SU1086451A2 - Адаптивный тренажер оператора - Google Patents

Abstract

АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА по авт. св. № 1029215, о т личающийс  тем, что с целью расширени  дидактических врзможностей тренажера, в него введены после довательно включенные дешифратор ко манд, коммутатор и блок цифро-аналоговых преобразователей, выход которого соединен с входом имитатора фоновых помех, вход дешифратора команд подключен к п тому выходу программного блока, а второй вход коммутатора соединен с вторым выходом блока моделировани  объекта тренажа.

Description

I Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам обучени  (тренажа ) де тельности операторов, выполн ющих функции обнаружени  и распознавани  образов, слежени , прин ти  решени  и т.д. По основному авт. св. № 1029215 известен адаптивный тренажер оператора , содержащий блок моделировани  объекта/тренажа, первый вход которого непосредственно соединен с первым выходом программного блока, второй и третий входы подсоединены через -имитатор сигналов воздействи  к второму и третьему выходу программного блока, а четвертый вход подключен к одному извыходов блока ручного управлени , выход блока моделировани  объекта тренажа св зан через сумматор с входом индикатора и первым входом вычислительного блока , генератор шума, выход которого через последовательно включенные модул тор , фильтр низких частот и усилитель подсоединен к одному из входов имитатора сигналов воздействи , блок формировани  сигналов, подключенный своими входами к индикатору, блоку ручного управлени  и второму входу вычислительного блока, а выход блока формировани  сигналов св зан с первым входомпервого блока сравнени , второй блок сравнени , один вход которого подсоединен к выходу вычислительного блока, другой вход соединен с выходом блока эталон ных импульсных переходных функций, а выход второго блока сравнени  через блок прин тие решени  подключен к одному входу блока отображени  инфор мации, другой вход которого через последовательно включенные узел пам  ти и дешифратор соединен с одним из выходов первого блока сравнени , дру гой выход которого через узел сопр  жени  подключен к блоку регистрации имитатор фоновых помех соединен с од ним из входов сумматора, при этом второй выход блока прин ти  решени  подсоединен к одному из входов моду л тора ij. Недостатком данного тренажера  вл етс  то, что при отработке операто какой-либо учебной задачи необходимо использовать в полном объеме аппаратуру тренажера и темсамым перед псстановйой конкретной задачи 51 каждый раз операторам требуетс  объ сн ть , ознакамливать и привиьать навыки практического использовани  того оборудовани  и приборов, кото- рые будут задействованы дл  решени  той или иной учебной задачи на тренажере . Дл  эксплуатации тренажера приходитс  также привлекать специалистов , .обслуживанлцих тренажерную технику и поддерживающих ее в работоспособном состо нии. Кроме того, в тренажере не предусмотрен объективный контроль количества информации, выносимой на средства ее индикации: табло, мнемосхемы, контрольные.приборы и т.д., в св зи с чем возможны случаи, когда информационна  пропускна  способность операторов не соответствует тому объему информации, который он должен переработать дл  достижени  конечного результата в своей де тельности. Таким образом, перечисленные недостатки снижают эффективность процесса обучени  операторов . Цель изобретени  - расширение дидактических возможностей тренажера, повьш1ающее эффективность процесса обучени  (тренажа) операторов путём объективного контрол  количества информации, необходимого дл  формировани  концептуальной модели оператором в процессе решени  профессиональной задачи. Поставленна  цель достигаетс  тем что в адаптивный тренажер оператора введены последовательно включенные . депшфратор команд, коммутатор и блок цифро-аналоговых преобразователей, выход которого соединен с входом имитатора фоновых помех, вход депвфратора команд подключен к п тому выкоду программного блока, а второй вход коммутатора соединен с вторым выходом блока моделировани  объекта тренажа . На фиг. } представлена структура адаптивного тренажера; на фиг. 2 структура блока моделировани  объекта тренажа. . Адаптивный тренажер содержит генератор 1 щума, модул тор 2, имитатор . 3 фоновых помех, сумматор U, индикатор 5, блок 6 ручного управлени , вычислительный блок 7, усилитель 8, фильтр 9 низких, частот, блок 10 формировани  сигналов, блок 1 эталонных импульсных переходных функций, блок

12 сравнени , имитатор 13 сигналов воздействи , программный блок 14, блок 15 сравнени , дешифратор 16, узел 17 пам ти, блок 18 отображени  информации, блок 19 прин ти  решени  узел 20 сопр жени , блок 21 регистрации , блок 22 моделировани  объекта тренажа, блок 23 цифро-аналоговых преобразователей, дешифратор 24 команд , коммутатор 25.

Блок 22 моделировани  объекта тренажа содержит (фиг. 2 объект 26 гренажа, узел 27 линий задержки, узел 28 умножени , умножитель 29, узел 30 усреднени , узел 31 пам ти.

