RU2615836C1 - Device for operators' training - Google Patents
Device for operators' training Download PDFInfo
- Publication number
- RU2615836C1 RU2615836C1 RU2016113913A RU2016113913A RU2615836C1 RU 2615836 C1 RU2615836 C1 RU 2615836C1 RU 2016113913 A RU2016113913 A RU 2016113913A RU 2016113913 A RU2016113913 A RU 2016113913A RU 2615836 C1 RU2615836 C1 RU 2615836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- control
- output
- inputs
- block
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к техническим средствам подготовки операторов систем управления и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах.The invention relates to technical means for training operators of control systems and can be used for practical training of operators on simulators.
Известно устройство для обучения операторов, содержащее регистр адреса (микрокоманды), блок памяти, регистр микрокоманды, панель органов индикации, выполненную в виде информационного табло, панель органов управления, выполненную в виде блока ввода ответных действий оператора, два блока сравнения, трех элементов ИЛИ, генератор, элементы задержки, счетчик, триггер и блок звуковой сигнализации (см. ав. св. СССР №1437897, G09B 9/00, 1988).A device for training operators, containing an address register (microcommands), a memory unit, a microcommand register, a panel of display elements made in the form of an information board, a control panel made in the form of an input unit for response of an operator, two comparison units, three OR elements, generator, delay elements, counter, trigger and sound alarm unit (see av. St. USSR No. 1437897, G09B 9/00, 1988).
Однако данное устройство имеет узкую область применения, поскольку на этапе отработки навыков пооперационной своевременной деятельности частое включение звуковой сигнализации не позволяет закрепить навыки при отработке оператором сложных алгоритмов управления, имеющих место в современных автоматизированных системах управления (АСУ).However, this device has a narrow scope, because at the stage of developing skills of timely timely operation, the frequent inclusion of an audible alarm does not allow to consolidate skills when the operator develops complex control algorithms that occur in modern automated control systems (ACS).
Известно устройство для обучения операторов (см. патент РФ №2011229, 5 G09B 9/00, 1994, бюл. 7), содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И и табло.A device for training operators is known (see RF patent No. 20111229, 5
Недостатком данного устройства является относительно низкая обоснованность оценивания правильности (безошибочности) действий оператора (обучаемого) при отработке сложных алгоритмов управления в условиях непрерывной динамики смены состояний объекта управления и с учетом влияющих факторов.The disadvantage of this device is the relatively low validity of assessing the correctness (error-freeness) of the actions of the operator (trainee) when practicing complex control algorithms in the conditions of continuous dynamics of the change of state of the control object and taking into account influencing factors.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является устройство для обучения операторов (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22), содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И, табло, блок коррекции требований и блок коррекции команд, причем М≥2 информационных входов табло соединены с соответствующими М выходами дешифратора, М входов которого подключены к соответствующим М выходам блока опросных элементов И, М счетных входов которого соединены с соответствующими М выходами главного счетчика, установочный вход «Уст. «0» которого соединен с первым входом стартового элемента ИЛИ, вторым входом установочного элемента ИЛИ, первым входом главного элемента ИЛИ и является входом «Запуск» устройства, выход главного элемента ИЛИ подключен к счетному входу «Уст. «1» главного счетчика и первому управляющему входу блока задания программы обучения, М индикаторных выходов которого соединены с соответствующими М индикаторными входами табло, первый контрольный вход которого подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым контрольным входом табло, первый выход главного блока сравнения соединен с вторым входом стартового элемента ИЛИ и вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход главного блока сравнения подключен к второму входу главного элемента ИЛИ, входу элемента задержки и второму входу элемента И, выход которого соединен с счетным входом «Уст. «1» стартового счетчика, установочный вход «Уст. «0» которого подключен к выходу стартового элемента ИЛИ, выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра числа и с М информационными входами блока стартовых элементов И, М счетных входов которого соединены с соответствующими М выходами стартового счетчика, М выходов блока стартовых элементов И подключены к соответствующим М информационным входам ответного блока сравнения, М ответных входов которого соединены с соответствующими М выходами регистра числа, выход ответного блока сравнения подключен к первому входу установочного элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к контрольному выходу блока задания программы обучения и к М информационным входам блока опросных элементов И, М выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим М ответным входам главного блока сравнения, М индикаторных выходов блока коррекции команд подключены к соответствующим М индикаторным входам табло, М информационных выходов блока коррекции команд соединены с соответствующими М информационными входами главного блока сравнения, М информационных входов блока коррекции команд подключены к соответствующим М информационным выходам блока задания программы обучения, М контрольных входов блока коррекции команд соединены с соответствующими М контрольными выходами блока коррекции требований, причем М корректирующих входов регистра числа подключены к соответствующим М корректирующим выходам блока коррекции требований, М входов которого являются соответствующими М входами «Коррекция» устройства.The closest in technical essence to the claimed device (prototype) is a device for training operators (see RF patent No. 2281560,
В прототипе реализуется возможность более обоснованного анализа действий оператора на основе динамически корректируемого количества разрешенных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления.The prototype implements the possibility of a more informed analysis of the operator’s actions based on the dynamically adjusted number of resolved errors allowed by the student in a row when developing complex control algorithms.
Однако, прототип имеет недостаток - невозможность идентификации и верификации при обучении операторов граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления, состояний, характерных для аварийного, критического положения параметров надежности и устойчивости объекта в ситуации, способной проявиться при плавных изменениях параметров управляемого объекта, обусловленных не (не явно) ошибочными, но способными к генерации и плавному накоплению потенциальных ошибок (угроз) управляющими воздействиями (микрокомандами управления), предпринимаемыми оператором в ходе обучения.However, the prototype has a drawback - the impossibility of identifying and verifying when training the operators of the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object, the conditions characteristic of the emergency, critical position of the reliability and stability parameters of the object in a situation that can manifest itself with smooth changes in the parameters of the controlled object, due to (not explicitly) erroneous, but capable of generating and smoothly accumulating potential errors (threats) by control actions (microcommands of control) undertaken by the operator during training.
Данная ситуация способна проявится не сразу в ходе очередного этапа выполнения алгоритма управления обучаемым, содержимое одной микрооперации алгоритма управления даже в случае явной ошибки не всегда приводит к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию системы, однако накопление потенциальных ошибок (угроз) управления в вопросе о сохранении надежности и устойчивости при плавных и незначительных вариациях параметров управляемого объекта очень опасна. Вопросами идентификации и верификации возможных катастрофических состояний управляемого объекта занимается раздел математической теории, называемый теорией катастроф [1-3]. Данная теория посвящена скачкообразным изменениям состояний управляемого объекта, возникающим в виде внезапного ответа системы (объекта) на плавное изменение параметров, вызванное предпринимаемыми оператором управляющими воздействиями. Катастрофы на объекте управления типа АСУ могут выступать в виде неожиданных перегрузок коммутационных устройств, резких перепадов пропускной способности каналов управления АСУ, скачкообразного изменения параметров среды распространения управляющего сигнала и т.п. Например, в ходе обучения алгоритмам динамического многокритериального управления процессом функционирования объекта типа сеть многоканальной радиосвязи, оператор (пользователь) должен формировать управляющие воздействия, рассчитанные на определенную пропускную способность сети. Однако, во время функционирования сети многоканальной радиосвязи наряду с плавным дрейфом параметров среды распространения сигнала (например, изменение конфигурации отражающего тропосферного слоя - для тропосферной связи), происходит плавное нарастание интенсивности абонентских переговоров, поскольку оператор, не учитывая внешние условия, разрешает (инициирует) соединение абонентов. Это не является явной ошибкой управления, но в непредвиденный момент времени способно привести к скачкообразному изменению состояния показателей пропускной способности сети, а как следствие - к потере надежности и устойчивости функционирования сети многоканальной радиосвязи в целом, способно вызвать лавинообразное изменение пропускной способности - коллапс и блокировку сети.This situation may not immediately manifest itself during the next stage of the student’s control algorithm execution, the contents of one microoperation of the control algorithm, even in the case of an obvious error, does not always lead to a boundary and emergency (catastrophic) state of the system, however, the accumulation of potential control errors (threats) in the issue of saving reliability and stability with smooth and slight variations in the parameters of the managed object is very dangerous. The issues of identification and verification of possible catastrophic states of a controlled object are dealt with by a section of mathematical theory called catastrophe theory [1-3]. This theory is devoted to abrupt changes in the state of a controlled object, arising in the form of a sudden response of the system (object) to a smooth change of parameters caused by the control actions taken by the operator. Disasters at an ACS type control object can occur in the form of unexpected overloads of switching devices, sudden changes in the bandwidth of ACS control channels, abrupt changes in the parameters of the control signal propagation medium, etc. For example, in the course of teaching algorithms for dynamic multi-criteria control of the functioning of an object such as a multi-channel radio communication network, the operator (user) must generate control actions designed for a certain network bandwidth. However, during the operation of the multichannel radio communication network, along with a smooth drift of the parameters of the signal propagation medium (for example, changing the configuration of the reflecting tropospheric layer for tropospheric communication), a smooth increase in the intensity of subscriber conversations occurs, since the operator, not taking into account external conditions, allows (initiates) the connection subscribers. This is not a clear control error, but at an unforeseen moment of time it can lead to an abrupt change in the state of network throughput indicators, and as a result to a loss of reliability and stability of the functioning of the multichannel radio communication network as a whole, it can cause an avalanche-like change in throughput - collapse and network blocking .
Адекватное устройство для обучения операторов должно быть способно проводить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления, должно быть способно предсказать возможное катастрофическое состояние данного объекта, давая, тем самым, пользователю (оператору) подсказку- давая возможность избежать состояний, характерных для аварийного, критического положения параметров надежности и устойчивости объекта управления. Не учет плавного возможного изменения параметров объекта управления, обусловленного плавным нарастанием количества предпринимаемых обучаемым не (не явно) ошибочных, но способных к генерации и накоплению потенциальных ошибок (угроз) управляющих воздействий (микрокоманд управления), облегчает задачу построения устройства обучения операторов, однако резко снижает степень адекватности изучаемых ситуаций, уровень достоверности среды и условий обучения.An adequate device for training operators should be able to identify and verify the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object, should be able to predict the possible catastrophic state of this object, thereby giving the user (operator) a hint, giving the opportunity to avoid states characteristic of emergency, critical position of the reliability and stability parameters of the control object. Failure to take into account the smooth possible change in the parameters of the control object, due to the smooth increase in the number of learner attempts that are not (not explicitly) erroneous, but capable of generating and accumulating potential errors (threats) of control actions (control micro-commands), simplifies the task of constructing an operator training device, but sharply reduces the degree of adequacy of the situations studied, the level of reliability of the environment and learning conditions.
Целью предлагаемого изобретения является создание управляемого устройства, способного осуществлять обучение операторов и производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями. С учетом этого, требуется создать устройство, способное своевременно оповещать (предупреждать) обучаемого оператора системы об ее возможном аварийном состоянии, на основе полученных данных идентификации и верификации.The aim of the invention is the creation of a controlled device capable of training operators and identifying and verifying the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object with smooth changes in the parameters of the object caused by the learner's control actions. With this in mind, it is necessary to create a device capable of timely notifying (warning) the trained system operator of its possible emergency state, based on the identification and verification data.
Указанная цель достигается тем, что в известное устройство для обучения операторов, содержащее блок задания программы обучения, блок ответных действий оператора, стартовый, главный и установочный элементы ИЛИ, элемент задержки, главный и ответный блоки сравнения, блоки стартовых и опросных элементов И, регистр числа, стартовый и главный счетчики, дешифратор, триггер, элемент И, блок коррекции требований, блок коррекции команд и табло, М≥2 информационных входов которого соединены с соответствующими М выходами дешифратора, М входов которого подключены к соответствующим М выходам блока опросных элементов И, М счетных входов которого соединены с соответствующими М выходами главного счетчика, установочный вход «Уст. «0» которого соединен с первым входом стартового элемента ИЛИ, вторым входом установочного элемента ИЛИ, первым входом главного элемента ИЛИ и является входом «Запуск» устройства, выход главного элемента ИЛИ подключен к счетному входу «Уст. «1» главного счетчика и первому управляющему входу блока задания программы обучения, первый контрольный вход табло подключен к прямому выходу триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И и вторым контрольным входом табло, первый выход главного блока сравнения соединен с вторым входом стартового элемента ИЛИ и вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход главного блока сравнения подключен к второму входу главного элемента ИЛИ, входу элемента задержки и второму входу элемента И, выход которого соединен с счетным входом «Уст. «1» стартового счетчика, установочный вход «Уст. «0» которого подключен к выходу стартового элемента ИЛИ, М счетных входов блока стартовых элементов И соединены с соответствующими М выходами стартового счетчика, М выходов блока стартовых элементов И подключены к соответствующим М информационным входам ответного блока сравнения, М ответных входов которого соединены с соответствующими М выходами регистра числа, выход ответного блока сравнения подключен к первому входу установочного элемента ИЛИ, выход которого соединен с установочным входом триггера, сбрасывающий вход которого подключен к контрольному выходу блока задания программы обучения и к М информационным входам блока опросных элементов И, М выходов блока ответных действий оператора подключены к соответствующим М ответным входам главного блока сравнения, М информационных выходов блока коррекции команд соединены с соответствующими М информационными входами главного блока сравнения, М информационных входов блока коррекции команд подключены к соответствующим М информационным выходам блока задания программы обучения, М контрольных входов блока коррекции команд соединены с соответствующими М контрольными выходами блока коррекции требований, М корректирующих входов регистра числа подключены к соответствующим М корректирующим выходам блока коррекции требований, М входов которого являются соответствующими М входами «Коррекция» устройства, причем первый контрольный вход табло соединен с входом транспаранта «Упражнение», второй контрольный вход табло подключен к входу транспаранта «Тренировка», а М информационных входов табло соединены с соответствующими М входами индикатора номера тренировки, дополнительно введены блок анализа и блок контроля. При этом выход элемента задержки соединен с управляющим входом регистра числа, с М информационными входами блока стартовых элементов И, с тактовым входом блока контроля и тактовым входом блока анализа, проверочный вход которого подключен к выходу блока контроля, управляющий вход которого является входом «Ввод управления» устройства, М индикаторных выходов блока задания программы обучения соединены с соответствующими М индикаторными выходами блока коррекции команд и подключены к соответствующим М управляющим входам блока анализа, М управляющих выходов которого подключены к соответствующим М индикаторным входам табло, которые соединены с соответствующими М входами панели индикации, а предупреждающий выход блока анализа является выходом «Угроза» устройства.This goal is achieved by the fact that in a known device for training operators, containing a block for setting a training program, a block for operator response, start, main and installation elements OR, a delay element, main and response blocks for comparison, blocks of start and interrogating elements AND, number register , start and main counters, decoder, trigger, AND element, requirements correction unit, command and display correction unit, M≥2 information inputs of which are connected to the corresponding M outputs of the decoder, M inputs of which о connected to the corresponding M outputs of the block of interrogating elements AND, the M counting inputs of which are connected to the corresponding M outputs of the main counter, the installation input “Set. "0" of which is connected to the first input of the OR start element, the second input of the OR installation element, the first input of the OR main element and is the "Start" input of the device, the output of the main OR element is connected to the counting input "Set. “1” of the main counter and the first control input of the training program task unit, the first control input of the board is connected to the direct output of the trigger, the inverse output of which is connected to the first input of the AND element and the second control input of the board, the first output of the main comparison unit is connected to the second input of the start element OR and the second control input of the instruction block of the training program, the second output of the main comparison unit is connected to the second input of the main OR element, the input of the delay element and the second input of the AND element, output It is connected to the counting input "Const. "1" start counter, installation input "Set. “0” of which is connected to the output of the start element OR, M counting inputs of the block of start elements AND are connected to the corresponding M outputs of the start counter, M outputs of the block of start elements AND are connected to the corresponding M information inputs of the response block of comparison, M response inputs of which are connected to the corresponding M the outputs of the number register, the output of the response block comparison is connected to the first input of the installation element OR, the output of which is connected to the installation input of the trigger, resetting the input of which is connected It is suitable for the control output of the training program task unit and the M information inputs of the block of interrogating elements I, M outputs of the operator response block are connected to the corresponding M response inputs of the main comparison block, M information outputs of the command correction block are connected to the corresponding M information inputs of the main comparison block, M information inputs of the command correction block are connected to the corresponding M information outputs of the training program job block, M control inputs of the correction block mandates are connected to the corresponding M control outputs of the requirements correction unit, M correcting inputs of the number register are connected to the corresponding M correcting outputs of the requirements correction unit, M inputs of which are the corresponding M inputs of the Correction device, the first control input of the board connected to the input of the Exercise banner , the second control input of the scoreboard is connected to the input of the “Training” banner, and the M information inputs of the scoreboard are connected to the corresponding M inputs of the indicator of the track number irovki additionally introduced analysis unit and control unit. The output of the delay element is connected to the control input of the number register, with M information inputs of the block of start elements AND, with the clock input of the control unit and the clock input of the analysis unit, the test input of which is connected to the output of the control unit, the control input of which is the input “Control input” devices, M indicator outputs of the training program task unit are connected to the corresponding M indicator outputs of the command correction unit and connected to the corresponding M control inputs of the analysis unit, M y ravlyaetsya whose outputs are connected to respective M inputs of an indicator board, which are connected to respective M inputs of the display panel, and a warning output is the output of the analysis block "threat" device.
