Адаптивный комплекс для обучения операторов систем управления

Адаптивный комплекс для обучения операторов систем управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцнапистнческнк

Респубики (11) 1003131 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 22.02,82 (21) 3387301/18-12 с присоединением заявки М (51)М. Кл.

G 09 В 9/00

Гесударствеллый кваелтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 09.03.83

le млли лзвлретлиил и еткрмтий (53) УДК 681.136. .51(088.8) К.А. Пупков, О.В. Андреев, И.Б. Плетнев,6Ä M. Пономарев

В,Л. Буйлов и В,В. Ветошкин (72) Авторы изобретения

Московский институт электронного машиностроения (71) Заявитель (54) АДАПТИВНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ

ОПЕРАТОРОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к устройствам для обучения операторов систем управления

Известен адаптивный комплекс для обучения операторов систем управления,5 содержащий блок моделирования объекта тренажа, соединенный непосредственно и через узел имитации внешних воздействий с программным блоком, подключенным через первый блок сравнения к формирователю сигналов, блоку регистрации отклонений в процессе тренажа и блоку отображения информации и принятия решения, соединенному через второй блок сравнения с блоком эталонных им- 5 пульсных переходных функций и вычислительным блоком, подключенным к блоку моделирования объекта тренажа и блоку ручного управления, соединенному с формирователем сигнала, и инди 20 катор, связанный с вычислительным блоком и формирователем сигналов f 1 .

Недостатком известного адаптивного комплекса является невысокая эффективность тренажа.

Цель изобретения - повышение эф" фективности тренажа.

Поставленная цель достигается тем, что адаптивный комплекс для обучения операторов систем управления, содержащий блок моделирования объекта тре" нажа, соединенный непосредственно и через узел имитации внешних воздействий с программным блоком, подключенным через первый блок сравнения к формирователю сигналов, блоку регистрации отклонений в процессе тренажа и блоку отображения информации и при нятия решения, соединенному через вто" рой блок сравнения с блоком эталонных импульсных переходных функций и вы" числительным блоком, подключенным к блоку моделирования объекта тренажа и блоку ручного управления, соединен" ному с формирователем сигналов, и ин"

3 10031 дикатор, связанный с вычислительным блоком и формирователем сигналов имеет имитатор фоновых помех, сумма" тор, адаптивный блок и блок управления параметрами объекта тренажа, выход которого подключен к управляющему входу блока моделирования объекта тренажа, связанного информационным выходом с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к вы- И ходу имитатора фоновых помех, а выход - к входу индикатора, при этом управляющий выход блока отображения информации и принятия решения через адаптивный блок подключен к входу >5 блока управления параметрами объекта тренажа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема адаптивного комплекса для обучения; на фиг. 2 - схема блока щ моделирования объекта тренажа.

Адаптивный комплекс для обучения (фиг. 1) содержит блок 1 моделирования объекта тренажа, первый вход которого подключен к первому выходу д программного блока 2, второй и тре;тйй входы соединены через имитатор 3 сигналов воздействия с вторым и третьим выходами программного блока 2, а четвертый вход подключен к одному yg из выходов блока 4 ручного управления и первому входу вычислительного блока 5. При этом выход блока 1 моделирования объекта тренажа подключен к первому входу сумматора 6, к второму входу которого подсоединен выход ими35 татора 7 фоновых помех, а выход сумматора 6 электрически связан с входом индикатора 8.

Формирователь 9 сигналов подключен своими входами к выходу индикатора 8, второму входу вычислительного блока 5 и второму выходу блока 4 ручного управления, а выход формирователя 9 сигналов электрически связан с первым входом блока 1О сравнения, другой вход которого соединен с четвертым выходом программного блока 2. Адаптивный комплекс также имеет блок 11 эталонных импульсных переходных функций, второй блок 12 сравнения, один вход которого соединен с выходом вычислительного блока 5, другой вход-- с выходом блока эталонных 11 импульсных переходных функцИй, а выход второго блока 12 сравнения через узел 13 принятия решения соединен с одним из входов узла 14 отображения, другой

31 4 вход последнего через узел 15 памяти и дешифратор 16 подключен к первому выходу блока 1О сравнения.

Узел 17 регистрации через узел 18 сопряжения соединен с вторым выходом блока 1О сравнения. Кроме того, генератор 19 шума подключен к первому входу имитатора 3 сигналов воздействия, а второй выход узла 13 принятия решения через адаптивный блок 20 и блок 21 управления параметрами объекта тренажа подсоединен к пятому входу блока моделирования объекта тренажа.

Блок 1 моделирования объекта тренажа (фиг. 2) состоит из трех интеграторов 22-24.

Узел имитации внешних воздействий состоит из генератора 19 шума и имитатора 3 сигналов воздействий., Блок регистрации имеет узел 18 сопряжения и узел 17 регистрации.

