Система оценки уровня навыков тренажа курсантов летных специальностей Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Рисунок 7 - Установление напряжения на клеммах после снятия разрядки а) разных токах разряда и температуре окружающей среды 20°С и б) разных температурах окружающей среды и токе разряда 0.2Сно при различных комбинациях коэффициентов С с индексами

Заключение

Итак, мы в настоящей работе получили характерные разрядные кривые литий-ионного аккумулятора при различных коэффициентах, задающих свойства веществ и процессов, при различных условиях разряда, а также кривые релаксации после снятия разряда. Эти характерные разрядные кривые соответствуют экспериментально наблюдаемым. Рассчитав выходные параметры, входящие в критерии работоспособности, мы получим связь критериев работоспособности литий-ионного аккумулятора с

напряжением, током и температурой аккумулятора [4]. Таким образом, развивая приведенную в настоящей работе математическую модель литий-ионного аккумулятора (доводя при необходимости выражения (1) - (10), коэффициенты, приведенные в таблицах 1 - 7), мы получим математическую модель литий-ионного аккумулятора, которая может быть положена в ядро усовершенствованной системы управления литий-ионными аккумуляторными батареями.

ЛИТЕРАТУРА

1. Борисевич А.В. Моделирование литий-ионных аккумуляторов для систем управления батареями: обзор текущего состояния // Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии». - 2014. - № 5 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2 014/05/3 54 2 (дата обращения: 04.03.2018).

2. Давидов А.О., Жмуров Б.В., Харьков В.П. Алгоритм управления литий-ионными аккумуляторами в составе авиационной батареи // Труды научно-технической конференции «Электрификация летательнх аппаратов». Сборник докладов. - М.: ИД Академии Жуковского, 2016. - С. 95 - 107.

3. Иванов В.В., Мараховский И.В., Кравченко С.В. Формирование требований к авиационным литий-ионным аккумуляторным батареям // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «X научные чтения, посвященные памяти Н.Е. Жуковского». - М.: ИД Академии Жуковского, 2013. - С. 303 - 306.

УДК 621.3.019 Куатов Б.Ж.

Военный институт Сил воздушной обороны, Актобе, Казахстан

СИСТЕМА ОЦЕНКИ УРОВНЯ НАВЫКОВ ТРЕНАЖА КУРСАНТОВ ЛЕТНЫХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ

Проведен анализ работ, где делаются попытки по проверке адекватности как имитационного моделирования, так и самих тренажеров. Однако эти попытки ограничиваются определением факта адекватности или неадекватности проверяемых систем, что не может быть использовано для выявления приобретаемых на них навыков в соответствии с введенной обобщенной классификацией. Сама адекватность является сопутствующим признаком неадекватности применения тренажеров однако, так как существующая принятая база по оценке адекватности тренажеров не позволяет ее представить в виде индикатора сопутствующего признака неадекватности применения тренажеров, то первостепенной задачей является определение ее количественной формы, которая позволила бы устранить несоответствие оценок обученности. В данной научной статье предлагается система оценки уровня навыков тренажа курсантов летных специальностей. Рассмотрены некоторые положения применительно к оценке вероятностных уровней подготовленности курсантов. В работе предлагается применение оценки уровня обученности курсантов летных специальностей по пятибалльной системе с использованием плюсов и минусов (12-балльная система) для повышения точности определения летных навыков.

Ключевые слова:

ТРЕНАЖЕРНАЯ ПОДГОТОВКА, АВИАЦИОННЫЕ ТРЕНАЖЕРЫ, КУРСАНТ, ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

В экспериментальной психологии принято выделять такие виды научения, как реакция привыкания, условные реакции, реакции различения, которые отличаются по структуре решаемых в эксперименте задач. Процессы научения у человека обычно подразделяются на перцептивные, сенсомо-торные и моторные [1].

Общее определение научения опирается на выделение структурно-функциональной основы этого процесса без учета конкретных условий экспериментально и формулируется как систематическое изменение поведения при повторении одинаковой ситуации. Под систематичностью здесь понимается изменение в определенном направлении. С целью исключения из понятия научения модификации поведения, связанных с насыщением, сенсорной адаптацией, мышечным утомлением и т.п., обычно вводят следующие ограничения: модификация поведения, соответствующая научению, должна быть относительно продолжительной, проявляется не

только в количественных, но и в качественных изменениях поведения .

В роли такого показателя выступает частота верного ответа, дисперсия ошибки, различие между реальной и нормативной стратегией поведения. В инженерно-психологических исследованиях процесс научения иногда может рассматриваться как изменения состояния оператора при неизменном качестве результата деятельности [2].

