Тренажер оператора

Тренажер оператора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА, содержащий блок моделирования объекта тренажа , первый вход и выход которого соединены соответственно с первым илходом и входом имитатора сигналов воздействия, второй выход блока моделирования объекта тренгика соединен с входом индикатора, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигналов, второй вход которого связан с первым выходом блока ручного управления, а его второй выход с третьим входом блока моделирования объкта тренажа, третий выход блока ручного управления связан с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с вторым выходом блока Моделирования объекта тренажа, при этом выход вычислительного блока соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого связан с выходом блока эталонных импульсных переходных функций, выход первого блока .сравнения связан с входом блока принятия решений, выход которого связан с первым входом блока отображения информации, второй вход которого связан с выходом узла памяти, вход которого связан с выходом дешифратора, вход которого связан с первым выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигнала, второй выход второго блока сравнения связан с входом блока сопряжения, выход которого связан с входом узла регистрации, второй выход блока формирования сигнала связан с входом программного блока, первый выход которого связан с вторым входом имитатора сигналов воздействия, второй выход которого связан с третьим.входом блока формирования сигналов, i второй выход программного блока связан с вторым вхддом второго бло (Л ка сравнения и генератора шума, о тличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса обучения путем обеспечения объективно ,го контроля текущего состояния опера-З тивного мышления оператора, он имеет коррелятор, узел аналого-цифровых преобразователей,фоЕ 1ирую1ций фильтр и узел клделения оптимальных фyн цийyp k в.Код которого связан с первым выходом имитатора сигналов воздействия,а вы- 0 ход узла выделения оптимальных функций связан с первым входом узла ана- i лого-цифЕЮВых преобразователей, вто- Э рой вход которого связан с первым вхо- s дом блока моделирования объекта трена жа,выходы узла аналого-цифровых пре-. образователей связаны с входами коррелятора , выход которого соединен с .входом блока эталонных импульсных переходных функций, при этом генератор шума связан с входом формирующего фильтра, вход которого связан с третьим входом имитатора сигналов воздействия .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П) А

3(Я) 0 09 В 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHO!VIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21). 3588601/18-12 (22 ) 19. 05. 83 (46 ) 15. 06. 84. Бюл. 9 22 (72 ) К. A. Пупков, P. И. Утямьзаен, A. П. Ноздряков, О.В. Андреев, Ю. Н. Гавриков, A. А. Зубченко и Е.A.ËàçoâñêèA (71) Московский институт электронного машиностроения и Всесоюзный научно-исследовательский и испыта тельный институт медицинской техники (53) 681. 136. 51 (088. 8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 959136, кл. G 09 B 9/00, 1982. (5 4 ) (5 7 ) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА, содержащий блок моделирования объекта тренажа, первый вход и выход которого соединены соответственно с первым выходом и входом имитатора сигналов воздействия, второй выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора, выход которого соединен с первым входом блока формирования сигналов, второй вход которого связан с первым выходом блока ручного управления, а его второй выход связ,ан с третьим входом блока моделирования объкта тренажа, третий выход блока ручного управления связан с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с вторым выходом блока Моделирования объекта тренажа, при этом выход вычислительного блока соединен с пер. вым входом первого блока сравнения, второй вход которого связан с выходом блока эталонных импульсных пере-. ходных функций, выход первого блока .сравнения связан с входом блока принятия решений, выход которого связан с первым входом блока отображения информации, второй вход которого свяэан с ныходом узла памяти, вход которого связан с выходом дешифратора, вход которого связан с первым выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с первым выходом блока формирования сигнала, второй выход второго блока сравнения связан с входом блока сопряжения, выход которого связан с входом узла регистрации, второй выход блока формирования сигнала связан с входом программного блока, первый выход которого связан с вторым входом имитатора сигналов воздействия, второй выход которого связан с третьим вхо. дом блока формирования сигналов, второй ныход программного блока связан с вторым входом второго блока сравнения и генератора шума, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса С обучения путем обеспечения объективно,го контроля текущего состояния опера-Я тинного )ышления оператора, он имеет коррелятор, узел аналого-цифровых преобразователей,формирующий фильтр и узел ныделения оптимальных функций, а вход которого связан с первым выхоцом имитатора сигналов воздействия,а выход узла выделения оптимальных функ-, ций связан с первым входом узла аналого-цифровых преобраз ователей, второй вход которого связан с первым входом блока моделирования объекта трена;жа, выходы узла аналого-цифровых пре-. образователей связаны с входами коррелятора, выход которого соединен с ,входом блока эталонных импульсных пе 1 реходных функций, при этом генератор шума связан с входом формирующего фильтра, вход которого связан с третьим входом имитатора сигналов воздействия.

