Тренажер оператора транспортных средств Советский патент 1986 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническш-1 средствам обучения и может быть использовано, например, при подготовке и профотборе водителей транспортных средств, Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства. На фиг.1 представлена структурная схема тренажера; на фиг.2 - схема блока оценки-j на фиг.З - схема блока адаптации: D1 140 УВ7, D2 56А ЛН2, D3 564 ТМ2, D4 564 ЙЕН, D5 564 ЛЕб, D6 564 ЛА9, D7 564 НЕЮ, D8 564 КП2, С1 200-2000 пФ, С2, С4 1200-10000 пФ СЗ не менее 0,1 мкФ, R1 20 Ом, R2 4,3 кОм, R3, R7 50-100 кОм, R4 2050 кОм, R5 1 кОм, R6, R8 6,2 кОм, RP1 30-80 кОм, SB1 кнопка, VD1 2С139А (КС139А), VD2 диод, VD3 АЛ307Б (АЛ307Г). Тренажер содержит блок 1 управления, содержащий нагрузочный узел 2, рулевое колесо 3, педаль 4 акселератора и педаль 5 тормоза, блок 6 датчиков положения, блок 7 моделирования динамики движения, блок 8 сравнения, содержащий сумматоры 9 и 10, блок 11 индикации, включающий электронный индикатор 12, стрелочный инда1катор 13 (имитатор спидометра), индикатор 14 оценки, блок 15 оценки, включающий формирователь 16 сигналов, формирова тель 17 весовых коэффициентов, интегрирующий усипитель 18 и .узел 19 делекия, блок 20 задания режимов работы, включающий генераторы 21 и 22 случай ных сигналов, генератор 23 низкой Ча стоты, полосовые фильтры 24 и 25, формирователь 26 импульсов и мультиплексор 27, блок 28 адаптации. Блок моделирования динамики движения выполнен на стандартных операционных усилителях 29 и 30 с емкостно-резисторными обратными связями и выполняе функции.управЛенин траекторий по углу 4 и по скорости V К(Т,Р + 1) P(TjP 4- 1) (Т,Р + 1) K«(T. + 1) + 1) Р™Т) (f ) .где К и Т; - постоянные коэффи1щенты значения которых выбраны применительно к динамическим характеристикам автомобиля ЗИП-130. Блок 28 адаптации (фиг.З) представляет собой делитель 31 напряжения, компаратор 32, на один вход которого поступает текущее значение с блока 15 оценки, а на другой с делителя 31, реверсивный счетчик 33 с формирователем 34 импульсов, формирующим управляющий сигнал на мультиплексор 27. Перекрестные связи между блоками 29 и 30 указывают на взаимное влияние каналов управления. Блок 8 сравнения состоит из двух сумматоров 9 и 10 на стандартных операционных усилителях, на выходе которых формируются сигналы рассогласования между напряжениями, пропорциональными текущим значениям скорости V тек н угла ср транспортного средства, выдаваемыми блоками 29 и 30 и их заданными значениями, поступающими из блока 20, при этом сигналы UV V,eK - , Ртек - Чздд поступают на вертикальньш и горизонтальный входы электронного индикатора 12, а также накапливаются в блоке 15 оценки. Наг-рузочный узел 2 предназначен для формирования усилий на нулевом колесе 3, меняющихся в функции скорости движения и угла поворота рулевого колеса, и вьтолнен в виде электромагнитной фрикционной муфты, механически связанной с валом рулевого колеса. изменяющего тормозной момент на валу в функции моделируемой скорости движения ТС. Устройство работает следующим образом. Оператор (обучаемый) наблюдает за горизонтальными и вертикальными перемещениями меток на экране электронного индикатора 12. Оператору вменяется с помощью соответствующих манипуляций органами управления (рулевым колесом з - по горизонтали, педалями 4 и 5 - по вертикали) удерживать метки, по возможности, в нулевом положении, определяемом перекрестием экрана индикатора.12. Закон изменения положения меток на экране задается блоком 20 задания, причем горизонтальное перемещение метки имитирует отклонения от заданной траектории движения, а вертикальное - флюктуации скорости вызываемые, например, неровностями дорожного .