Устройство для обучения операторов Советский патент 1987 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к эргономике, в частности к устройствам обучения операторов, и может быть использовано как составная часть тренажерной техники.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства.

На фиг. 1 изображена общая структура устройства; на фиг. 2 - схема блока формирования результатов ответа; на фиг. 3 - схема пульта оператора; на фиг. 4 - схема блока памяти эталонов; на фиг. 5 - схема узла блокировки; на фиг. б - схема узла локализации ошибок; на фиг. 7 - схема формирователя кодов; на фиг. 8 - схема блока памяти результата ответов; на фиг. 9 - схема табло и узла контроля.

Устройство для обучения операторов содержит информационное табло 1, пульт 2 оператора, дешифратор 3, блок 4 формирования результата ответов, блок 5 памяти эталонов, узел 6 блокировки, узел 7 локализации ошибок, формирователь 8 кодов, узел 9 контроля, блок 10 памяти результата ответов и блок 11 регистрации.

Блок 4 содержит (фиг. 2) узел 12 сравнения, элемент 13 ИЛИ, элементы 14- 16 задержки, элемент 17 И, элемент 18 2И- ИЛИ, элементы 19-22 И-НЕ, триггеры 23-26, счетчик 27, кнопки пуска 28 и сброса 29.

Пульт 2 содержит (фиг. 3) органы 30 дискретных управляющих действий оператора и регистр 31.

Блок 5 представляет собой перепрограммируемое ПЗУ 32.

Узел 6 содержит триггеры 33 и 34 (фиг. 5).

Узел 7 содержит регистр 35 и дешифратор 36 (фиг. 6). Формирователь 8 содержит 4ФИГ. 7) генераторы 37 и 38 и счетчики 39 и 40. Блок 10 выполнен на базе ОЗУ 41 (фиг. 8). Пульт 1 и узел 9 содержат ключи 42 и индикаторы 43.

Устройство для обучения операторов работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик деятельности оператора, работающего в детерминированных условиях, а также в соответствии с требованиями инструкции в блок 5 введена соответствующая программа деятельности оператора.

Программа детерминированной деятельности оператора формализуется посредством теории графов. Число ветвей графа деятельности оператора соответствует числу способов решения конкретной профессиональной задачи. Число вершин на ветви графа соответствует числу управляющих действий оператора в каждом способе решения задачи.

Каждой вершине и ветви эталонного графа деятельности оператора присваивается двоичный код, который вырабатывается счетчиками 39 и 40.

Указанные кодовые сигналы с выходов формирователя 8 поступают на адресные шины блока 5 и этим определяют конкретно информационную область памяти, в которой хранятся правильные решения каждого способа разрешения какой-либо лимитирующей проблемной ситуации (задачи) в виде

соответствующего графа или эталона, при этом на щине данных блока 5 вырабатываются двоичные коды, соответствующие правильному рещению данной ситуации (задачи). Двоичные сигналы вершин и ветвей эталонного графа генерируются форми рователем 8 (фиг. 7), содержащим генератор 37 для вершин графа и генератор 37 для ветвей графа, причем период тактовых импульсов генератора 37 выбирается в 10 раз меньшим по сравнению с минималь5 ным отрезком времени, необходимым для совершения произвольного управляющего действия оператором в процессе решения тем или иным способом проблемной ситуации или задачи. Период тактовых импульсов генератора 38 на 3-4 порядка меньше

0 периода тактовых импульсов генератора 37.

Кодовые сигналы с выхода счетчика 40

поступают также на один из входов блока

10 для запрета сравнения и на вход блока 4.