1098024

Из обретение от Носит ся к устройст- вам обучения и контроля мыслительной деятельности операторов и может быть применено в любых отраслях народного хозяйства, раз, абатывающих и эксплуатирующихх недетерминированные человеко-5 машинные системы, а также в процессе проведения инженерно-психологических исследований в части обработки методов и средств по совершенствованию и контролю текущего состояния оперативного мышления операторов, l

Известен тренажер оператора, содержащий блок моделирования объекта тренажа, имитатор сигналов воздействия, 15 индикатор, вычислительный блок, блок ручного управлейия, узел отображения информации, узел памяти, дешифратор, блок принятия решений, узел регистрации, узел сопряжения, генератор шума,>о блок эталонных импульсных переходных фу нкций (1)

Недостатком иэ вест ного тренажера является невысокая эффективность проЧесса обучения. ;25

Цель изобретения — повышение эффективности тренажа путем объективного контроля текущего состояния оперативного мышления операторов.

Поставленная цель достигается тем, что тренажер оператора, содержащий блок моделирования объекта тренажа, первый вход и выход которого соединены сеответственно с первым Выхо- 35 дом и входом имитатора сигналов воздействия, второй выход блока моделирования объекта тренажа соединен с входом индикатора, выход которого соединен с первым входом блока форми-40 рования сигналов, второй вход которого связан с первым выходом блока ручного управления, а его второй выход связан с третьим входом блока моделирования объекта тренажа, третий выход блока ручного управления связан с первым входом вычислительного блока, второй вход которого связан с вторым выходом блока моделирования объекта тренажа, при этом выход вычислительного блока соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого связан с выходом блока эталонных импульсных переходных функций, выход первого блока сравнения связан с входом блока принятия решений, выход которого связан с первым входом блока отображения информации, второй вход которого связан с выходом узла памяти, вход кото. рого связан с выходом дешифратора„ 60 вход которого связан с первым выходом второго блока сравнения, первый вход которого соединен с первьм выходом блока формирования сигнала, второй выход второго блока сравнения связан с входом блока сопряжения, выход которого связан с входом узла регистрации, второй выход блока формирования сигнала связан с входом программного блбка, первый выход коТорого связан с вторым входом имитатора сигналов воздействия, второй выход которого связан с третьим входом блока формирования сигналов, второй выход программного блока связан с вторым входом второго блока сравнения и генератор шума, имеет коррелятор, узел аналого-цифровых преобразователей, формирующий фильтр и узел выделения оптимальных функций, вход которого связан с первым выходом имитатора сигналов воздействия, а выход узла выделения оптимальных функций связан с первым входом узла аналогоцифровых преобраз ов ат елей, второй вход которого связан с первым входом блока моделирования объекта тренажа,, выходы узла аналого-цифровых преобразователей связаны с входами коррелятора, выход которого соединен с входом блока эталонных импульсных переходных функций, при этом генератор шума связан с входом формирующего фильтра, вход второго связан с третьим входом имитатора сигналов воздействия.

На чертеже представлена блок-схема тренажера.

Тренажер оператора содержит блок

1 моделирования объекта тренажа, вычислительный блок 2, блок 3 ручного управления, индикатор 4, генератор шума 5, имитатор 6 сигналов воздействия, первый блок 7 сравнения, блок

8 эталонных импульсных переходных функций, блок 9 формирования сигналов, блок 10 принятия решений, узел

11 регистрации, блок 12 сопряжения, узел 13 отображения информации, узел памяти 14, дешифратор 15, второй блок сравнения 1б, программйый блок 17, коррелятор 18, узел 19 аналого-цифровых преобразователей, формирующий фильтр 20, узел 21 выделения оптимальных функций.

После включения тренажер операто ра работает следующим образом.

Для совершенствования и контроля характеристик деятельности оператора, взаимодействующего с объектом тренажа 1 по детерминированной программе, в программном блоке 17 генерируются сигналы управляющих действий человека-оператора, которые с

его выхода поступают на вход имитатора сигналов воздействия б, который в свою очередь формирует командные сигналы, подаваемые на первый вход блока моделирования объекта тренажа 1. Последний вырабатывает сигналы реакции, поступающие на вход индикатора 4, где они предъявляются

1098024 оператору путем отображения и сигнализации, и на вход имитатора сигналов воздействия 6 с целью влияния на его логические элементы, с помощью которых устанавливаются условия имитируемой ситуации той или иной задачи.

