Устройство для оценки психофизиологических характеристик операторов автоматизированных систем управления Советский патент 1983 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к тренажерам и может быть использовано как для оценки профессиональной пригодности операторов, так и для оценки их функционального состояния. Известно устройство,содержавшее блок сравнения, соединенный с пультом ответов и со.счетчиком ошибок, блок управления, датчик случайных событий коммутаторы, блоки памяти, генератор тактовых импульсов, второй счетчик и элемент И 13- Недостатком указанного устройства является невысокая эффективность тренировки кратковременной памяти. Известно также устройство, содержащее табло предъявления информации, пульт управления, счетчики времени и числа предъявлений, коммутатор, блок управления, генератор, блок изменения скорости предъявления информации, дешифратор, блок изменения кода эталона блок контроля сигналов текущей величины напряженности оператора, блок |регистрации, блок определения ошибок измеритель ейлстродействия оператора и блок определения пороговой величины напряженности оператора 2. Это устройство позволяет контроли(Ровать текущук величину эмоциональной напряженности оператора и выделять ее пороговое значение, но не позволяет , определить величину отклонения от номинального значения, т.е. анализировать устойчивость эмоционального состояния. . Наиболее близким к предпагаемоку . является устройство, содержащее пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к первому и второмувыходам блока ввода эталонов, а выход - к первому входу блока регистрации, второй вход которого через ключ первым входом соединен с первым выходом блока ввода эталонов, .вторым входом - с первым выходом триггера Шмидта, второй выход которого подключен к входу ввода эталонов, а выход через элемент ИЛИ к выходам пульта оператора, при этом выход элемента ИЛИ через делитель им-. пульсов соединен с третьим входом блока регистрации -Гз1. одаако известный тренажер не позволяет анализировать устойчивость эмоционального состояния оператора э процессе мыслительной дeятeльнocтиJ что снижает качество оценки трениро ванности памяти оператора. Цель изобретения - повышение точности устройства с повыцдением качест ва оценки тренированности памяти опе ратора за счет KOHTPOJ H и анализа ус тойчивости его эмоционгшьного сюстояния. Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно включенные пульт оператора, элемент ИЛИ, триггер Шмидта,блок ввода эталонов, ключ и блок регист-, рации, а также делитель частоты, вхо которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым.входом блока регистрации, введены последовательно (Соединенные блок задания пороговых напряжений, блок делителей напряжения, блок сравнения, блок элегдантов ИЛИ, регистр и блок элементов И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, генератор и последовательно включенные усилитель, элемент И и блок интегрирования, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации и вторым входом блока сравневия, выход генератора подключен к второму входу элемента И, второй вход блока элементов И соединен с выходом элемента ИЛИ, вход усилителя подключен к второму выходу пульта оператора. На чертеже изображена функциональ ная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит блок 1 ввода эталонов, задающияг детерминированный алгоритм предъявления стимулов, и соединенный последовательно пульт 2 оператора, состоящий из формировател 3 од11Ночных импульсов О и формирователь 4 одиночных импульсов, элемент ИЛИ 5, связанный с узлом б контроля уровня напряженности и через делитель 7 частоты - с блоком 8 регистрации, триггер Ммидта 9, выход которого соединен с входом блока 1 ввода эталонов, и ключ 10, вход кото рого подключен к выходу первого разряда кольцевого сдвигающего регистра блока 1 ввода эталонов, а выход к входу блока 8 регистрации, состоящему из логического пробника 11, счетчика 12 циклов и табло 13 отобра жения степени напряженности. Блок 1 ввода эталонов генератор 14 одинаковых импульсов, выход которого через двухпозиционный переключатель 15 в положении I подключается черей переключатель 16 к входахм S, а в .положении I I - к вхо дам R кольцевого сдвигающего регистра 17, выполненного на 0-триггерах 18, а также многопозиционный переключатель 19. С-входы всех D-триггеров 18 объединены и служат входом синхронизации. В пульт 2 входит также узел 20 Датчиков напряженности. Узел 6 контроля уровня напряженности содержит усилитель 21, элемент И 22, генератор 23 (меток времени), блок 24 интегрирования, блок 25 зада имя пороговых напряжений, блок 26 делителей напряжения, блок 27 сравнения, регистр 28, блок 29 элег-ентов ИЛИ, блок 30 элементов И. Устройство работает следующим образом. Перед началом работы экспериментатор измеряет уровень напряженности у испытуемого и устанавливает его значение на блоке 25 задания пороговых напряжений. Затем он выбирает определенный алгоритм предъявления стимулов (нулей и единиц) испытуемому. Испытуекый, начиная работать на тренажере, формирует по тактам свой алгоритм предъявления стимулов, опережающий на один такт алгоритм экспериментатора. После каждого такта испытуемой сравнивает оба .алгоритма и при необходимости корректирует свой алгоритм, добиваясь полного совпадения с алгоритмом экспериментатора, который циклически повторяется. При каждом ответе испытуемого контролируется уровень его напряженности, т.