Устройство для задания программы обучения

 

Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано в качестве устройства управления тренажером операторов систем управления. Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства с повышение эффективности управления тренажером за счет моделирования вероятностного характера функционирования реальных объектов управления. Цель достигается тем, что в известное устройство , содержащее регистр адреса, блок памяти, регистр микрокоманд, первый и второй элементы ИЛИ, генератор случайной последовательности импульсов , дешифратор и блок элементов И, введены третий и четвертый элементы ИЛИ, группа регистров, первый триггер , генератор тактовых импульсов и блок сравнения, содержащий пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы ИЛИ, пять элементов эффекта, пять элементов И, второй триггер, элемент ИЛИ-НЕ, сумматор, две группы элементов И, регистр числа и сдвигающий регистр. Изобретение повышает качество подготовки операторов по выполнению алгоритмов сложной логической структуры за счет случайного розыгрьш1а наступления исходов соответствующих логических условий. 2 ил. i С/) 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„.Я0„„1310874 А1 (51)4 С 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4018444/24-24 (22) 31.01.86 (46) 15.05.87. Бюл. И - 18 (72) В.И. Балабай, В.А. Санников, В.А. Бирюков, В.А. Харченко и А.Н.Кисляков (53) 681.3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1094046, кл. G 09 В 9/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР

9 1182566, кл. G 09 В 9/00, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ ПРОГРАИMbl ОБУЧКНИЯ (57) Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано в качестве устройства управления тренажером операторов систем управления. Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства с повышение эффективности управления тренажером за счет моделирования вероятностного характера функционирования реальных объектов управления. Цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее регистр адреса, блок памяти, регистр микрокоманд, первый и второй элементы ИЛИ, генератор случайной последовательности импульсов, дешифратор и блок элементов

И, введены третий и четвертый элементы ИЛИ, группа регистров, первый триггер, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, содержащий пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы ИЛИ, пять элементов эффекта, пять элементов И, второй триггер, элемент ИЛИ-НЕ, сумматор, две группы элементов И, регистр числа и сдвигающий регистр. Изобретение повышает качество подготовки операторов по выполнению алгоритмов сложной логической структуры за счет случайного розыгрыша наступления исходов соответствукнщих логических условий. 2 ил.

1 131087

Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано в качестве

1 устройства управления тренажером операторов систЕм управления.

Цель изобретения — расширение дидактических возможностей устройства с повышением эффективности управления тренажером.

Иа фиг. 1 схематически представ- 10 лена общая структура устройства; на фиг. 2 — структура блока сравнения.

Устройство содержит регистр 1 адреса, блок 2 памяти, регистр 3 микрокоман, элемент 4 ИЛИ, генератор 5 15 случайной последовательности импульсов, блок 6 сравнения, блок 7 эпемен— тов И, элемент 8 ИЛИ, дешифратор 9, элемент 10 ИЛИ, триггер 11, генератор 12 тактовых импульсов, элемент 20

13 ИЛИ, регистры 14, выходы 15, 16, 17 устройства, входы 18 и 19 устройства.

Регистр 1 предназначен для задания управляющей составляющей алгоритма 25 управления. Емкость регистра 1 определяется числом операций алгоритма управления. Появление сигналов на входах регистра 1 соответствует моменту завершения отработки оператором предыдущей операции алгоритма.

Сигналы на одних выходах регистра 1 однозначно определяют последовательность выполнения операций алгоритма управления, а сигналы на других его выходах используются для моделирования вероятностного поведения объекта управления и соответственно принятия решения оператором о выборе необходимой реализации алгоритма управле- 0 ния в зависимости от реакции объекта управления на выполненные им ранее управляюшие воздействия.

Генератор 5 предназначен для задания случайного равномерно распределен- ного числа в интервале от 0 до 1.

Блок 6 модержит (фиг. 2) регистр

20 числа, сумматор 21, элементы 2228 И, элемент 29 ИЛИ-HE элементы

30-33 ИЛИ, триггер 34, элементы 3538 задержки, сдвигающий регистр 39„ элемент 40 ИЛИ, элемент 41 задержки, входы 42-46 и выход 47 блока.

