Адаптивный тренажер оператора

Адаптивный тренажер оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА по авт. св. № 959136, о т личак . щийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера за счет изменения сигналов воздействия в зависимости от скорости адаптации оператора , в него введены имитатор фоновых помех, сумматор и последовательно соединенные модулятор, фильтр Низких частот и усилитель, причем выход генератора шума подключен к первому входу модулятора, а выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора через сумматор, второй вход которого. подключен к выходу имитатора фоновых помех, второй вход модулятора соединен с выходом блока принятия решения .

„„SU„„ 1029215 А

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК з(5)) G09 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЬ(Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA.;С ";,- ы;1с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ - :. .::." -,!!

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВY (54 ) (5 7) АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА по авт. св. Ф 959136, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения дидактических (61) 959136 (21) 3380193/18-24 (22) 05.01.82 (46) 15.07.83. Бюл. У 26 (72) К.А.Пупков, О.В.Андреев, И.Б.Плетнев, Б.N.Ïîíoìàðåâ,В.Л.Буйлов и В.В.Ветошкин (53) 681.3.071(088.8) (56) 1; Авторское свидетельство СССР

9 959136, кл. 609 В 9/00, 19.02.82 (прототип), возможностей тренажера за счет изменения сигналов воздействия в зависимости от скорости адаптации оператора, в него введены имитатор фо.новых помех, сумматор и последовательно соединенные модулятор, фильтр низких частот и усилитель, причем выход генератора шума подключен к первому вхоцу модулятора, а выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора через сумматор, второй вход которого подключен к выходу имитатора фоновых помех, второй вход модулятора соединен с выходом блока принятия решения.

1029215

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам обучения и контроля деятельности оператороэ, выполняющих функции обнаРУжения и рас-5 познавания образов, слежения, принятия решения и т.д.

По основному авт. св. Р 959136 известен адаптивный тренажер опера- тора,. содержащий блок моделирования объекта тренажа, первый вход которого подключен к первому выходу программного блока, второй и третий подсоединен через имитатор сигналов воздействия к второму и третьему выходу программного блока, а четвертый вход подключен. к одному из выходов блока ручного управления и первому входу вЫчислительного блока, выход блока моделирования объекта тренажа электрически связан с индикатором, 20 блок формирования сигналов, подключенный своими входами к индикатору„ блоку ручного управления, второму входу вычислительного блока, а выход блока формирования сигналов злектри 75 чески связан с первым входом первого блока сравнения, другой вход которого соединен с четвертым выходом программного блока, второй блок сравнения, один. вход которого под- З0 соединен к выходу вычислительного блока, другой - к выходу блока эталонных импульсных переходных функций, а выход второго блока сравнения через блок принятия решения соединен с одним иэ входов блока отображения, другой вход последнего через узел памяти и дешифратор подключен к первому выходу блока срав-, нения, блок регистрации, соединенный через узел сопряжения с вторым выходом блока сравнения, генератор шума, подключенный к первому входу имитатора сигналов воздействия P1) .

Недостаток такого тренажера one- 45 ратора обусловлен тем, что он позволяет только контролировать и фиксировать текущую скорость адаптации самообучаемости обучаемого оператора, но не позволяет автоматичес- 50 ки подстраивать интенсивность воздействующих факторов среды на систему "оператор-тренажер" s соответствии с текущей скоростью адаптации индивидума, чта существенно снижает эффективность обучения тренажа оператора, так как в этом случае не учитываются его индивидуальные воэможности и ограничения па управлению объектом тренажа.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей: тренажера за счет изменения сигна- лов воздействия в зависимости ат скорости адаптации оператора.

Поставленная цель достигается тем, что в адаптивный тренажер оператора введены имитатор фоновых помех, сумматор и последовательно соединенные модулятор, фильтр низких частот и усилитель, причем выход генератора шума подключен к первому входу модулятора, а выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора через сумматор, второй вход которого подключен к выходу имитатора фоновых помех второй вход модулятора соединен с выходом блока принятия решения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема адаптивного тренажера оператора.