Блок анализа состоит из центрального оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), М исполнительных ОЗУ, постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), элемента итерационного сравнения, элемента сравнения, промежуточного ОЗУ, промежуточного элемента И и элемента И. При этом М управляющих входов центрального ОЗУ являются соответствующими М управляющими входами блока анализа, М управляющих выходов центрального ОЗУ являются соответствующими М управляющими выходами блока анализа, тактовый вход центрального ОЗУ подключен к тактовому входу ПЗУ и является тактовым входом блока анализа, М исполнительных выходов центрального ОЗУ подключены к входам М соответствующих исполнительных ОЗУ, входы М исполнительных ОЗУ объединены и подключены к первому входу элемента итерационного сравнения и второму входу элемента сравнения, выходы М исполнительных ОЗУ объединены и подключены к второму входу элемента итерационного сравнения. Выход ПЗУ соединен с первым входом элемента сравнения, выход элемента итерационного сравнения подключен к входу промежуточного ОЗУ и второму входу промежуточного элемента И, первый вход которого соединен с выходом промежуточного ОЗУ. Выход промежуточного элемента И соединен с выходом элемента сравнения и первым входом элемента И, второй вход которого подключен к проверочному входу ПЗУ и является проверочным входом блока анализа. Выход элемента И соединен со считывающим входом центрального ОЗУ и является предупредительным выходом блока анализа и выходом «Угроза» устройства.The analysis unit consists of a central random access memory (RAM), M executive RAM, read-only memory (ROM), an iterative comparison element, a comparison element, intermediate RAM, an intermediate element I, and an element I. Moreover, the M control inputs of the central RAM are corresponding to M the control inputs of the analysis unit, the M control outputs of the central RAM are the corresponding M control outputs of the analysis unit, the clock input of the central RAM is connected to the clock input of the PZ U and is the clock input of the analysis unit, M executive outputs of the central RAM are connected to the inputs M of the corresponding executive RAM, the inputs of the M executive RAM are combined and connected to the first input of the iterative comparison element and the second input of the comparison element, the outputs of the M executive RAM are combined and connected to the second input element of iterative comparison. The output of the ROM is connected to the first input of the comparison element, the output of the iterative comparison element is connected to the input of the intermediate RAM and the second input of the intermediate element And, the first input of which is connected to the output of the intermediate RAM. The output of the intermediate element And is connected to the output of the comparison element and the first input of the element And, the second input of which is connected to the test input of the ROM and is the test input of the analysis unit. The output of the AND element is connected to the read input of the central RAM and is a warning output of the analysis unit and the output “Threat” of the device.
Блок контроля состоит из проверочного ОЗУ и счетчика. При этом тактовый выход счетчика подключен к тактовому входу проверочного ОЗУ, сбрасывающий выход которого подключен к сбрасывающему входу счетчика, тактовый вход которого является тактовым входом блока контроля. Проверочный выход проверочного ОЗУ является выходом блока контроля, управляющий вход проверочного ОЗУ является управляющим входом блока контроля и входом «Ввод управления» устройства.The control unit consists of a test RAM and a counter. In this case, the clock output of the counter is connected to the clock input of the test RAM, the resetting output of which is connected to the resetting input of the counter, the clock input of which is the clock input of the control unit. The test output of the test RAM is the output of the control unit, the control input of the test RAM is the control input of the control unit and the input "Control input" of the device.
Принцип создания предлагаемого управляемого устройства для обучения операторов основан на известных результатах исследований в области теории катастроф, изложенных в работах [1-5]. Анализ данных работ позволяет сформировать математически корректный алгоритм идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний, характерных для аварийного, критического положения параметров надежности и устойчивости объекта управления, для ситуации, способной проявиться при плавных изменениях параметров объекта управления, обусловленных не явно ошибочными, но способными к генерации и плавному накоплению потенциальных ошибок управляющими воздействиями (микрокомандами управления), предпринимаемыми оператором в ходе обучения. Действительно, объективно существуют микрокоманды управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, допускаемыми обучаемым при отработке сложных алгоритмов управления, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию, обуславливают плавное движение («скатывание») объекта к сбою (коллапсу).The principle of creating the proposed controlled device for training operators is based on the known results of research in the field of catastrophe theory, described in [1-5]. Analysis of these works allows us to generate a mathematically correct algorithm for identifying and verifying boundary and emergency (catastrophic) states that are characteristic of emergency, critical position of the reliability and stability parameters of the control object, for a situation that can manifest itself with smooth changes in the parameters of the control object due to not clearly erroneous, but capable of generating and smoothly accumulating potential errors control actions (control micro-commands) undertaken by the opera torus during training. Indeed, there are objective control micro-commands that, by their nature, are not obvious errors made by the trainee during the development of complex control algorithms, but predetermine the smooth drift of the parameters of the control object to a boundary and emergency (catastrophic) state, cause smooth movement (“rolling”) object to failure (collapse).
Таким образом, в рамках управляемого обучения операторов, решается задача априорного оценивания и сравнения значений предельного количества микрокоманд управления, которые, не являясь явными ошибками (ошибочными микрокомандами), предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию. С точки зрения физической интерпретации, это процесс априорного статистического анализа плавных и незначительных изменений управляющих воздействий на систему с возможностью оповещения (предупреждения) оператора (обучаемого) о потенциальных катастрофических последствиях в поведении объекта, последствиях, которые на первый взгляд не видны и практически никогда не учитываются при реализации алгоритмов управления объектами и при обучении операторов систем управления.Thus, in the framework of controlled training of operators, the problem of a priori estimation and comparison of the values of the limit number of control microcommands is solved, which, while not being obvious errors (erroneous microcommands), determine the smooth drift of the parameters of the control object to a boundary and emergency (catastrophic) state. From the point of view of physical interpretation, this is a process of a priori statistical analysis of smooth and minor changes in control actions on the system with the possibility of notifying (warning) the operator (trainee) of potential catastrophic consequences in the behavior of the object, consequences that at first glance are not visible and almost never taken into account in the implementation of facility management algorithms and in the training of control system operators.
При данном подходе к обучению операторов, возможно представление динамики изменения состояния объекта управления при плавных и незначительных вариациях управляющих воздействий, в виде динамики изменения на индикаторных выходах блока задания программы обучения и блока коррекции команд некоторого предельного количества микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию, обуславливают плавное «скатывание» объекта к сбою (коллапсу). Анализ результатов работ [1-5] позволяет предусмотреть в устройстве возможность идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний управляемой системы при плавных изменениях параметров управляющих воздействий, предпринимаемых обучаемым.With this approach to operator training, it is possible to present the dynamics of changes in the state of the control object with smooth and insignificant variations of control actions, in the form of dynamics of changes at the indicator outputs of the training program task unit and the command correction block of a certain limit of the number of micro-commands (micro-operations) of control, which nature, are not obvious errors, but predetermine a smooth drift of the parameters of the control object to the boundary and emergency (catastrophic) state, cause smooth "rolling" of the object to failure (collapse). Analysis of the results of works [1-5] allows us to provide the device with the possibility of identifying and verifying the boundary and emergency (catastrophic) states of the controlled system with smooth changes in the parameters of control actions undertaken by the student.
Математическая формализация параметров управляющих воздействий, предпринимаемых обучаемым и влияющих на поведение системы, может быть представлена посредством статистического определения на индикаторных выходах блока задания программы обучения и блока коррекции команд, соответствующих значений количества введенных обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию для каждого m-го уровня идентификации его состояний, где степень детализации (полноты) идентификации состояний системы управления М≥2; m=2, …, М; М=20.The mathematical formalization of the parameters of the control actions taken by the student and affecting the behavior of the system can be represented by statistical determination on the indicator outputs of the training program task unit and the command correction block, corresponding values of the number of control micro commands (micro operations) entered by the student, which, by their nature, are not are obvious errors, but predetermine a smooth drift of the parameters of the control object to the boundary and emergency (catastrophic) with the state for each mth level of identification of its states, where the degree of detail (completeness) of the identification of the states of the control system is M≥2; m = 2, ..., M; M = 20.
Количество N, где n=1, 2, … N, вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию для каждого m-го уровня идентификации его состояний (каждое nm), определяется возможностями системы управления, ее надежностью, устойчивостью, граничным значениям производительности объекта управления, и может составлять, например, от 1 (одного) до 50 (пятидесяти).The number N, where n = 1, 2, ... N, of the control micro-commands (micro-operations) introduced by the learner, which, by their nature, are not obvious errors, but predetermine the smooth drift of the parameters of the control object to the boundary and emergency (catastrophic) state for each m level of identification of its states (each n m ), is determined by the capabilities of the control system, its reliability, stability, boundary values of the performance of the control object, and can be, for example, from 1 (one) to 50 (fifty).
Общее количество таких значений равно NM и данные значения представляют собой множество:The total number of such values is N M and these values are many:
где каждый m-й элемент множества, кроме NM (k+1), является подмножеством Nm и имеет физический смысл превышения порога возможностей системы по надежности и устойчивости и, как следствие, высокой вероятности перехода объекта управления в аварийное (катастрофичное) состояние на следующем шаге (k+1) обучения.where each mth element of the set, except for N M (k + 1), is a subset of N m and has the physical meaning of exceeding the threshold of the system’s capabilities for reliability and stability and, as a consequence, the high probability of the control object going into emergency (catastrophic) state by the next step is (k + 1) learning.
Очевидно, что для решения задачи априорного оценивания и сравнения значений количества вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров при плавных изменениях управляющих воздействий, необходимо проводить текущий пошаговый мониторинг, осуществлять идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы (объекта управления).Obviously, to solve the problem of a priori estimation and comparison of the number of control micro-commands (micro-operations) entered by the learner, which, by their nature, are not obvious errors, but predetermine smooth drift of parameters with smooth changes in control actions, it is necessary to carry out current step-by-step monitoring, to identify and verification of boundary and emergency (catastrophic) states of the system (control object).
Идентификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления производится путем пошагового (потактового, где k - шаг (такт) обучения) априорного оценивания и сравнения значений каждого m-го из nm элементов множества Nm с целью определения наличия или отсутствия возможного превышения этими значениями допустимого порога, определяемого выражением:The identification of the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object is carried out by stepwise (step-by-step, where k is the training step (step)) a priori estimation and comparison of the values of each m-th of n m elements of the set N m in order to determine the presence or absence of possible excess of these values of the acceptable threshold defined by the expression:
где Nm - допустимое для каждого m-го уровня идентификации состояний объекта значение количества вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются ошибочными, но при превышении которого, объект управления с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния. Превышение, на одном из последующих (k+1) шагов обучения, любым nm-м из N элементов множества Nm данного порога, характеризует начало плавного изменения параметров управляющих воздействий.where N m is the value of the number of control micro-commands (microoperations) entered by the learner, which, by their nature, are not erroneous, but, when exceeded, the control object is likely to become emergency (catastrophic) for each m-th level of identification of the state of the object a state from any other state. Exceeding, at one of the following (k + 1) training steps, by any n m- th of N elements of the set N m of a given threshold, characterizes the beginning of a smooth change in the parameters of control actions.
Верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний управляемого объекта представляет собой независимый от идентификации процесс, характеризует превышение значения любого nm-го из N элементов множества Nm на данном k-м шаге (такте) процесса обучения над значением этого же элемента на следующем (k+1)-м шаге (такте) и производится путем априорного оценивания значений каждого nm-го из N элементов множества Nm на k-м шаге (такте) и сравнения полученного значения с оценочным значением этого же элемента на следующем (k+1)-м шаге (такте) в соответствии с выражением:Verification of the boundary and emergency (catastrophic) states of a controlled object is a process independent of identification, which characterizes the excess of the value of any n mth of N elements of the set N m at this kth step (step) of the learning process over the value of the same element at the next ( k + 1) -th step (measure) and is performed by a priori estimation of the values of each n m of the N elements of the set N m at the k-th step (measure) and comparing the obtained value with the estimated value of the same element at the next (k + 1) th step (measure) in accordance obstacle to the expression:
Физический смысл процесса верификации заключается в выявлении тенденции изменения вводимых обучаемым управляющих воздействий (объема потока микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта) в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния объекта управления.The physical meaning of the verification process is to identify the trend of changes in the control actions introduced by the learner (the volume of the flow of microcommands (microoperations) of control, which, by their nature, are not obvious errors, but predetermine the smooth drift of the object's parameters) towards the boundary and emergency (catastrophic) state of the object management.
В обоих случаях априорного оценивания и сравнения значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, которые, не являясь ошибочными, тем не менее, предопределяют плавный дрейф параметров объекта в сторону аварии - как при осуществлении процесса идентификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы, когда идентифицировано событиеIn both cases of a priori estimation and comparison of the values of the number of microcommands (microoperations) of control, which, while not erroneous, nevertheless predetermine a smooth drift of the object's parameters towards the accident - as in the process of identifying the boundary and emergency (catastrophic) states of the system, when it is identified event
так и при осуществлении процесса верификации, когда подтверждена тенденция изменения параметров вводимых оператором управляющих воздействий в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния системыand during the verification process, when the trend of changing the parameters of the control actions entered by the operator towards the boundary and emergency (catastrophic) state of the system is confirmed
обучаемый (пользователь, оператор), осуществляющий управление объектом, должен быть оповещен (предупрежден) о возможном аварийном состоянии объекта управления.the trainee (user, operator) performing the control of the object must be notified (warned) of a possible emergency state of the control object.