Блок 7 содержит столько подгрупп элементов И, сколько исходов может принимать модулируемое логическое условие. Элементы И блока 7 выполняют

Функции коммутирующих устроиств,поз воляющих определить адрес очередной

4 2 микрокоманды в блоке 2, в зависимости от того, какой исход приняло логическое условие алгоритма. Число элементов И в каждой подгруппе соответствует числу логических условий моделируемого алгоритма управления, а число подгрупп элементов И соответствует максимальному числу исходов моделируемых логических условий.

Элемент 8 объединяет сигналы на обнуление регистров 14 после включения тренажера и после окончания моделирования текущего логического условия °

Дешифратор 9 предназначен для однозначного сопоставления номера ячейки регистра 1, который соответствует ном=ру логической операции алгоритма, с требуемым элементом И блока 7 в подгруппах.

Триггер 11 предназначен для управления включением и отключением генератора 12, предназначенного для синхронизации блока 6.

Выходы 15 предназначены для управления средствами индикации, выходы

16 — для соответствия задействованного оператором номера органа управления требуемому на панели управления, выходы 17, число которых соответствует -числу исходов моделируемого логического условия„ соединены с входами регистров 14, число которых также соответствует числу исходов моделируемых логических условий, и хранится там на время моделирования срабатывания логического оператора алгоритма.

Вход 18 может быть подключен к выходам устройства сравнения, проверяющего безошибочность действия оператора.

Внешний вход 19 предназначен для обнуления регистров 14 и приведения блока 6 в исходное состояние после включения тренажера для работы.

В математике, автоматике и других науках широкое распространение получили бинарные логические условия,т.е такие, которые могут принять два возможных исхода: либо условие сработало, либо нет. Анализ реальных алгоритмов деятельности оператора АСУ показывает, что значительная часть алгоритмов управления действий содержит многозначные. логические условия, требующие соответствующих действий от оператора по каждому исходу такого логического условия. Так, напри- .

1310874

АлАФьА АеА вАло А«

35 (2) А,АхАлА А А АвА А еА,л (4)

Принятие логическим оператором

ЛСА P того и ти иного исхода при однократном выполнении алгоритма характе-5О риэует частоту наступления того или иного исхода вероятностного события.

Если исходы данного события являются независимыми, то имея статистику наступления тех или иных исходов, полу-55 ченную в результате эксплуатации реального объекта, можно от частот указанных событий перейти к соответствующим вероятностям.

3 мер, возможны исходы "Норма", "Не норма" и "Предел", "Авария" и т.д.

Для задания управляющей схемы алгоритмов управления IHHpoKQ используется язык логических схем алгоритмов (ЛСА).

Рассмотрим процесс выполнения алгоритма, заданного, например, следующей ЛСА:

АлА2 Рв ФФ АлА54 АвА,4АвАв4 AfoA«

Выполнение алгоритма управления начинается со срабатывания самого первого члена А ЛСА и заключается в последовательном переходе до последнего ее члена А. Члены ЛСА, обозначенные символом А, называются операционными операторами и они не изменяют порядок следования операторов,т.е. следуют в строгой очередности нарастания номера оператора, а члены ЛСА обозначенные символом P указывают на наличие в алгоритме логических условий. Именно эти логические операторы

ЛСА и могут изменять последовательность выполнения операторов алгоритма.

Так, в случае срабатывания логического условия по стрелке номер один человек-оператор обязан после второй операции алгоритма перейти к шестой операции алгоритма, т.е, к выбору следующей реализации: или по стрелке номер два:

А„А АвАэА ло Алл

В случае срабатывания P-оператора по третьей стрелке:

АлА а AIP«(3) и, наконец, если логическое условие не срабатывает, то оператор обязан выполнить другую реализацию, а именно: 45

Допустим, что для нашего примера в 25Х случаев работы оператора появился сигнал "Не норма«, в стольких же случаях "Предел", "Авария" и "Норма . Тогда можно задать числовые граничные значения соответствия каждому исходу логического оператора. Если случайное число Х приняло .значение

0 л х < 0,25, то оператору необходимо выполнять первую реализацию, а в случае 0,25 < х < 0,5 — вторую реализацию, если 0,5 - х 0,75, то третью, и, наконец, когда х ) 0,75, он обязан выполнить четвертую реализацию алгоритма управления.

Таким образом, необходимо обеспечить хранение граничных значений вероятностей 0,25; 0,5 и 0,75, а они хранятся в третьих микрооперациях микрокоманд, предшествующих логическим операторам P ЛСА. Так, например, в рассмотренной ЛСА вторая (А ) микрокоманда содержит три третьих микрооперации, другие микрокоманды данного алгоритма содержат две микрооперации.