Операт ор в соот вет с твин с полученной информацией с индикатора 4 воздейст вует на органы ручного управления блока 3, который вырабатывает сигналы управляющих воэ дейст вий, поступающие с его выхода на вход объекта тренажа 1 ° Кроме того, сигналы с блока ручного управления 3, индикатора 4 и имитатора сигналов 15 воздействия 6 с их выходов поступают на входы блока формирования сигналов 9, в котором они преобразуются по амплитуде и длительности для согласования режимов работы тренаже- 20 ра. Сигналы с его выходов подаются на вход первого блока управления 16 и вход программного блока 17. Программа, генерируемая блоком 17, представляет собой матрицу позици- 25 онных двоичных кодов. Каждая строка матрицы соответствует программе отработки оператором той или иной задачи в зависимости от имитируемой ситуации. Каждый разряд строки соответствует номеру органа ручного управления блока 3. При этом значение

"1" предписывается разряду в случае задействования по программе в определенные моменты времени соответствующего органа ручного управления блока 3, а значение "0" — в случае его незадействоваиия. !

Коды задействованных строк матрицы с выхода программного блока 17 40 переписываются в первый блок сравнения 16, на другой вход которого с выходов блока ручного управления 3, индикатора 4 и имитаторов сигнала воздействия 6 через блок формирова- 45 ния сигналов 9 по мере отработки оператором задачи поступают соответствующие а,лектрические сигналы. В первом блоке сравнения 16 йроиз водится сравнение порядка поступления сигналов (излишние и недостающие сиг50 налы), время поступления сигналов (раньше, позже) с их программными значениями. В случае отключения сигналы отклонения передаются на входы узла сопряжения 12 для кодирования и дальнейшего документирования в узле регистрации 11 и одновременно данные сигналы поступают с другого выхода первого блока сравнения 16 на вход дешифратора 15, который преоб- 60 разует коды двоичных сигналов призна ка строк и признаков отклонений в сигналы одноадресных кодов, поступающих с его выхода через узел памяти

14 на вход узла отображения информа-, ции 13 для визуализации результатов работы оператора.

Для совершенствования и контроля текущего состояния оперативного мышления оператора в программный блок 17 введена соответствующая программа его эвристической деятельности. Сущность эвристической деятельности оператора заключается в том, что в процессе решения той или иной профессиональной задачи за требуемый промежуток времени оператору не представляется возможности осуществить простой перебор всех возможных вариантов решения задачи. Поэтому для достижения цели, поставленной перед системой "Оператор-объект управлениясреда" оператору требуется найти соответствующую эвристику, необходимость выработки которой человекомоператором можно проиллюстрировать на примере деятельности пилота.

Допустим, что пилоту в соответствии с полетнчм заданием необходимо в турбулентной атмосфере выдержать заданную высоту, курс, скорость полета, а также требуется вывести

ЛА в заданную точку воздушного пространства в предписанное время.

Из условий полетного задания следует, что пилоту при простом йереборе всех возможных вариантов сочетаний семи переменных задачи придется проанализировать 42 варианта, а при двухградационной характеристике (например, турбулентность атмосферы, скорость полета и т.д. могут увеличиваться или уменьшаться) число перебора вариантов возрастает в геометрической прогрессии. Если все логические условия задачи будут полностью пилотом анализироваться, то он не сможет найти за 2-3 с рационального решения, а тем самим пилоту для достижения цели требуется каждый раз при решении "игровой" ситуации находить эвристику.

На примере проведенного полетного задания покажем как учитывать объективно текущее состояние оперативного мышления пилота предложенным устройством.

Вначале допустим, что пилот управ ляет средне-магистральным пассажирским самолетом (как объектом тренажа).

Для определения эталонного (оптимального) Состояния оперативного мышления, которым должен обладать реальный пилот в недетерминированной системе "Пилот-ЛА-среда" необходимо найти параметры дополнитель. но введенных узлов — формирующего фильтра 20 и узла выделения оптимальных функций 21.

Формирующий фильтр 20, входящий в состав предложенного устройства, 1698024 предназначен для формирования параметров воздействующих фактбров среды на систему "Пилот-JLA" в частности турбулентность атмосферы, имитируемой с помощью генератора шума 5-. При выборе параметров указанного фильт5 ра 20 учитывается тот факт, что для данного класса ЛА влияние турбулентности атмосферы на состояние динами- ки самолета выражается в изменении его углов атаки и скольжения и составляет .в среднем 5-7

Исходя из приведенных значений изменения угла атаки и скольжения ЛА, по амплитудно-частотной характеристике самолета выбирается полоса про- t5 пускания частот> и коэффициент передачи сигнала формирующего фильтра 20, При определении параметров узла выделения оптимальных функций 21, характеризующих эталонное состояние 20 оперативного мышления реального пилота, исходят иэ предположения, что пилот при управлении ЛА, который имеет удовлетворительные по управляемости и устойчивости характеристики, об-2 ладает аналогичными амплитудно-частотными характеристиками что и ЛА, возмущаемый средой. Тогда полоса пропускания частот и коэффициент передачи сигналов узла выделения опти- ЗО мальных функций 21 соответствуют значениям полосы пропускания частот и коэффициента передачи Формирующего фильтра 20.