е. от-: клонение от первоначально установленного уровня. Необходимое количество ЦИКЛОВ до полного совпадения алгоритмов сэпределяется способностями испытуемого к логическому 1 1шлению, прогнозированию ситуации и параметрами его кратковременной па;мяти, а также устойчивостью его эмоционального состояния. При включении тренажера экспериментатор с помощью многопоз«ционного переключателя 19 устанавливает длину алгоритма преъявления стимулов. Наприкюр, если каждый цикл алгоритма содержит четыре члена, то переключатель 19 устанавливают в такое положение, при котором выход четвертого триггера 18 соединяется с 0-входом первого триггера 18. Затем переключатель 15 устанавливают в положение II Уст.О, при котором R входы всех триггеров 18 подключаются к выходу генератора 14, и нажимают кнопку Импульс (не показана). При этом .сигнал с выхода генератора 14 устанавливает все триггеры 18 в нулевое состояние. После этого переключатель 15 переводят, в положение I Алгоритм и с помощью переключателей 16, состояния которых испытуег 1й не видит, набирают алгоритм. Например, если алгоритм вид 1001, то включают первый и четвертый переключатели 16, а другие переключатели. 10 остаются в выключенном состоянии. Вновь нажимают кнопку Импульс и в кольцевой сдвигаюдий регистр 17 заплсивается выбрант й алгоритм предъявления стимулов, т.е. в первом и четвертом триггерах 18 записаны 1, а во втором и третьем триггерах 18 - О. Затем подсоединяют датчики узла 20, например, к руке испытуемого, и экспериментатор разрешает последнему приступить к работе на тренажере. Испытуемый произвольно нажимает кнопку 1 или О (не показаны). Допустим, что он нажал кнопку Единица. В этом случае формирователь ВЕЛдаст одиночный импульс, который по ступит через элемент 5 на вторяле вхо ды элементов И блока 30 и зафиксирует уровень напряженности состояния испытуемого в данный момент времени на вход делителя 7, коэффициент деле ния которого равен длине алгоритма и устанавливается экспериментатором за ранее, соединенного со счетчиком 12 и на вход триггера 9, прямой выход которого соединен с управляющим входом ключа 10 {в качестве которого применен полусумматор). На прямом выходе триггера 9 появится сигнал, который откроет ключ 10 и тем самым подключит логический пробник 11 к выходу первого триггера 18 кольцевого сдвигающего регистра 17. Так как в этом триггере 18 была записана 1 то в момент нажатия кнопки Единица логический пробник 11 включит (зат светит) индикатор (не показан), сигнализирукндий о том, что испытуекый правильно определил первый член .заданного алгоритма (в данном случае 1). Возвращение триггера 9 в исходное состояние (после отпускания KHipn ки испытуемым) отсоединяет логичесКИЙ пробник 11, а сигнал с-его инверсного выхода, поступая на С-входа триггеров 18, сдвинет их содержимое на один разряд. Теперь в первых двух ,триггерах 18 будут записаны 1, а в последних триггерах 18 - О. Далее испытуемый снова нажимает по своему усмотрению одну из кнопок например Ноль. Так как на входах ключа 10 будут сигналы разной полирности, на выходе ключа будет ноль, индикатор логического пробника 11 не засветится. 11спытуемг)й визуально фик сирует, что второй член алгоритма выбрал неверно (в алгоритме экспериментатора была 1, а испытуемый выб рал О). При последующем нажатии кнопок Единица или Ноль работа происходит аналогично описанному. Сравнивая последующие члены гшгоритмов, испытуекый добивается их полного совпадения. Число циклов алгоритмов , предъявленных испытуемому, фиксируется счетчиком 12. Для подачи только положительных 1импульсов при нажатии любой кнопки в узел контроля уровня напряженности .сигнал с выхода формирователя 3 поддют инвертированным. Установленный предварнтельно в блоке 25 исходный уровень напряжен- ности подается на входы делителей блока 26, коэффициент деления которых выбран таким образом, что с их выходов снимаются сигналы, уровни которых от номинального (исходного) отличаются на 5, 10, 15, 20, 25, 30% и т.д. Например, на жлходе. первого делителя блока 26 уровень отличается от исходного на 5%, на выходе второго делителя 26 - на 10% и т.,д. С выходов делителя блока 26 сигналы подаются на BXOJBJ верхних и нижних порогов срабатывания блока 27 сравнения . Причем нижние пороговые значения последнего в элементе сравнения устанавливаются с выхода последнего делителя блока 26, а верхние пороговые значения в последнем элементе сравнения блока 2 7 - с выхода предпоследнего делителя блока 26.. Исключение составляет нулевой элемент сравнения, имеющий один нижний порог срабатывания, значение которого устанавливается непосредственно с блока 25. Например, если при принятии решения напряженность оператора уменьшилась на 5-10%, то сработает второй элемент блока 27, т.е. его нижнее пороговое значение отличается от номинального на 10% (его значение устанавливается вторым делителем блока 26), а верхнее пороговое значение отличается от номинального на 5% (его значение устанавливается первым делителем блока 26). Другие входы блока 27 соединены через блок 24, элемент И 22, на второй вход которого поступают метки - времени с генератора 23, которыми задается время интегрирования, и усилитель 21.с входом датчиков напряженности блока 20, которые непрерывно снимают сигнал напряженности. Этот сигнал сравнивается в блоке 27 с их пороговыми значениями. Некоторый элемент сравнения блока 27,пороговые значения которого соответствуют поступиви1ему сигналу,срабатывает (в нашем примере второй) .и с его выхода сигнал поступает на вход соответствующего триггера регистра 28,переводя его в единичное состояние, и на входы предыдущих и последующих элементов ИЛИ блока 29, с помощью которых осуществляется сброс триггеров, находившихся в единичном состоянии, когда сигнал напряженности был болыне или меньше поступившего. В нашем примере сигнал с выхода второго элемента сравнения блока 27 поступает на вход второго триггера регистра 28, переводя его в единичное состояние, и через первый элемент или блока 29 - на вход триггера регистра 28,который до принятия решения оператором находится в единичном состоянии, устанавливая его в нулевое состояние.

