Библиографическое описание:

Кузнецов Б. В. Повышение эффективности аэрокосмических тренажеров для подготовки космонавтов к действиям в чрезвычайных ситуациях [Текст] // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — СПб.: Реноме, 2011. — С. 70-72.

Введение

В настоящее время известно множество способов моделирования психофизиологических эффектов в обучающих тренажерах [1], согласно которым вычисляют в реальном времени параметры поведения объекта, синтезируют в информационных каналах психофизиологические эффекты и преобразуют их в ощущения пространственного движения, визуальной внутрикабинной и внекабинной информации, слуховой (шумовой, речевой), тактильно-кинестетической информации (от органов управления).

Общим недостатком существующих способов моделирования является отсутствие воспроизведения некоторых психофизиологических ощущений дискомфорта, возникающих у экипажа в условиях реального полета, таких как: укачивание, затуманивание зрения, усталости, страха, тревоги, болевых ощущений, эйфории, нарушение чувства равновесия и т.п. Разработчики комплексных средств обучения считали невозможным с помощью технических средств имитировать полную ин­формационную среду реальных условий, включая пси­хофизиологическую напряженность персонала. Поэтому при моделирова­нии экстремальных режимов работы объекта всегда имела место предметная неполнота, некая условность и отсутствие имитации эмоционального фона, что сказывалось на эффективности обучения, не обеспечивая возможность приобретения навыков, более высокого уровня для принятия правильных решений в штатных и ава­рийных режимах.

В процессе изучения информации по этой проблеме было выявлено, что профессиональная деятельность персонала, в том числе и космического экипажа, является разновидностью сложного умст­венного, нервно-эмоционального и физического труда, отличающегося большой психофизиологической напряженностью. По результа­там экспертного опроса [2] были выделены че­тыре блока профес­сионально важных качеств:

  • дисциплинарно-профессиональные (ис­полни­тельность, ответственность, трудолюбие, дисциплинированность, работоспособность и др.);

  • специально-профессиональные качества (техническая культура, творче­ское мышление, способность предвидеть развитие ситуации, знания теоретиче­ского и практического характера и др.);

  • организаторские (умение организовывать работу, требователь­ность, способность принимать осмысленные решения, навыки воспитательной ра­боты и др.);

  • психологические (целеустремленность, быстрота принятия ре­ше­ний, эмоциональная устойчивость, инициативность, решительность, внима­тель­ность, самостоятельность и др.).

Следует отметить, что их формирование и оценка осуще­ствляется непосредственно в процессе управления и эксплуатации с реального стратегически важного объекта. Анализ показывает, что пер­вые три блока качеств интегрированы с психологическими качествами обучае­мого и определяют не только поведение персонала в релевантной области, но и влияют на эффективность их деятель­ности.

Кроме того, в ходе исследований было выявлено, что большая часть психофизиологических ощущений испытываемых человеком на реальном объекте, вызвана действием инфразвукового поля, образуемого транспортным средством, которое выступает в роли своеобразного инфра-низкочастотного акустического преобразователя [3…5]. Поэтому обучающие системы, к которым относится тренажер, должны обеспечить наиболее полную и точную имитацию информационной среды реального объекта, учитывая особенности функционирования различных анализаторов человека (слух, зрение, обоняние, тактильно-кинестетические, акселерационные и психофизиологические ощущения и т.д.) [1].

Принимая во внимание эти важные составляющие в системе подготовки космического экипажа, нами разработана модель тренажера с более высокой обучающей эффективностью, за счет дополнительного воспроизведения новых информационных потоков, которые имеют место на реальных объектах с учетом реализации человеческого фактора на более высоком качественном уровне. Все это, в конечном итоге, будет способствовать укреплению доверия к тренажеру в целом, под­тверж­дая правильность и подобие его характери­стик реальному объекту. За основу предлагаемой модели взят способ моделирования психофизиологических эффектов в тренажере транспортных средств [6].