Выходные коды с шины данных блока 5

5 поступают на вход блока 4 и узла 7, а также на дешифратор 3, где они логически преобразуются и поступают на табло 1 для предъявления оператору яутем визуализации и сигнализации. Оператор, восприняв стимульную информацию, вынесен0 ную на табло 1, воздействует на органы 30 пульта 2. Каждому органу 30 пульта 2 соответствует определенный двоичный код, используемый при составлении программы детерминированной деятельности оператора (графа деятельности оператора). При воз5 действии оператора на какой-либо орган 30 вырабатываются два сигнала: двоичный код органа управления и сигнал сопровождения, которые поступают на регистр 31. Далее кодовые сигналы с выхода регистра 31 поступают на вход блока 4, а сигнал со0 провождения - на один из входов узла 6

для локализации повторного решения.

Рассмотрим работу блока 4 (фиг. 2).

При кратковременном нажатии кнопки 29

триггер 26, регистр 35 узла 7 (фиг. 5),

с двоичные счетчики 39 и 40 формирователя 8 (фиг. 7) устанавливаются в нулевое состояние, при этом выходной сигнал триггера 26 запрещает работу генераторов 37 и 38, а также поступает в узел 9, где через управляющий ключ 42 зажигает табло «Стоп.

0 При нажатии кнопки 28 триггеры 24 и 25 устанавливаются в нулевое состояние, а триггеры 23 и 26 - в единичное состояние, при этом выходной сигнал триггера 26 разрещает работу генераторов 37 и 38, а также гасит табло «Стоп и за5 жигает табло «Работа в узле 9. Единичный уровень на выходе элемента 21 устанавливает блок 10 в режим записи единичного сигнала, поступающего с выхода элемента 20.

имеется единичный уровень, а следовательно, и на выходе элемента 18 - единичный уровень, который обуславливает запись в блок 10 нуля и исключение в дальнейшем

режим выдачи записанной информации и начинается рабочий цикл функционирования всего устройства.

Выходной код счетчика 40 обуславливаетви графа, то на выходе элемента 15 имеется

запись единичного уровня по всем адресам сигнал нулевого уровня, блокирующий фор- блока 10, разрешая этим сравнение икфор-мирование элементом 18 сигнала единичного

мационных сигналов блоком 4 для всех уровня. Если же совпадения не произош- ветвей графа деятельности оператора. Еди- ло, т. е. оператор не совершил управляю- ничный сигнал на выходе элемента 22 ус-щего действия, то на выходе элемента 15

танавливает триггеры 33 и 34 в нулевое состояние. При отжатии кнопки 28 по заднему фронту сигнала на выходе элемента 22 регистр 31 устанавливается в нулевое состояние, а нулевым сигналом с вы- из сравнения данной ветви графа, хода элемента 21 блок 10 переводится вПри наличии единичного сигнала на

выходе элемента 17 при совпадении кодов и единичного сигнала блокировки ветви, генерируемого блоком 5, элемент 19 устанавПри несовершении управляющего дей- 5 триггер 23 в нулевое состояние, ствия оператором на входе элемента 13Выходной сигнал на выходе триггера 23

имеется нулевой код, а на выходе элемен-обуславливает формирование единичного

та 13 - нулевой сигнал, блокирующийсигнала на выходе элемента 22, который

выдачу сигнала элементами 17 и 18.поступает на регистр 31. По заднему фронту

Если за требуемый промежуток времени импульса переполнения, поступающего из оператор совершил управляющее действие, 20 счетчика 40, триггер 23 устанавливается в т. е. на входе элемента 13 - произволь- единичное состояние, при этом выходной ный, отличный от нуля код, то на его сигнал элемента 20 устанавливает регистр 31 выходе - единичный сигнал. Двоичныев нулевое состояние. Емкость счетчика 40

счетчики 39 и 40 вырабатывают адрес-равна п, где п - число ветвей графа

ные сигналы ветвей и верщин графа 25 (способов решения задачи), для блока 5. Двоичные коды блока 5Двоичный счетчик 27 предназначен для

поступают на одни входы узла 12. на другиефиксации неправильных действий оператора,

входы которого поступают двоичные коды а также для остановки работы устройства с пульта 2. При совпадении кодов на выходез том случае, когда оператор закончил

узла 12 имеется единичный сигнал. В соот-полностью решение задачи. Емкость счетветствии с единичными сигналами на входе ЗО чика 27 равна , где п - число элемент 17 вырабатывает единичный сиг- ветвей графа (способов решения задачи).