В других алгоритмах микрокоманды,предпредшествующие логическим операторам

ЛСА, должны иметь как минимум одну третью микрооперацию, а в пределе (и-1) — третью микрооперацию для пзначных логических операторов.

Устройство функционирует следующим образом.

При включении тренажера установочным импульсом, поступающим на вход

19 через элемент 8 сигнал поступает на входы регистров 14 и обнуляет их.

Далее этот сигнал поступает на вход

46 блока 6 и через элемент 40 переводит триггер 34 в единичное состояние, а через элемент 33 элемент 38 обнуляет регистр 20 и устанавливает регистр

39 в исходное состояние, при котором все разряды регистра находятся в состоянии "0", кроме первого младшего разряда (на схеме правый разряд), находящегося в состоянии "1".

Кроме того, с помощью регистра 1 производится выбор первой операции алгоритма за счет появления сигнала на управляющих выходах триггера 1.

Данный сигнал производит перезапись содержимого первой микрокоманды из блока 2 в регистр 3 ° .После выдачи человеком-оператором соответствующих управляющих воздействий и проверки их на безошибочность появлением сигнала на входы 18 производится выбор очередной операции алач а = (хч< х с х ) а. = (х сх х )

G„= (х,, с х с сх ч) 5 13108 горитма. Если очередная операция алгоритма задана оператором А ЛСА, то сигналы будут появляться на управляющих выходах регистра 1 и цикл работы устройства пбвторится в описанном порядке.

В случае, если отрабатывается оператор А ЛСА, предшествующий логическому оператору P ЛСА, то дополнительно появится сигнал на выходах регист- tp ра 3 (в примере А ЛСА), поскольку данная микрокоманда содержит не только первую и вторую микрооперации, но и столько третьих микроопераций, сколько значительное логическое усло — f5 вие разыгрывается, минус единица (в данном примере три третьих микрооперации) .

Этим сигналом граничные значения .вероятностей принятия логическим one- 20 ратором Р того или иного исхода перезаписываются в регистры 14 (в рассматриваемом примере в три регистра из и имеющихся).

При отработке логического условия 25

P ЛСА в качестве очередной операции алгоритма сигнал появляется на информационных выходах регистра 1, которые подключены к тем номерам ячеек регистра 1, которые соответствуют поряд- 30 ковому номеру оператора P в ЛСА (в примере — к ячейке 3). Через элемент

4 сигнал поступает на запуск генератора 5 (х) и на вход триггера 11, сигнал с выхода которого запускает генератор 12, импульсы с которого поступают на вход 44 блока 6 и на входы регистров 14 для считывания информации с их выходов в блок 6.

Кроме того, сигнал с выхода триггера ур

11 поступает на вход 45 блока 6.

Сущность работы блока 6 заключается в последовательном сравнении случайного числа х, выработанного генератором 5, с граничными значениями (х,,х,...,х„) вероятностей срабатывания того или иного исхода логического условия. Запись очередного числа х в регистр 20 и сравнение с границами допусков производится от мень- 5р шего значения к большему, т.е. х, с х с..., х„, и сравнение производится за и тактов генератора 12.

При подаче управляющего импульса на вход 45 очередное число х через элемент 41 поступает на вход элемента 23, а с его выхода — перезаписыва1 ется в регистр 20.. Сравнение значения числа х с граничными значениями веро74 6 ятностей х„,х,...х„ и соответствие ч его одной из указанных границ приве" дет к появлению сигналов на выходах

47, выходах элементов 25 одного из сигналов:

В каждом цикле сравнения очередно го случайного числа х с граничными значениями на вход 44 подается N тактовых импульсов (ТИ):ТИ 1, ТИ 2,...;

ТИ N. Тактовый импульс поступает через элемент 26 на одни входы элементов 24, на другие входы которых поступают сигналы с выходов реги.стров 14. При этом открывается первая подгруппа элементов 24 (правая), поскольку на эту подгруппу с триггера младшего разряда регистра 39 поступает высокий потенциал. Значение первой границы х„ переписывается из регистра 14 через элемент 24, элемент 30 в сумматор 21. Тактовый импульс поступает также по цепи на вход

44, элемент 26, элемент 37 на вход элемента 22, который производит перезапись содержимого регистра 20 в сумматор 21 случайного числа х в обратном коде. В зависимости от соотношения значений величин х, х, сумматор

21 может находиться в одном из трех возможных состояний: отрицательный результат, когда х, с х; отрицательный ноль, когда х1 = х и положительный результат, когда х„ ) х. Состояние сумматора 21 анализируется элементами 27, 28, 29 и 32„.