Если обучаемый (пользователь, оператор) не способен повлиять на нежелательное изменение параметров вводимых управляющих воздействий (количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния) или нуждается, например, для получения обучаемым навыков управления в критичных условиях, в получении именно граничных и аварийных (катастрофичных) состояний системы, процесс обучения будет осуществляться без коррекции количества таких микрокоманд (микроопераций) или пороговых значений этого количества.If the trainee (user, operator) is not able to affect the undesirable change in the parameters of the introduced control actions (the number of microcommands (microoperations) of control that predetermine the smooth drift of the object's parameters towards a boundary and emergency (catastrophic) state) or needs, for example, for the learner to gain control skills in critical conditions, in obtaining precisely the boundary and emergency (catastrophic) states of the system, the learning process will be carried out without correcting the number of such micro team (microoperations) or threshold values of this quantity.
Если обучаемый (пользователь, оператор), в соответствии с введенным алгоритмом обучения, может и способен повлиять на нежелательное изменение параметров вводимых управляющих воздействий (количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния) и процесс обучения операторов осуществляется в рамках динамического оптимального управления системой, когда аварийные состояния этой системы недопустимы, на основе полученных данных идентификации и верификации происходит внешняя коррекция количества таких микрокоманд (микроопераций) или их пороговых значений с целью не допустить аварийного (катастрофичного) скачкообразного изменения состояний системы при малых управленческих возмущениях [2].If the trainee (user, operator), in accordance with the introduced learning algorithm, can and is capable of influencing an undesirable change in the parameters of the introduced control actions (the number of microcommands (microoperations) of control that predetermine the smooth drift of the object's parameters towards the boundary and emergency (catastrophic) state) and the process of operator training is carried out in the framework of dynamic optimal control of the system, when emergency conditions of this system are unacceptable, based on the received data ide During verification and verification, an external correction of the number of such microcommands (microoperations) or their threshold values takes place in order to prevent an emergency (catastrophic) abrupt change in the state of the system with small managerial disturbances [2].
Примеры, иллюстрирующие аналогичные, с точки зрения теории катастроф, операции предотвращения потери устойчивости и надежности сложных управляемых систем при плавных изменениях как внешних условий, так и управляющих воздействий, приведены в [1] и [2], здесь представлены алгоритмы анализа структурной устойчивости объектов и оценки критических точек (точек Морса) в процессе функционирования системы, характеризующих локальные максимумы и минимумы устойчивого (не катастрофичного) поведения объекта при плавных изменениях внешних условий и вводимых управлений.Examples illustrating similar operations, from the point of view of catastrophe theory, of preventing the loss of stability and reliability of complex controlled systems under smooth changes in both external conditions and control actions, are given in [1] and [2]; here, algorithms for analyzing the structural stability of objects and assessment of critical points (Morse points) during the functioning of the system, characterizing local maxima and minima of the stable (not catastrophic) behavior of the object under smooth changes in external conditions and led administrations.
Анализ выражений (1)-(5) позволяет сделать вывод о технической возможности реализации процесса обучения операторов и процессов идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров данного объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями.An analysis of expressions (1) - (5) allows us to conclude that it is technically feasible to implement the training process for operators and the processes of identification and verification of boundary and emergency (catastrophic) states of a control object with smooth changes in the parameters of this object due to the control actions being taken by the student.
Благодаря новой совокупности существенных признаков, за счет введения блока анализа, предназначенного для осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров этого объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния объекта управления, и блока контроля, предназначенного для формирования управляющей кодовой последовательности, последовательности пороговых значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение обучаемого (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления, в заявленном устройстве достигается возможность обеспечивать повышение степени адекватности изучаемых ситуаций, повышение уровня достоверности среды и условий обучения. В заявленном устройстве достигается возможность обеспечивать обучение операторов и производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями (количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния), а также возможность своевременно оповещать (предупреждать) оператора (обучаемого, пользователя) о возможном аварийном состоянии объекта управления, на основе полученных данных идентификации и верификации.Thanks to the new set of essential features, through the introduction of an analysis unit designed to carry out identification and verification procedures for the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object with smooth changes in the parameters of this object due to the control actions being taken by the learner, as well as to generate logical zero or logical signals units (prediction and warning signals), characterizing respectively the absence or presence of a possible catastrophic the state of the control object, and the control unit, designed to generate a control code sequence, a sequence of threshold values of the number of microcommands (microoperations) of control, which predetermine a smooth drift of the object parameters towards a boundary and emergency (catastrophic) state, as well as to generate a logical zero or logical signal units characterizing respectively the prohibition or permission of the trainee (user, operator) to issue a cash alert signal and the possible catastrophic state of the control object, the claimed device achieves the ability to provide an increase in the degree of adequacy of the studied situations, increase the level of reliability of the environment and learning conditions. In the claimed device, it is possible to provide training for operators and to identify and verify the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object with smooth changes in the parameters of the object due to the control actions undertaken by the learner (the number of micro-commands (microoperations) of control that determine the smooth drift of the parameters of the object towards the boundary and catastrophic state), as well as the ability to promptly alert (warn) the operator (train oh, the user) about the possible emergency state of the control object, based on the identification and verification data.
Заявленное устройство поясняется чертежами, на которых представлены:The claimed device is illustrated by drawings, on which are presented:
на фиг. 1 - структурная схема устройства для обучения операторов;in FIG. 1 is a block diagram of a device for training operators;
на фиг. 2 - структурная схема блока анализа;in FIG. 2 is a block diagram of an analysis unit;
на фиг. 3 - структурная схема блока контроля;in FIG. 3 is a structural diagram of a control unit;
на фиг. 4 - структурная схема блока задания программы обучения;in FIG. 4 is a block diagram of a task unit of a training program;
на фиг. 5 - структурная схема блока стартовых элементов И;in FIG. 5 is a block diagram of a block of starting elements And;
на фиг. 6 - структурная схема блока опросных элементов И;in FIG. 6 is a block diagram of a block of polling elements AND;
на фиг. 7 - структурная схема регистра числа;in FIG. 7 is a block diagram of a number register;
на фиг. 8 - структурная схема блока коррекции требований;in FIG. 8 is a block diagram of a requirements correction unit;
на фиг. 9 - структурная схема блока коррекции команд;in FIG. 9 is a block diagram of a command correction block;
Устройство для обучения операторов, изображенное на фиг. 1, состоит из блока задания программы обучения 1, блока ответных действий оператора 2, стартового 7, главного 13 и установочного 18 элементов ИЛИ, элемента задержки 21, главного 3 и ответного 19 блоков сравнения, блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И, регистра числа 20, стартового 6 и главного 11 счетчиков, дешифратора 12, триггера 9, элемента И 5, блока коррекции требований 22, блока коррекции команд 23, блока анализа 24, блока контроля 25 и табло 4, М≥2 информационных входов 441-44М которого соединены с соответствующими М выходами 1211-121М дешифратора 12. М входов 1221-122М которого подключены к соответствующим М выходам 1031-103М блока опросных элементов И 10, М счетных входов 1011-101М которого соединены с соответствующими М выходами 1111-111М главного счетчика 11, установочный вход «Уст. «0» которого соединен с первым входом 71 стартового элемента ИЛИ 7, вторым входом 182 установочного элемента ИЛИ 18, первым входом 131 главного элемента ИЛИ 13 и является входом «Запуск» устройства. Выход 133 главного элемента ИЛИ 13 подключен к счетному входу «Уст. «1» главного счетчика 11 и первому управляющему входу 013 блока задания программы обучения 1. Первый контрольный вход 41 табло 4 подключен к прямому выходу 91 триггера 9, инверсный выход 92 которого соединен с первым входом 51 элемента И 5 и вторым контрольным входом 42 табло 4, первый выход 33 главного блока сравнения 3 соединен с вторым входом 72 стартового элемента ИЛИ 7 и вторым управляющим входом 014 блока задания программы обучения 1, второй выход 34 главного блока сравнения 3 подключен к второму входу 132 главного элемента ИЛИ 13, входу 211 элемента задержки 21 и второму входу 52 элемента И 5, выход 53 которого соединен с счетным входом «Уст. «1» стартового счетчика 6, установочный вход «Уст. «0» которого подключен к выходу 73 стартового элемента ИЛИ 7. При этом М счетных входов 811-81М блока стартовых элементов И 8 соединены с соответствующими М выходами 611-61М стартового счетчика 6, М выходов 831-83М блока стартовых элементов И 8 подключены к соответствующим М информационным входам 1911-191М ответного блока сравнения 19, М ответных входов 1921-192М которого соединены с соответствующими М выходами 2021 -202М регистра числа 20. Выход 193 ответного блока сравнения 19 подключен к первому входу 181 установочного элемента ИЛИ 18, выход 183 которого соединен с установочным входом 93 триггера 9, сбрасывающий вход 94 которого подключен к контрольному выходу 015 блока задания программы обучения 1 и к М информационным входам 1021-102М блока опросных элементов И 10, М выходов 0211-021М блока ответных действий оператора 2 подключены к соответствующим М ответным входам 311-31М главного блока сравнения 3, М информационных выходов 2331-233М блока коррекции команд 23 соединены с соответствующими М информационными входами 321-32М главного блока сравнения 3, М информационных входов 2311-231М блока коррекции команд 23 подключены к соответствующим М информационным выходам 0121-012М блока задания программы обучения 1, М контрольных входов 2341-234М блока коррекции команд 23 соединены с соответствующими М контрольными выходами 2221-222М блока коррекции требований 22, М корректирующих входов 2031-203М регистра числа 20 подключены к соответствующим М корректирующим выходам 2231-223М блока коррекции требований 22, М входов 2211-221М которого являются соответствующими М (К1-КМ) входами «Коррекция» устройства. Причем первый контрольный вход 41 табло 4 соединен с входом 151 транспаранта «Упражнение» 15, второй контрольный вход 42 табло 4 подключен к входу транспаранта «Тренировка» 16, а М информационных входов 441-44М табло 4 соединены с соответствующими М входами 1711-171М индикатора номера тренировки 17. При этом выход 212 элемента задержки 21 соединен с управляющим входом 201 регистра числа 20, с М информационными входами 821-82М блока стартовых элементов И 8, с тактовым входом 253 блока контроля 25 и с тактовым входом 243 блока анализа 24, проверочный вход 244 которого подключен к выходу 252 блока контроля 25, управляющий вход 251 которого является входом «Ввод управления» устройства, М индикаторных выходов 0111-011М блока задания программы обучения 1 соединены с соответствующими М индикаторными выходами 2321-232М блока коррекции команд 23 и подключены к соответствующим М управляющим входам 2411-241М блока анализа 24, М управляющих выходов 2421-242М которого подключены к соответствующим М индикаторным входам 431-43М табло 4, которые соединены с соответствующими М входами 1411-141М панели индикации 14, а предупреждающий выход 245 блока анализа 24 является выходом «Угроза» устройства.The operator training apparatus illustrated in FIG. 1, consists of a unit for setting a
Число «М, (М≥2; m=2, …, M)» (входов, выходов, элементов И, счетчиков и т.п.) определяется в соответствии с необходимой и достаточной для обучения операторов степенью детализации (полноты) идентификации состояний системы управления и, как правило, составляет от 2 (двух) до 20 (двадцати).The number "M, (M≥2; m = 2, ..., M)" (inputs, outputs, AND elements, counters, etc.) is determined in accordance with the necessary and sufficient for the training of operators degree of detail (completeness) of state identification management system and, as a rule, ranges from 2 (two) to 20 (twenty).
Число «N, (n=1, 2, …, N)» (микрокоманд (микроопераций), входов, выходов и т.п.) определяется в соответствии с возможностями системы управления, ее надежностью, устойчивостью, граничными значениями производительности объекта управления, и может составлять, например, от 1 (одного) до 50 (пятидесяти).The number “N, (n = 1, 2, ..., N)” (micro-commands (micro-operations), inputs, outputs, etc.) is determined in accordance with the capabilities of the control system, its reliability, stability, and boundary values of the performance of the control object, and may be, for example, from 1 (one) to 50 (fifty).
Блок анализа 24 предназначен для осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров этого объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния объекта управления.
Блок анализа 24 (фиг. 2) состоит из центрального ОЗУ 24.0, М исполнительных ОЗУ 24.11-24.1 м, ПЗУ 24.2, элемента итерационного сравнения 24.3, элемента сравнения 24.4, промежуточного ОЗУ 24.5, промежуточного элемента И 24.6 и элемента И 24.7, причем М управляющих входов 24.0-11-24.0-1М центрального ОЗУ 24.0 являются соответствующими М управляющими входами 2411-241М блока анализа 24, М управляющих выходов 24.0-21-24.0-2М центрального ОЗУ 24.0 являются соответствующими М управляющими выходами 2421-242М блока анализа 24. Тактовый вход 24.0-3 центрального ОЗУ 24.0 подключен к тактовому входу 24.2-1 ПЗУ 24.2 и является тактовым входом 243 блока анализа 24, М исполнительных выходов 24.0-41-24.0-4М центрального ОЗУ 24.0 подключены к входам М соответствующих исполнительных ОЗУ 24.11-24.1 м- Входы М исполнительных ОЗУ 24.11-24.1М объединены и подключены к первому входу 24.3-1 элемента итерационного сравнения 24.3 и второму входу 24.4-2 элемента сравнения 24.4, выходы М исполнительных ОЗУ 24.11-24.1М объединены и подключены к второму входу 24.3-2 элемента итерационного сравнения 24.3. Выход ПЗУ 24.2 соединен с первым входом 24.4-1 элемента сравнения 24.4, выход элемента итерационного сравнения 24.3 подключен к входу промежуточного ОЗУ 24.5 и второму входу 24.6-2 промежуточного элемента И 24.6, первый вход 24.6-1 которого соединен с выходом промежуточного ОЗУ 24.5. Выход промежуточного элемента И 24.6 соединен с выходом элемента сравнения 24.4 и первым входом 24.7-1 элемента И 24.7, второй вход 24.7-2 которого подключен к проверочному входу 24.2-2 ПЗУ 24.2 и является проверочным входом 244 блока анализа 24. Выход элемента И 24.7 соединен со считывающим входом 24.0-5 центрального ОЗУ 24.0 и является предупредительным выходом 245 блока анализа 24 и выходом «Угроза» устройства.Analysis block 24 (Fig. 2) consists of a central RAM 24.0, M executive RAM 24.1 1 -24.1 m, ROM 24.2, an iterative comparison element 24.3, a comparison element 24.4, an intermediate RAM 24.5, an intermediate element I 24.6 and an element I 24.7, and M the control inputs 24.0-1 1 -24.0-1 M of the central RAM 24.0 are the corresponding M control inputs 241 1 -241 M of the
Центральное ОЗУ 24.0 блока анализа 24 предназначено для записи, хранения, считывания в интересах проверки (идентификации и верификации)с М исполнительных выходов 24.0-41-24.0-4М в двоичном коде значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, которые, не являясь ошибочными, тем не менее, предопределяют плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного состояния, а также для считывания с М управляющих выходов 24.0-21-24.0-2М в двоичном коде сигналов, описывающих содержимое микрокоманды (микрооперации) управления, соответствующей текущему этапу выполнения алгоритма управления обучаемым. Центральное ОЗУ 24.0 может быть технически реализовано на основе высокоскоростного ОЗУ серии 155 (например, К155РУ2), как показано в [Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 352 с, С. 164-166, рис. 1.121].Central RAM 24.0 of
Исполнительные ОЗУ 24.11-24.1М блока анализа 24 идентичны и предназначены для записи, хранения и считывания в двоичном коде из ячеек памяти значений n (вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта управления к граничному и аварийному (катастрофическому) состоянию) из множества N (допустимое значение количества вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления) на Атом (предыдущем) шаге (такте) обучения. Исполнительные ОЗУ 24.11-24.1М могут быть технически реализованы на базе типового динамического ОЗУ, описанного в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995, - 248 с, С. 194-196, рис. 6.9 (а)].Executive RAM 24.1 1 -24.1 M
Постоянное запоминающее устройство 24.2 блока анализа 24 предназначено для предварительной записи, хранения и считывания в двоичном коде из ячеек памяти на первый вход элемента сравнения 24.4 заранее записанного каждого допустимого значения (порога) -количества nm для каждого m-го элемента из множества Nm, позволяющего определить наличие или отсутствие возможного превышения этого допустимого порога в соответствии с выражением (2). Техническая реализация ПЗУ 24.2 возможна по аналогии с двухвходовым ре-программируемым ПЗУ, описанным в [Гусев В.В., Лебедев О.П.. Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995, - 248 с, С. 199-205, рис. 6.12].The read-only memory device 24.2 of the
Элемент итерационного сравнения 24.3 блока анализа 24 предназначен для последовательного (пошагового, потактового) априорного оценивания и сравнения значений каждого nm-ого из N элементов множества NМ на данном k-ом шаге (такте) цикла обучения и функционирования устройства со значением этого же элемента на следующем (k+1)-м шаге (такте) в соответствии с выражением (3). Элемент итерационного сравнения 24.3 может быть реализован технически на базе серийно выпускаемого цифрового узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. - 248 с., С. 149-152, рис. 5.19].The iterative comparison element 24.3 of
Элемент сравнения 24.4 блока анализа 24 предназначен для последовательного (пошагового, потактового) априорного оценивания и сравнения заранее записанного допустимого значения (порога) количества вводимых обучаемым микрокоманд (микроопераций) управления Nm для каждого m-го уровня идентификации состояний объекта с реальными значениями количества микрокоманд (микроопераций) управления, с целью определения наличия или отсутствия возможного превышения этими значениями допустимого порога в соответствии с выражением (2). Элемент сравнения 24.4 представляет собой цифровой узел сравнения (цифровой компаратор), описанный в [Гусев В.В., Лебедев О.П., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. - 248 с, С. 149-152, рис. 5.19].Comparison element 24.4 of
Промежуточное ОЗУ 24.5 блока анализа 24 предназначено для записи, промежуточного хранения и считывания в двоичном коде логического нуля или логической единицы, характеризующих полученный на k-м шаге (такте) обучения результат идентификации и верификации. Промежуточное ОЗУ 24.5 может быть реализовано на базе динамического ОЗУ, описанного в литературе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. - 248 с, С. 194-196, рис. 6.9 (а)].The intermediate RAM 24.5 of the
Промежуточный элемент И 24.6 блока анализа 24 предназначен для сравнения полученного результата идентификации и верификации (логический нуль или логическая единица) на k-м шаге (такте) цикла обучения с результатом идентификации и верификации (логический нуль или логическая единица), полученным на (k+1)-м шаге (такте) цикла обучения. Частный случай технической реализации промежуточного элемента И 12.6 описан в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995.-248 с, С. 13-14, рис. 1.2].Intermediate element I 24.6 of
Элемент И 24.7 блока анализа 24 предназначен для подтверждения (собственно верификации) выявленной тенденции изменения вводимых обучаемым управляющих воздействий (объема потока микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются явными ошибками, но предопределяют плавный дрейф параметров объекта) в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния объекта управления, а также для реализации процедуры оповещения оператора (обучаемого, пользователя) о возможном катастрофическом состоянии. Элемент И 24.7 может быть технически реализован на основе типового логического элемента И, описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. - 248 с, С. 13-14, рис. 1.2].Element I 24.7 of
Блок контроля 25 предназначен для формирования управляющей кодовой последовательности (состоящей из элементов множества NM (см. выражение (1), где Nm - допустимое для каждого m-ого состояния значение количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону катастрофы), при превышении значений которого объект с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение обучаемого (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления.The
Блок контроля 25 (фиг. 3) состоит из проверочного ОЗУ 25.0 и счетчика 25.1. Тактовый выход 25.1-3 счетчика 25.1 подключен к тактовому входу 25.0-3 проверочного ОЗУ 25.0, сбрасывающий выход 25.0-2 которого подключен к сбрасывающему входу 25.1-2 счетчика 25.1, тактовый вход 25.1-1 которого является тактовым входом 253 блока контроля 25. Проверочный выход 25.0-4 проверочного ОЗУ 25.0 является выходом 252 блока контроля 25. Управляющий вход 25.0-1 проверочного ОЗУ 25.0 является управляющим входом 251 блока контроля 25 и входом «Ввод управления» устройства.The control unit 25 (Fig. 3) consists of a test RAM 25.0 and a counter 25.1. Clock output 25.1-3 of counter 25.1 is connected to clock input 25.0-3 of test RAM 25.0, reset output 25.0-2 of which is connected to reset input 25.1-2 of counter 25.1, clock input 25.1-1 of which is
Проверочное ОЗУ 25.0 блока контроля 25 предназначено для записи, хранения и считывания в двоичном коде последовательности допустимых (пороговых) значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, которые, не являясь ошибочными, тем не менее, предопределяют плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного состояния, а также записи логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение обучаемого (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления. Техническая реализация проверочного ОЗУ 25.0 возможна на базе типового динамического ОЗУ, описанного в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995.-248 с, С. 194-196, рис. 6.9 (а)].The test RAM 25.0 of the
Счетчик 25.1 блока контроля 25 предназначен для определения моментов начала считывания в двоичном коде вновь введенных управляющих воздействий - новых допустимых (пороговых) значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, которые, не являясь ошибочными, тем не менее, предопределяют плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного состояния, а также моментов начала считывания логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение обучаемого (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления. Описание работы и схема такого счетчика известны и приведены, например, в работе [Мальцев П.П., Долидзе Н.С. и др. Цифровые интегральные микросхемы: справочник. - М.: Радио и связь, 1994, С. 64-65].The counter 25.1 of the
Блок задания программы обучения 1, входящий в общую структурную схему, предназначен для записи и хранения неизменяемых параметров алгоритма управления, отрабатываемого человеком-оператором. Состав блока задания программы обучения 1 и принцип его действия известны, схема подробно описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22, рис. 5) и изображена на фиг. 4 данного описания.The task block of the
Блок ответных действий оператора 2, входящий в общую структурную схему, предназначен для набора (формирования) оператором кода управляющего воздействия и передачи сформированного сигнала для проверки в соответствии с алгоритмом обучения. Блок ответных действий оператора 2 представляет собой типовую клавиатуру, которая в традиционном сочетании с панелью индикации 14 табло 4 (экраном, монитором) является физической моделью пульта оператора реальной АСУ. Структурная схема и принцип действия блока ответных действий оператора 2 известны и описаны, например, в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The response unit of operator 2, which is part of the general block diagram, is intended for the operator to type (generate) a control action code and transmit the generated signal for verification in accordance with the training algorithm. The response block of the operator 2 is a typical keyboard, which in the traditional combination with the display panel 14 of the board 4 (screen, monitor) is a physical model of the operator’s console of a real ACS. The block diagram and principle of operation of the response block of the operator 2 are known and described, for example, in the prototype (see RF patent No. 2281560,
Главный блок сравнения 3, входящий в общую структурную схему, предназначен для оценки безошибочности сформированного оператором управляющего воздействия. Главный блок сравнения 3 представляет собой цифровой узел сравнения, описан в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22) и может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), как показано в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С. 149-152, рис. 5.19].The
Табло 4, входящее в общую структурную схему, предназначено для индикации (визуализации в интересах обучаемого) состояния алгоритма управления, режима обучения (упражнение либо тренировка) и номера тренировки, на которой обучаемому удается завершить алгоритм управления без ошибок. Табло 4 состоит из объединенных в едином корпусе панели индикации 14, транспаранта «Упражнение» 15, транспаранта «Тренировка» 16 и индикатора номера тренировки 17. Состав элементов табло 4, их взаимосвязь и принцип их действия известны и описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).Table 4, which is part of the general structural scheme, is intended to indicate (visualize in the interests of the learner) the state of the control algorithm, the training mode (exercise or training) and the training number at which the learner manages to complete the control algorithm without errors.
Элемент И 5, входящий в общую структурную схему, предназначен для регистрации ошибок оператора и коммутации счетного входа «Уст. «1» стартового счетчика 6 в интересах подсчета ошибок оператора. Элемент И 5 может быть технически реализован на основе серийно выпускаемого элемента И, описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С. 13-14, рис. 1.2].Element And 5, which is part of the general block diagram, is designed to record operator errors and switch the counting input “Set. "1" start counter 6 in the interests of counting operator errors. Element And 5 can be technically implemented on the basis of a commercially available element And described in [Gusev VV, Lebedev ON, Sidorov A.M. Fundamentals of pulsed and digital technology. - St. Petersburg: SPVVIUS, 1995.S. 13-14, Fig. 1.2].
Стартовый счетчик 6, входящий в общую структурную схему, предназначен для подсчета числа ошибок, допущенных подряд на этапе тренировки оператора. Частный случай технической реализации стартового счетчика 6 описан в [Соботка 3., Стары Я. Микропроцессорные системы. - М.: Энергоиздат, 1981. С. 96-100].The start counter 6, which is part of the general block diagram, is designed to count the number of errors made in a row at the operator training stage. A special case of the technical implementation of the start counter 6 is described in [Sobotka 3., Stary Ya. Microprocessor systems. - M .: Energoizdat, 1981. S. 96-100].
Стартовый элемент ИЛИ 7, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения сигналов на установочный вход «Уст. «0» стартового счетчика 6 для его обнуления с началом обучения - с внешнего входа «Запуск» устройства и в случае безошибочного выполнения текущей операции - с первого выхода 33 главного блока сравнения 3. Стартовый элемент ИЛИ 7 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого элемента ИЛИ, подробно описанного в [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С. 24-26, рис. 1.7].The starting element OR 7, which is part of the general block diagram, is designed to combine signals to the installation input "Set. “0” of the start counter 6 for resetting it with the start of training - from the external input “Start” of the device and in the case of error-free execution of the current operation - from the
Блоки стартовых 8 и опросных 10 элементов И, входящие в общую структурную схему, идентичны, а М однотипных элементов И (8.11-8.1М и 10.11- 10.1М соответственно), входящих в состав блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И, выполняют функции коммутирующих элементов при опросе содержимого соответственно стартового 6 и главного 11 счетчиков. Структура блоков стартовых 8 и опросных 10 элементов И известна, описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22, рис. 6 и 7 соответственно) и проиллюстрирована на фиг. 5 и 6, а элементы И (8.11-8.1М и 10.11-10.1М), входящие в состав этих блоков, реализуются в виде известных и описанных в [Гусев В.В., Лебедев О.П., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С. 13-14, рис. 1.2].Blocks of starting 8 and
Триггер 9, входящий в общую структурную схему, предназначен для управления засветкой транспаранта «Упражнение» 15 или транспаранта «Тренировка» 16 табло 4 в соответствующем режиме обучения. Триггер 9 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого одноступенчатого триггера с коллекторно-базовыми связями, как показано в работе [Гусев В.В., Лебедев О.Н., Сидоров A.M. Основы импульсной и цифровой техники. - СПб.: СПВВИУС, 1995. С. 72-73, рис. 3.2 (б)].The
Главный счетчик 11, входящий в общую структурную схему, предназначен для подсчета числа попыток, затраченных обучаемым до первого безошибочного выполнения алгоритма управления. Главный счетчик 11 может быть технически реализован в виде двоичного счетчика с последовательным переносом на Т-триггерах, его структура и принцип работы известны, описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The main counter 11, which is part of the general structural diagram, is designed to count the number of attempts spent by the student before the first error-free execution of the control algorithm. The main counter 11 can be technically implemented as a binary counter with sequential transfer on T-flip-flops, its structure and principle of operation are known, described in the prototype (see RF patent No. 2281560,
Дешифратор 12, входящий в общую структурную схему, предназначен для преобразования двоичного кода содержимого главного счетчика 11 в десятичный код в интересах представления (визуализации, показа) обучаемому номера попытки с помощью индикатора номера тренировки 17 табло 4. Дешифратор 12 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого дешифратора, его структура и принцип работы известны, описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The
Главный элемент ИЛИ 13, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения первого управляющего входа 013 блока задания программы обучения 1 с внешним входом «Запуск» устройства и вторым выходом 34 главного блока сравнения 3 для инициализации начала новой тренировки после включения устройства или совершения обучаемым ошибки. Главный элемент ИЛИ 13 может быть технически реализован на базе серийно выпускаемого элемента ИЛИ, его структура и принцип работы известны, описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The main element OR 13, which is part of the general block diagram, is designed to combine the
Установочный элемент ИЛИ 18, входящий в общую структурную схему, предназначен для объединения внешнего входа «Запуск» устройства с выходом 193 ответного блока сравнения 19 в интересах перевода триггера 9 в единичное состояние и введения режима «Упражнение». Установочный элемент ИЛИ 18 реализуется в виде типового элемента ИЛИ, его структура и принцип работы известны, описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The OR
Ответный блок сравнения 19, входящий в общую структурную схему, предназначен для сравнения числа явных ошибок, которые сделал обучаемый, с заранее предусмотренным допустимым числом явных ошибок. Ответный блок сравнения 19 может быть технически реализован в виде серийно выпускаемого узла сравнения (цифрового компаратора), его структура и принцип работы известны, описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G098 9/00, 2006, бюл. 22).The response unit of
Регистр числа 20, входящий в общую структурную схему, предназначен для сравнения изначального и вновь вводимого допустимого числа явных ошибок, их записи и хранения. Регистр числа 20 состоит из элемента сравнения 20.1 и элемента хранения 20.2, его принцип работы известен, схема подробно описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22, рис. 4) и изображена на фиг. 7 данного описания.The register of the
Элемент задержки 21, входящий в общую структурную схему, предназначен для синхронизации моментов считывания информации с элементов И, входящих в состав блока стартовых элементов И 8 и из регистра числа 20 в ответный блок сравнения 19. Частным случаем технической реализации элемента задержки 21 может служить синхронный триггер задержки (D-триггер), его структура и принцип работы известны, подробно описаны в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22).The
Блок коррекции требований 22, входящий в общую структурную схему, предназначен для динамической коррекции количества разрешенных явных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления. Он состоит из контроллера-регистратора 22.1 и элемента хранения нового числа 22.2, его принцип работы известен, схема подробно описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22, рис. 2) и изображена на фиг. 8 данного описания.The
Блок коррекции команд 23, входящий в общую структурную схему, предназначен для динамической коррекции микрокоманд обучения в соответствии с новым, вводимым в динамике управления обучением оператора, количеством разрешенных явных ошибок. Блок коррекции команд 23 состоит из элемента сравнения 23.1 и регистра корректированной микрокоманды 23.2, его принцип работы известен, схема подробно описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22, рис. 3) и изображена на фиг. 9 данного описания.The
Устройство для обучения операторов функционирует следующим образом.A device for training operators operates as follows.