После определения параметров фильтра 20 и узла 21 рассмотрим методику оценки текущего состояния оперативного мышления пилота предложенным устройством, которое после включения работает следующим образом, с 40

Программный блок 17, в который заложена программа эвристической деятельности пилота, генерирует кодо вые сигналы, амйлитуда и длительность которых выбрана в соответствии с ам- 4 плнтудно-частотной характеристикой

ЛА и которые с его выхода подаются на вход имитатора сигналов воздействия б. Также на другой вход имитатора 6 подводятся сигналы, сФормированные с помощью генератора шума 5 и формирующего фильтра 20, Поступившие на входы имитатора сигналы преобразуются в нем по амплитуде и длительности в соответствии с амплитудночастотными характеристиками ЛА. Далее с первого выхода имитатора б сигналы подаются через узел аналогоцифровых преобразователей 19 на один из входов коррелятора 18, на другой вход которого через узел выделения оптимальных функций 21 и узел аналого-цифровых преобразователей 19 также поступают соответствующие сиг" калы для определения с помощью кор- 1 релятора 18 эталонной корреляционной Я характеристики, выражающей эталонное (оптимальное ) т екущеее состояние оперативного мышления испытуемого пилота. коррелятор 18 по двум поступившим сигналам вычисляет укаэанную характеристику в виде импульсной переходной фу нкции: (ф = q(t) к >(t - i), I Где hq (Ц вЂ” эталонная импульсная переходная функция, характеризующая требуемое состояние оперативного мышления реального пилота, усредненная по времени;

Ч(Ц- сигнал ка входе блока моделирования объекта тренажа 1;

>((t — ь) — сигнал í а выходе фильтра эталонных импульсных переходных функций 21.

Сигнал И->(), представляющий произведение двух указанных сигналов, усредненных по времени, с выхода коррелятора 8 подводится на вход блока эталонных им ульсных переходных функций 8, где и запоминается. После определения предложенным устройством эталонного состояния оперативного мышления испытуемого пилота рассмотрим методику фиксации его текущего состояния мышления. Сигналом, который сформирован в имитаторе б, воздействуют на вход блока моделирования объекта тренажа 1, сигналы реакции которого подаются на вход индикатора 4,где предъявляются пилоту путем отображения и сигнализации, сиг-на>ы реакции объекта тренажа 1 также поступают ка первый вход вь1числительного блока 2.

Оператор в соответствии с полученной стимульной информацией, поступившей на вход индикатора 4, воздействует на орлеаны ручного управления блока Э, который вырабатывает сигна>ы управляющих воздействий, поступающие с его выходов на второй вход вычислительного блока 2. Сигналы, поступившие с индикатора 4 и блока ручного управления 3 на входы вычислительного блока 2, являются основой для определения текущего состояния оперативного мышления испытуемого пилота, которое в вычислительном блоке 2 определяется по следующему аналитическому выражению: (% = x(t)q(t- ) где Ь (7) — импульсная переходная функция, усредненкая по времени и характеризующая текущее состояние оперативного мышления пилота; х(1) — сигнал на выходе имитатора б; ) — сигнал реакции пилота на стимульную информацию, вынесенную на индикатор 4.

Сигнал h (i} представляющий произведение стимульного сигнала x(t) 1098024

Составитель В.Ермаков

Редактор М.Дылын Техред С.Легеэа Корректор ц.Макаренко

Заказ 42 11/41 Тираж 447 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 и реакции пилота j(t- }, с выхода вычислительного блока 2 поступает на вход второго блока сравнения 7, на другой вход которого с выхода блока эталонных импульсных функций 8 также поступает эталонный сигнал Ьз(), ра- 5 нее вычисленной коррелятором 18. Во втором блоке сравнения 7 эти сигналы сравниваются, и сигнал. разности теку цего сигнала} .Фи эталонного 4э ()

n = b (t) - h,(с) с выхода блока 7 поступает на вход блока 10 принятия решения, в котором

Йо величине ьФ выносится решение о 35 соответствии текущего состояния оперативного ь ыаления испытуемого пилота требуемому- его Состоянию, а результат решения блоком 10 отображается ,узлом 13 °

Предложенное техническое решение позволяет повысить в среднем на 30% эффективность процесса обучения (тренажа) операторов, так как устройство оптимально учитывает индивидуальный уровень профессионального мас- терства и степень обученности оператора. Кроме того, предложенное устройство позволяет объективно классифицировать профессиональные навыки и тренированность оператора и тем самим устраняет субъективизм инструкторов, которые оценивали его степень обученности в процессе выполнения какойлибо профессиональной задачи.