Описание

На рисунке 1 приведена структурная схема устройства, реализующая способ моделирования психофизиологических эффектов на аэрокосмическом тренажере. В состав тренажера входят:

  • имитатор 1 параметров поведения реального объекта (ИППРО);

  • пульт 2 инструктора (ПИ);

  • имитатор 3 акселерационного воздействия (ИАВ);

  • имита­тор 4 слуховой информации (ИСИ);

  • имитатор 5 зрительной внекабинной информации (ИЗВКИ);

  • имитатор 6 зрительной внутрикабинной информации (ИЗКИ);

  • имитатор 7 тактильно-ки­нестетической информации (ИТКИ);

  • генератор 8 инфра-низкочастотных (ГИНЧ);

  • регу­лируемый усилитель 9 интенсивнос­ти инфра-низкочастотный (УИНЧ);

  • преобразователь 10 акустический инфра-низкочастотный (ПАИНЧ);

  • анализатор 11 инфразвуковых колебаний (АИЗК);

  • рабочее место 12 опера­тора (РМО);

  • демпфер 13 инфразвуковых колебаний (ДИЗК).



Рис. 1. Структурная схема тренажера

В процессе выполнения тренировочного задания оператор 12 воздейс­твует на органы управления, расположенные в имитаторе 7 тактильно-кинестетической информации. При этом электрические сигналы, сформированные в имитаторе 7 по шине данных, поступают в имитатор 1 параметров поведения реального объекта. Имитатор 1 представляет собой комплекс вычислительных и программных средств, с помощью которых обеспечивается решение уравнений для моделирования в реальном масштабе времени работы имитатора поведения реального объекта, например аэрокосмического средства, вычисление динамических, аэродинамических и других коэффициентов, ки­нематических соотношений, логических и дифференциальных уравнений, описывающих динамику поведения имитируемого объекта и его бортовых систем.

По сигналам, полученным с имитатора 7 тактильно-кинестетической информации, имита­тор 1 синтезирует параметры режима работы реального объекта и по шинам данных воздействует на имитаторы 3...7, пульт 2 инструкто­ра, генератор 8 инфра-низкочастотный, регулируемый усилитель 9 интенсив­ности инфра-низкочастотный. В ответ на эти сигналы:

  • имитатор 3 акселерационного воздействия, по программе синтеза имитации ощущения движения с помощью динамического стенда, воздействует на оператора 12 и создает у него иллюзию пространственного перемещения;

  • имитатор 4 слуховой информации синтезирует звуковые сигналы и воздействует на органы слуха оператора 12, создавая у него иллюзию о работе дви­гателей, агрегатов внутреннего оборудования, имитируемого объекта, шумовой внекабинной и внутрикабинной обстановки и т.п.;

  • имитатор 5 зрительной внекабинной информации генерирует изображения внекабинной обстановки, создавая у оператора 12 иллюзию зрительного присут­ствия в некотором пространстве;

  • имитатор 6 зрительной внутрикабинной информации выдает оператору 12 информацию о параметрах дви­жения имитируемого объекта с помощью бортовых приборов и индикаторов;

  • имитатор 7 тактильно-кинестетической информации обеспечивает реалистические характеристики ощущения усилий на органах управления в зависимости от имитируемой обстановки;

  • пульт 2 инструктора выдает инструктору информацию о работе систем имитируемого объекта, действиях оператора 12 в текущий момент времени, по которым, в дальнейшем дается объективная оценка о его профессиональной подготовке. В процессе выполнения тренировочного задания, инструктор, не предупреждая опе­ратора 12, вводит с пульта 2 на вход имитатора 1 раз­личные аварийные внештатные ситуации, которые могут иметь место на реальном объекте;

  • инфра-низкочастотный акустический преобразователь 10 преобразует электрические си­гналы, поданные на его вход с регулируемого усилите­ля 9 в инфразвуковые колебания. Частота и интенсивность этих колебаний оп­ределяется состоянием электрических сигналов на входах ге­нератора 8 и усилителе 9;

  • анализатор 11 осуществляет непрерывный контроль вре­менных, энергетических и частотных характеристик инфразвуковых колебаний источника 10. При достижении или пре­вышении предельного значения уровня интенсивности инфраз­вука, формируется аварийный сигнал, который подается на регулируемый вход усилителя 9 и уменьшает коэффициент усиления до безопасного значения. Требования к эффективности работы акустической системы в тренажере определяет жесткие нормы на параметры их качества, которые должны соблюдаться в течении всего срока эксплуатации. Из разнообразия таких систем наиболее приемлемым является магнитострикционный преобразитесь параметров движения акустической колебательной системы ПАИНЧ 10.