При наличии на выходе блока 10 единичных сигналов счетчик 27 устанавливается в нулевое состояние. Заполнение счетчика 27 происходит по сигналам генератора 38.

ствия оператора в процессе решения задачи. 35 неправильном управляющем действии При этом для остальных ветвей графа, оператора или при несовершении им управля- в которых не произошло совпадение кодов,ющих действий на выходе блока 10 имеется

поступивших с выходом пульта 2 и блока 5,нулевой сигнал для всех ветвей графа

на выходе узла 12 имеется сигнал нуле-(способов решения) графа деятельности опевого уровня, который запрещает выработкуратора. При этом за /г+1 тактов генераединичного сигнала элементом 17 и разреша- тора 38 счетчик 27 вырабатывает единич- ет выработку единичного сигнала элемен-ный импульс переполнения, который уста навливает триггер 26 в нулевое состояние.

Выходной сигнал триггера 26 запрещает работу генераторов 37 и 38 и, поступая

нал записи информации из блока 5 в регистр 35. После преобразования в дещиф- раторе 36 информация поступает на выходы узла 9 для индикации правильного дейтом 18. Единичный сигнал на выходе элемента 18 обуславливает формирование уа выходе элемента 21 единичного уровня

(запись), а на выходе элемента 20 - ну- , на вход узла 9, гасит табло «Работа и

левого уровня, что приводит к записи в блок 10 нуля по адресу той или иной ветви графа и запрету в дальнейшем сравнения информационных сигналов этих ветвей графа деятельности оператора.

зажигает табло «Стоп, что свидетельствует об ошибочном действии оператора в процессе выполнения задания. При этом предыдущее правильное действие оператора, индицированное на табло узла 9, свидетельствует о месте ошибки, совершенной оператором на последующем этапе выполнения задачи.

В последнем такте генератора 38 перед сменой вершины какой-либо ветви графа деятельности оператора на выходной шине блока 5 вырабатывается единичный сигнал, поступающий на элементы 18 и 19 для

зажигает табло «Стоп, что свидетельствует об ошибочном действии оператора в процессе выполнения задания. При этом предыдущее правильное действие оператора, индицированное на табло узла 9, свидетельствует о месте ошибки, совершенной оператором на последующем этапе выполнения задачи.

При несовершении управляющего действия оператором на выходе элемента 13 имеется нулевой сигнал, который, пройдя

блокировки данной ветви графа и сброса 55 через элемент 16 по сигналу переполнения регистра 31.на выходе счетчика 27 устанавливает тригПри этом, если узлом 12 определено гер 24 в единичное состояние. Выходной совпадение кодов для вершины данной вет- сигнал триггера 24 поступает на выход узимеется единичный уровень, а следовательно, и на выходе элемента 18 - единичный уровень, который обуславливает запись в блок 10 нуля и исключение в дальнейшем

из сравнения данной ветви графа, При наличии единичного сигнала на

на вход узла 9, гасит табло «Работа и

зажигает табло «Стоп, что свидетельствует об ошибочном действии оператора в процессе выполнения задания. При этом предыдущее правильное действие оператора, индицированное на табло узла 9, свидетельствует о месте ошибки, совершенной оператором на последующем этапе выполнения задачи.

ла 9 и через управляющий ключ 42 зажигает табло «Несовершенное действие, что конкретизирует характер ошибки, совершенной оператором на последующем этапе контроля.

При неправильном управляющем действии оператора на выходе элемента 13 имеется единичный сигнал, который по сигналу переполнения на выходе счетчика 27 устанавливает триггер 25 в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 25 поступает на вход узла 9 и через управляющий ключ 42 зажигает табло «Неправильное действие, что конкретизирует характер ошибки, совершенной оператором на последующем этапе контроля.

