Адаптивный тренажер оператора автоматизированной системы управления

Адаптивный тренажер оператора автоматизированной системы управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. АДАПТИВНЫЙ ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ, содержащий пульт .оператора , первьш Счетчик, кпюч последовательно .соединенные элемент ИЛИ, формирователь «мпульсов и блок ввода эталонов, .также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрацииj второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов , второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а четвертый вход блока ввода эталонов соединен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первь м вьпсодом пульта оператора , второй выход которого соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения, о т л и ч а КУщ и и с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей тренажера, в него введены элемент дифференцирования и прследовательно соединенные блок одновибраторов, распределитель импульсов и триггер, первый выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, второй - с четвертым входом блока сравнения и первым входом ключа, вто1рой вход которого соединен с.вто рЬМ вьтходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчика и пятым входом блока ввода этало нов 5 второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами распределителя импульсов} четвертый и пятьй входы которого соединены соответствен (Л но с первым и вторым выходами пульта оператора, а второй выход соединен с вторым входом триггера, третий вход которого соединен с входом блока одновибраторов и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен с третьим О) выходом фop шpoвaтeля импульсов. со со ел 2, Тренажер по п.1, о т л и чающийся тем, что в нем блок одновибраторов содержит первьй од новибратор и последовательно соединенные второй, третий и четвертый одновнбраторы, выход первого одновибратора соединен с вторыми входами третьего и четвертого одновибраторар входы первого и второго одновибратора являются входом блока, а выходы второго и четвертого однрвибратороЕ являются соответственно первым и вторым выходами блока.

СОК)З COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„3 163345

4(>) С 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ =(=НИ1

Н АВТОРСКОМУ СВИДБТЕЛЬСТЬУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТЪЙ (21) 3689517/24-24 (22) 12.01.84 (46) 23.06,85.Бюл, -23 (72) Ю.М.Забродин, А.А.Сляднев и А.Ю,Чижов (71) Институт психологии АН СССР (53) 62!.791,75 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 898490, кл. G 09 B 9/00, 1979 °

?. Авторское свидетельство СССР

11- 1042065, кл. G 08 В 9/00, 1983. (54)(57) 1.,AgAIITHBHbtA ТРЕНАЖЕР OIIEРАТ0РА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕЖ1

УПРАВЛЕНИЯ, содержащий пульт .оператора, первый счетчик, ключ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, формирователь импульсов и блок ввода. эталонов, также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым

Г; входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а четвертый вход блока ввода эталонов соединен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первым выходом пульта оператора, второй выход которого соединен с в" îðûìè входами элемента ИЛИ и блока сравнения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей

= -".«Л Ю ВЗЯ 2ПЛ7ТЗХ ЧЛЯИБИБВЗЕЛВОИЬЗЮХЛВ тренажера. в него введены элемент дифференцирования и последовательно соединенные блок одновибраторов, распределитель импульсов и триггер, первый выход которого соединен с третьим входом блока сравнения, второй — с четвертым входом блока сравнения и первым входом ключа, второй вход которого соединен с.вторым выходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчика и пятым входом блока ввода этало" нов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами распределителя импульсов, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами пульта оператора, а второй выход соединен с вторым входом триггера, третий вход которого соединен с входом блока одновибраторов и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен с третьим выходом формирователя импульсов.

2. Тренажер по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что в нем блок одновибраторов содержит первый од"новибратор и последовательно соединенные второй, третий и четвертый однсвибраторы выход первого одно вибратора соединен с вторыми входами третьего и четвертого одновибратора. входы первого и второго одновибратсра являются входом блока, а вью.:, „.ы второго и четвертого одновибраторов являются соответственно первым и вторым гыходами блока.

1163345

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для профессионального отбора, тренировки оперативного мьппления и идентификации

5 функционального состояния операторов.

Известен тренажер оператора автоматизированной системы .управления, содержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, третий и четвертый входы которого подключены к первому и второму выходам блока ввода эталонов, а выход — к первому входу блока регистрации, второй вход которого через ключ соединен с первым выходом блока ввода эталонов и триггера Шмитта, второй выход которого подключен к вхоцу блока ввода эталонов, а выход через элемент ИЛИ вЂ” к выходам пульта оператора, причем выход элемента ИЛИ через делитель импульсов соединен с третьим входом блока регистрации Pl) .

