Устройство для тренировки операторов Советский патент 1992 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам профессиональной подготовки операторов.

Известен тренажер операторов, содержащий, пульт оператора, блок ввода эталонов, управляемый генератор, два делителя, логические элементы И, блок сравнения, узел индикации, ключ, триггер Шмитта. логический элемент ИЛИ и блок регистрации информации.

Это устройство предназначено для тренировки внимания, наблюдательности и кратковременной памяти, но не позволяет оценить степень подготовленности оператора.

Наиболее близким к изобретению является тренажер операторов, содержащий пульт оператора, блок сравнения, блок регистрации, блок индикации, последовательно включенные регистр и блок элементов И, выходы которого соединены с входом первой группы блока сравнения и с входом группы блока регистрации, и последовательно включенные элемент ИЛИ, элемент задержки и блок памяти, выходы первой группы которого соединены с входами второй группы блока сравнения, выходы второй группы с входами группы блока индикации, адресные входы с адресными выходами пульта оператора, второй вход с первым выходом пульта оператора, третий вход с вторым выходом блока сравнения, четвертый вход с вторым выходом пульта оператора, подключенным к входу блока регистрации, третий выход пульта оператора соединен с вторым входом блока элементов И и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу пульта оператора, соединенному с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к первому выходу блока сравнения, третий выход которого соединен с первым входом регистра, второй вход которого подключен к пятому выходу пульта оператора, шестой выход пульта оператора соединен с входом блока сравнения.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет оценить степень подготовленности оператора, а также имеет низкую эффективность тренажа из-за отсутствия ориентировки действий оператора во время выполнения последовательности операций.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей тренажера за счет обеспечения ориентировки действий оператора в процессе тренажа и оценки степени подготовленности оператора.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок элементов И, входы группы которого соединены с соответствующими выходами регистра, а выходы с соответствующими входами первой группы блока сравнения. первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам блока регистрации ответов и блока

0 индикации, первый элемент задержки которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход с первым синхровходом блока памяти, информационные выходы первой группы которого подключены к соответствующим входам второй группы блока сравнения, информационные выходы второй группы к соответствующим входам группы блока индикации, адресные входы к соответствующим выходам первой группы пульта оператора, второй синхровход к первому выходу пульта оператора, информационный вход к второму выходу блока сравнения, управляющий вход к второму выходу пульта оператора и к третьему входу блока регистрации ответов, третий выход пульта оператора соединен с входом блока элементов И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четвертому выходу пульта оператора, соединенному

0 с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к первому выходу блока сравнения, третий выход которого соединен с синхровходом регистра, информационный вход которого подключен к пятому

5 выходу пульта оператора, шестой выход которого соединен с входом блока сравнения, введены формирователь кодов, блок регистрации результата, информационное табло, второй элемент ИЛИ, второй элемент задержки, триггер и элемент И, первый вход которого подклнэчен к выходу второго элемента ИЛИ, а второй вход к выходу триггера, единичный вход которого соединен с седьмым выходом пульта оператора, подключенным

5 к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход .которого соединен с первым выходом блока сравнения, подключенным к . первому информационному входу блока регистрации результата, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, нулевой вход триггера соединен с первым выходом пульта оператора, подключенным к управляющему входу блока регистрации результата

5 кодов и к первому и второму синхронизирующим входам формирователя, первый управляющий вход которого соединен с четвертым выходом пульта оператора, информационные входы первой группы формирователя подключены к соответствующим выходам второй группы пульта оператора, информационные входы второй группы к соответствующим выходам первой группы блока памяти, а второй управляющий вход к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с синхровыходом блока памяти, выход элемента И подключен к информационному входу формирователя кодов, выходы которого соединены с соответствующими входами информационного табло.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - алгоритм работы формирователя кодов и информационного табло.

