Устройство для обучения операторов Советский патент 1993 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тре нажерах,.

Известно устройство, содержащее блок памяти микропрограммы, входы которого соединены с соответствующими выходами регистра адреса, а выходы - с соответствующими входами регистра микрокоманды, выходы первой группы которого подключены к информационным входам первой группы блока индикации, третьи, четвертые, пятые и шестые группы информационных входов которого связаны с соответствующими выходами первой, второй, третьей и четвертой групп блока дешифраторов, четвертая группа входов которого соединена с выходами счетчика и входами четвертой, пятой и шестой групп входов второго блока сравнения, выходы которого подключены к второй группе информационных входов блока индикации и входами элемента

ИЛИ, выход которого установочным входом подключен к блоку индикации, второму устройству сравнения, синхронизирующий вход которого через элемент задержки связан с последним выходом регистра адреса, а группа первых, вторых и третьих информационных входов второго устройства сравнения соединена с соответствующими выходами блока памяти результатов обучения и входами блока дешифраторов, вторые выходы регистра микрокоманды связаны с вторыми входами первого блока сравнения, первые входы которого подключены к выхо- ; дам блока органов управления, генератор, выходом соединенный со счетным входом счетчика, установочный вход которого связан с входом запуска устройства, а управляющий. - с выходом третьего элемента задержки, вход которого подключен к входу блока памяти результатов обучения, входу второго элемента задержки, второму входу генератора и последнему выходу регистра адреса, первый выход которого связан с

VJ

ю

VI

А

ы

sQ

первым входом генератора; кроме того, выходы блока органов управления через пер- вый элемент ИЛИ соединены с управляющим входом регистра микрокоманды и первым элементом задержки, вход которого подключен к управляющему входу первого блока сравнения.

Данное устройство позволяет оценить степень своевременности действий оператора при выполнении алгоритма в процессе тренировок, однако оно не позволяет определить момент перевода обучаемого от этапа упражнений к этапу тренировок.

Известно также устройство для обучения операторов, содержащее триггер, S- вход которого соединен с установочным входом первого счетчика и первым входом первого элемента ИЛИ, первый вход которого является входом устройства, второй вход соединен с первым выходом первого блока сравнения, а выход соединен со счетным входом первого счетчика и управляющим входом регистра адреса. микрокоманды, вход сдвига которого соединен с вторым входом первого блока сравнения, а выходы соединены с адресными входами блока памяти микропрограммы, выходы которого соединены с информационными входами регистра микрокоманды, управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы первой группы подключены к первой группе информационных входов табло, а выходы второй группы соединены с входами первой группы первого блока сравнения, входы второй группы которого соединены с выходами блока ввода ответных действий и входами второго элемента ИЛИ, выход которого через элемент задержки подключен к управляющему входу первого блока сравнения, выходы первого счетчика подключены к первым входам элементов И первой группы, выходы которых соединены с информационными входами второй группы табло, первый и второй входы которого соединены с выходами триггера, регистр данных, выходы которого соединены с входами первой группы второго блока сравнения, входы второй группы которого соединены с выходами элементов И второй группы, первые входы которых соединены с выходами второго счетчика, установочный вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, а третий вход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и первым выходом второго блока сравнения, второй выход которого соединен с Й-входом триггера и вторыми входами элементов И первой группы, один

выход регистра адреса микрокоманды соединен с входом запуска генератора импульсов, а другой выход подключен к входу останова генератора импульсов и через второй элемент задержки соединен с вторыми входами элементов И второй группы, управляющим входом регистра данных и входом третьего элемента задержки, выход которого соединен с управляющим входом второго

0 блока сравнения, входы регистра данных являются группой входов устройства.

Известное устройство позволяет определить момент перехода, при отработке скоростных навыков, от этапа упражнений к

5 этапу тренировок, но оно не позволяет оценить степень успешности учебной деятельности. В качестве такого показателя предлагается использовать номер попытки, на которой произошло данное событие, т.е.

0 перевод обучаемого на этап тренировок.

Цель изобретения - расширение возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для обучения операторов, содер5 жащее регистр адреса микрокоманды, управляющим входом подключенный к выходу второго элемента ИЛИ и счетному входу второго счетчика, установочный вход которого соединен через третий элемент ИЛИ с

0 установочным входом первого счетчика, первым входом второго элемента ИЛИ - входом запуска устройства, счетный вход первого счетчика связан с выходом генера- . тора тактовых импульсов, вход запуска ко5 торого подключен к выходу первой ячейки регистра адреса микрокоманды, которые связаны с адресными входами блока памяти микропрограммы, выход переполнения регистра адреса микрокоманды подключен к

0 входу останова генератора и через второй элемент задержки связан с первыми входами элементов И первой группы, через третий элемент задержки- с управляющим, входом второго блока сравнения и управля5 ющим входом регистра данных, выходы которого соединены с группой входов второго блока сравнения, вторая группа входов которого связана с выходами элементов И первой группы, вторые входы которых под0 ключены к выходам первого счетчика, первый выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами третьего и второго элементов ИЛИ, третий вход которого подключен к втордму выходу первого блока

5 сравнения, второй выход которого соединен со сдвиговым входом регистра адресов микрокоманды, а управляющий вход первого блока сравнения через первый элемент задержки связан с выходом первого элемента ИЛИ и управляющим входом регистра

микрокоманды, информационные входы которого подключены к,выходам блока памяти микропрограммы, первые выходы регистра микрокоманды связаны с панелью органов индикации информационного табло, вторые выходы регистра микрокоманды соединены с группой входов первого блока сравнения, другая группа входов которого подключена к выходам блока ввода ответных действий и входам первого элемента ИЛИ, выходы вто- рого счетчика соединены с первыми входами элементов И второй группы,, вторые входы которых связаны с вторым выходом второго блока сравнения, а выходы через дешифратор подключены к индикатору ин- формационного табло, дополнительно содержит третью, четвертую и пятую группы элементов И, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, четвертый элемент задержки, четыре индикатора на информацией- ном табло и блок памяти, первая информационная группа выходов которого подключена к группе входов регистра данных, вторая - к группе входов третьего блока сравнения, третья - к группе входов четвертого блока сравнения и четвертая - к группе входов пятого блока сравнения, другая группа входов которого связана с выходами элементов И пятой группы, первые входы которых объединены с первыми вхо- дами элементов И третьей и четвертой групп и выходами элементов И второй

группы,вторые входы элементов И пятой группы соединены с вторым выходом чет вертого блока сравнения и четвертым вхо- дом блока памяти, третий вход которого подключен к второму выходу третьего блока сравнения и соединен с вторыми входами элементов И четвертой группы, выходы которых соединены с входами четвертого бло- ка сравнения, первый выход которого подключен к индикатору хорошей оценки информационного табло, индикатор отличной оценки которого соединен с первым выходом третьего блока .сравнения, первая группа входов которого связана с выходами элементов И третьей группы, вторые входы которых подключены к второму входу блока памяти и через четвертый элемент задержки - к второму выходу второго блока срав- нения, первый выход пятого блока сравнения соединен с индикатором удовлетворительной, а второй выход - неудов- летворительной оценки, первый управляющий вход блока памяти связан с входом запуска устройства.

На чертеже приведена функциональная

схема устройства для обучения операторов.

Устройство содержит регистр 1 адреса

микрокоманды, блок 2 памяти микропрограммы, регистр 3 микрокоманды, панель 4 индикации, блок 5 ввода ответных действий, первый блок 6 сравнения, элемент 7 ИЛИ, элемент 8 задержки, блок памяти 9, группу элементов 10 И, первый счетчик 11, дешифратор 12, второй элемент 13 ИЛИ, транспарант 14 отлично, транспарант 15 хорошо, транспарант 16 удовлетворительно , транспарант 17 неудовлетворительно, индикатор 18, табло 19, регистр 20 данных, второй блок 21 сравнения, генератор 22 импульсов, элемент23 задержки, второй счетчик 24, группу элементов 25 И, третий элемент 26 задержки, элемент 27 ИЛИ. четвертый элемент 28 задержки, третью 29, четвертую 30, пятую 31 группы элементов И, третий 32, четвертый 33, пятый 34 блоки сравнения.