Блок отображения информации и принятия решения содержит дешифратор 16, узел 15 памяти, узел 14 отображения и узел 13 принятия решения. При этом выход блока 21 управления параметрами объекта тренажа подключен к управляющему входу блока 1 моделирования объекта тренажа, связанного информационным выходом с первым входом сумматора 6, второй вход которого подключен к выходу имитатора 7 фоновых помех, а выход — к входу индикатора 8, при этом управляющий выход блока отображения информации и принятия решения через адаптивный блок 20 подключен к входу блока 21 управления параметрами объекта тренажа.

После включения адаптивный комплекс для обучения работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик оператора, работа которого в человеко-машинной системе протекает по "жесткой" программе, т.е. в соответствии с положениями инструк- ции, в программном блоке 2 генерируется соответствующая программа деятельности оператора. Электрические сигналы в виде двоичных позиционных кодов с третьего выхода программного блока 2 поступают на третий вход имитатора 3 сигналов воздействия, где они дешифрируются, и с его третьего выхода поступают на третий вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, ко5 100313 торые с его выхода подводятся на сумматор 6, где они суммируются с сигналами, поступающими на его второй вход с выхода имитатора фоновых помех 7.

Зашумленный сигнал с выхода сумматора 6 поступает на вход индикатора 8, где и предъявлятся оператору путем отображения и сигнализации, и на первый вход формирователя сигналов 9.

Оператор, в соответствии с полученной информацией, воздействует на блок 4 ручного управления, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие на четвертый вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход блока 9, в котором производится их преобразование по амплитуде и длительности для согласования режимов работы обучающего комплекса. го

Программа деятельности оператора, генерируемая программным блоком 2, представляет собой матрицу двоичных позиционных кодов. Каждая строка матрицы соответствует программе отработки той иги иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации. Каждый разряд строки соответствует номеру органа управления блока 4.

Значения "1 предписываются раз- 30 ряду в случае задействования по программе в определенные моменты времени соответствующего органа управления, а значение "0" - в случае его незадействования„

35В программный блок 2 введена также программа последовательности отображения информации в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигналом формирователя 9 сигналов. Коды, задействованных строк матрицы, с выхода четвертого выхода программного блока 2 переписываются в блок 10 сравнения. На другой вход блока 10 сравнения с выходов блока 4 ручного управления и индикатора 8 через формирователь 7 сигналов (no мере отработки оператором задач ) поступают электрические сигналы. В блоке 10 сравнения производится сравнение порядка поступления сигналов, излишние и недостающие сигналы, время поступления сигналов (раньше, позже ) с их программными значениями.

В случае отклонения сигналы откло- 55 нения передаются на узел 18 сопряжения для кодирования и дальнейшего документирования в узле 17 регистрации, 1 6 а также на входы дешифратора 16, который преобразует коды двоичных сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов.

Сигналы с выхода дешифратора 16 поступают через узел 15 памяти на.: первый вход узла 14 отображения для индикации числа ошибочных управляющих действий оператора и своевременности (или несвоевременности ) их выполнения.

Для совершенствования и контроля эвристической деятельности оператора в программный блок 2 введена соответ" ствующая программа его деятельности в системе оператор - обучающий комплекс.

Программа эвристической деятельности оператора состоит из.двух подпрограмм. Первая из них предназначена для генераации начальных условий в состоянии объекта тренажа, а другая вносит изменения в динамику объекта тренажа, имитируя, тем самым, отказы каких-либо его функциональных узлов. Тренаж и контроль характеристик скорости самообучаемости (или адаптации ) оператора производится следующим образом.

Программный блок 2 генерирует сигналы псеврослучайной двоичной после" довательности, которая и задает начальные условия в состоянии блока 1 моделирования объекта тренажа . С второго выхода программного блока 2 электрические сигналы последовательности поступают на второй вход имита" тора 3 сигналов воздействия, на другой вход которого поступают сигналы с генератора 19 шума (сигналы с генератора 19 шума имитируют воздействующие факторы среды на систему опера" тор — обучающий комплекс).

Поступившие на первый и второй входы имитатора 3 сигналов воздействия сигналы соответственно с генератора 19 шума и программного блока 2 умножаются. Сигнал, представляющий собой произведение указанных сигналов, с второго выхода имитатора 3 сигналов воздействия поступает на второй вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакции, которые с его выхода подводятся через сумматор 6 на вход индикатора 8,где и предъявляются оператору путем отображения

7. 10031 и сигнализации. Также с выхода индикатора 8 этот же сигнал поступает на один из входов вычислительного блока 5, Оператор в соответствий с получен- 5 ной стимульной ийформацией с индикатора 8 воздействует на органы управления блока 4, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на четвертый вход блока 1 моделирования ббъекта тренажа и на второй вход вычислительного блока 5. Поступившие сигналы с индикатора 8 и блока 4 ручного управ-. ления на входы вычислйтельного блока 5 I> являются основой для определения те-,, кущего состояния управляющих действий оператора, которое в вычислитель ном блоке определяется по следующему аналитическому выражению; 2Î где h>(<) - импульсная переходная >S функция, усредненная по времени и характеризующая текущее состояние управляющих действий опера тора; 30 х (t) - реакции оператора на стимульные сигналы, снимаемые с выхода блока ручного управления 4;, y(t-Т) - стимульные сигналы вы9 носимые на индикатор 8;: временные задержки.

Сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала y(t- ь) и реакции оператора хТ(й), с выхода вычислительного блока 5 поступает на первый вход второго блока 12 сравне". ния, на другой вход которого с выхода блока 13 эталонных импульсных переходных функций также поступает эталонный сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала у(й- ь) и сигнала х (1) реакции эта*лонного оператора.

Во втором блоке 12 сравнения эти си гналы сра вни ваются и си гнал разности текущего сигнала и эталонного, равный д(ч:)=х (Ц (ь->j-x (Цg(+-z), с выхода блока 12 поступает на вход узла 13 принятия решения, в котором по величине разности сигналов д ь выносится решение о соответствии текущего состояния управляющих действий конкретного индивидуума (оператора 1требуемому его состоянию, а результат решения узлом 13 отображается узлом 14.

Кроме того, введение отказов функциональных узлов объекта тренажа блока 1 осуществляется программно с использованием электрической связи первый выход программного блока 2первый вход бло ка модели ро вания объекта тренажа.

Рассмотрим осуществление данным устройством автоматического выбора уровня сложности решаемой оператором профессиональной задачи с учетом его текущего состояния скорости самообучаемости „ которое зафиксировано на предыдущем этапе.

Допустим, что оператор решает, например задачу компенсационного сленения, Также допустим, что после введения программным блоком 2, в .частности, отказа динамика объекта тренажа стала неустойчивой и инерционной, Для рассматриваемого случая динамика неустойчивого и инерционного объекта тренажа смоделирована с помощью двух последовательно соединенных интеграторов 23 и 24 (фиг. 3 ).

Когда оператор хорошо справляется с решением задачи компенсационного слежения, то си гнал д () (разности текущего сигнала х (1) (1, — ) и этат лонного Х (Ц Ч (t — . ) с выхода перво3 го компаратора, которым дополнен узел 13 принятия решения и который на фиг. 3 не представлен, поступает на второй вход узла 14 отображения, где и визуализируется световым табло., При этом величина сигнала й() является количественной характеристикой самообучаемости оператора.

Если же оператор не справляется с решением поставленной задачи, на что объекти вно указывает величина сигнала д(), то данный сигнал с выхода второго компаратора, которым также дополнен узел 15 принятия решения и который также не представлен на фи г, 3, поступает на вход блока 20 и влияет на его коэ«фициент передачи в сторону уменьшения Сиг" нал с выхода блока 20 поступает на вход блока 1 управления параметрами . объекта тренажа., 1 10 ствий с программным блоком, подклю- 1 ченным через первый блок сравнения к формирователю сигналов, блоку регистрации отклонений в процессе тре" нажа и блоку отображения информации и принятия решения, соединенному через второй блок сравнения с блоком эталонных импульсных переходных функций и вычислительным;блоком, подкпюченным к блоку моделирования объекта тренажа и блоку ручного управления, соединенному с формирователем сигналов,и индикатор, связанный с вычислительным блоком и формирователем сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности тренажа, он имеет имитатор фоновых помех, сумматор, адаптивный блок и блок управления параметрами объекта тренажа, выход которого подключен к управляющему входу блока моделирования объекта тренажа, связанного информационным выходом с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу имитатора фоновых помех, а выход - к входу индикатора, при этом управляющйй выход блока отображения информации и принятия решения через адаптивный блок подключен к входу блока управления параметраи4 объекта тренажа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР по заявке М 3250700/12, кл. 6 09 В 9/00, 1981.

Формула изобретения

Адаптивный комплекс для о6учения операторов систем управления, содер. жащий блок моделирования объекта тренажа, соединенный непосредственно и через узел имитации внешних воздей9 100313

Функциональное назначение блока 21 управления - изменять ыунтирующее действие на цепи интеграторов 23 и 24 объекта тренажа блока 1 под влиянием изменяющегося напряжения на вы- s ходе блока 20. В рассматриваемом случае с уменьшением сигнала на выходе блока 20 шунтирующее действие переменных "резисторов" (усилители блока управления 21 ) увеличивается и, тем са- >4 мым, уменьшается степень инерционности и неустойчивости динамики объекта тренажа блока 1. вследствие этого уменьшается сложность задачи компенсационного слежения у оператора. За- 1% метим, что мера сложности решаемой оператором задачи компенсационного слежения точно соответствует его психофизиологическим возможностям по самообучению. 20

Предлагаемое устройство позволяет повысить в среднем на 304 эффективность тренажа операторов, так как оно оптимально учитывает индивидуальные возможности операторов для работы в И недетерминированных человеко-машинных системах„

1003131, 1003131

Составитель С. Алексанов

Редактор А .. Иотыль Техред М, Коштура Корректор И. Шароши

Заказ 1573/35 Тираж 486 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11/0)5 Иосква l -35 Раушская наб. д„ 4/5

Фигиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная,