Устройство для моделирования систем человек-машина Советский патент 1988 года по МПК G06N7/08 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при моделировании систем человек - машина на этапе их разработки.

Цель изобретения - расширение фун |кциональных возможностей устройства |за счет моделирования логической I структуры алгоритма деятельности one jpaTopa в соответствии с типом посту- iпившей заявки,

I На фиг,1 приведена схема устрой- jства; на фиг,2 - схема блока задания алгоритмов; на фиг,3 - схема узла мо делирования неальтернативных операций; на фиг.4 - схема узла моделиро- ;вания альтернативных операций; на - схема шифратора длительности ; операций; на фиг,6 и 7 - пример ком- i мутации контактных гнезд наборного ; поля блока задания алгоритмов и коммутационного поля шифратора длительности операции соответственно с целью задания двух возможных алгорит- мов деятельности оператора, подлежа111их моделированию,

I Устройство содержит генератор 1 I случайных импульсов заявок, третий

выходы 36 и 37 и выход 38 узла 26,установочный вход 39 узла 25, установоч- вход АО узла 26, контактные гнезда 41, каждое из которых соединено с выходом соответствующего элемента И 28, входы 42 шифратора 27,

Узел 25 (фиг,3) содержит элемент ИЛИ 43 и D-триггер 44,

Узел 26 (фиг,4) содержит элемент ИЛИ 45, П-триггер 46, элемент И 47 и элемент 48 запрета,

11 ифратор 27 (фиг,5) содержит коммутационное поле 49, элементы ИЛИ 50,

Кроме того, на фиг,6 и 7 обозначены А - i-я неальтернативная операция моделируемого алгоритма деятельности, PJ - j-я альтернативная операция моделируемого алгоритма деятельности, tj - средние временные затраты оператора на выполнение 1-й операции алгоритма деятельности.

Кольцевой регистр 8 сдвига имеет m разрядов, по которым -под действием импульсов на его тактовом входе последовательно циркулирует единичный импульс, и предназначен для имитации поступления на обслуживание одной из m возможных заявок путем формирования

Изобретение относится к вычисли- . тельной технике и может найти приме-. некие при моделировании систем человек - машина на этапе их разработки. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет моделирования логической структуры алгоритма деятельности оператора в соответствии с типом поступившей заявки. Цель достигается тем, что устройство содержит блок задания алгоритмов, кольцевой регистр сдвига и блок генераторов импульсов. Устройство позволяет моделировать деятельность оператора по обслуживанию заявок различного типа с учетом конкретного состава и логической взаимосвязи выполняемых при этом операций. 7 ил.

элемент И 2, первый элемент ИЗ, пер- 30 в случайный момент запуска блока 18

вый триггер 4, пятый элемент И 5, счетчик 6 времени обслуживания заявок, счетчик 7 поступивших заявок, кольцевой регистр 8 сдвига, второй элемент И 9, счетчик 10 обслуженных заявок, третий триггер 11, блок 12 генераторов импульсов, многоканальный блок 13 случайной временной задержки, генератор 14 импульсов времени, четвертый элемент И 15, счетчик 16 времени моделирования, второй триггер 17, блок 18 задания алгоритмов. На структурной схеме также показаны вход 19 запуска, входы 20 выбора ал35

40

на одном из m его входов 20 единичного сигнала на ее обслуживание по своему алгоритму.

Блок 12 генераторов с регулируемой скважностью импульсов служит для имитации значений логических условий, проверяемых оператором в процессе выполнения алгоритма, С каждьм логическим условием моделируемого алгоритма в блоке 12 сопоставлен соответствующий генератор импульсов, выход которого является выходом блока 12, Факт проверки оператором логического

горитма, входы логических условий 21, условия имитируется путем,опроса бло50

тактовый вход 22, информационные выходы 23 и выход 24 завершения алгоритма блока 18.

Блок 18 (фиг.2) содер2р1т узлы 25 моделирования неальтернативных опера ций алгоритма, узлы 26 моделирования альтернативных операций алгоритма, шифратор 27 и группу элементов И 28. На структурной схеме блока 18 изображены информационные входы 29, тактовый вход 30, информационный выход 31 и выход 32 узла 25, информационные входы 33, тактовый вход 34, управляющий вход 35, информационные

ком 18 состояния соответствующего выхода блока 12, Выполнение или невыполнение проверяемого логического, условия имитируется соответственно . наличие или отсутс;рвием в момент опроса импульса на соответствующем выходе блока 12, Так как состояние выходов генераторов блока 12 опрашивается в случайные моменты времени, то, изменяя скважность импульсов на .выходе генераторов, можно задать требуемую вероятность выполнения логических условий моделируемых алгорит-. мов деятельности оператора.

5

0

на одном из m его входов 20 единичного сигнала на ее обслуживание по своему алгоритму.

Блок 12 генераторов с регулируемой скважностью импульсов служит для имитации значений логических условий, проверяемых оператором в процессе выполнения алгоритма, С каждьм логическим условием моделируемого алгоритма в блоке 12 сопоставлен соответствующий генератор импульсов, выход которого является выходом блока 12, Факт проверки оператором логического

0

ком 18 состояния соответствующего выхода блока 12, Выполнение или невыполнение проверяемого логического, условия имитируется соответственно . наличие или отсутс;рвием в момент опроса импульса на соответствующем выходе блока 12, Так как состояние выходов генераторов блока 12 опрашивается в случайные моменты времени, то, изменяя скважность импульсов на .выходе генераторов, можно задать требуемую вероятность выполнения логических условий моделируемых алгорит-. мов деятельности оператора.

Блок 13 случайной временной за- держки имитирует случайные временные затраты оператора на выполнение отдельных операций алгоритма. Величина задержки по каждому входу многоканального блока 13 определяется типом моделируемой операции, а общее число входов - количеством различных типов операций в совокупности алгоритмов деятельности оператора данной системы человек - машина.

Блок 18 задания алгоритмов предназначен для задания совокупности

алгоритмов деятельности оператора мо-15 связи с этим вероятность появления

делируемой системы человек - машина и воспроизведения любого из них в зависимости от типа заявки, поступающей на входы 20 блока. Отдельные

сигнала на одном из информационньпс выходов 36 или 37, сработавшего в хо де воспроизведения алгоритма деятель ности узла 26, определяется относи-

операции алгоритмов деятельности one- 20 тельной (по отношению к периоду еле-ратора моделируются узлами 25 и 26 блока 18.

Узлы 25 используются для моделирования чеальтернативных операций, сопоставляемых с воздействиями оператора на органы управления, либо с актами восприятия и (или) переработ-, ки информации оператором. При этом процесс выполнения неальтернативной операции отождествляется с пребыва- . нием триггера 44 в единичном состоянии.

Узлы 26 служат для моделирования альтернативных операций, сопоставляемых с действиями оператора по выбору одной из возможных альтернатив дальнейшего поведения на основе проверки факта выполнения (невыполнения) соответствующих логических условий. При этом процесс выполнения альтернативной операции отождествляется с пре- - быванием триггера 46 в единичном состоянии.

Значение проверяемого логического условия задается состоянием (О . или I) входа 35 узла 26, которое определяется состоянием выхода соот- ветствующего генератора блока 12,Сле- довательн.о, в процессе моделирования алгоритма деятельности значения логических условий непрерывно изменяется с частотой следования импульсов, формируемых соответствующими генераторами блока 12, т.е. в задействованных для моделирования узлах 26 блока 18 поочередно оказываются открытыми (для информационного сигнала с прямого выхода триггера 46) либо элемент И 47, либо элемент 48 запрета. По25

30

35

дования импульсов с выхода соответствующего генератора блока 12) продолжительностью открытого состояния элементов 47 и 48, т.е. скважностью импульсов соответствующего генератора 12 блока.

Шифратор 27 предназначен для сопоставления с каждой из моделируемых ; операций алгоритма соответствующего канала блока 13.

Рассмотрим функционирование: блока 18 на примере.

Пусть в моделируемой системе человек - машина оператором обслуживаются заявки двух типов. Представим , алгоритмь деятельности оператора по их обслуживанию в виде следующих от-, меченных (взвешенных) логических схем алгоритмов (ЛСА):

40

L А , A,UH;

т- л.

Г, ,

L.