Однако данный тренажер имеет низкую точность и достоверность измерений, ТаК как момент полного совпадения заданного и восстановленного алгоритмов, т.е. полного решения задачи, фиксируется на основе визуального наблюдения, а также низкую надежность и оперативность смены эталоном, так как имеет большое количест- З5 во механических коммутирующих элементов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тренажер оператора автоматизированной 49 системы управления, соДержащий пульт оператора, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами блока сравнения и элемента ИЛИ, выход которого через 45 ключ подключен к первому входу блока регистрации, третий и четвертый входы блока сравнения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока ввода эталонов, второй вход 50 ключа подключен к второму выходу блока ввода эталонов, последовательно соединенные формирователь импульсов, первый счетчик и второй счетчик, второй вход которого сое- 55 динен с выходом блока сравнения, а выход — с вторим входом блока регистрации, выход первого счетчика подключен к первому входу блока ввода эталонов, третий выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, второй, третий, четвертый и пятый входы — к первому выходу пульта оператора и к первому, второму и третьему выходам формирователя импульсов соответственно, третий и четвертый входы второго счетчика соединены с первым и вторым выходами формирователя импульсов соответственно 121 .

Однако известный тренажер облада» ет низкими дидактическими свойства-. ми, так как он синтезирует модели строго детерминированных сред, которые не являются моделями реальных процессов, имеющих место в реальной операторской деятельности.

Кроме того, сложность моделей субъективно задается руководителем (экспериментатором) до начала деятельности и редко соответствует необходимому ей уровню. Нет возможности адаптивного изменения сложности модели в ходе решения задачи. В результате этого только

20-30Х реализации решений (в рамках решения задачи) связаны с поиском, накоплением и регулированием информации, т.е, носит творческий характер, Остальные же реализации являются импульсивными, выполняются на чисто моторном уровне и не способствуют развитию и совершенстBoBaHHIo оперативного мышления обучаемого.

Цель изобретения — расширение цидактических возможностей. тренажера.

Поставленная цель достигается тем, что в тренажер, содержащий пульт оператора, первый счетчик, ключ, последовательно соединенные элемент ИЛИ, формирователь импульсов и блок ввода эталонов, а также последовательно соединенные блок сравнения, второй счетчик и блок регистрации, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом ключа и первым выходом блока ввода эталонов, второй вход которого соединен с входом первого счетчика, вторым входом второго счетчика и вторым выходом формирователя импульсов, третий вход соединен с выходом первого счетчика и третьим входом второго счетчика, а

11633 четвертый вход блока ввода эталонов соедИнен с первыми входами элемента ИЛИ и блока сравнения и первым. выходом пульта оператора, второй выход которого соединен с вторыми входа-э ми элемента ИЛИ и блока сравнения, введены элемент дифференцирования и последовательно соединенный блок одновибраторов, распределитель импульсов и триггер, первый выход которого соединен с третьим входом блока срав« нения, второй — с четвертым входом блока сравнения и первым входом ключа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока одновибраторов, четвертым входом второго счетчи" ка и пятым входом блока ввода эталонов, второй и третий выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами распределителя импульсов, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами пульта оператора, а второй выход соединен с вторым входом триггера, третий вход которо го соединен с входом блока одновибратора и выходом элемента дифференцирования, вход которого соединен с третьим выходом формирователя импульсов. 30

Блок одновибраторов содержит первый одновибратор и последовательно соединенные второй, третий и четвертый одновибраторы, выход первого одновибратора соединен с вторыми вхо- З5 дами третьего и четвертого одновибраторов, входы первого и второго одновибраторов являются входом блока, а

Ф выходы второго и четвертого одновибраторов являются соответственно пер- 40 вым и вторым выходе л блока.

На фиг. 1 представлена структурная схема адаптивного тренажера, на фиг. 2 и 3 — функции плотности вероятности распределения времени при- 45 нятия решений.

Тренажер содержит пульт 1 оператора, блок 2 сравнения, распредели- тель 3 импульсов, элемент ИЛИ 4, формирователь 5 импульсов, блок 6 $0 ввода эталонов, счетчик 7, счетчик 8, блок 9 одновибраторов, ключ 10, триггер 11, блок 12 регистрации,- элемейт 13 дифференцирования.

Блок 9 одновибраторов содержит 5$ одновибраторы 14-17, формирователь 5 импульсов — переключатель 18 режимов работы, ключ 19 и ключ 20, блок 12

45 4 регистрации — логический пробник 21, счетчик 22, информационное табло 23.

Установлено, что плотность вероятности распределения времени принятия решения человеком отражает вероятностные свойства среды так, "как это показано на фиг.2, где ось абсцисс временная ось, а ло оси ординат отложены значения функции плотности вероятности распределения времени принятия решения.

Кривая. I соответствует деятельности обучаемого в условиях определенности, кривая II — в средах, в которых принимающий решение знает для каждого состояния среды вероятность его проявления, кривая

III - в средах, построенных из последовательности испытаний Вернул" ли (известна лишь общая вероятность того или иного проявления среды), кривая 1У вЂ” в средах, в которых принимающий решение не располагает никакой дополнительной информацией о проявлениях состояния среды, кривая У соответствует задаче принятия решения с риском. Следует отметить, что приведенные кривые являются идеальными и редко проявляются самостоятельно, особенно кривые П, 1У и У, Реальные кривые, получаемые при анализе времени принятия решения обучаемым в средах, синтезируеиях известным тренажером, имеют более сложный вид (фиг.3), являясь реэуль. татом сложения идеальных кривых, так как в ходе решения задачи степень неопределенности среды по отношению к принимающему решение субъекту постоянно варьирует.

Реализация решений, время принятия которых попадает в интервал

T< t T, связаны с функционированием механизма информационного и информационно-эвристического поиска, возникают в основном до момента появления в сознании обучаемого концептуальной модели предложенной для опознания среды и обеспечивают развитие и совершенствование оперативного мышления.

Далее формируется значительное количество решений, время принятия которых находится в интервале

0 c t <Т„. Данные реализации возникают в момент твердой уверенности обучаемого в правильности сделанно1! 63345

ro выбора, выполняются на моторном уровне и значительно менее эффективны, Когда обучаемый ожидает окончание решения задачи, возникают инертные, не уверенные, связанные с борьбой гипотез решения, время реализации которых попадает в интервал

Tact к оо . Эти решения в редких случа ях способствуют оптимальному достиже!

6 нию целей деятельности, Адаптивный тренажер решает постав" ленную проблему эа счет искуственно создаваемой эмоциональной активности обучаемого, В ответ на импульсивные

15 и инертные реализации решений тренажер формирует стимул, соответствующий ошибочному прогнозу, что вызывает отрицательную эмоцию у обучаемого которая играет положительную роль, активизируя процесс информацион ного поиска, и, являясь помехой, усложняет процесс решения задачи.

Руководитель (экспериментатор) задает детерминированный алгоритм

25 неизвестной для обучаемого длины предъявления стимулов (нулей и единиц ). Оператору, в зависимости от задач деятельности, в той или иной степени сообщают данные об объективных характеристиках среды с помощью. инструкции. В большинстве случаев он должен знать, что предъявляемый ему информационный поток содержит как релевантную, так и иррелевантную 3$ информацию, которая является помехой. Однако о ситуациях возникновения иррелевантных стимулов оператор, как правило, не информируется, иначе его внимание будет переключено от "@ решения задачи к процессу регулирования времени принятия решения.

Задачей деятельности оператора является полное опознание заданной информационной последовательности.

При включении тренажера счетчики 7,8, 21 и 22 устанавливаются в нулевое состояние, одновибраторы

14-17 переходят в устойчивое состояние, при котором на их выходах име- © ется уровень логического нуля.

Руководитель записывает необходимую последовательность стимулов в блок 6 ввода эталонов. Алгоритм работы предлагаемого тренажера в ре- Ю жиме записи информации не отличается от алгоритма работы известного тренажера. в соответствующем режиме. кренажер переводится в режим предъявления информации.

В этом режиме распределитель 3 импульсов обеспечивает подключение выходов пульта 1 оператора к входам триггера 11 при наличии на пятом (управляющем) входе распределителя логического нуля, и подключение выходов блока 6 ввода эталонов к входам . триггера 11 — при наличии логической единицы. Триггер предназначен для запоминания информации, находящейся на его информационных входах при наличии разрешающего импульса

-г на его третьем входе.