полотна или ограничениями скорости движения, соответствующими ограничительным знакам при реальной езде. Генератор 21 случайных сигналов блока 20 обеспечивает на своих двух выходах некоррелированные аналоговые случайные сигналы в полосе частот от О до 100 Гц. Эти сигналы поступают на первый и второй полосовые фильтры 24 и 25 с резисторно-емкостной обратной связью, обеспечивающие соответственно передаточные функции Wq-(P) и W J-fOn I где Tq 0,02-0,05 и Т 0,1-0,15 постоянные времени, диапазон которых определяется реальными флюктуациями поперечного отклонения ТС от заданной траектории движения и его скорости. Генератор 22 случайных сигналов формирует электрический импульс, который поступает на формирователь 26, которьй уменьшает или увеличивает амплитуду сигнала в зависимости от величины заданной скорости движения, определяемой мультиплексором 27, который пропускает на свой выходной канал один из трех входных сигналов, по каждому из которых поступает заданная скорость (30, 60 и 90 км/ч) в со ответствующем масштабе по сигналу с блока 28 адаптации. Каждый оператор выполняет ряд упражнений на определенной скорости, определяемой имитатором спидометра ГЗ с помощью мультиплексора 27. Необходимо вьтолнить на каждом из трех (30, 60 и 90 км/ч) значений скоростного режима движения не менее трех пятиминутных циклов с оценкой не менее трех баллов. При оценке менее трех баллов хотя бы в одном цикле упражнений заданного скоростного режима не засчитывается весь цикл и происхрTTUT гтгснтппонм( vnnaMfHPHuii (ня - Tniiiirp дит повторение упражнений (на этой же скорости). При выполнении трех циклов с оценкой более трех баллов на первом уровне скорости (30 мк/ч) происходит автоматический переход на следующие уровни; сначала на 60 м/ч, а затем (при оценке также более трех баллов) на 90 км/ч. Оператор информируется о качестве своей работы по цифровому индикатору 14. Изменения динамических свойств моделируемого ТС, адекватные реальным, обеспечиваются с помощью блока 7 моделирования динамики движения соответьтвенно по каналам управления траекторией и скоростью, С помощью ручного переключателя (SB,) схемы 34 реверсивным счетчиком 33 обеспечиваются тренировочные упражнения (без ограничения количества циклов) на каждом уровне скорости движения до формирования устойчивого навыка действиями всеми органами управления при любьос изменениях входных сигналов. Таким образом, управляющие действия оператора рулевым колесом 3 (по горизонтали) имитируют реальные манипуляции, парирующие случайные отклонения ТС от заданной траектории при Тбыполнении упражнений типа змейка, а работа педалями 4 и 5 позволяет имитировать выдерживание заданной скорости движения яри ее изменениях, связанных как с флюктуациями скорости, зависящими от состояния дорожного полотна, так и дискретными изменениями задаваемых скоростеЙ9 например дорожными знаками. Парирование скоростных флюктуации производится исключительно педалью акселератора 4 , заданные скачки скорости парируются как педалью акселератора 4, так и педалью тормоза 5. Сравнение полученных комплексных оценок операторской деятельности с некоторьми эталонными значениями оценок, определяемыми экспертно или путем предварительных заездов опытных операторов, позволяет не только ранжировать обучаемых по уровню их тренированности,.но и производить профотбор (профподбор) по видам ТС отличаюгдкхся специфическими требованиями к их управлению. Блок 15 оценки служит для формирования комплексного показателя качества К в виде аналогового сигнала, где к - Гк (V)/uV/+K (V)/A(. Г JЧ J Формирователь 16 блока 15 осуществляет получение функции модуля для двух знакопеременных сигналов iq и дУ. Формирователь 17 весовых коэффициентов для формирования К состоит из стандартных множительного и делительного устройств, аргументом для которых является моделируемая скорость движения V, причем с ростом V весовой коэффициент Ку уменьшается (путем его деления), а весовой коэффициент K(f увеличивается (путем его умножения) , При этом параметры устройства :/множения и деления подобраны так, чтобы сумма весовых коэффициентов была постоянной и равной 1, т.е. Kq + К 1 const. Таким образом, учитывается неоднозначность реальных воздействий входных сигналов по каналам управления скоростью и траекторией ТС и их зависимость от скорости движения На интегрирующий усилитель 18 подаются.