Блок 22 предназначен дл  формировани  информационной модели объекта 26 тренажа, служащей основой целенаправленной де тельности оператора в процессе решени  им какой-либо профессиональной задачи. Дл  формировани  зтой информационной модели предварительно необходимо смоделировать физические процессы, которые протекают между функциональными узлшчи, подсистемами и системами объекта 26, структурно объединенных в соответствии с требовани ми и характером решаемой оператором задачи. При одновременном наблюдении (регистрации) в процессе моделировани  вход-выходных сигналов каких-либо компонентов объекта 26 получают сведени  в виде .импульсных переходных функций о сбст нии динамики всех функциональных yaлов , подсистем и систем объекта 26, которые хран тс  в узле 31.. Таким образом, на выходе блока 22 получают сигналы, которые представл ют собой произведение вход-выходных сигналов объекта тренажа в целом, а также его составл ющих компонентов, информаци  о которых.программно вьшоситс  на индикатор 5 в соответствии с той или иной учебной (профессиональной) задачей по командам программного блока . . После включени  питани  адаптивный тренажер оператора работает слег дующим образом. Дл  совершенствовани  и контрол  характеристик де тельности оператора , работа которого в человеко-машинной системе протекает по жесткой программе, т.е. в соответствии с положени ми инструкции в программном блоке 14 генерируетс  соответствующа  программа де тельности оператора . Электрические сигналы в виде двоичных позиционных кодов с выхода / программного блока 14 поступают на вход имитатора 13 сигналов воздействи , где они дешифрируютс , и с его выхода поступают на вход блокь 22 дл  имитации в нем информационный

процессов. Последний вырабатьшает

сигналы реакций, которые с его выхода подвод тс  на сумматор 4, где они суммируютс  с сигналами, поступающими на его другой вход с имитатора 3 фоновых помех. Зашумленный сигнал с выхода сумматора 4 поступает на вход индикатора 5, где и предъ вл етс  оператору путем отображени  и сигнализации , и на первый -вход блока 0.

Оператор в соответствии с полученной информацией воздействует на органы блока 6, который вырабатывает сигналы управл ющих воздействий, поступающие на входы блоков 10 и 26. При этом в блоке 10 производитс  преобг разование по амплитуде и длительности дл  согласовани  режимов работы тренажера .