Адаптивный тренажер оператора содержит блок 1 моделирования объекта, генератор 2 шума, имитатор 3 сигналов воздействия, индикаторы

4, блок 5 ручного управления, вычислительный блок 6, блок 7 формирования сигналов, программный блок

8, блок 9 сравнения, дешифратор 10, Узел 11 памяти, блок 12 отображения, блок 13 эталонных импульсных переходных функций, блок 14 сравнения, узел 15 сопряжения, блок 16 регистрации, блок 17 принятия решений, модулятор 18, фильтр 19 низких частот, усилитель 20, имитатор 21 фоновых помех и сумматор 22.

Адаптивный тренажер оператора работает следующим образом.

Для совершенствования контроля характеристик деятельности операто ра, работа которого в человеко-машин- .ной системе протекает по "жесткой" программе, т.е. в соответствии с положениями инструкции, в программном блоке 8 генерируется соответствующая программа деятельности оператора. Электрические сигналы, в виде двоичных позиционных кодов с третьего выхода программного блока 8 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, которые c его выхода подводятся . на сумматор 22, где они суммируются с сигналами, поступающими на его вто,рой эхад с имитатора 21 фоновых помех. Зашумленный сигнал с выхода сумматора 22 поступает на вход инди, катора 4, где и предъявляется оператору путем отображения и сигнализации, и на первый вход блока 7.

Оператор в соответствии с полученной информацией воздействует на органы 2 ручного управления блока

5, который вырабатывает сигналы уп1 029215

Сигналы с выхода дешифратора 10 поступают через узел 11 памяти на первый вход блока 12 отображения для индикации числа ошибочных управляющих действий оператора и своевременности (или несвоевременности) их выполнения.

Для совершенствования и контрол характеристик эвристической деятельности оператора, в частности скорости адаптации и самообучаемости, в программный блок 8 введена соответ- 60 ствующая программа его деятельности в системе "оператор-тренажер".

Программа эвристической деятельности оператора состоит из двух подпрограмм. равляющих воздействий„ поступающие на входы блока 1 моделирования объекта тренажа и блока 7 формирования сигналов, в котором производится их преобразование по амплитуде и длительности для согласования режимов работы тренажера.

Программа деятельности оператора,,генерируемая программным блоком 8, представляет собою матрицу позиционных двоичных кодов. Каждая матрица соответствует программе отработки той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации. Каждый разряд строки соответствует номеру органа управления блока 5. 15

Значение "1" приписывается разряду в случае задействования по программе в определенные моменты времени соответствующего органа управления, а значение "о" — в случае его 20 незадейСтвования.

В программный блок 8 введена также программа последовательности отображения информации в соответствии с выбранной строкой матрицы и сигна- 25 лом блока 7 формирования сигналов.

Коды задействованных строк матрицы с выхода программного блока 8 переписываются в блок 9 сравнения.

На другой вход блока 9 с выходов блока 5 ручного управления и индикатора 4 через блок 7 формирования сигналов, по мере отработки оператором задач, .поступают электрические сигналы. В блоке 9 производится сравнение порядка поступления сигналов, излишние и недостающие сигналы, время поступления сигналов

{ раньше, позже) с их программными значениями. В случае отклонения от нормы сигналы отклонения передают- 40 ся на узел 15 сопряжения для кодирования и дальнейшего документирования .в блоке 16 регистрации, а также - на входы дешифратора 10, который преобразует коды двоичных 45 сигналов признаков строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов.

Первая из них предназначена для генерации начальных условий в состоянии блока 1, а другая вносит изменения в динамику блока 1, имитируя отказы каких-либо функциональных узлов объекта тренажа.

Тренаж и контроль характеристики скорости адаптации оператора производится следующим образом. Программный блок 8 генерирует сигналы двоичной псевдослучайной последовательности, в частности m-последовательности которая задает начальные условия в состояние блока 1 моделирования объекта тренажа.

С второго выхода программного блока 8 электрические сигналы m-последовательности поступают на второй вход имитатора 3 сигналов воздействия, на другой вход которого поступают сигналы с генератора 2 шума. через модулятор 18, фильтр 19 низких частот и усилитель 20. Сигналы генератора 2 шума имитируют воз-. действующие факторы среды на систему "оператор-тренажер". Поступившие на входы имитатора 3 сигналов воздействия сигналы с программного блока 8 и генератора 2 шума перемножаются. Сигнал, представляющий собой произведение указанных сигналов, с второго выхода имитатора 3: поступает на второй вход блока 1 моделирования объекта тренажа. Последний вырабатывает сигналы реакций, которые с его выхода подводятся через сумматор 21 на вход индикатора 4, где и предъявляются оператору.путем отображения и сигнализации. Также с выхода индикатора 4 эти же .сигналы поступают на один из входов вычислительного блока б.

