устройство для обучения операторов

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ, содержащее блок задания программы обучения, блок ввода ответных действий, первый и второй элементы ИЛИ, первый и второй элементы задержки, первый и второй блоки сравнения, первую и вторую группы элементов И, первый регистр числа, первый и второй счетчики, генератор импульсов, триггер, дешифратор и табло, информационные входы первой группы которого соединены с выходами дешифратора, входы которого подключены к выходам элементов И первой группы, первые входы которых соединены с выходами первого счетчика, вход "Уст. "0" которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, который является входом сигнала запуска устройства, подключенным к первому входу второго элемента ИЛИ, вход "Уст. "1" первого счетчика подключен к выходу первого элемента ИЛИ, соединенному с первым управляющим входом блока задания программы обучения, выходы первой группы которого соединены с информационными входами второй группы табло, первый и второй информационные входы которого соединены с первым и вторым выходами триггера, выходы второй группы блока задания программы обучения соединены с информационными входами первой группы первого блока сравнения, информационные входы второй группы которого подключены к выходам блока ввода ответных действий соединенным с информационными входами блока задания программы обучения, первый выход которого соединен с управляющим входом первого блока сравнения, первый выход которого соединен с вторым управляющим входом блока задания программы обучения, второй выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, а второй выход - с входом останова генератора импульсов и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с первыми входами элементов И второй группы, входом второго элемента задержки и управляющим входом первого регистра числа, информационные входы которого являются информационными входами первой группы устройства, а выходы первого регистра числа соединены с информационными входами первой группы второго блока сравнения, информационные входы второй группы которого подключены к выходам элементов И второй группы, управляющий вход второго блока сравнения подключен к выходу второго элемента задержки, вторые входы элементов И второй группы соединены с выходами второго счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, первый выход второго блока сравнения соединен с вторыми входами первого и второго элементов ИЛИ, второй выход второго блока сравнения подключен к вторым входам элементов И первой группы и входу "Уст. "0" триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом Уст. "0" первого счетчика, второй выход первого блока сравнения подключен к третьим входам первого и второго элементов И, отличающееся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей устройства, оно содержит третий и четвертый элементы ИЛИ, элемент И, третью группу элементов И, третий счетчик, третий блок сравнения, третий элемент задержки и второй регистр числа, информационные входы которого являются информационными входами второй группы устройства, выход третьего элемента задержки подключен к первым входам элементов И третьей группы, управляющим входам второго регистра числа и третьего блока сравнения, информационные входы первой группы которого подключены к выходам второго регистра числа, а информационные входы второй группы - к выходам элементов И третьей группы, вторые входы которых соединены с выходами третьего счетчика, вход третьего элемента задержки соединен с первым выходом второго блока сравнения, второй выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с входом сигнала запуска устройства, подключенным к первому входу третьего элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу третьего блока сравнения, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом "Уст. "1" триггера, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с входом "Уст. "0" третьего счетчика, счетный вход которого подключен к выходу элемента И, входы которого соединены соответственно с первым выходом второго блока сравнения и вторым выходом триггера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно техническим средствам подготовки операторов систем управления, и может быть использовано для практического обучения операторов на тренажерах.

Цель изобретения - расширение дидактических возможностей устройства.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 задания программы обучения, блок 2 ответных действий, панель 3 индикации, первый блок 4 сравнения, первый 5, второй 6 и третий 7 элементы ИЛИ, первый 8, второй 9 и третий 10 элементы задержки, первую 11, вторую 12 и третью 13 группы элементов И, первый 14 и второй 15 регистры числа, второй 16 и третий 17 блоки сравнения, первый 18, второй 19 и третий 20 счетчики, четвертый элемент ИЛИ 21, элемент И 22, триггер 23, дешифратор 24 и 25 табло с транспарантами 26 "Упражнение" и 27 "Тренировка" и индикатором 28, генератор 29 тактовых импульсов, вход 30 сигнала запуска устройства, входы 31 и 32 и выходы 33-37 блока 1, позициями первый 38 и второй 39 выходы блока 4, первый 40 и второй 41 выходы блока 16, информационные входы 42 и 43 первый и второй групп устройства.

Блок 1 предназначен для хранения данных об осваиваемом алгоритме управления и содержит последовательно соединенные регистр адреса микрокоманды, блок памяти микропрограммы и регистр микрокоманды, а также элемент ИЛИ и элемент задержки.

Регистр адреса микрокоманды служит для задания управляющей составляющей алгоритма деятельности по выполнению задачи управления. При появлении сигнала на входе 31 блока 1 производится выбор адреса микрокоманды в блоке памяти, соответствующей первой операции алгоритма. С поступлением сигнала на вход 32 блока 1 происходит сдвиг к следующей ячейке регистра адреса и считывание адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления. При этом выход первой ячейки регистра адреса связан с вторым, а последней - с третьим выходами блока 1.

Блок памяти микропрограммы служит для хранения данных в виде микрокоманд, по каждой операции алгоритма о задействованных органах действий оператора. Число микрокоманд микропрограммы соответствует числу операций алгоритма управления. Выходы блока памяти подключены к входам регистра микрокоманд.

Регистр микрокоманд кратковременно хранит данные о текущей операции алгоритма деятельности и состоит из двух зон для микроопераций: первая - для хранения органа панели 3, который изменяет свое состояние в данной операции алгоритма; во второй - код органа блока 2, на который оператор обязан воздействовать в той же операции алгоритма управления. Группа входов блока 1 объединяется элементом ИЛИ, выход которого связан с управляющим входом регистра микрокоманды, для управления считыванием содержимого второй его зоны, а через элемент задержки - с первым выходом 33 блока 1.

Панель 3 индикации и блок 2 являются физической моделью реального рабочего места оператора, с помощью которых он осваивает выполнение задач управления объектами, включенными в АСУ.

Блок 4 сравнения позволяет оценить степень безошибочности действий оператора за счет сравнения кодов органов задействованного и требуемого органов блока 2. Данные коды поступают на первые входы блока 4 непосредственно с блока 2, на вторые - из содержимого второй микрооперации регистра блока 1. В случае совпадения поступивших кодов, т. е. признания безошибочности выполненного оператором воздействия, сигнал появляется на первом выходе первого блока 4 сравнения. В противном случае, т. е. при несовпадении поступивших кодов сигнал вырабатывается на втором выходе блока 4.

Элемент ИЛИ 5 объединяет вход 30 сигнала запуска устройства, второй выход блока 4 сравнения и первый выход блока 16 сравнения для возвращения обучаемого к новой попытке в случае совершения им ошибки или несвоевременности завершения текущей попытки отработки алгоритма управления. Элемент ИЛИ 6 объединяет сигналы на вход сброса счетчика 19 в следующих случаях: включения устройства, совершения ошибки обучаемым и превышения им допустимого времени выполнения задачи управления. Элемент ИЛИ 7 служит для перевода триггера 23 в единичное состояние при включении устройства и в случае возвращения обучаемого с этапа тренировки на этап упражнения.

Элемент 8 задержки синхронизирует моменты считывания информации из счетчика 19 и регистра 14 числа в блок 16. Элемент 9 задержки управляет началом процесса сравнения блока 16. Элемент 10 задержки синхронизирует процессы считывания информации из счетчика 20 и регистра 15 числа в блок 17.

Группы 11-13 элементов И выполняют функции ключевых элементов при считывании содержимого счетчиков 18-20.

Регистр 14 числа служит для хранения кода времени, отводимого в качестве норматива на выполнение алгоритма управления, записываемого по его внешним входам. Регистр 15 числа предназначен для задания числа несвоевременных тренировок, которое оператор не должен превысить, иначе он переводится с этапа тренировки на этап упражнения.

В блоке 16 сравнивается затраченное оператором время, т. е. содержимое счетчика 19, с допустимым - содержимым регистра 14 числа. Блок 17 позволяет определить момент превышения обучаемым допустимого числа несвоевременно завершенных тренировок для возвращения оператора на этап упражнения.

Счетчик 18 предназначен для подсчета числа попыток, потребовавшихся обучаемому, на этапе "Упражнения", до первого своевременного выполнения алгоритма и перевода его на этап "Упражнения". Счетчик 19 подсчитывает время, затраченное оператором на выполнение алгоритма управления. Счетчик 20 считает число тренировок, выполненных оператором несвоевременно подряд на этапе обучения "Тренировка".

Элемент ИЛИ 21 объединяет сигналы на установочный вход счетчика 20 с входа 30 устройства и второго выхода блока 16. Элемент И 22 держит открытым счетный вход счетчика 20 на этапе обучения "Тренировка".

Триггер 23 управляет засветкой транспортеров 26 и 27 информационного табло 25.

Дешифратор 24 преобразует двоичный код содержимого счетчика 18 в десятичный, для отображения обучаемому на индикаторе 28 табло 25 номера попытки, на который он переводится на этап "Тренировка".

Панель 3, транспаранты 26 и 27 и индикатор 28 объединены в информационное табло 25, в качестве которого может использоваться экран дисплея при автоматизированной практической подготовке операторов.

Генератор 29 тактовых импульсов служит для преобразования времени работы оператора в двоичный код, выражаемого числом выработанных генератором импульсов. От требуемой точности измерения временных интервалов зависит устанавливаемая частота следования тактовых импульсов. Сигналом на первом входе генератор 29 запускается, а на втором останавливается.

На входы 42 регистра 14 числа подается код времени, отводимого обучаемому на безошибочное выполнение алгоритма, а на входы 43 регистра 15 - предельное число тренировок подряд, в случае превышения которого обучаемый возвращается на этап "Упражнение".

Устройство функционирует следующим образом.

С включением устройства, т. е. появлением сигнала на входе 30, он поступает на установочные входы счетчиков 18-20, обнуляя их, и через элемент ИЛИ 7 на S-вход триггера 23. Сигнал с прямого выхода триггера 23 засвечивает транспарант 26 "Упражнение", табло 25, и поступает на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого сигнал поступает на счетный вход счетчика 18, записывая в него единицу, и на управляемый вход 31 блока 1 (на регистр адреса), где выбирается код адреса микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма управления. Данный код поступает в блок памяти микропрограммы и выбранная микрокоманда переписывается в регистр микрокоманды. Кроме того, сигнал с первого выхода регистра блока 1 поступает на вход запуска генератора 29 и на счетчик 19 начинает поступать последовательность выработанных импульсов для их подсчета. Из регистра блока 1 по выходам группы на панель 3 индикации поступает код, который изменяет свое состояние в данной операции алгоритма. Оператор, воспринимая данную информацию, воздействует на соответствующий орган блока 2. Код данного органа поступает на первые входы блока 4 сравнения и через элемент ИЛИ блока 1 на управляющий вход регистра микрокоманды, после чего код требуемого органа управления из второй зоны регистра микрокоманды подается к вторым входам в блоки 4. Сигнал подается на управляющий вход блока 4 сравнения, где производится оценка ошибочности действий оператора.

В случае признания действия оператора ошибочным, т. е. несовпадения кодов в блоке 4 сравнения, сигнал с его второго выхода подается через элемент ИЛИ 6 на установочный вход счетчика 19 для его обнуления, а также на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого сигнал поступает на счетный вход счетчика 18, увеличивая его содержимое на единицу, и на управляющий вход 31 блока 1. По этой команде выбирается код адреса микрокоманды, соответствующей первой операции алгоритма, что соответствует началу новой попытки обучаемым выполнить алгоритмы управления своевременно и безошибочно.

В случае совпадения поступивших кодов операция признается выполненной безошибочно, а сигнал с первого выхода блока 4 сравнения поступает на управляющий вход 32 регистра адреса блока 1, где производится сдвиг вправо к следующей ячейке и выбор адреса микрокоманды, соответствующей очередной операции алгоритма управления. Устройство функционирует в описанном порядке до последней операции алгоритма. После безошибочного завершения алгоритма сигнал с выхода последней ячейки регистра адреса микрокоманды блока 1 подается с его выхода 35 на вход останова генератора 29, останавливая его, и одновременно через элемент 8 задержки на регистр 14, на элемент 9 задержки и на входы элементов И 12 второй группы, которые открыты, и содержимое счетчика 19 и регистра 14 поступает на соответствующие входы блока 16 сравнения. Сигнал, задержанный элементом 9, поступает на управляющий вход блока 16, где производится сравнение допустимого времени выполнения алгоритма с реально затраченным.

В том случае, если затраченное время больше отведенного, сигнал появляется на первом выходе блока 16 и поступает через элемент ИЛИ 6 на установочный вход счетчика 19, обнуляя его, а также на вход элемента ИЛИ 5, с выхода которого сигнал поступает на счетный вход первого счетчика 18, содержимое которого увеличивается на единицу и достигает двойки, а также на вход 31 регистра адреса микрокоманды блока 1, что приводит к выбору адреса первой операции алгоритма, т. е. новой попытки обучаемого. При этом состояние органов информационного табло не изменяется, т. е. остается режим "Упражнение".

Если затраченное время не превышает допустимого, сигнал появляется на втором выходе блока 16 и поступает на R-вход триггера 23, сигнал появляется на его инверсном выходе и засвечивает транспарант 27 "Тренировка", одновременно отключая транспарант 26 "Упражнение" табло 25. Кроме того, сигнал с второго выхода блока 16 подается на первые входы элементов И группы 11, которые открывают выход счетчика 18. Его содержимое, т. е. номер попытки, точнее его двоичный код, на которой обучаемый переходит на новый режим подготовки, через дешифратор 24, представляется оператору с помощью индикатора 28 табло 25.

Таким образом, оператор переводится на этап подготовки "Тренировка", однако, если он тренируется с низким качеством, то возможен возврат его к предыдущему этапу "Упражнение". В качестве показателя низкого качества тренировки скоростных навыков предлагается использовать число тренировок, завершенных несвоевременно подряд.

С переходом к режиму "Тренировка" сигнал с инверсного выхода триггера 23 поступает на элемент И 22 и удерживает его открытым на протяжении всех тренировок в данном режиме. На второй вход этого элемента подаются сигналы с первого выхода 16 блока, т. е. сигнал о том, что тренировка была завершена несвоевременно. С выхода элемента И 22 сигналы поступают на счетный вход счетчика 20, увеличивая его содержимое на единицу. Он обнуляется с включением устройства и после своевременного завершения алгоритма управления сигналом с второго выхода блока 16 через элемент ИЛИ 21. После каждой безуспешной попытки производится сравнение числа таких попыток с допустимым. Сигнал с первого выхода блока 16 через элемент 10 задержки поступает на первые входы элементов И 13 третьей группы и управляющий вход 15 регистра числа. Если число несвоевременно завершенных тренировок не достигает допустимого, то совпадения в блоке 17 не происходит, сигнала на выходе нет. В противном случае сигнал появляется на выходе блока 17 и поступает на вход элемента ИЛИ 7, с выхода которого он проходит S-вход триггера 23, с единичного выхода которого сигнал поступает на транспарант "Упражнение", переводя тем самым обучаемого на данный этап.

Таким образом, расширяются дидактические возможности устройства за счет контроля успешности деятельности обучаемого на очередном этапе, поддерживая тем самым высокий уровень его готовности и исключая возможность тренировок для операторов, случайно добившихся перевода их на данный этап. (56) Авторское свидетельство СССР N 1730651, кл. G 09 B 9/00, 1989.