Как отмечалось, программа де тельности оператора, генерируема  программным блоком 14, представл ет собой матрицу позиционных двоичных кодов. Калща  строка матрицы соответствует программе отработки той или иной задачи; в зависимости от имитируемой ситуации. Каждый разр д строки соответствует номеру органа управлени  блока 6. Значение 1 приписываетс  разр ду в случае задействовани  по программе в определенные моменты времени .соответствующего органа ручногр управлени  блока 6, а значение О в случае его незадействовани . I . В программный блок 14 введена также программа последовательности отображени  информации в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигналом блока 10. Коды задействованных строк матрицы с выхода программного блока 14 переписьшаютс  в блок 15. На другой вход блока 15 с выходов блока 6 и индикатора 5 (через блок 10) по мере отработки оператором задачи поступают электрические сигналы. В блоке I3 производитс  сравнение пор дка поступлени  сигналов, вы вл ютс  излишние (или недостающие) сигналы, врем  поступлени  сигналов (позже - раньше) с их программными ; значени ми. В случае отклонени  от нормы сигналы отклонени  передаютс  на узел 20 дл  кодировани  и дальнейшего документировани  в блоке 21, а также на входы дешифратора Гб, который преобразует коды двоичных сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов. Сигналы с выхода дешифратора 16 поступают через узел 17 на вход блока 8 дл  индикации числа ошибочных упраЛ ющих действий оператора и своевременности (шти несвоевременности) их выполнени . Дл  совершенствовани  и контрол  характеристик эвристической де тельности оператора, в частности скорости адаптации и самообучаемости оператора , в программный блок 14 введеиа соответствующа  программа его де тельности в системе оператор - тренажер . Программа эвристической де тельности оператора состоит из двух подпрограмм . Перва  из них предназначена дл  генерации начальных условий в состо нии объекта тренажа, а друга вносит изменени  в динамику объекта тренажа, чмитиру  тем самым отказы в нем каких-либо функциональных узлов , подсистем и систем. Как отмечалось выше, информаци  о текущем состо нии объекта тренажа и его состав л ющих компонентов дл  той или иной профессиональной задачи в виде импульсных переходных функций (усредненные во времени произведени  входвыходных сигналов) хранитс  в узле 31 и программно выноситс  на индикатор 5. Тренаж и контроль характеристик скорости адаптации оператора производитс  следующим образом. Программный блок 14 генерирует сигналы двоичной псевдослучайной последовательности , котора  задает начальные услови  в состо нии объекта тренажа (в данном случае его функции выполн ет блок 22). С второго выхода программного блока 14 электрические сигналы также в виде двоичной псевдо случайной последовательности поступают на вход имитатора 13 сигналов воздействи , на вход которого подают с  также сигналы с выхода генератора .1 шума через фильтр 9 низких частот и усилитель 8, В имитаторе 13 данные два сигнала перемножаютс  к сигнал Б виде произведени  указанных сигналов подводитс  на вход блока 22. Последний вырабатывает (извлекает из л узла 31 ).соответствующую импульсную переходную функцию, характеризующую текущее состо ние динамики объекта тренажа под воздействием возмущающих факторов среды, имитируемых генератором I, с теми или иными параметрами , сформированными с помощью фильтра 9 и усилител  8. Сигнал реакции с выхода блока 22 подводитс  на один из входов электронного коммутатора 25, на другой вход которого подаетс  командный сигнал с выхода программного блока 14 через дешифратор 24, определ ющий к какой задаче решаемой оператором, относитс  сигнал реакции .блока 22. Далее сигналы с выхода коммутатора 25 поступают через узел 23 на один из входов сумматора 4, на другой вход которого подвод тс  сигналы с выхода имитатора 3 дл  зашумлени  сигнала реакции блока 22 тем или иным видом помех. Зашумленный сигнал реакции с выхода сумматора 4 подаетс  на вход индикатора 5 и На один из входов вычислительного блока 7. Оператор в соответствии с полученной стимульной информацией на индикаторе 5.воздействует на органы блока 6 ручного управлени , который вьфабатывает сигналы управл ющих воздействий , поступаюп1ие с его вькодов на вход блока 22 и на вход вычислительного блока 7. Поступившие с индикатора 5 и блока 6 на входы вычислительного блока 7 сигналы  вл ютс  основой дл  определени  текущего состо ни  информационной пропускной способности оператора, которое определ етс  по определенному алгоритму. в блоке 7. Сигнал, представл ющий собою произ ведение стимульного сигнала и сигнала реакции оператора, с выхода вычислительного блс5ка 7 поступает на один из входов блока 12, на другой вход которого с выхода блока 11 эталонных импульсных переходных функций также подводитс  сигнал, представл ющий собой произведение стимульного сигнала и сигнала реакции-эталонного оператора. Сигнал A.t разности текущего и эталонного сигналов с выхода блока 12 поступает на вход блока 19, в котором по величине разности этих сигналов выноситс  решение 6 соответствии текущего состо ни  информа ционной пропускной способности оператора требуемому, а результат реше ни  блоком 19 отображаетс  блоком 1 Генераци , прохождение и отработ ка сигналов в тренажере дл  соверше ствовани  и контрол  характеристик скорости адапта1Ц1И и самообучаёмост оператора аналогична рассмотренной методике по оценке его текущего состо ни  информационней пропускной способности. Только дл  определени  характеристик скорости адаптации и самообучаемости процедуру тестировани  необходимо провести на двух временных интервалах Т и 2Т, соот етственно использу  подпрограммы эвристической де тельности оператор Кроме того, введение отказов функци ональных узлов блока 22 осуществл етс  программно с использованием электрической св зи: выход програм много блока 14 - вход блока 22.Количественно определ етс  ско-; рость адаптации (самообучаемости} оператора при тех или иных воздейст вующих факторах. Если текуща  скорость адаптации оператора меньше требуемой, то срабатьшает триггерна  функциональна  схема, которой дополнен блок19 при н ти  решени , и сигнал с выхода да ного блока поступает на один вход модул тора 2, на другой вход которого с выхода генератора 1 подаетс  сигнал, имитирующий возмущени  среды. Модул тором 2 сигналы перемножаютс  и с его выхода результирующий сигнал поступает,через Лильтр 9 и усилитель 8 на вход имитатора 13 сигналов, воздействи . Естественно, что результирукнций сигнал, представл ющий собой произведение сигналов возмущающей среды и сигнала на выходе имитатора 13, соответствует требуемому уровню воздействующих факторов среды на систему оператор- - тренажер, потому что оно в определенное количество раз меньше сигнала на выходе генердтора 1 шума. Предлагаемое изобретение позвол ет повысить эффективность процесса обучени  (тренажа) операторов путем проведени  объективного контрол  ко-, личества информации, выносимого на средства ее индикации, и тем самьм обеспечиваетс  согласование текущей информационной пропускной способности оператора с тем объемом информации , который представлен на информационной модели объекта тренажа. .Кроме того, сокращаютс  затраты необходимые на проектирование, изготовление и эксплуатацию тренажера так как реальные узлы, подсистеьо и системы гренажера замен ютс  блоком, имитирукицим информационные процессы реально протекающие в указанных компонентах объекта управлени .

сч

cvt

Claims (1)

1. АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРА-

   ТОРА по авт. св. № 1029215, о т личающийся тем, что с целью расширения дидактических врзможнос-’ тей тренажера, в него введены последовательно включенные дешифратор команд, коммутатор и блок цифро-аналоговых преобразователей, выход которого соединен с входом имитатора фоновых помех, вход дешифратора команд подключен к пятому выходу программного блока, а второй вход коммутатора соединен с вторым выходом блока моделирования объекта тренажа.