После совершения правильного управляющего действия у оператора возможно наличие неуверенности в правильности совершенного действия, при этом возможно повторное воздействие на органы 30 пульта 2. При воздействии на органы 30 на триггеры 33 и 34 узла 6 выдается сигнал сопровождения. При первом сигнале сопровождения триггер 33 устанавливается в единичное состояние. При втором и следующих за ним сигналах сопровождения единичный выходной сигнал триггера 33 устанавливает триггер 34 в единичное состояние. Выходной сигнал триггера 34 поступает на вход узла 9 и через управляющий ключ 42 зажигает табло «Повторное решение , что конкретизирует характер ошибки, совершенной операто- ром. Начальная установка триггеров 33 и 34 производится выходным сигналом элемента 22, процесс формирования которого описан выше. При начальной установке узла б табло «Повторное решение узла 9 гасится.

После выполнения оператором поставленной задачи регистр 31 пульта 2 находится в нулевом состоянии, а блок 5 формирует сигнал блокировки ветви, который вызывает аналогично ситуации несовершения деист- ВИЯ оператором, установку триггера 26 в нулевое состояние, а следовательно, запрет работы генераторов 37 и 38. При этом гасится табло «Работа и зажигается табло «Стоп узла 9, что свидетельствует об окончании решения оператором поставлен- ной задачи.

Изобретение позволяет организовать управляемый учебный процесс и, как следствие сократить на 15-20% сроки подготовки специалистов систем управления.

Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить качество управляющих действий оператора за счет исключения автоматизмов в его работе, так как сам процесс обучения направлен на развитие у обучае- мых операторов осознанных управляющих действий. Это повышает на 25-30% надежность системы управления, в контуре которой функционирует человек-оператор.

Применение автоматической локализации места и характера ошибки оператора по ходу решения задачи позволяет инструктору оперативно выявлять у обучаемых причину их ошибочных действий.

Перепрограммирование задач позволяет оперативно изменять тренировочное задание оператору без конструктивных доработок, что существенно расщиряет класс задач, решаемых предлагаемым устройством.

Формула изобретения

1. Устройство для обучения операторов, содержащее пульт оператора, информационный выход которого соединен с входом ответа блока формирования результата ответов, входы эталона и опроса результата сравнения подключены соответственно к информационному и синхронизирующему выходам блока памяти эталонов, блок регистрации, первый информационный вход которого соединен с соответствующим выходом блока памяти эталонов, отличающееся тем, что, с целью расщирения дидактических возможностей устройства, в него введены формирователь кодов, узел блокировки и блок памяти результата ответов, информационный вход, вход режима работы и выход которого подключены соответственно к выходу синхронизации, выходу режима работы и входу блокировки сравнения блока формирования результата ответов, а адресный вход - к первому информационному выходу формирователя кодов, соединенному с первым адресным входом блока памяти эталонов и первым информационным входом блока формирования результата ответов, второй информационный вход, выход запуска и первый установочный выход которого подключены соответственно к выходу синхронизации, входу запуска и установочному входу формирователя кодов, второй информационный выход которого соединен с вторым адресным входом блока памяти эталонов, информационный выход которого подключен к второму соответствующему входу блока регистрации, третий, четвертый, пятый, шестой, разрещающий и установочный входы которого соединены соответственно с выходом узла блокировки и первым индикаторным выходом, вторым индикаторным выходом, выходом запуска, выходом результата сравнения и первым установочным выходом блока формирования результата ответов, второй установочный выход блока формирования результата ответов соединен с соответствующими входами пульта оператора и узла блокировки, информационный вход которого подключен к синхронизирующему выходу пульта оператора.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в нем блок формирования результата ответов содержит узел сравнения, элемент ИЛИ, первый, второй и третий