сигналы с множителей формирователя 17, пропорциональные К ( и Ку, для окончательного формирования комгшексного показателя качества. С усилителя 18 сигнал поступает на узел 19 деления для ранжирования оценки. Значения оценок в интервале от 1 до 5 поступают на цифровой индикатор ,14 оценки, информирующий оператора об успешности (неуспешности) его действий в целых и десятых долях балла. Для учета Уровня подготовленности и автоматического усложнения заданно го упражнения (при успешном выполнеПИИ предыдущего задания) используется блок 28 Последний представляет собой компаратор 32 с двумя входами, на первый из которых поступает текущее значение К с узла 19 деления, а на второй постоянное напряжение, соответствующее удовлетворительному значению комплексного показателя.качества, определяемому экспертно и задаваемому обучаемому с помощью делителя 31. Сигнал с компаратора 32 поступает-на реверсивный счетчик 33 со схемой 34 управления, формирующей управляющий сигнал - на мультиплексор 27 (в случае трехкратного выполнения задания с удовлетворительным К). На своем вы ходе мультиплексор 27 имеет сигнал четырех уровней, первый из которых соответствует заданной скорости ТС, равной 30 км/ч, второй 60 км/ч, третий 90 км/ч, четвертый уровень состояния передает сигнал на блок It, что свидетельствует об окончании тренировочного цикла. Переход с одного уровня на другой осуществляется при наличии трех тренировочных циклов с удовлетворительным значением К . Сигнал каждого уровня формирует сигнал по скорости в мультиплексоре 27 и.значения данной скорости на имитаторе спидометра. Ф о р. м у л а изобретения 1, Тренажер оператора транспортных средств, содержащий последовательно соединенные блок управленияj блок датчиков положения, блок моделирования динамики двиясения, блок сравнения и блок оценки, второй вход которого подключен к второму выходу блока мог делирования динамики Движения, блок индикаций, первый вход которого подключей к выходу блока сравнения, блок задания режимов работы и блок адаптации, вход которого подключен к первому выходу блока оценки, второй выход которого подключен к второму входу индикации, отличающий « тем, что, с целью расширения дидактических возможностей, блок задания режимов работы содержит первый и второй генераторы случайных сигналов, генератор низкой частоты, первый и второй полосовые фильтры, формирователь импульсов и мультиплексор 5 первый выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов, второй вход которого подключен к выходу первого генератора случайных сигналов, второй генератор случайных сигналов соединен первым и вторым выходами соответственно с первым и втоРЫм полосовыми фильтрами, при этом выход генератора низкой частоты соединен с вторым входом блока сравне ия, выход первого полосового фильтра соединен с третьим входом блока сравнения, выход второго полосового фильтра соединен с четвертым входом блока сравненияJ выход формирователя импульсов соединен с пятым входом блока сравнения, шестой вход которого подключен к второму выходу мультиплексора, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами блока индикации, а вход мультиплексора соединен с выходом блока адаптации, 2, Тренажер пол,, отличающ и.й ся тем, что блок оценки содержит последовательно соединенные формирователь иьшульсов, формирователь весовых коэффициентов, интегрирующий усилитель и узел деления, первьй выход которого является первым выходом блока, второй выхрд - вторым выходом блока5, вход формирователя импульсов - первым входом блока, а

712658308

второй вход формирователя весовых ко- содержит последовательно соединенные эффициентов является вторым входом делитель напряжения, компаратор, реблока.- версивный счетчик и формирователь им3. Тренажер поп.1,отлич а ю- j ходом блока, а второй вход компаратощ и и с я тем, что блок адаптации ра - входом блока. пульсов, выход которого является вы

.Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть использовано, например, при подготовке и профотборе водителей транспортных средств. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера. Для достижения поставленной цели в тренажере оператора транспортных средств, включающем блок управления, блок датчиков положения, блок моделирования динамики движения, блок сравнения, блок оценки, блок индикации, блок задания режимов работы и блок адаптации, блок.задания режимов работы содержит первый и второй генераторы случайных сигналов, генератор низкой частоты, первый и второй с ш (Л полосовые фильтры, формирователь импульсов и мультиплексор 2 з.п. ф-лы, ; 3 ил.