Известно [1-5], что с точки зрения обеспечения повышения степени адекватности изучаемых ситуаций, повышение уровня достоверности среды и условий обучения, с точки зрения реализации процедур анализа и предупреждения оператора (обучаемого, пользователя) о возможном аварийном состоянии объекта управления, существует возможность, в рамках обучения операторов, производить идентификацию и верификацию граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров объекта, обусловленных предпринимаемыми обучаемым управляющими воздействиями (количеством микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния).It is known [1-5] that from the point of view of ensuring an increase in the degree of adequacy of the situations studied, increasing the level of reliability of the environment and training conditions, from the point of view of implementing analysis and warning procedures for the operator (trainee, user) about the possible emergency state of the control object, there is a possibility as part of operator training, to identify and verify the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object with smooth changes in the parameters of the object due to the undertaken and the learner by control actions (the number of control micro-commands (micro-operations) that predetermine the smooth drift of the object's parameters towards a boundary and catastrophic state).
Эта возможность реализуется на основе принципа динамического, пошагового (потактового) контроля значений (границ) количества микрокоманд (микроопераций) управления (не являющихся явно ошибочными, но, в совокупности, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния), с использованием методов теории катастроф.This feature is implemented on the basis of the principle of dynamic, step-by-step (tick-wise) control of the values (boundaries) of the number of micro-commands (micro-operations) of control (which are not clearly erroneous, but, in the aggregate, that predetermine a smooth drift of the object's parameters towards a boundary and catastrophic state), using methods catastrophe theory.
Очевидно, что при обучении операторов, когда плавно изменяются параметры объекта управления под влиянием предпринимаемых обучаемыми управляющих воздействий, объективно изменяются во времени не только количество микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния, но и текущие требования оператора (обучаемого, пользователя) к необходимости оповещения (предупреждения) о возможном аварийном состоянии объекта управления. В данных условиях, когда плавное изменение параметров может привести к скачкообразному изменению состояния объекта управления, затруднено надежное и устойчивое функционирование данного объекта, которое напрямую зависит от динамики управляющих воздействий, предпринимаемых обучаемым и обусловленных конкретной ситуацией.It is obvious that during operator training, when the parameters of the control object change smoothly under the influence of the control actions taken by the learner, not only the number of control micro-commands (micro-operations) that predetermine the smooth drift of the object parameters towards a boundary and catastrophic state, but also the current requirements of the operator objectively change in time (learner, user) to the need for warning (warning) about a possible emergency state of the control object. Under these conditions, when a smooth change in parameters can lead to an abrupt change in the state of the control object, the reliable and stable functioning of this object is difficult, which directly depends on the dynamics of the control actions taken by the learner and due to the specific situation.
Анализ работ [1-5], посвященных алгоритмам и принципам реализации методов теории катастроф в задачах управления функционированием сложных технических систем, позволяет сделать вывод о возможности осуществления, в рамках обучения операторов, адекватного изучения ситуаций, возможности повышения уровня достоверности среды и условий обучения на основе технической реализации процедур идентификации и верификации возможных граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления в условиях непрерывной динамики плавного изменения интенсивности управляющих воздействий, плавного изменения количества вводимых микрокоманд (микроопераций) управления, которые, по своему характеру, не являются ошибочными, но при превышении которого, объект управления с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния.An analysis of the works [1-5] devoted to algorithms and principles for the implementation of catastrophe theory methods in the management of the functioning of complex technical systems allows us to conclude that it is possible, within the framework of operator training, to adequately study situations and to increase the level of reliability of the environment and training conditions based on technical implementation of procedures for identification and verification of possible boundary and emergency (catastrophic) states of the control object in the conditions of continuous dynamics of smooth change the intensity of control actions, a smooth change in the number of input micro-commands (micro-operations) of control, which, by their nature, are not erroneous, but when exceeded, the control object is likely to go into emergency (catastrophic) state from any other state.
Построение устройства для обучения операторов на основе предложенного принципа работы позволяет получить преимущество перед прототипом, обеспечивая повышение степени адекватности изучаемых ситуаций, повышение уровня достоверности среды и условий обучения, когда в динамике обучения количество вводимых микрокоманд (микроопераций) управления может плавно изменяться под влиянием предпринимаемых обучаемым управляющих воздействий, создавая потенциальную угрозу блокировки (коллапса) объекта управления.The construction of a device for training operators on the basis of the proposed principle of operation allows us to gain an advantage over the prototype, providing an increase in the degree of adequacy of the situations studied, increasing the level of reliability of the environment and training conditions, when in the dynamics of training the number of input micro-commands (micro-operations) of control can smoothly change under the influence of the managers impacts, creating a potential threat of blocking (collapse) of the control object.
Техническая реализация принципа динамического, пошагового (потактового) контроля значений (границ) количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного состояния с использованием методов теории катастроф в заявленном устройстве осуществлена путем введения внешнего динамического управления значением допустимого количества таких микрокоманд (микроопераций) управления, при превышении значений которого объект управления с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния (в заявленном устройстве - вход «Ввод управления» устройства и блок контроля 25), путем введения внешнего динамического управления формированием сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (обучаемого, пользователя) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления (в заявленном устройстве - вход «Ввод управления» устройства и блок контроля 25) и введения идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний управляемого объекта, а также формирования сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния управляемого объекта (в заявленном устройстве реализованы в рамках блока анализа 24).The technical implementation of the principle of dynamic, step-by-step (tick-wise) control of the values (boundaries) of the number of microcommands (microoperations) of control that predetermine a smooth drift of the object's parameters towards the emergency state using catastrophe theory methods in the claimed device is carried out by introducing an external dynamic control of the value of the allowable number of such microcommands ( microoperations) control, in excess of which the control object is likely to go into emergency (catastrophic) state from any other state (in the claimed device - input “Control input” of the device and control unit 25), by introducing an external dynamic control by generating a logic zero signal or logical unit, which characterize the prohibition or permission of the operator (trainee, user), respectively issuing a warning signal about the presence of a possible catastrophic state of the control object (in the claimed device - the input "Control input" of the device and the control unit 25) and the introduction of the identifier data and verification of boundary and emergency (catastrophic) states of a managed object, as well as the formation of logical zero or logical unit signals (prediction and warning signals), characterizing, respectively, the absence or presence of a possible catastrophic state of a managed object (implemented in the claimed device as part of analysis block 24) .
С учетом этого, в заявленном устройстве, наряду с коррекцией (управлением) количеством разрешенных явных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления, осуществляется реализация идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления, а также управляемое формирование значений допустимого количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния, обуславливающие повышение степени адекватности изучаемых ситуаций, повышение уровня достоверности среды и условий, в которых функционирует реальный управляемый объект.With this in mind, in the claimed device, along with the correction (control) of the number of explicit errors allowed that are made by the student in a row when developing complex control algorithms, the identification and verification of boundary and emergency (catastrophic) states of the control object is carried out, as well as the controlled formation of values of the allowable amount microcommands (microoperations) of control, which are not clearly erroneous, but predetermining a smooth drift of the object's parameters towards the boundary and catastrophically of state, causing increase of the degree of adequacy of the studied cases, improving the reliability of the environment and conditions in which the functions controlled by a real object.
С включением устройства двоичный сигнал «1» (единица) с входа «Запуск» поступает на второй вход 182 установочного элемента ИЛИ 18, через первый вход 71 стартового элемента ИЛИ 7 на установочный вход «Уст. «0» стартового счетчика 6. на установочный вход «Уст. «0» главного счетчика 11 и на первый вход 131 главного элемента ИЛИ 13, с выхода 133 которого он подается на счетный вход «Уст. «1» главного счетчика И, записывая в нем «1» (единицу) и через первый управляющий вход 013 подается на первый вход 1.1-1 регистра адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг. 4. Регистр адреса микрокоманды 1.1 инициирует разрешение на выдачу адреса очередной микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма управления и со своих М выходов 1.1-31-1.1-3М в двоичном коде передает его на М входов 1.2-11-1.2-1М элемента памяти микропрограммы 1.2.With the device turned on, the binary signal “1” (one) from the “Start” input is supplied to the
При получении этого сигнала в элементе памяти микропрограммы 1.2 блока 1 выбирается адрес микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма управления. Выбранная микрокоманда перезаписывается через М выходов 1.2-21-1.2-2М элемента памяти микропрограммы 1.2 на М входов 1.3-31-1.3-3м регистра микрокоманды 1.3 блока 1. Регистр микрокоманды 1.3 блока 1 выбирает соответствующую адресу микрооперацию управления.Upon receipt of this signal, the address of the microcommand corresponding to the first operation of the control algorithm is selected in the memory element of the firmware 1.2 of
С информационных выходов 1.321-1.32М регистра микрокоманды 1.3 через информационные выходы 0121-012М блока задания программы обучения 1 соответствующая адресу микрооперация управления в двоичном коде поступает на информационные входы 2311-231М блока коррекции команд 23, который может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 9.From the information outputs 1.32 1 -1.32 M of the micro-command register 1.3 through the information outputs 012 1 -012 M of the task block of the
Если в ходе обучения операторов нет необходимости во внешнем динамическом управлении процессом обучения с указанием явных ошибок, нецелесообразно инициировать динамическую коррекцию разрешенного количества явных ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке алгоритмов управления (например, если оператор заведомо подготовлен слабо и повышать стартовый уровень сложности обучения нецелесообразно), на М (K1-Км) входах «Коррекция» устройства, а значит и на входах 2211-221М, корректирующих 2231-223М и контрольных 2221-222М выходах блока коррекции требований 22, а также на контрольных входах 2341-234М блока коррекции команд сигналы отсутствуют. При этом регистр числа 20 продолжает хранить в неизменном виде заранее записанное числовое значение начального (стартового) количества допустимых явных ошибок.If during the training of operators there is no need for external dynamic control of the training process with the indication of obvious errors, it is impractical to initiate a dynamic correction of the allowed number of obvious errors made by the operator (trainee) in a row when developing control algorithms (for example, if the operator is knowingly prepared poorly and increase the starting level of complexity training impractical), on the M (K 1 -K m ) inputs of the “Correction” of the device, and therefore on the inputs 221 1 -221 M , corrective 223 1 -223 M and control 222 1 -222 M output There are no signals at the odes of the
В этом случае блок коррекции команд 23, изображенный на фиг. 9, выступает в роли транзитного узла и функционирует следующим образом. Не получив через контрольные входы 2341-234М блока 23 на свои контрольные входы 23.1-21-23.1-2М никаких сигналов, и одновременно, получив через информационные входы 2311-231М на свои информационные входы 23.1-11-23.1-1М соответствующий код микрооперации управления от блока 1, элемент сравнения 23.1 идентифицирует данную микрооперацию управления как некорректируемую и транслирует (перезаписывает) ее через свои выходы 23.1-31-23.1-3М на входы 23.2-11-23.2-1М регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23. При этом в элементе сравнения 23.1 проверка соответствия кодов, характеризующих начальное допустимое число явных ошибок и новое количество разрешенных явных ошибок не происходит. Регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23 блокирует свои индикаторные выходы 23.2-21-23.2-2М и со своих информационных выходов 23.2-31-23.2-3М, через информационные выходы 2331-233М блока 23 отправляет в двоичном коде содержание данной некорректируемой микрооперации управления на информационные входы 321-32М главного блока сравнения 3. Вместе с этим, с индикаторных выходов 1.3-11-1.3-1М регистра микрокоманды 1.3 содержимое первой некорректируемой микрооперации через индикаторные выходы 0111-011М блока задания программы обучения 1 поступает на управляющие входы 2411-241М блока анализа 24 для начала осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления.In this case, the
Если в ходе обучения операторов есть необходимость во внешнем динамическом управлении процессом обучения с указанием явных ошибок, целесообразно инициировать динамическую коррекцию разрешенного количества явных ошибок, допускаемых оператором (обучаемым) подряд при отработке алгоритмов управления, с внешнего устройства в двоичном коде (либо с помощью человека-инструктора (учителя), либо с помощью специального управляющего устройства), через М (К1-КМ) входов «Коррекция» устройства на входы 2211-221М блока коррекции требований 22 поступает новое, дополнительно вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных явных ошибок.If during the training of operators there is a need for external dynamic control of the training process with the indication of obvious errors, it is advisable to initiate a dynamic correction of the allowed number of obvious errors made by the operator (trainee) in a row when developing control algorithms from an external device in binary code (or using a human instructor (teacher), or using a special control device), through M (K 1 -K M ) inputs of the “Correction” of the device to the inputs 221 1 -221 M of the requirements correction unit 22 t new, additionally introduced in the dynamics of operator training management, the number of explicit errors allowed.