Устройство содержит блок 1 ввода ответных действий оператора, элемент ИЛИ 2, информационное табло 3, триггер 4, триггер 5, шифратор 6, блок 7 элементов И, элемент 8 задержки, узел 9 элементов И, индикаторы10 (Верно) и 11 (Неверно), элемент ИЛИ 12, регистр 13, одновибратор 14, блок 15 элементов И, элемент ИЛИ 16, реверсивный счетчик 17, элемент ИЛИ 18, элемент 19 задержки, элемент 20 задержки, элемент ИЛИ 21, дешифратор 22 (адреса), накопитель 23, регистр 24, узел 25 элементов И, элемент И 26, элемент И 27, узел 28 регистрации реакций оператора, пульт 29 оператора, блок 30 памяти, блок 31 сравнения, блок 32 индикации, блок 33 регистрации ответов, блок 34 регистрации результата, информационное табло 35, формирователь 36 кодов, элемент ИЛИ 37, триггер 38, элемент И 39, входные регистры 40 и41, выходной регистр 42, видеоконтроллер 43, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 44, счетчики 45 и 46, индикаторы 47 и 48, входной регистр 49. элемент 50 задержки.

Блок 1 предназначен для выбора алгоритма работы оператора и выполнения последовательности операций, требуемых для достижения цели, данной задаче управления. На блоке 1 расположены органы управления (клавишные, кнопочные выключатели, переключатели, тумблеры, поворотные переключатели), г конкретный вид которых должен строго соответствовать изучаемой реальной аппаратуре. Основная часть органов управления блока 1 используется для выполнения последовательности операций, требуемых при отработке алгоритмов управления и связана с входом шифратора 6. Группа кнопок блока 1 предназначена для выбора номера алгоритма управления, соединена с входами блока 7 элементов И, а также с регистром 41. На блоке 1 имеются также кнопки Ориентировка, которая подключена к входу триггера 38 и входу элемента ИЛИ 37, кнопка

Ввод - исходное подключена к входу блока 7 элементов И, к входам элементов ИЛИ 2 и 16 и к входу регистра 41. С помощью кнопки Ориентировка задается режим обучения с ориентировкой оператора при последовательности выполнения операций, С помощью кнопки Ввод - исходное производится первоначальная запись номера алгоритма управления в двоичном коде с выходов блока 7 элементов И в реверсивный счетчик 17 и в регистр 41, а также осуществляется отсветка исходного состояния информационного табло 3,

Воздействием на кнопку Общий сброс блока 1 перед выполнением любого частного алгоритма производится установка в исходное состояние реверсивного счетчика 17, триггера 38, регистров 24, 40, 41 и 49, а также сброс счетчиков 45 и 46.

Счетчик 17с асинхронными установочными входами, выполненный на максимальное число операций алгоритма управления, предназначен для организации выборки хранимой информации алгоритма управления.

Накопитель 23 предназначен для хранения информации алгоритмов управления. Для хранения информации каждого алгоритма управления выделены части (зоны) накопителя 23. В каждой ячейке памяти записаны коды операций и отсветки.

Код операции соответствует номеру органа управления, на который необходимо воздействовать оператору в данном состоянии моделируемого объекта управления. Выходы регистра 24 по коду операции соединены с регистром 40. Код отсветки соответствует состоянию определенных средств индикации (транспарантов, индикаторов и т.д.) информационного табло 3 в зависимости от органа управления.

Узел 25 предназначен для выявления ошибочных действий оператором на группу органов управления, предназначенных для выполнения последовательности операций алгоритма управления. Узел 28 предназначен для регистрации действий оператора по управлению моделируемым объектом.

Блок 34 предназначен для определения по показаниям счетчиков степени подготовленности (тренированности) оператора.

Табло 35 предназначено для предъявления оператору мнемонического изображения органов управления, последовательность действий на которые изучается оператором, выдачу информации ориентировки на Э.ЛТ и ориентировки по соответствующим органам управления оператора.

Формирователь 36 обеспечивает выбор подпрограмм, соответствующих алгоритмам управления и передачи соответствующей информации отображения и ориентировки на табло 35.

Устройство может работать одновременно в одном из двух режимов: Самообучение и Программированное обучение, В режиме Программированное обучение устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в накопителе 23 записан общий алгоритм управления, представленный в виде совокупности частных алгоритмов. Есть нулевая ячейка памяти, где записано исходное состояние общего алгоритма. Каждый из алгоритмов управления реализуется путем выполнения последовательности операций за счет воздействия оператором на органы управления. Оператор в процессе обучения может выбрать самостоятельно любой из частных алгоритмов и осуществлять процесс тренировки только по этой части алгоритма.

.Каждому алгоритму управления соответствует подпрограмма, составленная на языке высокого уровня и реализующая функции ориентации оператора при выполнении последовательности действий на органах управления. Подпрограммы записаны на гибком магнитном диске. Преподаватель (оператор) передж началом занятий производит включение формирователя 36, загрузку программы управления.

Оператор нажатием кнопки Общий сброс, находящейся в блоке 1, устанавливает регистры 24,40 и 41, реверсивный счетчик 17, счетчики 45 и 46, триггер 38, регистр 49 в нулевое состояние. Происходит это следующим образом. При воздействии оператором на кнопку Общий сброс сформированный сигнал поступает на вход Установка нуля реверсивного счетчика 17, регистров 40 м 41 через вход сброса триггера 38, элемент И 39 на вход сброса регистра 49 и через элемент 21 на вход сброса регистра 24. Набор номера изучаемого алгоритма управления оператор производит с помощью воздействия на соответствующую группу кнопок блока 1. При этом сигнал в виде двоичного кода поступает на входы блока 7, регистра 41. Затем оператор воздействует на кнопку Ввод - исходное, сигнал с которой поступает на вход блока 7, на вход регистра 41 и осуществляет, тем самым, первоначальную запись набранной информации через асинхронные установочные входы в реверсивный счетчик 17 и регистр 41. Одновременно с выхода блока 1 сигнал поступает через элемент 2 на элемент 8 и вход информационного табло 3, вся содержащаяся информация с которого сбрасывается, Одновременно сигнал с выхода блока 1 поступает через элемент 16 на

вход элемента 20, Сигнал, задержанный элементом 20 на время, необходимое для записи новой информации по суммирующему входу реверсивного счетчика 17, поступ ает на вход дешифратора 22, разрешая

0 выбор информации из соответствующей ячейки накопителя 23.

Код операции через одни выходы регистра 24 поступает на входы узла 25 и входы регистра 40, а код отсветки через другие

5 выходы - на входы узла 9 элементов И.

Сигнал, задержанный элементом 8 на время, необходимое для переключения соответствующих элементов, является разрешающим для отсветки на блоке 32

0 исходного состояния моделируемого объекта,

Одновременно появление сигнала Ввод - исходное на регистре 41 позволяет программе управления инициировать ту

5 подпрограмму, которая соответствует номеру выбранного на блоке 1 алгоритма управления, В результате этого информация отображения, интерпретированная последовательностью нулей и единиц соответственно черным и белым элементам телевизионного растра, передается массивами из памяти блока 36 через выходной регистр 42 в память видеоконтроллера 43. В видеоконтроллере 43 осуществляется преобразование информации в синхронизируемые построчные последовательности модулирующих импульсов, воздействие которых на катод кинескопа приводит к формированию мнемонического изображения

0 на ЭЛТ 44 органов управления, используемых оператором при отработке конкретного алгоритма управления.

Каждый орган управления на ЭЛТ (на экране) 44 имеет мнемонику, позволяющую

5 отличить один орган управления от другого. Например, клавишные выключатели обозначены прямоугольниками, поворотные переключатели имеют форму реальных переключателей, где их возможные позиции

0 указаны с помощью цифр или точек.

После включения оператором на блоке 1 кнопки Ориентировка сигнал поступает на единичный вход триггера 38 и запускает его. Сигнал с прямого выхода триггера и с

5 выхода элемента ИЛИ 37 через элемент И 39 поступает на вход регистра 49, По этому сигналу в блоке 36 происходит считывание текущего кода операции в память, определение номера следующего, т.е, кода операции, по значению которой требуется выдать

информацию ориентировки, считывание из памяти соответствующего данному коду операции массива информации ориентировки и передача его через выходной регистр 42 в память видеоконтроллера 43 для последующей выдачи на ЭЛТ44. Соответствующие элементы блоков 35 и 36 работают аналогично, как было описано выше в процессе передачи и выдачи на ЭЛТ 44 информации отображения. При этом на мнемоническом изображении на экране ЭЛТ 44 тот орган управления, на который должен воздействовать в данный момент оператор, получает световую (цветовую, например, соответствующую цвету этого органа на реальном техническом обьекте) окраску, Кроме того, выделенный таким образом орган управления на экране ЭЛТ 44 начинает с определенной частотой мерцать. Если это переключатель, то его изображение меняет периодически свое положение, указывая, на какую позицию следует переключить данный орган управления.

После выбора номера изучаемого алгоритма управления и отсветки исходного состояния на информационном табло 3, выдачи информации отображения и ориентировки на ЭЛТ 44 оператор приступает к выполнению последовательности операций, требуемых для достижения цели в данной задаче управления.

При воздействии оператором на соответствующий орган управления блока 1 сигнал с его выхода через шифратор 6 записывается в регистр 13 в виде двоичного кода, соответствующего выбранному органу управления. Одновременно с выходов шифратора 6 через элемент 12 сигнал поступает на одновибратср 14, с выхода которого единичный импульс подается на вход элемента 19, на вход блока 15 элементов И, на вход элемента ИЛИ 16. Двоичный код из регистра 13 через блок 15 поступает на входы узла 28, где фиксируется выполненное действие оператора, Одновременно с поступлением сигнала на вход одновибратора 14 выходной сигнал элемента 12 поступает на нулевые входы триггеров 4 и 5, приводя индикаторы 10 и 11 (Верно и Неверно) в исходное состояние. Сигнал с выхода элемента 12 поступает на вход элемента 21 и на суммирующий вход счетчика 17. Выходным сигналом элемента 21, поступающим .на вход регистра 24, последний обнуляется. Реверсивный счетчик 17 устанавливается в состояние, двоичный код на выходе которого соответствует номеру следующей ячейки памяти накопителя 23. Сигнал с выхода элемента 20 поступает на вход дешифратора 22, разрешая выбор информации из указанной ячейки памяти. Код операции через одни выходы, а код отсветки через другие выходы регистра 24 поступают соответственно на входы узла 25, регистра 40 и входы узла 5 9 элементов И. Сигнал опроса, задержанный элементом 19 на время, необходимое для поразрядного сравнения двоичных кодов, поступивших на входы узла 25, поступает на входы элементов 26 и 27. В

0 зависимости от результата сравнения формируется сигнал либо логического О, либо логической 1 и подается соответственно на входы элементов 27 и 26. При правильном выполнении действия оператором выходной сигнал Правильно подается на вход узла 28, на суммирующий вход счетчика 45, на вход элемента ИЛИ 37, на единичный вход триггера 4, на вход элемента 18, на вход элемента 2, с выхода которого сигнал

0 сбрасывает содержимую информацию на табло 3. Сигнал, поступивший с элемента 8, задержанный на время сброса предыдущей информации, разрешает отсветку очередной информации на табло 3, Сигнал Пра5 ВИЛЬНО, поступивший на единичный вход триггера 4, переводит его в единичное состояние ., тем самым осуществляется засветка индикатора 10 (Верно), Сигнал Правильно через элемент 18 поступает на

0 вход сброса реистра 13. Выходной сигнал с элемента 21, задержанный элементом 50 на время, необходимое для считывания с регистра 24 содержимого ячейки памяти накопителя 23, запишет код операции в ре5 гистр40. Сигнал Правильно, поступивший на суммирующий вход счетчика 45, увеличивает его значение на единицу. Сигнал Правильно, проходя через элемент ИЛИ 37, элемент И 39 поступит на регистр 49, вызвав

0 на ЭЛТ 44 информацию ориентировки следующего органа управления. Оператор, используя информацию ориентировки, отображаемую на ЭЛТ 44, выполняет очередную операцию.