45

А Д А А J J К /%( «У Т «г 4 г

50

PJ 55

где А; - символ, обозначающий i-ю неапьтернативную операцию ; алгоритмов (А| - конечная операция);

символ, обозначающий j-ю альтернативную операцию алгоритма;

- средние временные затраты оператора на выполнение операции 1-го типа. Для задания с помощью блока 18

даннь1х алгоритмов на этапе подготовки

е

этому, если в момент появления импульса на тактовом входе 34 узла 26 триггер 46 находится в единичном состоянии , то сигнал с его выхода может пройти либо через элемент И 47, либо через элемент 48 запрета на один из информационных выходов 36 или 37 узла 26 соответственно. Поскольку нм- пульсы на тактовом входе 22 блока 18 (а следовательно, и на тактовых входах 34 узлов 26) формируются блоком |13 случайной временной задержки, то моменты их поступления случайны, В

сигнала на одном из информационньпс выходов 36 или 37, сработавшего в ходе воспроизведения алгоритма деятельности узла 26, определяется относи- ,

5

0

5

дования импульсов с выхода соответствующего генератора блока 12) продолжительностью открытого состояния элементов 47 и 48, т.е. скважностью импульсов соответствующего генератора 12 блока.

Шифратор 27 предназначен для сопоставления с каждой из моделируемых ; операций алгоритма соответствующего канала блока 13.

Рассмотрим функционирование: блока 18 на примере.

Пусть в моделируемой системе человек - машина оператором обслуживаются заявки двух типов. Представим , алгоритмь деятельности оператора по их обслуживанию в виде следующих от-, меченных (взвешенных) логических схем алгоритмов (ЛСА):

40

L А , A,UH;

т- л.

Г, ,

L.

А Д А А J J К /%( «У Т «г 4 г

0

PJ 5

где А; - символ, обозначающий i-ю неапьтернативную операцию ; алгоритмов (А| - конечная операция);

символ, обозначающий j-ю альтернативную операцию алгоритма;

- средние временные затраты оператора на выполнение операции 1-го типа. Для задания с помощью блока 18

даннь1х алгоритмов на этапе подготовки

е

устройства к моделированию необходимое количество узлов 25 и 26 блока 18 соединяют между собой в соответствии со структурой алгоритмов. При этом установочные входы 39 узлов 25, имитирукдцих первые неапьтернативные операции А, и Ад алгоритмов L и L соответственно, соединяют с соответствующими контактными гнездами 41 (фиг.6). Шифратор 27 программируют с использованием контактных гнезд его коммутационного поля 49 в соответствии с разметкой, заданной для алгоритмов (фиг.7). Завершается подготов ка блока 18 к работе установкой триггеров 44 и 46 всех его узлов 25 и 26 в нулевое состояние (цепи начальной установки триггеров не показаны) ,

В процессе работы устройства в случайный момент времени на входе 19 запуска блока 18 появляется импульс. Этот импульс поступает на входы элементов И 28 и обеспечивает выдачу ин формации с входов 20 блока 18 (с разрядных выходов кoльцeвoгQ регистра. 8 сдвига) через элементы И 28 на контактные гнезда 41 наборного поля блока 18, В результате этого в триггер 44 одного из двух узлов 25, подключенных установочньми входами 39 к контактным гнездам 41, с одного из двух разрядов кольцевого регистра 8 сдвига записана единица. Таким образом, разыгрьшается тип поступившей заявки. При этом для обеспечения устойчивой работы блока 18 необходимо, чтобы длительность импульса запуска, поступающего на его вход 19, была меньше периода следования импульсов, генерируемых генератором 14. После перехода триггера 44 одного из узлов 25 в единичное состояние с выхода 32 этого узла через шифратор 27 на соот ветствукиций вход многоканального блока 13 поступает единичный потенциал. Через случайный промежуток времени, имитирующий временные затраты оператора на выполнение текущей операции алгоритма, на выходе многоканального блока 13 появляется импульс, ко рый поступает на тактовый вход 22 блока 18 и далее на тактовые входы 3 и 34 узлов 25 и 26 соответственно. В результате единичное состояние из возбужденного узла 25 передано в триггер 44 следующего, подключенного к нему при задании алгоритма, узла

0

5

0

g

25 (фиг.6), Далее цикл работы по мо-1 делированию следующей неальтернативной операции алгоритма повторяется. В случае пере сода в единичное состояние триггера 46 узла 26 моделируется соответствующая альтернативная операция алгоритма. При этом с помощью соответствующего генератора блока 12 и элементов 47 и 48 данного узла дополнительно разыгрьгоается выбор направления передачи единичного состояния его триггера 46. Что и происходит с поступлением в случайный момент времени импульса на тактовый вход 34 этого узла 26.

После имитации всех операций алгоритма единичное состояние передано в триггер 44 узла 25, сопоставленного с операцией А алгоритмов. Это приводит к задействованию (через шифратор 27) соответствующего входа многоканального блока 13 и к появлению сигнала на выходе 24 заверше 1ия алгоритма блока 18. В результате по истечении имитации временных затрат .на выполнение оператором операции АИ на выходе многоканального блока 13 появляется импульс, который возвращает схему блока 18 в исходное состояние.

При подготовке устройства к работе в блоке 18 задают алгоритмы деятельности оператора по обслуживанию заявок различного типа и приводят узлы 25 и 2,6 блока 18 в исходное состояние (эти процедуры описаны). Генератор 1 настраивают на формирование случайных импульсов, распределенных по тому же закону, что и входящий поток заявок. Устанавливают требуемую скважность импульсов на выходе генераторов блока 12. Обнуляют счетчики 6, 7 и Ш и триггер 4, и g младший разряд кольцевого регистра 8 сдвига устанавливается в единичное состояние.

В процессе моделирования устройство функционирует следующим образом.

После подачи импульса на вход запуска устройства триггер 11 и триггер 17 устанавливаются в единичное

5

0

0

и в нулевое состояния соответственно. При этом открываются элементы И 2 и 15 и закрывается элемент И 9. Счетчик 16 начинает отсчитывать вре- мя моделирования путем подсчета импульсов с генератора 14. Эти же импульсы, поступая на тактовый вход

кольцевого регистра 8 сдвига, вызывают циклический сдвиг по его разрядам единичного состояния младшего разряда. Так как триггер 4 находится в нулевом состоянии, то первый же импульс с выхода генератора 1, пройдя открытые элементы И 2.и 3, пере ключает триггер 4 в единичное состояние и одновременно поступает на вход 19 запуска блока 18. Это пр и- водит к тому, что в блоке 18 начинается воспроизведение одного из алгоритмов деятельности оператора, определяемого типом поступившей на входа 20 блока 18 заявки, т.е. состоянием разрядных выходов кольцевого регистра 8 сдвига в данный момент времени Кроме того, триггер 4, перейдя в - единичное состояние, закрывает эле

мент И 3 до момента завершения отработки данного алгоритма деятельно-, сти. Тем самым имитируется отказ в обслуживании всем заявкам, поступающим в тот цериод времени, когда one- ратор занят обслуживанием ранее принятой заявки. Временные затраты на обслуживание заявки фиксируются в счетчике 6, заполняемом импульсами от генератора 14 через открытый на это время сигналом с прямого выхода триггера А элемент И 5. В момент завершения имитации данного алгоритма на выходе 24 завершения алгоритма блока 18 появляется импульс, который увеличивает на единицу содержимое счетчика Ю, фиксирующего количество обслуженных оператором заявок (информация об общем количестве поступивших за время моделирования заявок накапливается в счетчике 7). Кроме того, импульс на выходе 24 завершения алгоритма вызывает обнуление триггера 4, которое приводит к закрытию элемента И 5 и прекращению подсчета счетчиком 6 импульсов времени, поступаюгцих с генератора 14, а также открытие элемента И 3, что имитирует готовность оператора к обслуживанию очередной заявки. В момент истечения заданного времени моделирования импульс с выхода переполнени счетчика 16 переключает в единичное состояние триггер 17. Это приводит к появлению разрешающего сигнала на входе элемента И 9, и после окончан обслуживания последней заявки импульс с выхода 24 завершения алгорима блока 18, пройдя открытый элемен

И 9, обнуляет триггер 11. В результате закрыты элементы И 2 и 15, что прекращает поступление в схему импульсов от генераторов 1 и 14. Процесс моделирования на этом заканчивается. Итогом моделирование является информация, накопленная в счетчиках 6, 7, 10 и 16. При этом в счетчике 16 оказывается зафиксированным число, пропорциональное времени, до

полнительно затраченному на моделирование обслуживания последней заявки..