Блок коррекции требований 22 описан в прототипе и может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 8. Динамическая коррекция количества разрешенных явных ошибок, допускаемых обучаемым подряд при отработке сложных алгоритмов управления осуществляется в блоке 22, в итоге блок 22 со своих информационных выходов 2221-222М передает в двоичном коде содержание команды, характеризующей новое количество разрешенных явных ошибок, на контрольные входы 2341-234М блока 23 и через свои корректирующие выходы 2231-223М блока 22 на корректирующие входы 2031-203М регистра числа 20. Работа регистра числа 20 подробно описана в прототипе (см. патент РФ №2281560, G09B 9/00, 2006, бюл. 22), он может быть реализован в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 7 и отвечает за сравнение изначального и вновь вводимого допустимого числа явных ошибок, их запись и хранение. В итоге, в ячейках памяти элемента хранения 20.2 регистра числа 20 в любой момент времени после запуска устройства (постоянно) хранится в двоичном коде либо заранее введенное (записанное) допустимое число явных ошибок (не задействована динамическая коррекция алгоритма обучения с указанием явных ошибок), либо новое, вводимое в динамике управления обучением оператора, количество разрешенных явных ошибок (задействован корректируемый алгоритм обучения с указанием явных ошибок).The
С контрольных выходов 2221-222М блока 22 на контрольные входы 2341-234М блока 23 (фиг. 9) поступает в двоичном коде содержание команды, характеризующей новое количество разрешенных явных ошибок (код сигнала коррекции). Одновременно получив через информационные входы 2311-231М соответствующий код микрооперации управления от блока 1, блок коррекции команд 23 сравнивает эти коды (проверяет дидактическое соответствие количества разрешенных явных ошибок уровню сложности очередной микрооперации управления), и при их несовпадении идентифицирует данную микрооперацию управления как корректируемую и транслирует (перезаписывает) ее через свои выходы 23.1-31-23.1-3M на входы 23.2-11-23.2-1M регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23.From the control outputs 222 1 -222 M of the
В этом случае регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23, реализуемый в виде реверсивного сдвигающего регистра для сдвига вправо (на JK-триггерах в режиме RS-триггеров), осуществляет динамическую коррекцию очередной обучающей микрокоманды -формирует на основе данных, хранящихся в ячейках памяти второй ступени JK-триггеров, код новой микрокоманды обучения (более сложной либо более простой), дидактически соответствующей новому, вводимому в динамике управления обучением оператора, количеству разрешенных явных ошибок. Код новой микрокоманды (микрооперации) обучения записывается в М ячеек памяти первой ступени JK-триггеров регистра корректированной микрокоманды 23.2 (фиг. 9).In this case, the corrected microcommand register 23.2 of
Содержимое данной корректируемой микрооперации в двоичном коде поступает с индикаторных выходов 23.2-21-23.2-2М регистра корректированной микрокоманды 23.2 через индикаторные выходы 2321-232М блока 23 на управляющие входы 2411-241М блока анализа 24 для осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления. Одновременно с этим, содержимое корректируемой микрооперации в двоичном коде поступает с информационных выходов 2331-233М блока 23 на информационные входы 321-32М главного блока сравнения 3.The contents of this corrected microoperation in binary code comes from the indicator outputs 23.2-2 1 -23.2-2 M of the register of the corrected microcommands 23.2 through the indicator outputs 232 1 -232 M of
В случае совпадения кодов, когда налицо дидактическое соответствие нового количества разрешенных явных ошибок и уровня сложности очередной микрооперации управления, элемент сравнения 23.1 блока коррекции команд 23 идентифицирует данную микрооперацию управления как некорректируемую и реагирует так же, как и при отсутствии внешнего динамического управления процессом обучения (коррекция микрокоманд не нужна, изменилось и перезаписано в регистр числа 20 только количество разрешенных явных ошибок). При этом регистр корректированной микрокоманды 23.2 блока 23 блокирует свои индикаторные выходы 23.2-21-23.2-2М и со своих информационных выходов 23.2-31-23.2-3М, через информационные выходы 2331-233М блока 23 отправляет в двоичном коде содержание данной (некорректируемой) микрооперации управления на информационные входы 321-32М главного блока сравнения 3. Одновременно, как и в случае с отсутствием внешнего динамического управления процессом обучения, с индикаторных выходов 1.3-11-1.3-1М регистра микрокоманды 1.3 блока 1 содержимое первой (некорректируемой) микрооперации через индикаторные выходы 0111-011М блока задания программы обучения 1 поступает на управляющие входы 2411-241М блока анализа 24 для осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления.If the codes match, when there is a didactic correspondence between the new number of resolved obvious errors and the level of complexity of the next control microoperation, the comparison element 23.1 of the
Таким образом, на информационные входы 321-32М главного блока сравнения 3 с информационных выходов 2331-233М блока коррекции команд 23 поступает в двоичном коде содержимое (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации управления, соответствующей очередному этапу выполнения алгоритма управления обучаемым. Одновременно с этим, либо с индикаторных выходов 0111-011М блока 1 (некорректируемое обучение с указанием явных ошибок), либо с индикаторных выходов 2321-232М блока 23 (динамически корректируемое обучение с указанием явных ошибок), на управляющие входы 2411-241М блока анализа 24 поступает в двоичном коде содержимое и ведется учет количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния. После осуществления в блоке 24 процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления, содержимое (некорректируемых либо корректируемых) микроопераций управления с управляющих выходов 2421-242М блока анализа 24 поступают в двоичном коде на индикаторные входы 431-43М табло 4 и на входы 1411-141М панели индикации 14 в интересах визуализации информация о текущей операции алгоритма управления.Thus, the information inputs 32 1 -32 M of the
Таким образом, на управляющих входах 2411-241М блока анализа 24 имеем в двоичном коде не только содержимое, но и количество микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния.Thus, at the control inputs 241 1 -241 M of the
Динамическое управление значением допустимого количества таких микрокоманд (микроопераций) управления, при превышении которого объект управления с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния, идентификация и верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта, а также формирование сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния объекта управления, реализуется в рамках блока анализа 24 и блока контроля 25 следующим образом.Dynamic control of the value of the allowable number of such microcommands (microoperations) of control, when it is exceeded, the control object is likely to go into an emergency (catastrophic) state from any other state, identification and verification of boundary and emergency (catastrophic) states of the object, as well as the formation of logical zero signals or logical unit (prediction and warning signal), characterizing respectively the absence or presence of a possible catastrophic state control object is implemented within the
Блок контроля 25 (фиг. 3) предназначен для формирования управляющей кодовой последовательности (состоящей из элементов множества NM (см. выражение (1), где Nm - допустимое (пороговое, максимальное), a nm - реальное для каждого m-ого состояния объекта значение количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров данного объекта в сторону катастрофы), при превышении значений которого объект управления с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния, а также для формирования сигнала логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение обучаемого (пользователя, оператора) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления. Блок контроля 25 состоит из проверочного ОЗУ 25.0, счетчика 25.1 и может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 3. Формирование управляющей кодовой последовательности допустимых значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону катастрофы, а также формирование сигнала логического нуля или логической единицы производится следующим образом. С внешнего источника через вход «Ввод управления» устройства, управляющий вход 251 блока контроля 25 и управляющий вход 25.0-1 в ячейки памяти проверочного ОЗУ 25.0 производится последовательная запись в двоичном коде набора допустимых (пороговых) значений количества не явно ошибочных, но угрожающих катастрофой в последствии, микрокоманд (микроопераций) управления, а также запись логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления.The control unit 25 (Fig. 3) is designed to form a control code sequence (consisting of elements of the set N M (see expression (1), where N m is the permissible (threshold, maximum), an m is the real one for each mth state value of the number of microinstructions (microoperations) of control that predetermine a smooth drift of the parameters of this object towards disaster), exceeding which the control object is likely to go into an emergency (catastrophic) state from any other state, and to generate a logical zero signal or logical unit, which respectively characterize the prohibition or permission of the trainee (user, operator) to issue a warning signal about the presence of a possible catastrophic state of the control object.The
Отсчеты шагов (тактов) в рамках цикла обучения, иными словами, шагов проверки (контроля) соответствия допустимых значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону катастрофы, их реальному количеству за цикл обучения, поступают с выхода 212 элемента задержки 21, являясь, по физической сущности, сигналами о наличии (сигналы «ошибка») или отсутствии в действиях оператора явной ошибки. Они поступают со второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент И 5 на счетный вход «Уст. «1» стартового счетчика 6 (увеличивая его содержимое на единицу), а также через элемент задержки 21 поступают на управляющий вход 201 регистра числа 20, на информационные входы 821-82М блока стартовых элементов И 8 и на тактовые входы 243 и 253 блока анализа 24 и блока контроля 25 соответственно, являясь тактами (шагами) отсчета в рамках цикла обучения. Данные сигналы (отсчеты) поступают через тактовый вход 253 блока контроля 25 на тактовый вход 25.1-1 счетчика 25.1 и определяют, поступая с тактового выхода 25.1-3 счетчика 25.1 на тактовый вход 25.0-3 проверочного ОЗУ 25.0, момент начала последовательного считывания в двоичном коде хранящейся в проверочном ОЗУ 25.0 NM - набора допустимых (пороговых) для любого m-ого состояния значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного (катастрофичного) состояния. Последовательное считывание осуществляется через проверочный выход 25.0-4 проверочного ОЗУ 25.0 и выход 252 блока контроля 25 на проверочный вход 24.2-2 ПЗУ 24.2 блока анализа 24 (фиг. 2), а также определяет момент начала считывания хранящегося в проверочном ОЗУ 25.0 логического нуля или логической единицы. Считывание логического нуля или логической единицы также производится с проверочного выхода 25.0-4 проверочного ОЗУ 25.0 и выхода 252 блока контроля 25 на второй вход 24.7-2 элемента И 24.7 блока анализа 24 (фиг. 2). Со сбрасывающего выхода 25.0-2 проверочного ОЗУ 25.0 (фиг. 3) на сбрасывающий вход 25.1-2 счетчика 25.1 в момент считывания последовательности допустимых (пороговых) значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, и считывания логического нуля (логической единицы) поступает сигнал, сбрасывающий значения счетчика 25.1 и дающий команду счетчику 25.1 начать новый отсчет для вновь введенных управляющих воздействий (NМ - последовательности допустимых (пороговых) для любого m-ого состояния значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону аварийного (катастрофичного) состояния, и для вновь введенных управляющих воздействий - логического нуля (логической единицы).Counts of steps (cycles) within the training cycle, in other words, the steps of checking (controlling) the correspondence of the permissible values of the number of micro-commands (micro-operations) of control, which determine the smooth drift of the object parameters towards the catastrophe, their real number per training cycle, come from the output of 212
Блок анализа 24 предназначен для осуществления процедур идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров управляющих воздействий, предпринимаемых обучаемым, а также для выработки сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения), характеризующих соответственно отсутствие или наличие возможного катастрофического состояния объекта. Блок анализа 24 может быть реализован по схеме, представленной на фиг. 2. Идентификация и верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления при плавных изменениях параметров управляющих воздействий, предпринимаемых обучаемым, а также выработка сигналов логического нуля или логической единицы (сигнала предсказания и предупреждения) осуществляется в блоке 24 следующим образом.The
С индикаторных выходов 0111-011М блока 1 (некорректируемое обучение с указанием явных ошибок), либо с индикаторных выходов 2321-232М блока 23 (динамически корректируемое обучение с указанием явных ошибок) через управляющие входы 2411-241М блока анализа 24 на М управляющих входов 24.0-11-24.0-1М центрального ОЗУ 24.0 поступают в двоичном коде и записываются в ячейки памяти сигналы, характеризующие на (k+1)-м шаге цикла обучения как содержимое, так и количество микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния (см. фиг. 2).From indicator outputs 011 1 -011 M block 1 (non-correctable learning with obvious errors), or from indicator outputs 232 1 -232 M block 23 (dynamically corrected learning with obvious errors) via control inputs 241 1 -241 M of
Со второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент задержки 21, через тактовый вход 243 блока 24 на тактовый вход 24.0-3 центрального ОЗУ 24.0 и на тактовый вход 24.2-1 ПЗУ 24.2 поступает тактовый сигнал - сигнал о наличии или отсутствии явной ошибки, инициируя последовательное считывание из ячеек памяти центрального ОЗУ 24.0 каждого n из N значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния на (k+1)-м шаге обучения, а именно тех, которые соответствуют множеству (1) и имеют физический смысл превышения порога возможностей системы по надежности и устойчивости и, как следствие, высокой вероятности перехода объекта управления в аварийное (катастрофичное) состояние.From the
Значения количества n из общего числа N микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния на (k+1)-м шаге обучения (для каждого m-го состояния - значения количества nm из общего числа Nm микрокоманд) последовательно считываются с каждого m-го из исполнительных выходов 24.0-41-24.0-4М центрального ОЗУ 24.0 на входы соответствующих m-х исполнительных ОЗУ 24.11-24.1 м, а также на первый вход 24.3-1 элемента итерационного сравнения 24.3 и на второй вход 24.4-2 элемента сравнения 24.4. С выхода каждого m-го из исполнительных ОЗУ 24.11-24.1М на второй вход 24.3-2 элемента итерационного сравнения 24.3 в двоичном коде последовательно считываются хранившиеся в ячейках памяти значения количества n из общего числа N микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния (для каждого m-го состояния - значения количества nm из общего числа Nm микрокоманд) на k-м (предыдущем) шаге обучения. Кроме того, тактовый сигнал, поступающий с тактового входа 243 блока 24 на тактовый вход 24.2-1 ПЗУ 24.2, инициирует считывание в двоичном коде из ячеек памяти ПЗУ 24.2 на первый вход 24.4-1 элемента сравнения 24.4 заранее записанного допустимого значения количества микрокоманд (микроопераций) управления для любого m-го состояния, при превышении которого, в соответствии с выражением (2), объект с большой вероятностью перейдет в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния. На базе элемента сравнения 24.4 осуществляется процедура идентификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления. Данная процедура осуществляется путем последовательного (пошагового) априорного оценивания и сравнения значений количества каждого n из общего числа N микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния (для каждого m-го состояния - значения количества nm из общего числа Nm микрокоманд, входящих в множество NМ (1)) на (k+1)-м шаге обучения, с целью определения наличия или отсутствия для каждого состояния возможного превышения этими значениями nm допустимого порога Nm в соответствии с выражением (2).The values of the number n of the total number N of microinstructions (microoperations) of control, which are not clearly erroneous, but that predetermine a smooth drift of the object parameters towards the boundary and catastrophic state at the (k + 1) -th training step (for each m-th state, the number n m from the total number N m microcommands) are sequentially read from each m-th of the executive outputs 24.0-4 1 -24.0-4 M of the central RAM 24.0 to the inputs of the corresponding m-th executive RAM 24.1 1 -24.1 m, as well as to the first input 24.3-1 elements of iterative comparison 24.3 and on in the second input 24.4-2 of the comparison element 24.4. From the output of each m-th from the executive RAM 24.1 1 -24.1 M to the second input 24.3-2 of the iterative comparison element 24.3 in binary code, the values of the number n stored in the memory cells from the total number N of microcontrols (microoperations) of control, which are not clearly erroneous, are sequentially read , but predetermining the smooth drift of the object’s parameters towards a boundary and catastrophic state (for each m-th state - the number n m of the total number N m microcommands) at the k-th (previous) learning step. In addition, the clock signal from the
Таким образом, элемент сравнения 24.4 осуществляет пошаговое (потактовое) сравнение последовательно поступающих в двоичном коде с исполнительных выходов 24.0-41-24.0-4М центрального ОЗУ 24.0 значений каждого nm(k+1), со значением Nm, поступившим с выхода ПЗУ 24.2. Не превышение любым m-м (nm(k+1)) значением данного порога Nm, характеризует не выполнение условия (4) и результат процедуры идентификации (сравнения) выражается в появлении на выходе элемента сравнения 24.4 логического нуля, который в двоичном коде поступает на первый вход 24.7-1 элемента И 24.7. Превышение любым m-м (nm(k+1)) значением данного порога Nm, характеризует выполнение условия (4) и начало плавного изменения параметров объекта под влиянием реализуемых обучаемым управляющих воздействий - плавного изменения в критичную, угрожающую сторону количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными (для каждого m-го состояния), а результат процедуры идентификации (сравнения) выражается в появлении на выходе элемента сравнения 24.4 логической единицы, которая в двоичном коде поступает на первый вход 24.7-1 элемента И 24.7.Thus, the comparison element 24.4 performs step-by-step (step-by-step) comparison of sequentially arriving in binary code from the executive outputs 24.0-4 1 -24.0-4 M of the central RAM 24.0 values of each n m (k + 1), with the value of N m received from the output ROM 24.2. The non-exceeding by any m-th (n m (k + 1)) value of this threshold N m characterizes the non-fulfillment of condition (4) and the result of the identification (comparison) procedure is expressed in the appearance at the output of the comparison element 24.4 of a logical zero, which is in binary code arrives at the first input 24.7-1 element And 24.7. Exceeding by any m-m (n m (k + 1)) value of this threshold N m characterizes the fulfillment of condition (4) and the beginning of a smooth change in the parameters of the object under the influence of the control actions implemented by the learner - a smooth change in the critical, threatening side of the number of microcommands (microoperations ) controls that are not clearly erroneous (for each mth state), and the result of the identification (comparison) procedure is expressed in the appearance of a logical unit at the output of the comparison element 24.4, which in binary code goes to the first input 24.7-1 ele cient and 24.7.
На базе элемента итерационного сравнения 24.3, промежуточного ОЗУ 24.5 и промежуточного элемента И 24.6 осуществляется процедура верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления. Данная процедура осуществляется в два этапа. Первый этап осуществляется на базе элемента итерационного сравнения 24.3 путем последовательного пошагового (потактового) априорного оценивания и сравнения каждого m-го значения количества nm на данном k-м шаге обучения со значением количества nm на следующем (k+1)-м шаге в соответствии с выражением (3). С этой целью в элементе итерационного сравнения 24.3 осуществляется пошаговое сравнение последовательно и попарно поступающих в двоичном коде с выходов М исполнительных ОЗУ 24.11-24.1М каждого из значений nm(k) количества микрокоманд (микроопераций) управления на данном k-м шаге с соответствующими значениями nm(k+1) количества микрокоманд (микроопераций) управления на следующем (k+1)-м шаге, поступающими с исполнительных выходов 24.0-41-24.0-4М центрального ОЗУ 24.0. Не превышение любым m-м (nm(k+1)) из значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными на (k+1)-м шаге соответствующего m-го (nm(k)) из значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными на k-м (предыдущем) шаге, характеризует не выполнение условия (5) и результат первого этапа процедуры верификации (сравнения последующего значения с предыдущим) выражается в появлении на выходе элемента итерационного сравнения 24.3 логического нуля, который в двоичном коде поступает на вход промежуточного ОЗУ 24.5 и на второй вход 24.6-2 промежуточного элемента И 24.6. Превышение любым m-м (nm(k+1)) из значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными на (k+1)-м шаге соответствующего m-го (nm(k)) из значений количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными на k-м (предыдущем) шаге, характеризует выполнение условия (5). имеет физический смысл выявленной тенденции повышения вероятности изменения параметров объекта под влиянием реализуемых обучаемым управляющих воздействий в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния, а результат первого этапа процедуры верификации (сравнения последующего значения с предыдущим) выражается в появлении на выходе элемента итерационного сравнения 24.3 логической единицы, которая в двоичном коде поступает на вход промежуточного ОЗУ 24.5 и на второй вход 24.6-2 промежуточного элемента И 24.6.Based on the iterative comparison element 24.3, the intermediate RAM 24.5 and the intermediate element I 24.6, the verification procedure of the boundary and emergency (catastrophic) states of the control object is carried out. This procedure is carried out in two stages. The first stage is carried out on the basis of the iterative comparison element 24.3 by sequential step-by-step (beat) a priori estimation and comparison of each m-th value of the quantity n m at this k-th learning step with the value of the quantity n m at the next (k + 1) -th step in in accordance with the expression (3). To this end, in the iterative comparison element 24.3, a step-by-step comparison of sequentially and in pairs arriving in binary code from the outputs of M executive RAMs 24.1 1 -24.1 M of each of the values n m (k) of the number of micro-commands (microoperations) of control at this kth step is carried out with the corresponding the values of n m (k + 1) of the number of micro-commands (microoperations) of control at the next (k + 1) -th step, coming from the executive outputs 24.0-4 1 -24.0-4 M of the central RAM 24.0. Not exceeding by any m-th (n m (k + 1)) of the values of the number of micro-commands (micro-operations) of the control that are not clearly erroneous at the (k + 1) -th step of the corresponding m-th (n m (k)) of the values the number of microcommands (microoperations) of the control that are not clearly erroneous at the kth (previous) step is characterized by the non-fulfillment of condition (5) and the result of the first stage of the verification procedure (comparing the subsequent value with the previous one) is expressed in the appearance of an iterative comparison element 24.3 logical zero, which in binary code is input 24.5 g of the intermediate memory and the second input of AND 24.6-2 intermediate 24.6. Exceeding by any m-th (n m (k + 1)) from the values of the number of microcommands (micro-operations) of the control that are not clearly erroneous at the (k + 1) -th step of the corresponding m-th (n m (k)) from the values of the number microcommands (microoperations) of control, which are not clearly erroneous at the kth (previous) step, characterizes the fulfillment of condition (5). the physical meaning of the identified trend of increasing the probability of changing the object’s parameters under the influence of the control actions implemented by the learner towards the boundary and emergency (catastrophic) state, and the result of the first stage of the verification procedure (comparing the next value with the previous one) is expressed in the appearance of an iterative comparison element 24.3 logical units , which in binary code is fed to the input of the intermediate RAM 24.5 and to the second input 24.6-2 of the intermediate element And 24.6.
Второй этап процедуры верификации в блоке 24 осуществляется на базе промежуточного ОЗУ 24.5 и промежуточного элемента И 24.6 путем сравнения в промежуточном элементе И 24.6 полученного на k-м шаге результата первого этапа (логический нуль или логическая единица), хранящегося в промежуточном ОЗУ 24.5 и поступающего на первый вход 24.6-1 промежуточного элемента И 24.6, с результатом первого этапа (логический нуль или логическая единица), полученным на (k+1)-м шаге обучения и поступающим с выхода элемента итерационного сравнения 24.3 на второй вход 24.6-2 промежуточного элемента И 24.6. Физический смысл второго этапа верификации заключается в подтверждении (собственно верификации) выявленной тенденции повышения вероятности изменения параметров объекта под влиянием реализуемых обучаемым управляющих воздействий в сторону граничного и аварийного (катастрофичного) состояния этого объекта, а результат второго этапа верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 24.6 логической единицы или логического нуля, которые в двоичном коде поступают на первый вход 24.7-1 элемента И 24.7. Если полученный на k-м шаге результат первого этапа (например, логическая единица) совпадает с результатом первого этапа (логическая единица), полученным на (k+1)-м шаге, результат второго этапа процедуры верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 24.6 логической единицы. Если полученный на k-м шаге результат первого этапа (например, логическая единица) не совпадает с результатом первого этапа (логическая единица), полученным на (k+1)-м шаге, или полученный на k-м шаге результат первого этапа представляет собой логический нуль и совпадает с результатом первого этапа (логический нуль), полученным на (k+1)-м шаге, результат второго этапа процедуры верификации выражается в появлении на выходе промежуточного элемента И 24.6 логического нуля.The second stage of the verification procedure in
Тактовый сигнал, поступающий на тактовый вход 253 блока контроля 25. инициирует считывание с проверочного выхода 252 блока контроля 25 через проверочный вход 244 блока анализа 24 на второй вход 24.7-2 элемента И 24.7 логического нуля или логической единицы, характеризующих соответственно запрещение или разрешение оператора (обучаемого, пользователя) на выдачу сигнала оповещения о наличии возможного катастрофического состояния объекта управления.The clock signal supplied to the
Если с проверочного входа 244 блока 24 на второй вход 24.7-2 элемента И 24.7 получена логическая единица (оповещение о возможном катастрофическом состоянии необходимо) и логическая единица получена с выхода элемента сравнения 24.4 или с выхода промежуточного элемента И 24.6, результат идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления выражается в появлении на выходе элемента И 24.7 логической единицы. Логическая единица с выхода элемента И 24.7 поступает на считывающий вход 24.0-5 центрального ОЗУ 24.0 и запирает центральное ОЗУ 24.0. не позволяя идентифицированным и верифицированным сигналам, характеризующим как содержимое, так и количество микрокоманд (микроопераций) управления, считываться с управляющих выходов 24.0-21-24.0-2М центрального ОЗУ 24.0 через управляющие выходы 2421-242М блока анализа 24 (см. фиг. 1) на индикаторные входы 431-43М табло 4 и на входы 1411-141М панели индикации 14 в интересах визуализации для обучаемого информации о текущей операции алгоритма управления.If a logical unit is received from the
Кроме того, логическая единица с выхода элемента И 24.7 через предупредительный выход 245 блока 24 поступает на выход «Угроза» устройства, являясь сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим наличие возможного катастрофического состояния объекта управления и призывающим обучаемого (пользователя, оператора) произвести внешнюю коррекцию количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния (например, ввести временный запрет или принудительное ограничение на количество данных команд) или пороговых, допустимых значений количества таких микрокоманд (микроопераций) управления с целью не допустить аварийного (катастрофичного) скачкообразного изменения состояния объекта управления при малых возмущениях, обусловленных действиями обучаемого [2].In addition, the logical unit from the output of the And 24.7 element through the
Если с проверочного входа 244 блока 24 (см. фиг. 2) на второй вход 24.7-2 элемента И 24.7 получен логический нуль (обучаемый не нуждается в оповещении о возможном катастрофическом состоянии), а с выхода элемента сравнения 24.4 или с выхода промежуточного элемента И 24.6 получен либо логический нуль, либо логическая единица, результат идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления выражается в появлении на выходе элемента И 24.7 логического нуля. Если с проверочного входа 244 блока 24 на второй вход 24.7-2 элемента И 24.7 получена логическая единица (оповещение о возможном катастрофическом состоянии необходимо), а с выхода элемента сравнения 24.4 или с выхода промежуточного элемента И 24.6 получен логический нуль, результат идентификации и верификации граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта выражается в появлении на выходе элемента И 24.7 логического нуля. Логический нуль с выхода элемента И 24.7 поступает на считывающий вход 24.0-5 центрального ОЗУ 24.0 и открывает центральное ОЗУ 24.0, позволяя идентифицированным и верифицированным сигналам, характеризующим как содержимое, так и количество микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния, считываться с управляющих выходов 24.0-21-24.0-2М центрального ОЗУ 24.0 через управляющие выходы 2421-242М блока анализа 24 (см. фиг. 1) на индикаторные входы 431-43М табло 4 и на входы 1411-141М панели индикации 14 в интересах визуализации для обучаемого информации о текущей операции алгоритма управления.If a logical zero is received from the
Кроме того, логический нуль с выхода элемента И 24.7 через предупредительный выход 245 блока 24 поступает на выход «Угроза» устройства, являясь сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим отсутствие возможного катастрофического состояния объекта управления. Таким образом, наличие на предупредительном выходе 245 блока анализа 24 и на выходе «Угроза» устройства сигнала логической единицы служит показателем блокировки устройства, а наличие на предупредительном выходе 245 блока 24 и на выходе «Угроза» сигнала логического нуля служит показателем разблокировки устройства для обучения операторов в целом.In addition, the logical zero from the output of the element And 24.7 through the
Идентифицированные и верифицированные сигналы, характеризующие содержимое и количество микрокоманд (микроопераций) управления, через управляющие выходы 2421-242М блока анализа 24 (см. фиг. 1) поступают на индикаторные входы 431-43М табло 4 и на входы 1411-141М панели индикации 14, оповещая оператора и визуализируя в его интересах информацию о текущей операции алгоритма управления.Identified and verified signals characterizing the content and number of microcommands (microoperations) of control, through the control outputs 242 1 -242 M of the analysis unit 24 (see Fig. 1) are supplied to the indicator inputs 43 1 -43 M of the
Оператор (обучаемый), воспринимая данную информацию, принимает к сведению, что идентификация и верификация граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта в рамках текущей операции алгоритма управления осуществляется, предпринимает очередное управляющее воздействие, набирая на клавиатуре блока ответных действий оператора 2 код управляющего воздействия, формируя, тем самым, управленческое решение.The operator (trainee), perceiving this information, takes into account that the identification and verification of the boundary and emergency (catastrophic) states of the object within the framework of the current operation of the control algorithm is carried out, it takes the next control action by typing the control action code on the keyboard of the response unit of operator 2, thereby forming a management decision.