Если х„ х, то в сумматоре 21 будет положительный результат, откроется элемент 27 в такт поступит на элемент 32 и далее на элементы 25.

Однако из этих элементов открывается лишь первый (верхний) элемент группы, так как на этот элемент поступает разрешающий потенциал с триггера младшего (правого) разряда регистра

39. В результате, сигнал будет на выходе а„ = (х„ с х),. Импульс с выхода элемента 27 поступает через элемент 32 и элемент 40 на вход триггера 34 и переведет его в единичное состояние. При этом элемент 26 закроется и дальнейшее поступление тактов в блок 6 прекращается до начала нового цикла сравнения. Кроме того, с выхода элемента 27 сигнал через эле-.

На выходе 47 во втором такте вырабатывается сигнал а = (х (х < х ), так как в элементах 25 во втором такте сравнения открыт второй (сверху) 55 элемент И.

7 1310 мент 32, элемент 33, элемент 38,элемент 31 очищает сумматор 21. Далее сигнал с выхода элемента 38 поступает на вход регистра 20 и.очищает его u поступая также с выхода элемента 38 на входы регистра 39, приводит его в исходное состояние.

В случае, если х = х1, в сумматоре 21 будет "Отрицательный ноль",когда все триггеры сумматора находятся в единичном состоянии. Такое состояние суматора 21 выявляется элементом

29, входы которого подключены к нулевым выходам триггеров сумматора 21.

При наличии в сумматоре 21 "Отрицательного нуля" на выходе элемента

29 появится сигнал, который подается на элемент 32 и далее на входы элементов 25. Однако, при подаче тактов будет открыт лишь первый (верхний) элемент 25, что обеспечивается разрешающим потенциалом, поступающим с младшего (правого) разряда регистра

39. В результате, сигнал опять появится на выходе соответствующем а (х (х1) .

Кроме того, по описанным цепям полученный сигнал приведет в исход-. ное состояние регистр 20, сумматор

21, регистр 39 и триггер 34.

Если же х ) х, то в сумматоре 21 будет отрицательный результат. При поступлении тактов открывается элемент 28, импульс с его выхода сдвигает на один разряд "единицу" в регистре 39 через элемент 35 и вход регистра 39 и сигналом с выхода элемента

35 по цепи через элемент 31 на вход сумматора 21 обнуляет его. В результате этого устройство будет подготов-4 лено к второму такту сравнения.

При подаче второго такта осуществляется сравнение числа х с х2. При этом работа устройства аналогична работе при поступлении первого такта, 4> однако во втором такте в регистре 39

"единица" будет записана во втором (справа) триггера, поэтому при поступлении второго такта в сумматор 21 из регистров 14 будет выдано число х .

Если х ) х, то во втором такте

l импульсы с выхода элемента 28 по опи874 8 санным цепям сдвигают 11единицу" в регистре 39 и очищают сумматор 21, подготавливая устройство к третьему такту сравнения.

Процесс сравнения случайного числа х с граничными значениями вероятностей х1) х ... х может IIpopoJDKBTbcH до N-го такта. В N-ом такте вырабатывается сигнал а„ = (х „ „ (х х„), если х„ „ х < х„. В этом случае будет открыт М-й элемент.25, а остальные элементы блока 6 будут приведены в исходное состояние.

При появлении в одном из тактов сравнения сигнала на выходе 47 он поступит на соответствующую подгруппу элементов И блока 7, на первые их входы, а выбор конкретного элемента

И в подгруппе будет обеспечен поступлением сигнала на его второй вход с выхода дешифратора 9, что позволяет однозначно сопоставить номер элемента И в подгруппе блока 7 номеру логического оператора Р в ЛСА при любом их количестве в алгоритм деятельности

Сигнал с выхода задействованного элемента И блока 7 поступает на элемент 10 и через него обнуляет по первым входам содержание регистров 14, а также поступает на информационные входы блока 2 и выбирает в качестве очередной необходимую (в примере А, А, А, или А ) микрооперацию для представления оператору результата срабатывания логического условия и для принятия им соответствующего решения на выдачу управляющего воздействия.