С соответствующих триггеров регистра 28- единица подается через соответствующий элег4ент И блока 30, на второй вход которого подается единица с выходу пульта 2, в момент принятия решения испытуелим (нажатие кнопки Единица или Ноль) на вход табло 13. В нашем примере с второго триггера регистра 28 через второй элемент И блока 30 подается на вход табло 13 фиксированные соответствующие уровни напряженности.

Текущая величина напряженности испытуемого также отображается на табло 13.

Экспериментатор, анализируя информацию счетчика 12 и счетчиков табло 13 отображения степени напряженности, определяет характеристики испытуемого и делает вывод об усложнении или упрощении следующего алгоритм ма предъявления стимулов или о прекращении испытаний, если его напряженность имеет низкий уровень по сравнению с исходным.

Использование изобретения по сравнению с базовым, в качестве которого. выбран прототип, позволяет повысить точность оценки и у;луааить качество отбора операторов автоматизированных систем управления. Это достигается тем, что подсчитывается число циклов за которое испытуемый производит алгоритм экспериментатора, определяющее параметры его кратковременной памяти способность к логическому мышлению и прогнозированию ситуаций при этом одновременно анализируется устойчивость эмоционального состояния путем фиксации степени отклонения от исходного уровня напряженности, выраженной в процентах, во врекм ответов испытуемого. Фиксация отклонений от исходного уровня напряженности позволяет контролировать процесс адаптации человека к технике, что в дальнейшем обеспечит возможность создания систем с взаимной адаптацией человека и техники, в которых, в зависимости от состояния оператора, выбирается оптимальный режим его деятельности. Это, в свою очередь, приведет к повышению эффективности функционирования системы человек - машина за счет снижения числа сяаибок, допускаемых оператором.

Формула изобретения

5 Устройство для оценки психофизио логических характеристик операторов автоматизированных систем управления, содержащее последовательно включенные пульт оператора, элемент ИЛИ, триггер

0 Шмидта, блок ввода эталонов, ключ и блок регистрации, а также делитель частоты, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом блока регистрации, о т5личающееся тем, что, с целью повышения точности устрюйства, в него введены последовательно соединенные блок задания пороговых напряжений, блок делителей напряжения,

0 блок сравнения, блок элементов ИЛИ, регистр и блок элементов И, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, генератор и последовательно включенные усилитель, эле5 мент И и блок интегрирования, выход которого соединен с четвертым входом блока регистрации и вторым входом блока сравнения, выход генератора подключен к второму входу элемента И, второй вход блока элементов И соединен с выходом элемента ИЛИ, вход усилителя подключен к второму шдходу пульта оператора.

Источники информации.

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 830505, кл. G 09 В 9/00, 1979.

2.Авторское свидетельство СССР № 643957, кл, G 09 В 9/00, 1978.

50 3. Авторское свидетельство СССР № 898460, кл. G 09 В 9/00, 1980 (прототип) .