Позицией 35 отмечен внешний вход запуска устройства.

. Регистр 1 адреса предназначен для задания управляющей составляющей алгоритма деятельности по выполнению задачи управления. Он содержит столько ячеек, сколько элементарных операций включает алгоритм деятельности. При появлении сигнала на первом входе регистра 1 производится выбор адреса микрокоманды в блоке 2 памяти, соответствующей первой операции алгоритма. С поступлением сигнала на второй вход регистра 1 адреса происходит сдвиг к следующей его ячейке м считывание адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления. Выходы регистра 1 подключены по входам блока 2 памяти микропрограммы, причем выход первой ячейки регистра 1 адреса связан с входом запуска, а выход последней ячейки - с входом останова генератора 22 тактовых импульсов.

Блок 2 памяти микропрограммы служит для хранения данных в виде микрокоманд, по каждой операции алгоритма о задействованных органах индикации панели 4 информационного табло 19 и блока 5.

Регистр 3 микрокоманды содержит данные о текущей операции алгоритма деятельности и состоит из двух зон для микроопераций: первой - для хранения кода органа панели 4 индикации, который изменяет свое состояние в данной операции алгоритма; второй - для хранения кода органа блока 5, на который оператор обязан воздействовать в той же операции алгоритма управления, Следует отметить, что панели органов 4 индикации и блока 5 являются физической моделью реального рабочего места оператора, с помощью которых он осваивает выполнение задач управления объектами, включенными в АСУ.

Блок 6 сравнения позволяет оценить степень безошибочности действий оператора за счет сравнения кодов органов задействованного и требуемого органов блока 5. Данные коды поступают на первые входы блока 6 непосредственно с блока 5, на вторые - из содержимого второй микрооперации регистра 3 микрокоманды. При совпадении поступивших кодов (признание безошибочности выполнения оператором воздействия) сигнал появляется на первом выходе первого блока 6 сравнения. В противном случае, т.е. при несовпадении поступивших кодов, сигнал вырабатывается на втором выходе блока 6.

Первые элементы 7 ИЛИ и 8 задержки служат для синхронизации считывания содержимого второй микрооперации из регистра 3 микрокоманды в блок 6 сравнения, а также момента начала сравнения в нем по- ступивших кодов.

Влок памяти 9 хранит двоичный код временного значения норматива, отведенного на выполнение алгоритма, а также коды чисел попыток, соответствующих переводу обучаемого с этапа упражнения на этап тренировки с оценками отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно, которые отображаются на индикаторах 14-17 табло 1.9 соответствен- но.

Первая 10и вторая 25 группы элементов И выполняют функции ключевых элементов при считывании содержимого первого 11 и второго 24 счетчиков. Второй счетчик 24 предназначен для подсчета числа попыток, потребовавшихся обучающемуся оператору на этапе упражнение для первого своевременного и безошибочного выполнения алгоритма, и перевода его на этап трени- . ровки.

Дешифратор 12 преобразовывает двоичный код содержимого второго счетчика 24 в десятичный для отображения обучаемому на индикаторе 18 информационного табло 19 номера попытки, на которой он переводится на этап тренировки. Второй элемент 13 ИЛИ объединяет внешний вход запуска 35 устройства, второй выход первого 6 блока сравнения и первый выход второ- го 21 блока сравнения для возвращения обучаемого к новой попытке в случае совершения им ошибки или несвоевременности завершения текущей попытки отработки-алгоритма управления.

Панель 4, индикаторы 14-18 объединены в информационное табло 19, в качестве которого может использоваться экран дисплея при автоматизированной практической подготовке операторов. Генератор

тактовых импульсов 22 служит для преобразования времени работы оператора в двоичный код, выражаемый числом выработанных генератором импульсов.

От требуемой точности измерения временных интервалов зависит устанавливаемая частота следования тактовых импульсов. Сигналом на первом входе генератор 22 запускается, на втором - останавливается. Первый счетчик 11 предназначен для подсчета выработанных генератором 22 импульсов, т.е. затраченного времени,

Второй элемент 23 задержки синхронизирует порядок считывания содержимого регистра 20 и первого счетчика 11. Третий элемент 26 задержки синхронизирует функционирование второго блока 21 сравнения, где сравнивается значение требуемого (допустимого) и реально затраченного времени, т.е. содержимое регистра 20 и первого счетчика 11.

Третий элемент 27 ИЛ И объединяет входы для обнуления первого счетчика 11 в следующих случаях: включения устройства; совершения ошибки обучаемым; превышения допустимого времени выполнения алгоритма управления.

Третья 29, четвертая 30 и пятая 31 группы элементов И выполняют функции ключевых элементов при считывании информации с второго выхода второго блока сравнения 21. Элемент 28 задержки служит для синхронизации считывания информации с вто-. рого выхода второго.блока 21 сравнения. Третий блок сравнения 32 служит для сравнения кода номера попытки, при которой оператором выполнен алгоритм управления с кодом номера для оценки отлично, поступающего от вторых выходов блока 9 сравнения. При их совпадении засвечивается транспарант 14 информационного табло 19. При несовпадении в работу включается четвертый блок сравнения 33, служащий для сравнения кода номера попытки выполнения оператором алгоритма управления и кода номера попытки для оценки хорошо, поступающего с третьих выходов блока памяти 9. В случае совпадения кодов засвечивается транспарант 15 информационного табло 19. При несовпадении кодов для определения своевременности безошибочности выполнения требуемых операций обучающимся с большего числа попыток служит пятый блок 34 сравнения, подключенный также к четвертым выходам блоки памяти 9. Пятый блок сравнения засвечивает транспарант 16 при правильном выполнении алгоритма управления либо транспарант 17 при превышении времени выполнения операции на информационном табло 19.

Устройство функционирует следующим образом..

При включении устройства, т.е. с появлением сигнала на внешнем входе 35, он поступает на установочные входы счетчиков 11, 24, обнуляя их, а также на первый вход блока памяти, сигнал с первого выхода которого, содержащий двоичный код значения интервала времени, отведенного на выполнение алгоритма управления, поступит на регистр 20. Сигнал включения устройства поступает также на.вход второго элемента 13 ИЛИ, с выхода которого он поступает на счетный вход счетчика 24, записывая в него единицу, и на первый вход регистра адреса 1, где выбирается код адреса микрокоманды, соответствующий первой операции алгоритма управления, Указанный код поступает в блок 2 памяти микропрограммы, и выбранная микрокоманда переписы- вается в регистр 3 микрокоманды..Помимо этого, сигнал с первого выхода регистра 1 поступает на первый вход генератора 22, запуская его. При этом на счетчик 11 начинает подаваться последовательность выра- ботанных импульсов для подсчета. Из регистра 3 по первым выходам на панель 4 органов индикации поступает код органа, который изменяет свое состояние в данной операции алгоритма. Оператор, восприняв данную информацию, воздействует на соответствующий орган блока 5. Код данного органа поступает на первые входы первого блока б сравнения и через первый элемент 7 ИЛИ - на управляющий вход регистра 3 микрокоманды, после чего код требуемого Органа управления из второй зоны регистра 3 микрокоманды подается по вторым входам в блок б сравнения. Сигнал с выхода первого элемента 7 ИЛИ через первый эле- мент 8 задержки подается на управляющий вход первого блока 6 сравнения, где производится оценка безошибочности действий оператора..

В случае признания действий операто- ра ошибочными, т.е. при несовпадении кодов в первом блоке 6 сравнения, сигнал с его второго выхода подается через третий элемент 27 ИЛИ на установочный вход первого счетчика 11 для его обнуления, а также на вход второго элемента 13 ИЛИ, с его выхода сигнал поступит на счетный вход второго счетчика 24, увеличивая его содержимое на единицу, и, кроме того, на первый вход регистра 1 адреса.