Для ограничения воздействия инфразвука на окружающую обстановку кабину тренажера с рабочим местом оператора 12, анализатором 11 с источником 10 помещают в демпфер 13.


Заключение

Предложенный способ моделирования также может быть применен для подготовки операторов объектов стратегического назначения, работа которых связана с нервно-психологическим напряжением, требуют высокого уровня эмоционально-волевых качеств, памяти, воспри­ятия, физической и психологической выносливости. Многопла­новое воздействие имитатора на оператора обеспечивает возможность оптимизиро­вать психофизиологическое состояние обучаемого персонала, повышает его профессионально важные качества необходимые для работы в нормальных и экстремальных условиях.

В ходе проведения научно-исследовательской работы студентов по данной тематике на кафедре «Автоматизация и управле­ние» Пензенской государственной технологической академии были получены следующие наиболее значимые результаты:

  • подана заявка на предполагаемое изобретение, по которой получен патент РФ [6];

  • диплом лауреата в номинации «Интеллектуальные тренажеры и тренажерные комплексы» во Всероссийском смотре-конкурсе научно-технического творчества студентов высших учебных заведений «Эврика-2007», г. Новочеркасск;

  • медаль «За успехи в научно-техническом творчестве» по номина­ции «Лучший научно-исследовательский проект в области технических наук» по проекту «Исследование и разработка автоматизированной сис­темы управления аэрокосмическим тренажером» во Всероссий­ском конкурсе молодежных проектов и программ (выставка «НТТМ июнь 2009» г. Москва).

  • диплом победителя конкурса «Участник Молодежного Научно-Инновационного Конкурса» (У.М.Н.И.К. - 2010).


Литература:

  1. Л.А. Прошкина Совершенствование управления предприятиями авиационного тренажеростроения в условиях модернизации экономики: монография. – Пенза, ПГУ, 2008. – 156 с.

  2. Самолаев Ю.Н. Классификация профессионально важных качеств авиаци­онного спе­циа­листа. IV Всероссийская научно-методическая конференция «Тренажеры и компьюте­ризация профессиональной подго­товки» ГАНГ им. И.М. Губкина – Москва, 1994. – С. 14 – 16.

  3. Н.Ф. Измеров и др. Инфразвук как фактор риска здоровью человека (гигиенические, медико-биологические и патогенетические механизмы) – Воронеж, 1998. – 276 с.

  4. Е.Е. Новогрудский и др. Инфразвук: враг или друг. – М.: Машиностроение, 1989.– 64 с.

  5. Б.Л. Покровский Летчику о психологии. – М.: Военное издательство министерства обороны СССР, 1974. – 83 с.

  6. Патент 2369909 РФ. МКИ: G09В9/00. Способ для моделирования психофи­зиологических эффектов в тренажере и устройство для его реализации / В.Н. Прошкин и др. // Опубл. 10.10.09 Бюл. № 28.


Основные термины (генерируются автоматически): реального объекта, Повышение эффективности, моделирования психофизиологических эффектов, поведения реального объекта, имитируемого объекта, тактильно-кинестетической информации, способ моделирования психофизиологических, параметров поведения реального, Повышение эффективности использования, эффективности использования МТП, процессе выполнения тренировочного, выполнения тренировочного задания, психофизиологических ощущений, параметры поведения объекта, работы реального объекта, поведения имитируемого объекта, среды реального объекта, имитатора поведения реального, способов моделирования, Повышение эффективности аэрокосмических.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle