Устройство для обучения операторов

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве тренажера для подготовки операторов АСУ. Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с сокращением времени подготовки операторов АСУ из числа непрофессионалов с квалификацией, достаточной для выполнения определенного круга задач управления. Устройство содержит блок 1 ввода учебной информации для управления тренажом, блок 2 памяти для программного управления, блок 3 оценки (деятельности оператора), коммутатор 4 для управления средствами индикации, пульт 5 оператора для управления объектом, блок 6 вывода информации. Органы пульта 5 имеют встроенные элементы индикации. Оператору на начальных этапах обучения, в соответствии со сценарием тренировочного задания, с помощью индикаторных элементов "подсказывается" очередность выработки управляющих воздействий с помощью органов управления. Результаты деятельности оператора оцениваются в блоке 3. С помощью блока 1 задаются различные режимы тренировки оператора. 16 ил.

СОЮЗ СОЭЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (gg)g G 09 В 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с ф. 1 -, °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4310458/24-24 (22) 28.09.87 (46) 15.05.90. Бюл. № 18 (72) В.И.Головин, И.Я.Денищенко, Л.А.Краснодубец и Ф.Д.Пряшников (53) 681.3..071 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1154693, кл. G 09 В 9/00, 1983. (54) УСТРОЙСТВО Д1И ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве тренажера для подготовки операторов АСУ.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с сокращением времени подготовки операторов АСУ из числа непрофессионалов с квалификацией, досТаточной для выполнения определенного круга задач

„„SU„„1564675 А 1

2 управления. Устройство содержит блок ввода учебной информации для управления тренажом, блок 2 памяти для программного управления, блок 3 оценки (деятельности оператора), коммутатор 4 для управления средствами индикации, пульт 5 оператора для управления объектом, блок 6 вывода информации. Органы пульта 5 имеют встроенные элементы индикации. Оператору на начальных этапах обучения, в соответствии со сценарием тренировочного задания, с помощью индикаторных элементов

"подсказывается" очередность выработки управляющих воздействий с помощью органов управления. Результаты деятельности оператора оцениваются в блоке 3. С помощью блока 1 задаются различные режимы тренировки оператора. 16 нл.

15646 75

Изобретение относится к тренажерам операторов систем управления и может быть использовано для подготовки операторов из числа непрофессионального персонала, когда необходимо подгото5 вить большое число операТоров с квалификацией, достаточной для выполнения определенного круга задач управления.

Целью изобретения является расширение дидактических возможностей устройства с уменьшением времени первоначального обучения оператора и повышением эффективности обучения опера-! тора в целом.

На фиг. 1 приведена структура устройства; на фиг.2 — функциональная ,схема блока ввода учебной информации; на фиг.3 — - функциональная схема узла формирования управляющих сигналов (УФУС); на фиг.4 — функциональная схема генератора регулируемых такто вых импульсов и временная диаграмма ,его работы; на фиг.5 — временная ди- 25 аграмма работы УФУС (фиг.5а) и фор1мирования импульсов контроля (фиг.5б); а фиг.6 — функциональная схема узла ндикации; на фиг.7 — функциональная хема блока памяти; на фиг.8 — функональная схема блока оценки; на иг.9 функциональная схема и вре енная диаграмма работы узла обнаруения информационных ошибок операто ра; на фиг.10 — функциональная схема г временная диаграмма работы узла выбора и формирования точки контроля; 8a фиг.11 — функциональная схема и временная диаграмма работы узла обнаружения ошибок очередности действий оператора; на фиг.12 — функциональная схема и временная диаграмма работы узла оценки времени действий оператора; на фиг. 13 — функциональная схеМа и временная диаграмма Работы фор- 45 мирования сигналов; на фиг.14 — функциональная схема коммутатора; на фиг.15 — временная диаграмма работы коммутатора; на фиг.16 — схема блока вывода информации.

Устройство содержит блок 1 ввода учебной информации, служащий для управления тренажом и предназначенный для задания исходных данных, на основании которых происходит функционирование устройства и индикация результатов тренировки оператора, блок 2

Памяти, служащий для программного управления и предназначенный для хранения и программирования заданий оператору, а также для организации работы блока 3 и коммутатора 4, блок 3 оценки, предназначенный для контроля за деятельностью оператора в процессе тренировки, коммутатор 4, служащий для управления средствами индикации и предназначенный для управления элементами индикации, расположенными в органах управления пульта 5 оператора, предназначенного для формирования и выдачи управляющих воздействий на объект (или имитации, формирования и выдачи их на объект), и блок 6 вывода информации, предназначенный для вывода управляющих воздействий на объект управления при правильных действиях оператора..

Пульт 1 управления тренажером (фиг.2) состоит из узла l формирования управляющих сигналов (УФУС) и узла 8 индикации.

Узел 7 содержит (фиг,3) наборное поле, образованное переключателями 9, с помощью которого выбирается номер задания для тренировки оператору, узел 10 подазления дребезга, выполненный, например, на триггерах, шифратор 11, выполненный, например, на

ИС К155ЛЛ1 и предназначенный для преобразования позиционного кода в двоичный, элемент ИЛИ 12, формирующий на своем выходе отрицательный перепад сигнала при нажатии на любой переключатель наборного поля, узел 13 памяти, выполненный, например, íà HN

К155РУ5 и служащий для запоминания и выдачи базового адреса номера задания, формирователь 14 импульсов, выполненный, например на ИС К155АГЗ и служащий для формирования сигнала

"Разрешение" и запуска по входу

"Пуск" генератора 15, генератор 15, выполненный, например, на ИС К155АГЗ, схема которого представлена на фиг,4.

Длительность импульсов и пауз между импульсами задаются оператором на лицевой панели блока 1. Триггер 16 выполняет функции подавителя дребезга, элемент ИЛИ 17 (ИС К166ЛЛ1) объединяет сигналы для запуска формирователя

18, выполненного, например, на ИС

К155АГЗ и вырабатывающего сигнал !! f!

Сброс, элемент ИЛИ 19 вырабатывает сигнал генератора 15, элемент 20 задержки задерживает передний фронт сигнала на вход ЧТ узла, пока не ус1564675 тановится адрес на его входах А,...

А .

Узел 2 служит для индикации результатов деятельности оператора и содержит (фиг. 6) группу дешифраторов

21, выполненных, например, на ИС

К514ИД1, группу индикаторов 22, выполненных, например, на ИС АЛС 324А.

Блок 2 (фиг.7) состоит из счетчика, 23, выполненного, например, на ..

ИС К561ИЕ11 и служащего для приема и хранения исходного базового адреса номера задания для оператора и формирования текущих адресов задания, запоминающих узлов (ПЗУ) 24, 25, выполненных, например, на ИС КР568РЕ1 и служащих для хранения соответственно кодов символов, которые оператору необходимо в качестве зацания набирать на пульте 5, и данных, необходимых для отображения на индикаторных элементах пульта 5 для "подсказки" оператору на первоначальных этапах обучения, регистра 26, выполненного, например, на ИС К155ИР15 и служащего для промежуточного хранения символа, считанного из узла 24, и выдачи его на схему сравнения, дешифратора 2?, выполненного, например, на ИС К55ИД7 и служащего для дешифрации и формирования конца записи задания, формирователя 28, выполненного„ например, на на ИС К155АГЗ и служащего для формирования сигналов чтения ЧТ из узлов

24, 25, элемента 29 задержки, выполненного например, на элементах ИЛИ

ИС К155ЛЛ1 и служащего для формирования сигнала "Равно".

Блок 3 оценки (фиг.8) состоит из узла 30 обнаружения информационных ошибок оператора, служащего для фиксации факта правильных и неправильных действий оператора при выработке оператором в процессе тренировки управляющих воздействий посредством пульта

5, который содержит (фиг.9) узел 31 сравнения, выполненный, например, на

ИС К555СП1 и служащий для выработки сигналов при правильных и соответственно неправильных действий оператора, элементы И 32, 33, выполненные, например, на ИС К155ЛИ1 и служащие для формирования сигналов при правильных "=" и неправильных "ф" действиях оператора, триггер 34, выполненный, например, на ИС K555TI?6 и управляющий процессом вывода управляющего воздействия (управляющей инфорб мации) путем выработки сигнала "Разрешение передачи информации", узла 35 выбора и формирования точки контроля действий оператора в процессе выработки управляющих воздействий, содержащего (фиг. 10) два формирователя Зб, 37, выполненные, например, на ИС К155 и служащие для формирования из тактовой последовательности импульсов контроля, триггер 38, в качестве которого можно использовать ИС К555ИВ6, служащий дпя подавления первого импульса контроля, два элемента И 39, 40, в качестве которых возможно использование ИС К155ЛИ1, служащих для формирования соответствующих импульсов контроля, элемент ИЛИ 41, в качестве которого возможно использование

2О ИС К155ЛЛ1, служащий в зависимости от положения переключателя 42 дл* формирования и передачи одного из выработанных сигналов контроля, узла 43 обнаружения ошибок очередности действий оператора, осуществляющего контроль за действиями оператора в выбранном промежутке тактовой последовательности (ТИ) и который содержит элемент ИЛИ 44, в качестве которого возможно использование ИС К155ЛЛ1, служащего для сброса триггера 45, выполненного, например, на ИС К555ТВ6 и осуществляющего управление процессом контроля при пропуске оператором сигнала (отсутствие сигнала готовнос35 ти информации за контролируемый промежуток ТИ) и наличии двух сигналов управления (ГИ) объектом от оператора за контролируемый промежуток ТИ, двух элементов И 46, 47, выполненных, например, на ИС К155ЛИ1 и осуществляющих формирование соответственно двух сигналов "Два сигнала" и "Пропуск сигнала", узла 48 оценки времени действий оператора, который подсчитывает время, затраченное оператором на выработку управляющих воздействий в пульт 5, и содержит (фиг.12) форми-. рователь 49 сигналов, выполненный, 50 например по функциональной схеме представленной на фиг,13, и осуществляющий формирование управляющих сигналов "Выбор кристалла",, "Запись/

/чтение" и синхросигнал С, триггер

50, вьптолненный, например, на ИС

К555ТВ6 н осуществляющий управление подсчетом временных импульсов, генератор 5 1 временных импульсов, выполненньИ, например, как мультивибратор

1564675 на основе элементов ИЛИ, И либо формирователей и осуществляющий подачу временных импульсов, счетчик 52, выполненный, например, на ИС К155ИЕ7

5 и служащии для подсчета временных импульсов, запоминающий узел 53, выполненный, например, на ИС K155PÓ5 и служащий для запоминания подсчитанного времени по соответствующему адресу 10 каждого действия оператора (адресу набираемого оператором символа), регистр 54, выполненный, например, на

ИС К155ИР15 и служащий для хранения

1значения времени на период его инди- 15 кации, и счетчиков 55 — 58.

Коммутатор 4 (фиг.14) .содержит регистры 59, 60 и служит для промежуточного запоминания данных индикации, которые управляют ключами 61, 62, вы- 20 полненными, например, на транзисторах или ИС К262КП1А и служащих для управления элементами индикации, элементы

63 — 66, выполненные, например, на

1ИС К155ЛИ1 и служащие для выработки 25

,сигналов установки регистров 59, 60 в "1" и разрешения записи данных в один из них, элементы 67, 68, выполненные, например, на ИС К155ЛЛ1 и служащие для выработки сигналов сбро- 30 са регистров 59, 60, элементы 69, 70, выполненные, например, на ИС К155ЛИ1 ,и служащие для выработки сигнала разрешения работы ключей 61, 62 на определенное время, элемент 71 задержки, выполненный, например, на ИС К155ЛЛ1

35 и осуществляющий формирование сигнала

1 синхронизации затем данных s регистры ,59, 60, формирователь 72, выполнен ный, например На ИС К155АГЗ и который 40 ! позволяет регулировать оператору с помощью внешних регулирующих элементов длительности. свечения индикаторных элементов, триггер 73, выполненный, например, на ИС К555ТВ6 и осу- 45 ществляющий разрешение работы поочередно двух групп индикаторных элементов, и переключатель 74.

Блок 6 (фиг.16) содержит группу мощных элементов И 75 с открытым кол-

50 лектором, работающих на линию связи, выполненный, например, на ИС К155ЛИ5

Н управляемый одним разрешающим сигНалом.

Устройство работает следующим обРазом.

В исходном состоянии все элементы, требующие установки в исходное состояние, находятся в нулевом состоянии,, 11 11 сброшены . Переключатель 74 разрешает занесение данных D, ... D в один г из регистров 59, 60 ° С помощью переключателей в генераторе 15 задается длительно сть време ни, отводимо го оператору на выработку и закрепление необходимых поисковых навыков у оператора, а также на выработку необходимого воздействия с помощью органов управления пульта 5. С помощью переключателей генератора 15 устанавливается темп работы оператора. С помощью переключателя 42 задается одна из временных меток, в пределах которых контролируются действия оператора (см. фиг.5б). После этого с помощью переключателей 9 выбирается одно из заданий для оператора. Низкий потенциал "Лог. 1" поступает на шифратор

11 и преобразовывается им из позиционного унитарного кода в двоичный код., код, который поступает на узел 13.

Одновременно с одного из выходов схемы подавления дребезга узла 10 "Лог.

1" поступает на элемент ИЛИ 12, с выхода которого по цепочке элемент

17 - формирователь l8 будет сформирован перед началом работы сигнал

I I !1

Сбр . Задержанный на элементе 20 передний фронт сигнала с элемента ИЛИ

12 поступит на вход ЧТ узла 13 и на его выходе будет находится базовый адрес набранного номера задания. Одновременно с чтением будет запущен формирователь 14, который вырабать1вает сигнал "Разр.", по переднему фронту которого — "Баз. адр." будет записан в счетчик 23, а по заднему фронту будет запущен генератор 15 и тактовые импульсы (ТИ) будут поступать на блок 2.

При поступлении на вход "+1" счетчика 23 ТИ счетчик будет формировать текущие адреса набранного номера задания. По этим адресам в узел 24 будет считана информация, которая характеризует правильные, ожидаемые действия оператора (эталонные), в данном примере это код символа, который подлежит набору оператором на пульте 5, в качестве которого используется блок клавиатуры (БК). По этим же адресам с узла 25 будет, считана информация, которая поступит для индикации ("Дан. инд.") на управляющие органы пульта 5: в данном примере— это клавиши блока клавиатуры (БК), в которые вмонтированы элементы

1564675

10 для индикации, . например жидкокристаллические индикаторы, светодиодные индикаторы или лампочки накаливания.

В каждом такте ТИ "горят" те индика5 торные элементы соответствующих органов управления, которые оператору необходимо, например, нажать, включить или выполнить те или иные действия с органами управления. В данном примере нажать те кливиши БК, т.е. те символы, которые необходимо оператору ввести в данном такте ТИ по сценарию задания. Код символа с узла 24 поступает на регистр-"защелку" 26 для его временного хранения на период одного

ТИ с целью сравнения эталонного кода символа с кодом символа, введенным оператором. В конце каждого задания записан признак конца записи "Кон. зап.", который преобразуется дешифратором 27. По этому сигналу генератор

15 будет остановлен. Информация, считанная с узла 25, а также ТИ поступают на коммутатор 4. 25

В соответствии со структурой информации "Дан. инф." в тех информационных разрядах, где имеются "1". будут индицироваться необходимые символы в клавишах. "Дан. инд" поступают на входы регистров 59, 60, где прямым сигналом "Равно", выбранным триггером 73, в соответствии с сигналами

НС или ВС один из регистров 59 или 60 будет сброшен в "0", а задержанным на элементе 71 сигналом "Равно" информация будет записана в регистр 59 синхросигналом с элемента И 63. Передним фронтом ТИ будет запущен формирователь 72, длительность сигнала 40 с выхода которого регулируется внешними элементами оператором. Если эта длительность задана больше длительности ТИ, то длительность индикации элементов в пульте 5 будет опреде- 45 ляться ТИ, так как импульсы контроля (ИК) будут сбрасывать формирователь

72. Иначе длительность индикации элементов будет определяться с помощью внешних регулирующих элементов формирователя 72. На период длительности сигнала с формирователя 72 будут открыты один из ключей 61 или 62.

"Код символа В" с выхода регистра (" защелки" ) 26 поступит в блок 3, где сравнится с "Кодом символа А", 55 который оператор набрал с помощью клавиатуры БК в пульте 5 ° Эти коды символов поступают на схему сравнения узла 31. Съем информации с элементов

И 32, 33 о равенстве "=" или неравенстве " " этих символов производится сигналом готовности информации (ГИ), который сопровождает каждый набранный оператором символ. При правильных действиях оператора управляющая информация поступает, например, в ЭВМ по сигналу "РАЗРЕШЕНИЕ ПЕРЕДАЧИ", формируемому триггером 34, который сигналом "=" устанавливается в "1".

После того, как информация будет забрана, например ЭВМ, сигналом "Сбр. фл." (сброс флага) триггер 34 будет сброшен в "0". Количество верных и неверных символов, набранных оператором, подсчитывается соответственно в счетчиках 55, 56.

ТИ поступают в узел 35, где будут формироваться импульсы контроля по переднему или заднему фронту ТИ. В зависимости от положения переключателя 42 на выход узла 35 будут подаваться выбранные импульсы контроля (ИК).

Триггер 38 служит для подавления первого импульса ИК при формировании

его от переднего фронта ТИ, когда контролировать еще нечего.

Узел 43 служит для выявления ошибок оператора, связанных с пропуском оператором необходимых действий (про" пуск набора символа за время одного такта) или, наоборот, связанных с выработкой оператором незапланированных действий (набор двух символом за время одного такта). Если сигнал ГИ поступает до ИН, то узел 43 не вырабатывает сигналов. Если ГИ поступает после ИК, то вырабатывается сигнал пропуска сигнала "Проп. сиг.". Если до ИК поступают два сигнала ГИ, то вырабатывается сигнал двойного набора

"Дв. сиг.". Подробная работа узла 43 представлена на временной диаграмме фиг.11.

Узел 48 служит для фиксации време1 ни формирования и выработки управляющего воздействия (набор необходимого символа на блоке клавиатуры) ° По каж- ; . дому переднему фронту ТИ триггер 50 устанавливается в состояние "Лог.1".

Разрешающий потенциал с .выхода,триггера 50 по синхровходу счетчика 52 разрешит прием временных импульсов с генератора 51 ° Сброс триггера 50 производится сигналом ГИ. Задним фронтом сигнала с выхода триггера 50 будет запущен формирователь 49, кото1564675

12 рый вырабатывает три серии импульсов с трех выходов. С первого выхода будет сформировано два импульса выбора

Кристалла (ВК) узла 53 один — на пе5 иод записи данных в ЗУ с выхода счетчика 52, а другой - ha период

1чтения записанных данных с узла 53 .

° ° регистр 54 для индикации. По сигнас второго выхода формирователя 49 будет происходить запись данных в зел 53. При чтении информации с узла

3 на его управляющие входы будет поана комбинация сигналов: BK — "Лог.

ЗП/ЧТ вЂ” "Лог. 0". При этом на ресных входах узла 53 присутствует рес символа с блока 2. С третьего

ыхода формирователя 43 при чтении узла 53 (на период установившихся анных на выходах узла 48) на синхро- 20 ход регистра 54 подается сигнал, по

1 оторому данные записываются в него.

Данные с выходов счетчиков 55—

8 поступают в блок 1 на индикаторы

2. Данные для индикаторов, размещен- 25 ых в органах управления, поступают а входы регистров 59, 60 в зависимости от считанной информации, в котоой присутствует признак верхнего нижнего регистра (О р и 1 счи- 30 анного с узла 25 слова). При нахожении триггера 73 в состоянии "1" и ереключателя 74 в верхнем положении Дан. инд." запишутся в регистр 60 о задержанному на элементе 71 сигна- 3 у "Равно". Прямым сигналом "Равно" егистры 59, 60 будут предварительно брошены. При необходимости задать ремя индикации меньше, чем время, Отведенное оператору на выполнение 40 задания оператор с помощью внешних егулирующих элементов формирователя

2 задает необходимое время. Сигнал длительности индикации поступает на общий управляющий вход одних из ключей 61 или 62.

Информация и управляющие сигналы

1 оступают на входы элементов И 75.

Информация, поступившая на их входы, оудет передана дальше, в адрес потре- 5О бителя информации (например, в ЭВИ), цри правильных действиях оператора, когда .будет в блоке 3 выработан сиг нал разрешения передачи информации.

По сравнению с известными тренажерами процесс первоначального обучения предложенном устройстве, а также процесс закрепления навыков происходит быстрее, а закрепление — прочнее, так как более активно задействован зрительный анализатор, программа двигательного акта формируется еще до начала движения, формирование системы опорных точек способствует формированию у оператора предвидения возможных событий и планированию .предстоящего двигательного акта и деятельности в целом.

Формула изобретения

Устройство для .обучения операторов, содержащее блок ввода учебной информации, блок памяти, блок оценки, коммутатор, пульт оператора и блок вывода информации, о т л и ч .а ю— щ е е с я тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, в нем управляющий, тактовый, установочный.и информационный входы блока памяти соединены с соответствующими выходами блока ввода учебной информации, информационные входы с первого.по пятьй которого подключены к соответствующим выходам блока оцен-. ки, а вход окончания работы — к соответствующему входу блока оценки и соответствующему выходу блока памяти, первый, второй и третий информационные выходы которого подключены к соответствующему входу коммутатора и первому информационному и адресному входам блока оценки, а первый, второй и третий синхровходы — к соответствующим входам коммутатора, четвертый и пятый синхровходы которого соединены соответственно с .тактовым и установочным выходами блока ввода учебной информации, подключенными к соответствующим входам блока оценки, синхровход которого соединен с первым сикхровходом блока вывода информации и первым синхровыходом пульта оператора, второй информационньй вход - с соответствующим выходом пульта оператора и соответствующим входом блока вывода инфо мацки, шестой выход — с шестым синхровходом коммутатора, а седьмой выход " с разрешающим входом блока вывода информации, второй синхровход и стробирующий вход которого соединены с соответствующими выходами пульта оператора, а первый и второй синхровходы и стробирующий.и информационный выходы являются соответствующими выходами устройства, входы сброса пульта оператора и блока оценки являются соответствующими входами устройства.

Фиг.2

Риг. 3

1564675

1564675

1564675

1564675

1564675 щ

1 564675

Составитель А.Карлов

Редактор О.Спесивых Техред Л.Сердюкова Корректор Т.Малец

Заказ 1163 Тираж 391 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101