Таким образом, устройство позволяет моделировать деятельность оператора по обслуживанию заявок различного типа с учетом конкретного состава и логической взаимосвязи вы- полняемых при этом операций.

Формула изобретения

0

5

0

5

0

Устройство для моделирования систем человек - машина, содержащее генератор случайных импульсов заявок, генератор импульсов времени, счетчик поступивших заявок,.счетчик обслуженных заявок, счетчик времени моделирования, счетчик времени обслуживания заявок, многоканальный блок случайной временной задержки,, с первого по третий триггеры, с первого по пятый элементы И, выход.пер- 5 вого элемента И соединен с единичкь входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к первому входу первого элемента И, пе рвьш вход второго элемента И подключен к прямому выходу второго триггера,а выход второго элемента И соединен с нулевым входом третьего триггера, прямой выход которого соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу генератора случайных импульсов заявок , а третьего элемента И подключен к второму входу первого элемента И и к счетному входу счетчика поступивших заявок, выход генератора импульсов времени соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу третьего триггера, а выход - к первому входу пятого элемента И и к счетному входу счетчика времени моделирования, выход переполнения которого соединен с единичным входом второго триггера, второй вход пято91

t o элемента И подключен к прямому ВЫХОДУ первого триггера, а выход пя- foro элемента И сйединен со счетным пходом счетчика времени обслуживания заявок, нулевой вход второго триггера и единичный вход третьего тригге- Iia объединены и являются входом запуска устройства, отл,ячаю - 01 е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет моделирования логической структуры алгоритма деятельности оператора в соответствии с типом поступившей заявки, оно дополнительно содержит блок задания алгоритмов, кольцеовй регистр сдвига -и генераторов импульсов,блок задания алгоритмов содержит наборное поле,группу узлов моделирования неаль Т1врнативных операций, группу узлов моделирования альтернативиых операций, шифратор и группу элементов И, клждый узел моделирования неальтернативных операций содержит D-триггер и элемент ШШ, выход которого соединен с D-входом D-триггера, каждый моделирований альтернативной операции содержит элемент ИЛИ, D- тгнггер, элемент И и элемент запрети, причем в узле моделирований аль- т(риативных операций информационный элемента запрета и первый вход эхсенента И соединены с выходом D--триггера, D-вход которого подклЬ- ч«1Н к выходу элемента ИЛИ, выходы D-триггеров узлов моделирований не- й ьтернатнвных операций и узлов моделирования альтернативных операций пс1дключены соответственно к входам Ш1фратора блока заданий алгоритмов, вьЬсоды шифратора которого соединены

11771

10

срответственно с входами многоканального блока случайной временной задержки, выход которого подключен

к тактовым входам В-триггер6в,всех узлов моделирования альтернативных операций и узлов моделирования неальтернативных операций, первые входы элементов И группы блока задания

алгоритмов объединены с выходом первого элемента И устройства, а вторые входы элементов И группы подключены соответственно к разрядным выходам кольцевого регистра сдвига,

тактовый вход которого подключен к выходу четвертого элемента И устройства, выходы блока генераторов импульсов устройства соединены с вторым входом элемента И и управляюпрш

входом элемента запрета соответствующего узла моделирований альтернативных операций, выходы элементов И группы блока задания алгоритмов, выход блока задания алгоритмов, установочные входы D-триггеров узлов моделирования неальтернативных операций, входы элементов ИЛИ и выходы элементов И и элементов запрета уз лов моделирования альтернативных операций, входы элементов ИЛИ и выходы р-триггеров узлов моделирования неальтернативных операций и узлов моделирования альтернативных операций соединены на наборном по

ле блока задания алгоритмов в

соответствии с топологией моде- лируеьшх алгоритмов, выход блока задания алгоритмов подключен к счетному входу счетчика обслужен- ных заявок, нулевому входу первого тр иггера и второму входу второго элемента И.

Фиг. 2

JL

J5 29

43

F

Л1ж

AZ

32

Г

ifjf

J/

Фаз. 5

1

JlL

It.

M

Фи.7