5 При неправильных действиях оператора от сигнала Неверно на входе элемента 27 срабатывается триггер 5, выходной сигнал которого осуществляет засветку индикатора 11 .(Неверно), сигнализируя

0 оператору о неверно выполненной операции. Одновременко сигнал с выхода элемента 27 поступает на суммирующий вход счетчика 46, Сигнал с выхода элемента 27 поступает также на вход узла 28 и на вход

5 элемента 18, выходной сигнал которого поступает на вход сброса регистра 13. С выхода элемента 27 сигнал, кроме того, поступает на .вычитающий вход счетчика 17, исключая записанную единицу (т.е. код неверно выполненной операции управления).

Реверсивный счетчик 17 устанавливается в состояние, соответствующее началу выполнения ошибочной операции, т.е. оператору предоставляется возможность исправления неверно выполненной операции управления. Информационное табло 3 при неверно выполненной операции отсветку не изменяет. Не изменяется также и информация ориентировки, отображаемая п6 данному органу управления на ЭЛТ 44. С выполнением оператором следующего действия цикл работы тренажера повторяется.

После завершения выполнения по следовательности операций по данному алгоритму управления оператор (преподаватель) снимает показания счетчиков 45 и 46 с индикаторов 47 и 48, со счетчика 45 число правильных действий, со счетчика 46 число неправильных действий, и определяет коэффициент безошибочного выполнения алгоритма управления, как отношение числа ошибочных операций к числу выполненных операций.

По полученным результатам делают заключения об уровне подготовленности оператора, а также заключение о необходимости (отсутствии необходимости) дальнейших тренировок оператора по отработке данного алгоритма управления.

Для повторной отработки данного алгоритма управления или перехода к следующему алгоритму управления оператор нажимает на кнопку Общий сброс и цикл работы тренажера повторяется.

В режиме Самообучения, когда не требуется ориентировка в выполнении последовательности действий, оператор не производит включения кнопки Ориентировка на блоке 1, что приводит к блокировке элемента И 39 триггером 38. При отсутствии сигнала на регистре 49 информация ориентировки из формирователя 36 для отображения на ЭЛТ 44 на табло 35 не передается. Остальные элементы тренажера в этом режиме работают так же, как была описана их работа в режиме Программированное обучение. Результаты работы оператора в режиме Самообучение определяются показаниями счетчиков 45 и 46,

Предлагаемое устройство позволяет оценивать степень подготовленности оператора при отработке алгоритмов управления путем определения коэффициента безошибочного выполнения операций. По полученным {юзультатам принимают решение о цежжообразности (или отсутствии целесое&разйости) дальнейших тренировок и испоАЬЗОввнии того или иного режимов обучения. Использование устройства в режиме Программированное обучение с ориентировкой на органы управления, на которые оператор должен воздействовать, сокращает время тренажа за счет исключения перебора органов управления при ошибочных

действиях оператора.

Благодаря использованию ориентировки тренажер позволяет приступить к обучению и обучать операторов, даже не владеющих минимальной дозой информации о технической системе (об алгоритмах управления) и не имеющих навыков действия на органах управления.

Использование для обучения, тренажа оператора ориентировки с возможностью

5 сочетания цвета, яркости (контрастности), движения элементов в отображении органов управления приводит к увеличению количества сигналов - раздражителей, действующих на зрительные анализаторы

0 оператора, Это способствует лучшему запоминанию последовательности действий оператора при отработке алгоритмов управления. Тренажер позволяет начать использование ориентировки при выполнении

5 последовательности действий с любого алгоритма управления и с любого органа управления. Все это расширяет дидактические возможности тренажера, повышает эффективность, тренажа и сокращает время

0 обучения операторов в 1,5-2 раза.

Формула изобретения Устройство для тренировки операторов, содержащее блок элементов И, входы группы которого соединены с соответствующими выходами регистра, а выходы с соответствующими входами первой группы блока сравнения, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым и вторым входам блока регистрации

0 ответов и блока индикации, первый элемент задержки, вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход - с первым синхровходом блока памяти, информационные выходы первой группы кото5 рогоподключены к соответствующим входам второй группы блока сравнения, информационные выходы второй группы - к соответствующим входам группы блока индикации, адресные входы - к соответствующим выходам первой группы пульта оператора, второй синхроаход - к первому выходу пульта оператора, информационный вход к второму выходу блока сравнения, управляющий вход к второму выходу пульта

5 оператора и к третьему входу блока регистрации ответов, третий выход пульта оператора соединен с входом блока элементов И и с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к четверто му выходу пульта оператора, соединенному

с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к первому выходу блока сравнения, третий выход которого соединен с синхровходом регистра, информационный вход которого подключен к пятому выходу пульта оператора, шестой выход которого соединен с входом блока сравнения, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены формирователь кодов, блок регистрации результата, информационное табло, второй элемент ИЛИ, второй элемент задержки, триггер и элемент И. первый вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а второй вход к выходу триггера, единичный вход которого соединен с седьмым выходом пульта оператора, подключенным к первому входу второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым выходом блока сравнения, подключенным к первому информационному входу блока регистрации

результата, второй информационный вход которого соединен с вторым выходом блока сравнения, нулевой вход триггера соединен с первым выходом пульта оператора, подключенным к управляющему входу блока регистрации результата и к первому и второму синхронизирующим входам формирователя кодов, первый управляющий вход которого соединен с четвертым выходом пульта оператора, информационные входы первой группы формирователя кодов подключены к соответствующим выходам второй группы пульта оператора, информационные входы второй группы к соответствующим выходам первой группы блока памяти, а второй управляющий вход к выходу второго элемента задержки, вход которого соединен с синхровыходом блока памяти, выход элемента И подключен к информационному входу формирователя кодов, выходы которого соединены с соответствующими входами информационного табло.

)

Начало

Считыдание /юмера алгоритма с petfi/cmflu

i

Считывание из памяти информации отображения дапноео алгоритма

±

Запись ин(рорпации отображения через бымдной рееис/пр 8 память Оидео-контромера

±

Отобра кение информации на монитаре

Считывание тенущеёо операции с pefucmpa

Определение кода орераищ по которой mpeouemcfl ориентация (текущ. 1)

±

Считывание из соо/пветс/пдунзщеео Mocct/Sa информос(и1/ ориенmupoSifu

L

Запись uM0opfiawi О(шен1ггировки через 5ь1х. регистр S память 6udeOif Htnp9AAeра

±

OmoSpa(enue информации ориен/пирооки на мониторе

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности, к техническим средствам профессиональной подготовки операторов. Для расширения дидактических возможностей устройствосодержит регистр 13, блок 15 элементов И, элемент ИЛ И 16, элемент 20 задержки пульт 29 оператора, блок 30 памяти, блок 31 сравнения, блок 32 индикации, блок 33 регистрации ответов, блок 34 регистрации результата, информационное Табло 35, формирователь 36 кодов, элемент ИЛИ 37, триггер 38, элемент И 39, входной и выходной регистры 40, 41, 42. 49, элемент 50 задержки. Изобретение позволяет оценивать степень подготовленности оператора, способствует лучшему запоминанию последовательности действий при отработке алгоритмов управления. Использование ориентировки оператора повышает эффективность обучения и тренажа за счет повышения наглядности обучения и уменьшения непроизводительных потерь времени в процессе обучения. 2 ил.(ЛсIs».о4Ь^ 00>&