с выходов формирователей 5 и 6, а коды ячейки табло 1, задействованной в текущем такте, передаются в сумматоры .24 и 25 с выходов регистров 26 и 27 соответственно.

Вычисленные значения разностей координат возводятся в квадрат квадраторами 22 и 23 и складываются сумматором 21. Извлечение корня из числа, получившегося в результате сложения, осуществляется узлом 20, сигнал с выхода которого передается в умножитель17. Последний вычисляет результат произведения величины отрезка сканирования на некоторый масштабный козфф1Йщент. Коэффициент учитьгаает зависимость между величиной отрезка и требуемым оператору временем на поиск и обнаружение очередного сигнала.

Масштабный коэффициент поступает на вход умножителя 17 из формирователя 18, где выбирается из блока 29 при ПОМО1ЦИ коммутатора 28. В начальный момент обучения коммутатор 28 подключен к первому выходу блока 29, на котором имеется величина масштабного коэффициента, обеспечивающего заведомо большой интервал следования сигналов для организации деятельности оператора без темповой напряженности.

Вычисл енное умножителем 17 значение интервала времени передается в блок 13, который формирует импульс управления на выходе элемента 35 при накоплении в счетчике 36 числа импульсов, равного числу, поступившему с выхода умножителя 17. Накопление

5

импульсов в счетчике 36 осуществляется путем передачи сигналов с .выхода генератора 37. Сигнал, формирующийся на выходе элемента 35 при равенстве 5 входных величин, передается на входы элемента 14 и 16 и одновременно сбрасывает в ноль счетчик 36. Появление указанного сигнала совпадает с началом следующего такта.

0, Проходя элементы 14 и 16, сигнал поступает на входы генератора 7 и формирователе.й 5 и 6. При этом формирователь 6 вырабатЬшает коды координат ячейки табло 1 последующего

5 такта, а информация, сформированная генератором 7, предъявляется на индикаторах ячейки табло 1, адрес которой записан в предшествующем такте в регистры 26 и 27. Одновременно

0 формирователь 4 вычисляет величину очередного отрезка сканирования и передает ее в умножитель 17 для определения времени начала последующего такта.

Оператор, обнаружив очередной сиг

нал, осуществляет его обработку и ввод ответа на пульте 8, и цикл работы устройства продолжается в описанной последовательности.

Изменение условий обучения осуществляется путем смены величины масштабного коэффициента в формирователе 18. С этой целью на входе элемента 31 заранее задается число предъявлений, служащее критерием для времени изменения масштабного коэффициента. Критерием для изменения величины коэффициента служит число, заранее заданное на входе элемента 32. При достижении числа предъявлений сигналов, формируемого в счетчике 12, заданного значения на выходе элемента 31 появляется сигнал, разрешающий изменение величины масштабного козффициента. В случае соответствия величины, поступающей с выхода делителя 19 и характеризующей успешность работы оператора, заданному значению на выходе элемента 32 появляется сигнал, также разрешающий смену масштабного козффициента. Совпадение сигналов на выходах элемента 30 обеспечивает подачу управляющего импульса на коммутатор 28. Последп НИИ осуществляет перекоммутацию ин- формационньпс связей, подключая на выход формирователя 18 следующий выход блока 29, изменяя тем самым значение масштабного коэффициента на выходе умножителя 17. Обучающие такты работы устройства продолжаются с изменением значения загрузки оператора на операциях поиска и обнаружения сигналов.

Построение обучающих циклов с динамическим изменением условий обучения при стабильном значении загрузки оператора в последовательности тактов обеспечивает лучшие условия для формирования навьшов обнаружения и обработки информации.

Кроме того, изобретение обеспечивает реализацию процесса деятельности оператора с учетом длины отрезков визуального сканирования информационного поля табло, что стабилизирует загрузку оператора при поиске и обнаружении информации в среднем на 25-30 по сравнению с известным устройством. Все это повышает эффективность обучения и позволяет сократить на 15-20% время формирования и обучаемых навыков обнаружения и обработки информации.

Формула изобретени

1. Устройство для обучения опера- торов автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные генератор, первый коммутатор и информационное табло, выходы второй группы входов которого соединены с соответствующими выходами второго коммутатора, последователно включенные пульт оператора, блок сравнения и первый счетчик, второй счетчик, вход которого соединен с выходом генератора, подключенного через дешифратор к второму входу блока сравнения, блок задания времени, формирователь импульсов, формирова- тель кодов числа и формирователь ко- дов адреса, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены первый и второй элементы ИЛИ, первые входы которых соеди- иены с выходом блока задания времени, вторые входы - соответственно с первым и вторым выходами формирователя импульсов, а выходы с входом генератора и входами формирователей кодов числа и адреса соответственно

10

5

0

5

0 j 05 5

делитель кодов, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам первого и второго

счетчиков,формирователь кодов мас- 5 штабных коэффициентов, первьй и второй входы которого соединены соответ ственно с выходами второго- счетчика и делителя кодов, формирователь кодов отрезков сканирования, первый и второй входы которого подключены к выходам формирователей кодов числа и адреса соответственно, а первый и второй выходы - соответственно к второму входу первого коммутатора и входу второго коммутатора, и умножитель кодов, выход которого соединен с входом блока задания времени, а первый и второй входы - с выходами формирователей кодов масштабных коэффициентов и отрезков сканирования соответственно.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем формирователь кодов отрезков сканирования содержит последовательно включенные первые регистр, сумматор и квадратор, второй сумматор и узел извлечения квадратного корня, выход которого является третьим выходом формирователя, и последовательно соединенные второй регистр, третий сумматор и второй квадратор, выход которого подключен к второму входу второго сумматора, выходы первого и второго регистров являются соответственно первым в вторым выходами формирователя, вход первого регистра и второй вход первого сумматора являются первым входом формирователя, вход второго регистра и второй вход третьего сумматора являются вторым входом формирователя.

3.Устройство по п. 1, о т л и- чающееся тем, что в нем формирователь кодов масштабных коэффициентов содержит блок памяти, выходы которого соединены с соответствующими входами группы коммутатора, выход которого является выходом формирователя, а вход через элемент И соединен с выходами первого и второго элементов сравнения, одни входы которых являются соответственно первым и вторым входами формирователя,

а другие входы - первым и вторым установочными входами формирователя.

Изобретение может быть использовано в качестве технического средства, формирующего навыки работы для обучения -операторов автоматизированных систем управления в условиях изменения пространственно-временных координат источников информационных сигналов. Целью изобретения является повьппение эффективности обучения за счет обеспечения стабильности загрузки оператора на операциях поиска информационных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее табло индикации, блок управления, блок выбора интервалов времени, блок коммутаторов, генератор псевдослучайных чисел, формирователь кодов адреса, пульт оператора, дешифратор и счетчики, введены элементы ИЛИ, блок определения отрезков сканирования, умножитель сигналов, блок выборки масштабных коэффициентов и делитель, обеспечивающие выбор интервалов времени следования информационных сигналов с учетом величин отрезков визуального сканирования информационного поля табло индикации и стабилизацию тем самым загрузки оператора при поиске и обнаружении информации. 2 з.п. ф-лы. 5 ил. (Л to ел Од со ю

trft.

Л

ffS.f

iI

cpuf.

.J

фжг.З

Редактор E. Копча

Составитель А.Карлов Техред Л.Олейник

Заказ А963/50 Тираж 455Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по длеам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно

-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Черни