Оператор, в соответствии с полученной стимульной информацией, воз« действует на органы ручного управления блока 5, который вырабатывает сигналы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на четвертый вход блока 1 моделирования объекта тренажа и на второй вход вычислительного блока б, Поступившие с индикатора 4 и блока 5 ручного управления на входы вычислительного блока б сигналы являются основой для определения текущего состояйия управляющих действий оператора, которые в блоке б оценивается по следующему аналитическому выражению где ., — импульсная переходная

Функция, усредненная во времени и характеризующая текущее состояние управляющих действий .оператора

Х ®- реакции оператора на стит мульные сигналы, снимаемые

1029215

50

Составитель Н . Горностаев

Редактор П.Митейко Техред К.Ыыцьо Корректор С. Черни

Заказ 4987/49 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 с выхода блока 5 ручного управления

>(+)- стимульные сигналы, вносимые на индикатор 4

à — временные задержки.

Сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала $($ Y) и реакции оператора Х -(О, с выхода вычислительного блока б поступает на один вход блока 14 сравнения, на другой вход которого с выхода блока 13 эталонных импульсных переходных функций также поступает эталонный сигнал, представляющий собой произведение стимульного сигнала (-Y) и сигнала Х9 (4) в реак- 15 ции эталонного оператора.

Сигнал разности текущего эталонного, сигналов (>) = X, (+) y(+.- ) — Х т(+) (+-Т) с выхода блока 14 поступает на вход блока 17, в котором по величине разности сигналов выносится решение о соответствии текущего состояния управляющих Действий конкретного опе-. ратора.требуемому, а результат решения блока 17 отображается блоком 12, Генерация, прохождение и обработка сигналов в тренажере для совершенствования и контроля характеристик скорости адаптации и самообучаемости оператора аналогична рассмотренной методике по оценке его текущего состояния управляющих действий. Только для определения характеристик скорости адаптации и самообучения процедуру тестирования необходимо провести на двух временных интервалах

Т и 2Т, соответственно используя подпрограммы эвристической деятельности оператора, Кроме того, введе-. 40 ние отказов функциональных узлов блока 1 осуществляется программно с использованием электрической связи: первый выход программного блока

8 — первый вход блока 1 моделиро- 45 вания объекта тренажа, Количественно определяется скорость адаптации ..самообучаемости оператора по следующей формуле где 9 — скорость адаптации (самообучаемости) оператора

7,gT- временные интервалы тестирования оператора

%з()- эталонная импульсная переходная функция

h-(Г)g (y-импульсные переходные функции, характеризующие текущее состояние оператора на временных интервалах Т и 2Т соответственно.

Если текущая скорость адаптации оператора меньше требуемой, которая определяется величиной

* < = тр т ,где д — величина несоответствия текущей скорости адаптации конкретного оператора требуемой требуемая величина скорости адаптации фактическая величина скоросТ ти адаптации оператора, то срабатывает триггерная функциональная схема, которой дополнен блок 17 принятия решения, и сигнал А 9 с второго выхода данного блока 17 поступает на второй вход модулятора 18, на первый вход которого с выхода генератора 2 шума поступает сигнал, имитирующий возмущение среды. Модулятором 18 сигналы переумножаются, и с его выхода результирующий сигнал поступает через фильтр 19 низких частот и усилитель 20 на первый вход имитатора 3 сигналов воздействия.

Результирующий сигнал, представляющий собой произведение сигналов возмущающей среды и сигнала на выходе имитатора 3 сигналов воздействия соответствует требуемому уровню воздействующих факторов среды на систему ".оператор-тренажер", потому что он в gQ раз меньше сигнала .на выходе генератора 2 шума.

Предлагаемое изобретению позволяет повысить эффективность тренажа вследствие того, что интенсивность воздействующих факторов среды в процессе профессиональной деятельности оператора автоматически поддерживается на таком уровне, на котором оператор способен их переносить (адаптироваться) и, тем самым, эти воздействия не влияют на качество решения им профессиональной задачи.