Устройство для контроля уровня подготовки операторов Советский патент 1989 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для оценки уровня подготовки операторов.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства путем реализации в нем возможностей определения рационального времени непрерывной работы оператора в системе управления.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - блок-схема первого формирователя импульсов; на фиг. 3 - блок- схема второго формирователя импульсов; на фиг. 4 - блок-схема блока сравнения; на фиг.5 - блок-схема блока определения уровня подготовки оператора; на фиг. 6 - блок-схема детектора минимума; на фиг. 7 - блок-схема источника эталонных напряжений; на фиг. 8 - блок-схема первого Ј второго) сумматора; на фиг. 9 - график зави- ,симости напряжений на выходах интеграторов о

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 выдачи информации, блок 2 анализа, представляющий собой дешифратор, блок 3 ввода ответов оператора (набор клавиш), блок 4 определения уровня подготовки оператора, блок 5 индикации оценок, рабочее место 6 оператора, первый формирователь 7 импульсов,, блок 8 регистрации, первый сумматор 9, второй формирователь 10 импульсов, первый 11 и второй 12 регулируемые усилители, второй сумматор 13, источник 14 эталонных напряжений и блок 15 сравнения.

Блок-1 предназнчен для предъявления содержания задачи оператору, 5 блок 2 - для анализа безошибочности выполнения заданий оператором, блок 4 - для выработки сигналов, определяющих уровень подготовки оператора, Сдал, Не сдал, Продолжение ис0 пытаний.

Первый формирователь 7 предназначен для формирования кода, соответствующего прогнозируемому рациональному времени работы данного операто5 ра в рассматриваемой системе управления, а второй формирователь 10 импульсов - для выработки напряжения, пропорционального времени выполнения задания оператором. Время выполнения

задания измеряется от момента начала его предъявления оператору до момента получения сигнала Сдал с второго выхода блока 4 определения уровня подготовки оператора.

5 Первый 9 и второй 13 сумматоры подключены для выработки напряжений, пропорциональных прогнозируемым значениям функций принадлежности цели ffд (С ,t) и ограничений /ис(СгО.

0 Блок 15 сравнения предназначен для определения на прогнозируемом интервале времени экстремума функции rain Цц(С,О : Me(C4t)5.

Второй формирователь 10 (фиг. 2)

5 содержит последовательно соединенные счетчик 16, цифрозналоговый преобразователь 17 и генератор 18 импульсов.

Запуск генератора 18 осуществляется по сигналу блока 1 с началом выдачи первого задания оператору. Срыв работы генератора 18 осуществляется по команде Сдал с второго выхода блока 4.

Первый формирователь 7 импульсов (фиг. 3) содержит счетчик 19, генератор 20 и тумблер 21 запуска.

Блок 15 сравнения (фиг. 4) содержит первый интегратор 22, компаратор 23, второй интегратор 24 и детектор 25 минимума.

Блок 4 определения уровня подготовки оператора содержит цифроанало- говый преобразователь 26, первый и второй сумматоры 27 и 28, первую схему 29 сравнения, элемент И 30, вторую схему 31 сравнения, третий сумматор 32, датчик 33 исходных условий, четвертый сумматор 34 и умножитель 35.

Детектор 25 минимума (фиг. 6) содержит первый 36, второй 37 и третий 38 инверторы, диоды Д) и Д2 и нагрузочное сопротивление R.

Источник 14 эталонных напряжений (фиг. 7) содержит регулируемые источники 39 и 40 эталонных напряжений, причем источник 39 предназначен для формирования напряжения, пропорционального коэффициенту (С,) стоимостных затрат, связанных с устранением последствий одной ошибки оператора, а источник 40 - для формирования напряжения, пропорционального коэффициенту (C.j) стоимостных затрат на психологическую и функциональную реабилитацию оператора.

Сумматор 13 (9) содержит усилитель 41 и коммутатор 42. Коммутатор 42 обеспечивает подключение различных сопротивлений из магазина сопротивлений в цепи обратной связи усилителя 41, изменяя коэффициент его передачи. Коммутация сопротивлений осуществляется в соответствии с кодом числа, снимаемого с выхода первого формирователя 7 импульсов.

Первый усилитель 11 управляется цифровым кодом, поступающим на вход ЦАП 26, расположенный в блоке 4.

Устройство работает следующим образом

Перед началом испытаний путем регулировки источников 39 и 40 эталонного напряжения в устройстве выставляются коэффициенты стоимостных затрат, связанных с устранением послед0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ствий одной ошибки оператора (С0) в данной системе управления.и организацией его функциональной и психологической реабилитации (С). Параметрам Сс и Сг в определенном масштабе соответствуют напряжения источников 39 и 40. Их значения рассчитываются заранее на основе анализа результатов деятельности оператора в системе управления, а также на основе анализа характеристик и эффективности применяемых средств психологической и функциональной реабилитации оператора

Кроме тото, в соответствии с законами изменения во времени функций принадлежности рд(С) и ь () устанавливаются коммутируемые коммутаторами 42 сопротивления в цепях обратных связей усилителей 41 сумматоров 13 и 9, выполняющих вместе с соответствующими коммутаторами функцию

функциональных преобразователей.

Испытуемому через блок 1 выдается для решения задача, после решения к которой он вводит ответы через блок 3 ввода в блок 2 анализа, который на основе сравнения с эталоном, поступающим с блока 1, вырабатывает сигнал о введенном ответе и его ошибочности для блока 4 определения уровня подготовки. Блок 4 на основе анализа числа ошибок m вырабатывает сигналы Сдал или Не сдал, поступающие на блок 5 индикации. Одновременно с началом выдачи первого задания по команде блока 1 осуществляется запуск генератора 18 формирователя 10, который вырабатывает импульсы счета времени, поступающие на вход счетчика 16. -По мере выполнения заданий с первого выхода блока 4 определения уровня подготовки оператора на второй вход первого регулируемого усилителя 11 поступает напряжение, пропорциональное количеству m ошибочных решений оператора при выполнении задания. Коэффициент усиления усилителя 11 изменяется обратно пропорционально величине напряжения, снимаемого с выхода цифроаналогового преобразователя 17 формирователя 10, величина которого соответствует коду времени t счетчика 16.

Срыв работы первого генератора 18 осуществляется по команде Сдал с блока 4о

Таким образом, по окончании испытания оператора на выходе первого усилителя И формируется напряжение, пропорциональное интенсивности ошибок испытуемого оператора, т.е. А

m

- . Напряжение, снимаемое с

выхода

усилителя 11, обеспечивает установку коэффициента усиления усилителя 12 пропорционально интенсивности ошибок оператора. На информационный второй вход усилителя 12 поступает напряжение с эталонного источника 39 На выходе усилителя 12 формируется напряжение, пропорциональное произведению С , С А которое далее поступает на вход сумматора 13„

После получения сигнала Сдал исследователь замыкает тумблер 21, через который напряжение внешнего источника поступает на генератор 20 формирователя 7 и запускает его„ Генератор 20 вырабатывает импульсы, соответствующие в определенном масштабе прогнозируемому времени работы данного оператора в рассматриваемой системе управления. Количество импульсов генератора 20 подсчитывается счетчиком 19, сигналы с выхода которого управляют работой коммутаторов 42 в сумматорах 13 и 9. Под воздействием управляющих сигналов со счетчика 19 коммутаторы сумматоров 13 и 9 обеспечивают последовательное подключение в цепях обратных связей усилителей 41 различных сопротивлений, обеспечивая изменение коэффициентов передач сумматоров 13 и 9. Таким образом, на выходе сумматоров 13 формируется напряжение, пропорциональное изменению функции принадлежности (UA() во времени, которая зависит от стоимостных затрат на устранение последствий ошибок оператора и от их интенсивности, а вид этой зависимост устанавливается путем смены соответствующих сопротивлений в магазине сопротивлений коммутатора сумматора 13. Аналогично обеспечивается формирование зависимости функции принадлежности c() ограничений на выходе сумматора 9. В детекторе 25 минимума блока 15 напряжения, снимаемые с выходов сумматоров 13 и 9, сравниваются. Для этого сравниваемые напряжения с выходов первого и второго сумматоров интертируются инверторами 36 и 37, а затем благодаря действию

отрицательной обратной связи на сопротивлении R выделяется максимальное инвертированное напряжение, которое вновь инвертируется инвертором 38. На выходе счетчика 16 выделяется минимальное напряжение, соответствующее минимальному значению функции принадлежности цели и ограничения, которое в соответствии с изменением кода времени прогноза на счетчике 19 также изменяется во времени. Так как тенденция роста функций принадлежности цели и ограничения прямо противопо- 5 ложны, то функция их минимума решения задачи имеет экстремум.

Экстремум функции минимума в блоке 15 сравнения находится с помощью двух интеграторов 24 и 22 и компара- 0 тора 23. Так как функция минимума неразрывна, то напряжение, снимаемое с выхода второго интегратора, нарастает с ростом времени быстрее, чем на выходе первого интегратора. Зная 5 форму зависимости функции минимума от времени, можно подобрать параметры постоянных времени интегрирования интеграторов 24 и 22, при которых равенство напряжений (U7 и Ut) на 0 выходах интеграторов 24 и 22 будет достигаться точно на максимуме этой функции. На фиг. 9 показан пример зависимости напряжений на выходах первого U1 и второго U интеграторов. 5 ДОЯ импульса прямоугольной формы длительностью Т. Выходы интеграторов 24 и 22 блока 15 подключены к входам компаратора 23. В момент совпадения напряжений компаратор 23 срабатывает и обеспечивает срыв работы генератора 18. В этом случае код, записанный на счетчике 19, будет определять рациональное время непрерывной рабо- лы оператора в системе, которое учитывает психологическое состояние оператора, его индивидуальные характеристики и характер стоимостных затрат. Показания счетчика 19 регистрируются блоком 8 регистрации в десятичной форме.

Рассмотрим работу блока 4 определения уровня подготовки для случая двухбальной оценки уровня подготовки (фиг. 5).

В этом случае в устройстве проводится проверка соотношений:

0

5

0

5

m Ј А, + А0. п; m -, Аа + АО п;

А,

- In/ - In (1 - fi)

In Рг(1-Р, ), (1-Р.ДГ

A In (1 - PQ - In (1 - Pi) . 0 InCPjCl-P FbTT,(-,)

. In (1 - P.) - Inrf

A1 (l-P, )(l-Pi)

где Pt - максимальная доля ошибок для

оценки Рг - максимальная доля ошибок для

оценки Не

о - наибольшая вероятность, что действительно неуспевающий ученик оценен, как неуспевающий;

0 - наибольшая вероятность, что действительно неподготовленный ученик оценен, как подготовленный .

Значения коэффициентов величин А0, А., А,- заранее рассчитываются по вы- ше приведенным формулам и задаются экспериментатором посредством датчика 33 исходных условий контроля.

Величина п, равная количеству предъявляемых задач, формируется на выходе сумматора 27 и поступает на первый вход умножителя 35. На второй вход умножителя 35 поступает сигнал о величине А0 с датчика 33 исходных условий контроля. Сигнал, рав- ный А6- п, поступает на первые входы сумматоров 34 и 32. На второй вход сумматора 34 поступает сигнал с умножителя 35, равный А15 а на второй вход сумматора 32 - величина А.

С выхода су тора 34 сигнал, равный А, + А0- п, поступает на первый вход схемы 31 сравнения, а с выхода сумматора 32 сигнал, равный А г + А0 х х п, поступает на первый вход схемы 29 сравнения. На вторые входы схем 29 и 31 сравнения поступает сигнал, равный количеству ошибочных решений, формируемый на выходе сумматора 28. Схемы 31 и 29 сравнения осуществляют проверку приведенных выше неравенств. При этом могут быть два исхода: либо выполняется одно из неравенств, либо не выполняются оба неравенства. В первом случае соответствующая схема сравнения вырабатывает сигнал, поступающий в блок 5 индикации оценок. Если этот сигнал, поступает с блока 3, то блок 5 индицирует оценку.

0

5

0

5

0 35 40

45 «JQ 55

Сдал, а если с блока 29 - то Не сдал. Во втором случае схемы 31 и 29 вырабывают сигналы, поступающие на входы элемента И 30, который вырабатывает сигнал о продолжении испытаний для блока 1.

Цифровая информация о количестве ошибочных решений поступает с выхода сумматора 28 на вход цифроаналого- вого преобразователя 26. Пропорциональное величине m напряжение далее поступает в усилитель 1I.

Для случая 1-балльной оценки в датчике 33 исходных условий задаются исходные условия контроля и блок 4 определения уровня подготовки состоит не из двух цепочек (фиг. 2), а из 1 цепочек, т.е. содержит 1 блоков сумматоров и 1 блоков сравнения„

Таким образом, изобретение позволяет одновременно с оценкой деятельности оператора получить данные о рациональном времени его непрерывной работы, обеспечивающие минимизацию стоимостных потерь, связанных с устранением последствий ошибок оператора и восстановлением его психологического и функционального состояния .

Формула изобретения

Устройство для контроля уровня подготовки операторов по авт. св. № 903940, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены первый и второй формирователи импульсов, первый и второй регулируемые усилители, первьй и второй сумматоры, блок сравнения, источник эталонных напряжений и блок регистрации, вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов и с первыми входами первого и второго сумматоров, второй вход первого сумматора соединен с первым выходом источника эталонных напряжений, выход блока выдачи информации - с входом пуска первого формирователя импульсов, вход останова которого соединен с первым выходом блока определения уровня подготовки оператора, вход обнуления объединен с входом обнуления второго формирователя импульсов и является входом обнуления устройства, выход первого формирователя импульсов соединен с информационным входом первого регулируемого усилителя, управляющий вход которого соединен с вторым выходом блока определе ния уровня подготовки оператора, а выход - с информационным входом второго регулируемого усилителя, управляющий вход которого соединен с вторым выходом источника эталонных напряжений, а выход - с вторым входом второго сумматора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с входом запрета второго формирователя импульсов.

Изобретение относится к техническим средствам контроля и может быть использовано для оценки уровня подготовки операторов. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства путем реализации в нем возможности оценки рационального времени непрерывной работы оператора в системе управления. Устройство содержит блок 1 выдачи информации, блок 2 анализа, блок 3 ввода ответов, блок 4 определения уровня подготовки оператора, блок 5 индикации оценок, рабочее место 6 оператора, первый 7 и второй 10 формирователи импульсов, первый 9 и второй 13 сумматоры, блок 8 регистрации, первый 11 и второй 12 регулируемые усилители, источник 14 эталонных напряжений, блок 15 сравнения. Рациональное время непрерывной работы оператора определяется на основе выбора альтернативы, имеющей максимальную степень принадлежности нечеткому решению в зависимости от уровня потерь от ошибок оператора и затрат на его психологическую и функциональную реабилитацию. Указанные альтернативы задаются функциями принадлежности цели и ограничения, формируемыми с помощью специальных функциональных преобразователей, управление которыми осуществляется на основе данных о числе ошибок, совершаемых оператором в процессе тренировки. Изменение прогнозируемого времени работы оператора в определенном масштабе моделируется специальным генератором, число импульсов которого подсчитывается счетчиком. Определение максимума осуществляется в блоке сравнения, который производит срыв работы генератора. Время работы оператора определяется по показаниям счетчика. 9 ил.

I

S21

9(М) ФигЛ &5

Т

Фиг. 2

Фиг.3

i

Фиг. 6

19

i

riЈ

Ш)M

Фиг.8

39

40

t-T

/224

Фиг. 7

U

U2

Uf

+25

Т/2 Фиг. 9