инверторы, элемент И, элемент 2И-ИЛИ, первый, второй, третий и четвертый элементы И-НЕ, счетчик, кнопку пуска и кнопку сброса, выход которой является первым установочным выходом блока и подключен к / -входу четвертого триггера, D-вход которого соединен с шиной питания, С-вход - с выходом счетчика, а S-вход - с выходом кнопки пуска, подключенным к S-входу первого триггера, / -входам второго и третьего триггеров и первым входам второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ, вторые входы которых соединены соответственно с выходами элемента 2И-ИЛИ, второго элемента И-НЕ, и первого триггера, С-вход которого является первым информационным входом блока, а -вход подключен к выходу первого элемента И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, а второй вход является входом опроса результата сравнения блока, подключенным к первому входу элемента 2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго инвертора, третий вход - с выходом элемента ИЛИ, четвертый вход - с выходом первого инвертора, а пятый вход - является входом блокировки срав

нения блока, подключенным к -вxoдy счетчика и первому входу элемента И, второй вход которого соединен с Ьыходом узла сравнения, а третий вход - с выходом элемента ИЛИ, подключенным к входу третьего инвертора и )-входу третьего триггера, выход которого является первым индикаторным выходом блока, а С-вход соединен с выходом счетчика, подключенным к С-вхо- ду второго триггера, D-вход которого соединен с выходом третьего инвертора, а выход является вторым индикаторным выходом блока, выход четвертого триггера является выходом запуска блока, С-вход счетчика - вторым информационным входом

блока, а выходы второго, третьего и четвертого элементов И-НЕ - синхронизирующим выходом, выходом режима работы и вторым установочным выходом блока, выход элемента И подключен к входу второго инвертора и является выходом результата

сравнения блока, вход первого инвертора соединен с выходом узла сравнения, входы первой группы которого являются входом эталона блока, а входы второй группы и входы элементов И - входом ответа

блока.

Изобретение относится к области эргономики и может быть применено как составная часть тренажерной техники. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее пульт 2 оператора, блок 5 памяти эталонов, блок 4 формирования результата ответов и блок 11 регистрации, введены узел 6 блокировки, формирователь 8 кодов и блок 10 памяти результатов ответа. По сигналу формирователя 8 вырабатываются сигналы ветвей и вершин графа деятельности оператора, причем каждой ветви графа деятельности оператора соответствует один из способов решения учебной задачи, а вершина графа - единичное управляющее действие обучаемого оператора. Сигналы с выхода блока 5 поступают на входы блока 4 и через дешифратор 3 - на табло 1, где предъявляются оператору. Сигналы реакции оператора с выхода пульта 2 подаются на соответствующие входы блока 4, в котором сравниваются с эталонами. Если оператор своевременно и правильно совершил действие, то на индикаторе блока 11 высвечиваются ветвь и вершина графа. В противном случае по сигналам из блока 4 формирователь 8 прекратит работу, узел 7 локализации, ошибки зафиксирует место ошибки, а затем блок 11 высветит место и характер ошибки. Блок 10 осуществляет блокировку ветвей графа при совершенных оператором действиях. После совершения правильного управляюшего действия у оператора может возникнуть состояние неуверенности в правильности совершенного действия. При этом он может совершить повторное правильное или неправильное действие. В этом случае узел 6 по сигналу с пульта 2 зафиксирует его и выработает сигнал в блок 11 для высветки ошибки. 1 з. п. ф-лы, 9 ил. i сл со ю о оо со

СЬых.пульта2

С8ых: ел.5

C9bix.Sn.5 Свых.5л.8

Фиг. 2

НаВх.узлЛ

наВх.бл.Э

На8х.5л.Э1.

ut

27

НаЗх.

7Г Лг. На8хтС8ь,х ° УЗЛ.Ю 7,Sfl.8 узи.Ш

Фив.З

фиг Л

CSbiK.SnA

фие. 5

CSbix, 5л. 5 С Вых. 5л. fy

С вых. 57.

НаВх.бл.З

Фиё.б

. 7

фиг.8