Код управляющего воздействия с М выходов 0211-021М блока ответных действий оператора 2 поступает на ответные входы 311-31М главного блока сравнения 3. Одновременно на информационные входы 321-32М главного блока сравнения 3 поступает в двоичном коде содержание очередной (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации, выдаваемое с информационных выходов 2331-233М блока коррекции команд 23.The control action code from the M outputs 021 1 -021 M of the response block of the operator 2 is supplied to the response inputs 31 1 -31 M of the
В главном блоке сравнения 3 оценивается безошибочность сформированного оператором управляющего воздействия путем сравнения кодов задействованного и требуемого управляющего воздействия, который поступает в блок 3 по информационным входам 321-32М в рамках очередной (некорректируемой либо корректируемой) микрооперации из регистра корректированной микрокоманды 23.2 блока 23. В случае совпадения кодов операция считается выполненной обучаемым без явных ошибок и бинарный сигнал «нет ошибки» появляется на первом выходе 33 блока 3, в противном случае, т.е. при явной ошибке в действиях оператора, сравнения поступивших кодов не происходит, а сигнал «ошибка» фиксируется на втором выходе 34 главного блока сравнения 3.In the main block of
Сигнал «нет ошибки» с первого выхода 33 главного блока сравнения 3 поступает на второй вход 72 стартового элемента ИЛИ 7 и через второй управляющий вход 014 блока задания программы обучения 1 на второй вход 1.1-2 регистра адреса микрокоманды 1.1.The signal “no error” from the
При этом в регистре адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1 происходит сдвиг к следующей ячейке регистра, где записан код адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления, и цикл работы устройства повторяется в описанном ранее порядке.At the same time, in the address register of the microcommand 1.1 of the task block of the
Если оператор (обучаемый) без явных ошибок завершает весь алгоритм управления, с контрольного выхода 1.1-4 регистра адреса микрокоманды 1.1 через контрольный выход 015 блока задания программы обучения 1 в двоичном коде поступает сигнал «нет ошибки» на информационные входы 1021-102М блока опросных элементов И 10, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг. 6. Сигнал «нет ошибки», поступая на информационные входы 1021-102М блока опросных элементов И 10, инициирует передачу со своих выходов 1031-103М содержимого главного счетчика 11 (т.е. «1» - единицы), на входы 1221-122М дешифратора 12. Начальный сигнал «1» (единица) с выходов 1211-121M дешифратора 12 в десятичном коде поступает через информационные входы 441-44М табло 4 на входы 1711-171М индикатора номера тренировки 17 для отображения оператору.If the operator (trainee) completes the entire control algorithm without obvious errors, from the control output 1.1-4 of the micro command address register 1.1 through the
Кроме того, если оператор без явных ошибок завершил весь алгоритм управления, с контрольного выхода 015 блока задания программы обучения 1 сигнал «нет ошибки» в двоичном коде также поступает на сбрасывающий вход 94 триггера 9, инициируя появление сигнала «нет ошибки» на его инверсном выходе 92. Данный сигнал «нет ошибки» в двоичном коде поступает через второй контрольный вход 42 табло 4 на вход 161 транспаранта «Тренировка» 16, засвечивая данный транспарант. Тем самым сигнализируется, что обучаемый переводится из режима «Упражнение» в режим «Тренировка».In addition, if the operator completes the entire control algorithm without obvious errors, the signal “no error” in binary code also goes to the
В случае совершения оператором (обучаемым) явной ошибки в выполнении очередной операции, сигнал «ошибка» в двоичном коде появляется на втором выходе 34 главного блока сравнения 3. Данный сигнал поступает на второй вход 132 главного элемента ИЛИ 13 и далее, с его выхода 133 на счетный вход «Уст. «1» главного счетчика 11, добавляя к его содержимому еще одну единицу. Кроме того, данный сигнал с выхода 133 главного элемента ИЛИ 13 поступает через первый управляющий вход 013 на первый вход 1.1-1 регистра адреса микрокоманды 1.1 блока задания программы обучения 1, возвращая обучаемого в новой тренировке к первой операции алгоритма. При этом транспарант «Упражнение» 15 остается засвеченным, тем самым сигнализируя оператору, что он не переведен на новый режим обучения. Процесс продолжается до тех пор, пока обучаемый не завершает весь алгоритм управления без явных ошибок и сигнал «нет ошибки» не появляется на контрольном выходе 1.1-4 регистра адреса микрокоманды 1.1 и на контрольном выходе 015 блока 1, поступая на сбрасывающий вход 94 триггера 9 и инициируя засвечивание транспаранта «Тренировка» 16.If the operator (trainee) makes a clear error in the next operation, the error signal in binary code appears on the
Если же обучаемый в своей последующей деятельности (т.е. уже в режиме «Тренировка») совершает явные ошибки, значит, он был переведен с режима «Упражнение» на режим «Тренировка» преждевременно либо случайно, и ключевым критерием подготовленности оператора может стать количество явных ошибок, допущенных подряд. В любом случае - не совершения или совершения оператором явной ошибки, сигнал о наличии (сигнал «ошибка») или отсутствии явной ошибки с второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент И 5 поступает на счетный вход «Уст. «1» стартового счетчика 6, увеличивая его содержимое на единицу. Этот же сигнал о наличии (сигнал «ошибка») или отсутствии явной ошибки со второго выхода 34 главного блока сравнения 3 через элемент задержки 21 поступает на тактовые входы 243 и 253 блока анализа 24 и блока контроля 25 соответственно (являясь тактами (шагами) отсчета в рамках цикла обучения), на управляющий вход 201 регистра числа 20 и на информационные входы 821-82М блока стартовых элементов И 8, который может быть реализован в соответствии со схемой, предложенной на фиг. 5.If the student in his subsequent activities (that is, already in the "Training" mode) makes obvious mistakes, it means that he was transferred from the "Exercise" mode to the "Training" mode prematurely or accidentally, and the key criterion for the preparedness of the operator can be the number obvious mistakes made in a row. In any case - if the operator didn’t make or commit an obvious error, the signal about the presence (signal “error”) or the absence of an obvious error from the
Сигнал «ошибка» формируется (инициируется) на выходах 831-83М блока стартовых элементов И 8 при увеличении содержимого стартового счетчика 6 на единицу и поступает на информационные входы 1911-191М ответного блока сравнения 19, в котором производится сравнение числа допущенных и разрешенных подряд явных ошибок.The error signal is generated (initiated) at the outputs 83 1 -83 M of the block of start elements AND 8 when the contents of the start counter 6 are increased by one and goes to the information inputs 191 1 -191 M of the
Если количество допущенных и количество разрешенных на данный момент (некоррелированное либо откорректированное число, записанное и хранимое в регистре числа 20) явных ошибок не совпадает (допущенных явных ошибок меньше), а на предупредительном выходе 245 блока 24 и на выходе «Угроза» устройства присутствует логический нуль, являющийся результатом идентификации и верификации - сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим отсутствие возможного катастрофического состояния объекта управления, то цикл обучения продолжается в соответствии с ранее описанным порядком за исключением того, что если после явной ошибки очередное действие выполняется оператором правильно, то сигналом с первого выхода 33 главного блока сравнения 3 через стартовый элемент ИЛИ 7 содержимое стартового счетчика 6 обнуляется. Данный сигнал об отсутствии явной ошибки является аналогом сигнала, поступающего (наряду с сигналом «ошибка») со второго выхода 34 главного блока сравнения 3. Таким образом, наряду с введенными процедурами идентификации и верификации, реализуются и процедуры, заложенная в прототипе - подсчитывается количество явных ошибок допущенных оператором подряд как при отработке навыков с учетом динамики функционирования объекта управления (динамики смены пороговых значений состояний АСУ) - с коррекцией, так и при отработке обучаемым навыков без учета данных факторов - без коррекции.If the number of allowed and the number of currently allowed (uncorrelated or corrected number recorded and stored in the register number 20) obvious errors do not match (there are fewer obvious errors), and there is a logical output on the
Если количество допущенных и разрешенных на данный момент подряд явных ошибок (некорректированное либо откорректированное число, записанное и хранимое в регистре числа 20) совпадает, а на предупредительном выходе 245 блока 24 и на выходе «Угроза» устройства присутствует логический нуль, являющийся результатом идентификации и верификации - сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим отсутствие возможного катастрофического состояния объекта управления, то бинарный сигнал «ошибка» с выхода 193 ответного блока сравнения 19 поступает через установочный элемент ИЛИ 18 на установочный вход 93 триггера 9. Триггер 9 передает данный сигнал в двоичном коде со своего прямого выхода 91, через первый контрольный вход 41 табло 4 на вход 151 транспаранта «Упражнение», инициируя засвечивание данного транспаранта и возвращая, тем самым, обучаемого на режим «Упражнение».If the number of obvious errors made and resolved at the moment in a row (uncorrected or corrected number recorded and stored in the register of the number 20) coincides, and at the
Если количество допущенных и количество разрешенных на данный момент (некорректированное либо откорректированное число, записанное и хранимое в регистре числа 20) явных ошибок не совпадает (явных ошибок нет или мало), либо совпадает (явных ошибок много), но на предупредительном выходе 245 блока 24 и на выходе «Угроза» устройства присутствует логическая единица, это является показателем блокировки устройства, сигналом предсказания и предупреждения, характеризующим наличие возможного катастрофического состояния объекта управления и требует от обучаемого (пользователя, оператора) проведения внешней коррекции требуемого количества микрокоманд (микроопераций) управления, не являющихся явно ошибочными, но предопределяющих плавный дрейф параметров объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния, с целью не допустить аварийного (катастрофичного) скачкообразного изменения состояния объекта управления при малых возмущениях, обусловленных действиями обучаемого [2].If the number of errors made and the number of currently allowed ones (uncorrected or adjusted number, recorded and stored in the register of number 20) does not coincide with obvious errors (there are no obvious errors or few), or it coincides (there are many obvious errors), but at
В итоге, в рамках контроля результатов обучения и закрепления навыков оператора, на каждом этапе обучающего алгоритма управления, помимо бинарного сигнала «нет ошибки» на первом 33 выходе главного блока сравнения 3, либо записанного в двоичном коде сигнала «ошибка» - на выходе 193 ответного блока сравнения 19, характеризующих оценку правильности (без явных ошибок) действий обучаемого, имеем на предупредительном выходе 245 блока 24 и на выходе «Угроза» устройства в двоичном коде логический ноль или логическую единицу, полученные на основе идентификации и верификации состояний объекта управления с использованием методов теории катастроф и характеризующие соответственно отсутствие или наличие вызванного действиями обучаемого плавного дрейфа параметров данного объекта в сторону граничного и катастрофичного состояния.As a result, as part of monitoring the learning outcomes and reinforcing operator skills, at each stage of the training control algorithm, in addition to the binary signal “no error” at the first 33 output of the
Анализ принципа работы заявляемого устройства для обучения операторов показывает очевидность того факта, что наряду с сохраненными возможностями по анализу действий оператора на основе динамически корректируемого количества разрешенных явных ошибок, допускаемых обучаемым, устройство способно реализовывать алгоритм обучения в условиях возникновения граничных и аварийных (катастрофичных) состояний объекта управления, при плавных изменениях параметров данного объекта под влиянием предпринимаемых обучаемым управляющих воздействий (микрокоманд (микроопераций)), которые, по своему характеру, не являются ошибочными, но обеспечивают высокую вероятность перехода объекта управления в аварийное (катастрофичное) состояние из любого другого состояния. Помимо этого, заявленное устройство способно оповещать (предупреждать) обучаемого (пользователя, оператора) объекта управления об его возможном аварийном состоянии на основе данных идентификации и верификации.An analysis of the principle of operation of the inventive device for training operators shows the obviousness of the fact that, along with the saved capabilities for analyzing operator actions based on the dynamically adjusted number of resolved obvious errors made by the learner, the device is able to implement the learning algorithm in the event of boundary and emergency (catastrophic) states of the object control, with smooth changes in the parameters of this object under the influence of control actions taken by the learner (microcommands (microoperations)), which, by their nature, are not erroneous, but provide a high probability of the transition of the control object to an emergency (catastrophic) state from any other state. In addition, the claimed device is able to notify (warn) the learner (user, operator) of the control object about its possible emergency condition based on identification and verification data.
Данное устройство обеспечивает повышение степени адекватности изучаемых ситуаций, повышение уровня достоверности среды и условий обучения, когда в динамике обучения количество вводимых микрокоманд (микроопераций) управления может плавно изменяться под влиянием предпринимаемых обучаемым управляющих воздействий, создавая потенциальную угрозу блокировки (коллапса) объекта управления. Это что существенно расширяет область применения устройства, расширяет функциональные возможности тренажерной аппаратуры, где заявленное устройство для обучения операторов будет использовано.This device provides an increase in the degree of adequacy of the situations studied, an increase in the level of reliability of the environment and learning conditions, when in the dynamics of training the number of input micro-commands (micro-operations) of control can smoothly change under the influence of the control actions taken by the student, creating a potential threat of blocking (collapse) of the control object. This significantly expands the scope of the device, expands the functionality of the training equipment, where the claimed device for training operators will be used.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Арнольд В.И. Теория катастроф. - М.: Наука, 1990. - 128 с;1. Arnold V.I. Catastrophe theory. - M .: Nauka, 1990 .-- 128 s;
2. Постон Т., Стюарт И. Теория катастроф и ее приложения. Пер. с англ. - М.: Мир, 1980. - 608 с;2. Poston T., Stuart I. The theory of disasters and its applications. Per. from English - M .: Mir, 1980 .-- 608 s;
3. Петров Ю.П., Петров Л.Ю. Неожиданное в математике и его связь с авариями и катастрофами последних лет. - СПб.: НИИХ СпбГУ, 1999. - 108 с;3. Petrov Yu.P., Petrov L.Yu. Unexpected in mathematics and its connection with accidents and catastrophes of recent years. - SPb .: NIIH SPbSU, 1999. - 108 s;
4. Паращук И.Б., Дьяков СВ. Математика теории катастроф применительно к задачам анализа надежности элементов сети связи. / Системы связи. Анализ. Синтез. Управление. / Под ред. проф. Постюшкова В.П. Выпуск 5. - СПб.: Изд-во «Тема», 2001. - 84 с, С. 47-49;4. Parashchuk IB, Dyakov SV. Mathematics of catastrophe theory as applied to problems of analyzing the reliability of communication network elements. / Communication systems. Analysis. Synthesis. Control. / Ed. prof. Postyushkova V.P.
5. Паращук И.Б., Дьяков С.В. Перспективы оценки устойчивости телекоммуникационных сетей с использованием методов теории катастроф. // 56-я научно-техническая конференция, посвященная Дню радио. Материалы конференции. - СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001 г., С. 56-57.5. Paraschuk I.B., Dyakov S.V. Prospects for assessing the stability of telecommunication networks using disaster theory methods. // 56th scientific and technical conference dedicated to Radio Day. Conference proceedings. - SPb .: SPbGETU "LETI", 2001, S. 56-57.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113913A RU2615836C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Device for operators' training |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016113913A RU2615836C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Device for operators' training |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2615836C1 true RU2615836C1 (en) | 2017-04-11 |
Family
ID=58642286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016113913A RU2615836C1 (en) | 2016-04-11 | 2016-04-11 | Device for operators' training |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2615836C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2011229C1 (en) * | 1991-04-01 | 1994-04-15 | Военная академия связи | Device for teaching operators |
RU2012065C1 (en) * | 1991-03-07 | 1994-04-30 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Simulator for operator of manufacturing process control systems |
RU2281560C1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-08-10 | Военная академия связи | Device for training operator |
US20110039237A1 (en) * | 2008-04-17 | 2011-02-17 | Skare Paul M | Method and system for cyber security management of industrial control systems |
US20140335480A1 (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Using cloud-based data for industrial automation system training |
-
2016
- 2016-04-11 RU RU2016113913A patent/RU2615836C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2012065C1 (en) * | 1991-03-07 | 1994-04-30 | Сибирский металлургический институт им.Серго Орджоникидзе | Simulator for operator of manufacturing process control systems |
RU2011229C1 (en) * | 1991-04-01 | 1994-04-15 | Военная академия связи | Device for teaching operators |
RU2281560C1 (en) * | 2005-03-10 | 2006-08-10 | Военная академия связи | Device for training operator |
US20110039237A1 (en) * | 2008-04-17 | 2011-02-17 | Skare Paul M | Method and system for cyber security management of industrial control systems |
US20140335480A1 (en) * | 2013-05-09 | 2014-11-13 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Using cloud-based data for industrial automation system training |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20110165550A1 (en) | Management system for online test assessment and method thereof | |
US20180144090A1 (en) | Ranking combinations of mutants, test cases and random seeds in mutation testing | |
RU2615836C1 (en) | Device for operators' training | |
Benavot et al. | Monitoring the education of youth and adults: from EFA to Sustainable Development Goal 4 | |
RU2281560C1 (en) | Device for training operator | |
Rich et al. | Cause typicality and the continued influence effect. | |
RU2281561C1 (en) | Device for training operator | |
RU2263350C1 (en) | Device for training operators | |
RU2763126C1 (en) | Apparatus for predicting random events | |
Nurgabyl et al. | Construction of a mathematical model for calibrating test task parameters and the knowledge level scale of university students by means of testing | |
SU1661819A1 (en) | Operators trainer | |
RU2467388C1 (en) | Apparatus for managing teaching and evaluating knowledge of students in distance learning system | |
Wang et al. | Nonparametric CD‐CAT for multiple‐choice items: Item selection method and Q‐optimality | |
SU1065869A1 (en) | Device for teaching and checking knowledge of trainee | |
SU1587560A1 (en) | Device for teaching operators | |
SU1619328A1 (en) | Device for training operators | |
Hussain | Unstandardized and defective evaluation practices in the examination system in pharmacy institutes of Pakistan | |
Abad et al. | Risk and ethics: Learning from practitioners and public. | |
RU1786500C (en) | Device for operator training | |
RU2011226C1 (en) | Device for teaching operators | |
SU640354A1 (en) | Adaptive teaching appliance | |
Andrich et al. | The Guttman Structure and Analysis of Responses | |
RU73512U1 (en) | AUTOMATED TESTING SYSTEM FOR PROFESSIONAL KNOWLEDGE OF MANAGERS AND SPECIALISTS OF CIVIL AVIATION ENTERPRISES IN THE AREA OF MANAGEMENT AND BUSINESS ACTIVITY | |
SU1594582A1 (en) | Device for teaching operators | |
SU1336084A1 (en) | Device for training operators |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180412 |