Кроме того, сигналы с выхода блока б поступают через элемент 13 на вход триггера 31, а сигнал с его выхода отключает генератор 12, возвращая устройство в исходное состояние до наступления. очередного логического условия в алгоритме управления.

Алгоритмы управления могут содержать логические условия любой степени значности, последняя определит число третьих микроопераций в микрокоманде регистра 3, разрядность регистра 39, число регистров 14 в группе, число подгрупп элементов И в блоке 7 и число элементов 24 и 25 ° Число логических операторов в алгоритме управления определяет число элементов И в подгруппах блока 7 и разрядность дешифратора 9, с помощью которого производится сопоставление номера логн9 1 3108 ческого оператора в схеме алгоритма и соответствующего элемента И в подгруппак блока7.

Изобретение позволяет, во-первых, расширить область применения устрой5 ства за счет модепирования вероятностного характера функционирования реальных объектов управления и,во-вторых, повысить качество подготовки операторов систем управления по выпол-10 нению алгоритмов сложной логической структуры за счет случайного розыграша наступления исходов соответствующих логических условий.

Использование устройства повышает 15 эффективность управления тренажером операторов ЛСУ.

Формула изобретения

Устройство для задания программы обучения, содержащее регистр адреса, входы которого являются соответствующими информационными входами устройства, а выходы первой, второй и третьей групп подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, дешифратора и к соответствующим адресным входам блока памяти соответственно, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом генератора случайной последовательности импульсов, выходы блока памяти соединены с соответствующими входами регистра микрокоманд, выходы первой и второй групп которого являются соответствующими информационными выходами первой и второй групп устройства, выходы дешифратора подключены к соответствующим входам первой группы блока элементов

И, выходы которого соединены с соответствующими информационными входами блока памяти и с соответствующими входами второго элемента ИЛИ, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, а целью расширения дидактических возможностей устройства, в него введены третий и четвертый элементы ИЛИ,группа регистров, первый триггер, генератор тактовых импульсов и блок сравнения, содержащий пятый,, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы

ИЛИ, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы задержки, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, второй триггер, элемент

ИЛИ-НЕ, сумматор, первую и вторую ( группы элементов И, регистр числа и сдвигающий регистр, установочный

74 30 вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, а информационный вход — с выходом четвертого элемента задержки, подключенным к первому входу седьмого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, подключенным к установочному входу регистра числа, информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход — с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу третьего элемента задержки, соединенного с ! входом второго элемента задержки, выход Которого подключен к первым входам четвертого и пятого элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым прямыми выходами сумматора, первый прямой и первый, второй и третий инверсные выходы которого подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам элемента ИЛИ-НЕ,выход которых соединен с первым входом девятого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу четвертого элемента И, а выход — к первым . входам элементов И второй группы и первым входам пятого и шестого элементов ИЛИ, вторые входы которых являются управляющим входом устройства, подключенным к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход — с входами разрешения записи регистров группы, информационные входы которых подключены к соответствующим выходам третьей группы регистра микрокоманд, входы разрешения считывания — к единичному выходу первого триггера, а выходы — к соответствующим первым входам элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами сдвигающего регистра, третьи входы — с выходом второго элемента И, а выходы — с соответствующими входами восьмого элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому информационному входу сумматора, второй информационный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, а установочный вход — с выходом седьмого эдемента

ИЛИ, первый вход второго элемента И подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход — к нулевому выходу второго триггера, выход—

1310874

12 к входу третьего элемента задержки, S-вход второго триггера соединен с выходом шестого элемента ИЛИ, а R— вход — с единичным выходом первого триггера, подключенным к входу запус- 5 ка генератора тактовых импульсов и первому входу первого элемента И,второй вход которого соединен с выходом пятого элемента задержки, вход которого подключен к выходу генератора слу-)0 чайных последовательностей импульсов, вход первого элемента задержки соединен с выходом пятого элемента ИЛИ, вход четвертого элемента задержки подключен к выходу пятого элемента И, вторые входы элементов И второй группы соединены с соответствующими выходами сдвигающего регистра, а выходы— с соответствующими входами второй группы блока элементов И и третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к R-входу первого триггера,S-вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ,а нулевой выход останова генератора тактовых импульсов.

1310874

Редактор Ю.Петрушко

Заказ 1897/48 .Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

42

Составитель А. Карлов

Техред М.Ходанич Корректор Н.Повидайчик