Одновибратор 14 формирует импульс, разрешающий предъявление информации, записанной в триггере 11, логическим пробником. Кроме того, задний фронт импульса воздействут на счетчик 7, схему адреса бло а 6 ввода эталонов и запускает одновибратор 16.

Одновибратор 15 формирует импульс длительность которого больше длительности импульсов, формируемого элементом 13 дифференцирования, но меньше длительности импульса одновибратора 14. Отрицательный фронт импульса принудительно возвращает одновибраторы 16 и 17 в исходное состояние в случае, если эти одновибраторы не отработали полный такт работы.

Одновибратор 16 предназначен для формирования импульса„ длительность которого

Г„,= Т„- „, где, — длительность импульса, формируемого одновибратором 14 (значение Т! на фиг.3).

Задний фронт импульса, сформированного одновибратором 16, запускает одновибратор 17. Последний формирует импульс, длительность которого Е„, = Т вЂ” Т„ (значения Т и Т „на фиг . 3 . !

Назначение остальных элементов схемы идентично назначению элементов схемы известного тренажера.

Пусть оператор нажимает кнопку "ЕдиIt ница на пульте 1 оператора..Формируется перепад напряжения, который, проходя через элемент 4 HJIH формирователь 5 импульсов, получает отклик на выходе элемента 13 диф1163345 ференцирования в виде короткого импульса. Этот импульс разрешает перезапись инвертированной информации с выходов пульта 1 оператора через распределитель импульсов Стак, как одновибратор 17 находится в исходном состоянии ) на триггер 11. Запускаются одновибраторы 14 и 15. Выходной потенциал одновибратора 14 разрешает предъявление информации, записанной в триггере ll логическим пробником 21. В данном примере предъявляется "нуль" что соответст вует ошибочному прогнозу. Задний фронт импульса, сформированного одновибратором 15, не влияет на состояние одновибраторов 16 и 17, так как они находятся в исходном состоя" нии. Затем одновибратор 14 возвращается в исходное состояние, формируя задний фронт импульса, которым запускается одновибратор 17. На выходе одновибратора 17 появляется единичный потенциал, который обеспечивает подключение выходов блока 6 ввода эталонов к входам триггера 11 через распределитель 3 импульсов.

Если следующее нажатие кнопки на пульте 1 произойдет до возвращения одновибратора 17 в исходное состояние, то предъявится информация, поступающая из блока 6 ввода эталонов, если позже — то соответствующая ошибочному прогнозу.

Управляющий вход распределителя 3 в случае необходимости может быть отключен руководителем от выхода одиовибратора 17 Свыключатель не показан), В этом случае формирование иррелевантной информации будет прекращено.

При последующих нажатиях кнопок на пульте 1 оператора алгоритм работы тренажера повторяется.

Использование изобретения позволит значительно расширить дидактические возможности тренажера эа счет адаптивного усложнения предъявляемых

10 информационных потоков, на основе анализа скорости наступления прогностического действия оператора. Руководителю нет необходимости подбирать задаваемые алгоритмы по сложнос.

15 ти, а также использовать алгоритмы максимальной длины (до 16 разрядов).

Достаточно эффективны для целей обучения последовательности из 7-10 разрядов.для всех обучаемых.

20, Появляется возможность повторно! го использования одних и тех же последовательностей, так как они, складываясь с помеховыми стимулами, постоянно формируют новые информацион25 ные потоки. Наличие помеховых стимулов меняет структуру среды, придавая информационным потокам вероятностный оттенок. Это приводит к активизации процессов прогнозирования, информаЗО ционного поиска, логического мышления, позволяет оператору освободиться от преднастроек к деятельности, что является отвлекающим фактором для ус.пешного достижения цели, Значительно усиливается нагрузка на оперативную память и мышление обучаемого, о чем свидетельствует наступление чувства усталости в 2-3 раза быстрее чем при деятельности в средах, форми° р руемых базовым объектом.

1163345

1163345 юг.2

Та

Асе. 3

Составитель О.Болдырев

Техред Т.Фанта

Корректор Е. Сирохман

Редактор В.Петраш

Заказ 4106/49 Тираж 452

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4