После этого произойдет выборка кода адреса микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма, что означает начало новой попытки для обучаемого выполнить алгоритм управления своевремен-

но и безошибочно. При совпадении поступивших кодов операция признается выполненной безошибочно, и сигнал с первого выхода первого блока 6 сравнения поступает на второй вход регистра 1 адреса, где производится сдвиг вправо к следующей ячейке и выбор адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления, причем устройство функционирует в описанном порядке до последней операции алгоритма. После безошибочного завершения алгоритма сигнал с выхода последней ячейки регистра 1 адреса микрокоманды подается на второй вход генератора 22, останавливая его, и одновременно через второй элемент 23 задержки - на регистр 20, на третий элемент 26 задержки и на вторые входы первой группы элементов 10 И. Элементы 10 И будут открыты, и содержимое первого счетчика 11 поступит с второго блока 21 сравнения, на другие входы которого будет подан сигнал о содержимом регистра 20.

На управляющий вход блока 21 поступит сигнал, задержанный третьим элементом 26 задержки. При этом осуществится сравнение допустимого времени выполнения алгоритма с реально затраченным. В том случае, если затраченное время не пре- .высило норматива, отведенного на выполнение алгоритма, сигнал появится на втором выходе второго блока 21, сравнения, откуда поступит на второй вход блока памяти 9, на ключевые элементы 25 И, открывая их, и через четвертый 28 элемент задержки - на ключевые элементы 29 И, которые также откроются, осуществив тем самым подачу указанного сигнала на первые входы третьего блока сравнения 32. На вторые входы третьего блока сравнения 32 будет подан код числа попыток, соответствующий переводу обучаемого оператора с этапа управления на этап тренировки с оценкой отлично. При совпадении кодов сигнал появится на первом выходе третьего блока сравнения 32, что приведет к засветке транспаранта 14 отлично информационного табло 19. При несовпадении кодов сигнал появится на втором выходе третьего блока 32 сравнения, откуда, открыв четвертую группу ключевых элементов 30, на вторые входы которых подается сигнал с выходов элементов 25 И, попадает на первый вход четвертого блока 33 сравнения. Этот же сигнал подается на третий вход блока памяти 9, вызывая тем самым появление информации в виде кода, соответствующего числу попыток для перевода обучаемого оператора на этап тренировки с оценкой хорошо, на третьих выходах указанного блока. С третьих выходов блока памяти 9 код поступает на вторые входы чет- вертого блока сравнения 33, в котором происходит сравнение сигналов с его входов, При их совпадении сигнал появляется на первом выходе четвертого блока памяти 33, зажигая индикатор 15 хорошо информационного табло 19. В случае несовпадения кодов сигнал появляется на втором выходе блока 33 сравнения. Он поступит на четвертый вход блока памяти 9, вызывая появление сигнала на четвертых выходах данного блока, содержащего информацию о числе попыток, соответствующем переводу оператора на эти тренировки с оценкой удовлетворительно. Кроме того, сигнал с второго выхода четвертого блока сравнения, открыв пятую группу ключевых элементов И 31, поступит на первые входы пятого блока сравнения 34, на вторые входы которого подается сигнал с четвертых выходов блока памяти 9, В пятом блоке сравнения 34 происходит сравнение кодов, и в случае их совпадения сигнал появляется на первом выходе блока 34 памяти, что соответствует получению оператором оценки удовлетворительно при переводе его на режим тренировки и засветке индикатора 16 на информационном табло 19. При несовпадении кодов сигнал появится на втором выходе пятого блока 34 сравнения, что приведет к засветке транспаранта 17 информационного табло 19, т.е. получению оператором оценки неудовлетворительно при переводе на этап тренировки.

Помимо изложенного, при совпадении кодов во втором блоке сравнения 21, т.е.

при наличии сигнала на его втором выходе, информация, содержащаяся во втором счетчике 24, через дешифратор 12 представляется оператору с помощью индикатора 18 информационного табло 19..Данная информация отражает число попыток, которые затратил оператор для выполнения алгоритма управления.

При условии, что время, затраченное обучающимся оператором на выполнение алгоритма управления, превышает установленный норматив, который в виде кода поступает из регистра 20, сигнал появится на

первом выходе второго блока 22 сравнения; он поступит через третий элемент 27 ИЛИ на установочный вход первого счетчика 11, обнуляя его, а также на вход второго элемент 13 ИЛИ. С выхода данного элементу

сигнал поступит на счетный вход второг счетчика 24, содержимое которого увеличит- ся на единицу, и на первый вход регистра | адреса микрокоманды, что приведет к выбоу ру адреса первой операции алгоритма, т.е.

новой попытке обучаемого. При этом состояние органов информационного табло (14- 18) не изменилось, т.е. оператор выполняет операции в режиме управление..

Предлагаемое устройство расширяет дидактические возможности за счет оценки, с которой обучаемый переводится с этапа упражнения на этап тренировка, повышая тем самым эффективность практической подготовки операторов за счет поддержания высокого уровня мотивации их деятельности.

Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах. Целью изобретения является расширение возможностей. Для этого устройство дополнительно содержит третью, четвертую и пятую группы элементов И, третий, четвертый и пятый блоки сравнения, четвертый элемент задержки, что позволяет определить момент перевода обучаемого от этапа упражнений к этапу тренировок. 1 ил.

Формула изобретения Устройство для обучения операторов, содержащее пульт оператора, два блока сравнения, две группы элементов И, генератор импульсов, два счетчика, три элемента ИЛИ, дешифратор, информационное табло, регистр данных, три элемента задержки, блок памяти микропрограммы, регистр микрокоманды и регистр адреса микрокоманды, управляющий вход которого соединен с счетным входом первого счетчика1 и выхо дом первого элемента ИЛИ, вход сдвига соединен с первым выходом первого блока сравнения, а выходы соединены с адресными входами блока памяти микропрограмм, выходы которого соединены с информационными входами регистра микрокоманды, выходы первой и второй групп которого соединены соответственно с информационными входами первых групп информационного табло и первого блока сравнения, информационные входы второй группы которого соединены с выходами пульта оператора и входами второго элемента ИЛИ,- выход которого соединен с управляющим входом регистра микрокоманды и через первый элемент задержки с управляющим входом первого блока сравнения, второй выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с первым выходом второго блока сравнения, а третьи выходы являются входом устройства и подключены к управляющему входу первого счетчика, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы,

вторые входы которых соединены с вторым выходом второго блока сравнения, а выходы соединены с входами дешифратора, выходы которого соединены с информационными входами второй группы информационного табло, один выход регистра адреса микрокоманды соединен с входом запуска генератора импульсов, а другой выход соединен с входом останова генератора импульсов и через второй элемент задержки с входом третьего элемента задержки, управляющим входом регистра данных и первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с выходами.второго счетчика, а выходы подключены к информационным входам первой группы второго блока сравнения, управляющий вход которого соединен с выходом третьего элемента задержки, а информационные входы второй группы подключены к выходам регистра данных, выход генератора импульсов соединен с счетным входом второго счетчика, управляющий вход которого соединен с выходом третьего элемента ИЛИ, отличающее с я тем, что, с целью расширения возможностей устройства, в него введены блок памяти и третий, четвертый и пятый блоки сравнения, первые выходы которого соединены с первым, вторым и третьим информационными входами информационного табло, четвертый вход которого соединен с вторым выходом третьего блока сравнения, третья, четвертая и пятая группы элементов И,первые входы которых соединены с выходами элементов И первой группы, а выходы соединены с информационными входами первых групп соответственно третьего, четвертого и пятого блоков сравнения, информационные входы вторых групп которых соединены с выходами соответственно первой, второй и третьей групп блока памяти, выходы четвертой группы которого соединены с информационными входами регистра данных, четвертый элемент, задержки вход которого соединен с вторым выходом второго блока сравнения, а выход соединен с вторыми входами элементов И третьей группы и первым входом считывания блока памяти, второй вход считывания которого соединен с вторым выходом четвертого блока сравнения и вторыми входами элементов И четвертой группы, третий вход считывания соединен с вторым выходом пятого блока сравнения и вторыми входами элементов И пятой группы, и четвертый вход считывания соединен с входом устройства.