Одновременно с развитием психологических теорий научения появлялись и математические модели, описывающие этот процесс. В исследованиях процесса научения широкое распространение получили математические модели. В качестве математического аппарата при построении таких моделей широко использовались теории автоматического регулирования, марковских цепей, стохастических автоматов и др. [3]. В последнее время внимание исследователей все больше привлекают такие

факты, как немонотонность кривых научения, существенное отличие индивидуальных кривых научения от усредненных по группе испытуемых, влияние индивидуальных качеств испытуемых на процесс научения. Соответственно принимаются попытки отразить указанные факты в математических моделях научения. Исследование процесса определения уровня научения при решении задач является определение ее количественной формы и устранение несоответствия оценок обученности [4].

Использование в тренажере имитационных моделей с ограниченной адекватностью является одной из основных причин возникновения неадекватности применения тренажеров, заключающейся в некорректном определении содержательного компонента учебных планов тренажерной подготовки (ТП) - количества тренировок на средствах тренажа. Вследствие ограниченной адекватности тренажеров наблюдаются взаимозависимые события:

- происходит приобретение курсантами неверных навыков по эффективным способам и тактическим приемам применения ЛА и его систем;

- осуществляется искаженное оценивание отрабатываемых курсантским составом учебных упражнений.

Искаженное оценивание отрабатываемых учебных упражнений происходит из-за существующего несоответствия между оценками обученности лётного состава на тренажерах и на воздушных судах по единым упражнениям. Причиной неадекватности обученности К) на средствах тренажа является ничто иное, как наличие неучтенных навыков, которые порой являются вредными, хотя воспринимаются как нужные [5].

Из теории психологии и педагогики известно, что навыки - это умение выполнять целенаправленные действия, доведенное до автоматизма в результате сознательного многократного повторения одних и тех же движений или решения типовых задач. Применительно к ТП сознательное многократное повторение одних и тех же движений или решение типовых задач осуществляется в процессе тренировок на средствах тренажа [6].

Так как наличие неадекватности обученности И(К) приводит к возникновению неадекватности планирования ТП с использованием тренажеров, то актуальным является разработка метода адаптации

содержательного компонента учебных планов, устраняющего эти неадекватности, существующие из-за ограниченной адекватности тренажеров. Сама адекватность является сопутствующим признаком неадекватности применения тренажеров. Однако, так как существующая понятийная база по оценке адекватности тренажеров не позволяет ее представить в виде индикатора сопутствующего признака неадекватности применения тренажеров, то первостепенной задачей является определение ее количественной формы, которая позволила бы устранить несоответствие оценок обученности [7].

Согласно Курса учебно-летной подготовки (КУЛП) оценка подготовленности курсантов осуществляется по 4-х бальной системе (см. табл. 1) . Для прогнозирования реальной эффективности выполнения учебно-боевых задач оценка коэффициентов качества подготовленности лётного состава к применению летательных аппаратов (ЛА) и его систем может проводиться лишь по результирующим оценкам "отлично", "хорошо", "удовлетворительно", "неудовлетворительно", зарегистрированным в учетно-отчетной документации (зачетные книжки, ведомости и т.п.). Поэтому коэффициенты качества подготовленности курсантов имеют вероятностный характер и могут оказаться завышенными, что может привести к завышенным оценкам эффективности выполнения учебно-боевых задач. Для устранения негативных последствий в определении качества подготовленности курсантов предлагается ввести фиксированные вероятностные уровни обученности (табл. 1).

Рассмотрим некоторые положения применительно к оценке вероятностных уровней подготовленности курсантов.

Курсант, приступивший к обучению, имеет определенный начальный уровень обученности ® . Этот

показатель можно трактовать так, что курсант выполнит то или иное упражнение, не приступая к обучению, как минимум с вероятностью ® . Известно, что курсанты летных специальностей обладают различной степенью восприятия практических навыков. Однако, существует такой минимально необходимый уровень восприятия, при котором курсант за отведенные нормы тренировок по применению ЛА достигает требуемый уровень.

_Таблица 1

1 Оценка качества обученности Вероятностная оценка уровня обученности ® Макс. ошибка уровня обученности Д®.

Результирующая Промежуточная Относительная

1 неудов. (2) кср < 3 К < 0,6 - 0,6

2 удовл. (3) Кр > 3 0,6 < К < 0,72 0,6 0,12

3 хорошо (4) КР > 3,6 0,72 < К < 0,92 0,72 0,2

4 отлично (5) КР > 4,6 0,92 < К < 1 0,92 0,08

Обозначим через 4 = 4тп

минимальную долю

навыков, которые усваиваются курсантами за очередной тренаж на реальной технике от общего объема навыков.

С учетом вышеизложенного, получим:

т(Ы) = 1 - (1 -®о)(1"0

N

(1)

Известно, что после прекращения отработки навыков (тренажей) со временем происходит их уменьшение. Поэтому, это соотношение можно представить в виде

ю1=юк-ехр(-0.23г) , г = 1,2,...,т [годы], (2)

где ® и Юк - текущий и конечный уровни обученности.

Если в соотношении (2) за Юк принять начальный уровень подготовки, соответствующий уровню подготовки курсанта в начале учебного года ®н0 , а за время г принять время, равное одному году, то получим

®0 = ®н0 • ехр(-0.23) (3)

Соотношение (3) показывает, насколько изменится вероятность того, что курсант выполнит ту или иную задачу, не приступая к обучению в течение года.

Можно получить формулу для определения числа тренировок на реальной технике, проведение которых позволит достичь заданного уровня подготовленности ©. :

N ■

1п(1 - ) - 1п(1 - а>0)

1п(1 -4)

(4)

юл ^ 1 , ^ ,

Из формулы (4) вытекает, что при

N .

Действительно, если необходимо подготовить специалиста, то нужны постоянные, непрекращающиеся тренировки. Чем выше уровень навыков, тем медленнее происходит прирост их объема. Каждая новая единица навыков обходится дороже предыдущей.

Из анализа таблицы 1 видно, что вероятностные оценки обученности определяются с ошибкой неопределенности и не позволяют достаточно точно определить динамику роста навыков от числа занятий и, следовательно, производить корректировку процесса обучения.

Например, по итогам выполнения тестового упражнения: перед началом обучения обучаемый получил "неудовлетворительно"; после 1...3 занятий оценка не изменилась; после 4 и 6 занятий получил "удовлетворительно"; после 7.10 занятий получил "хорошо". На основании этого, согласно таблице 1, схема роста навыков Ю представлена на рисунке 1.

При этом доля навыков %0 , которые усваиваются курсантами за очередной тренаж на АТ, от общего объема навыков, которые подлежат усвоению на данном и последующих занятиях, может быть определена по моменту перехода от предыдущего г последующему г -ому уровню обученности Дп = п. — П_] тренажей, а именно

1п(1 - Ю ) - 1п(1 - Ю(_1) п - п

%0 = 1 -

1 к

за

(5)

"г-1

Если <% = %т

необхо-

_,тп то, следовательно, димо производить корректировку процесса обучения оператора.

Соотношение (5) позволяет произвести лишь приблизительную оценку %0 , так как для Ю и Ю.^

характерны ошибки неопределенности Дю- и ДЮ-1 из-за конечности существующей балльной системы (так, например, для оценки "неудовлетворительно" соответствует уровень 0,6, хотя реально он может принимать значения от 0 до 0,6).

Таким образом, ввиду того, что в настоящее время качество подготовки курсантов оценивается по 4-балльной системе, то определение значений Ю и % остается проблематичным. Точность определения вероятностных оценок уровня обученности курсантов летных специальностей можно повысить, если пользоваться пятибалльной системой с использованием плюсов и минусов (12-балльная система). При этом вероятностная оценка уровня обученности может иметь вид (табл. 2).

ю,Ю 1

0.92

0.8 0.72 0.6

0.4

0.2

Ю „

'__— 1

1__1 * Ю ' г 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

0 2 П-1 4 6 пг 8 10 п

Рисунок 1 - Схема роста навыков

Таблица 2

г Оценка качества обученности Вероятностная оценка уровня обученности Ю Макс. ошибка уровня обученности Дю

Результирующая Промежуточная Относительная

1 1 К <1 К < 0,2 - 0,2

2 2- КР * 1 0,2 < К < 0,34 0,2 0,14

3 2 КР * 1,7 0,34 < К < 0,4 0,34 0,06

4 2 + КР * 2 0,4 < К < 0,46 0,4 0,06

5 3- Кр * 2,3 0,46 < К < 0,54 0,46 0,08

6 3 КР * 2,7 0,54 < К < 0,6 0,54 0,06

7 3 + кр * 3 0,6 < К < 0,66 0,6 0,06

8 4- кСр * 3,3 0,66 < К < 0,74 0,66 0,08

9 4 кСр * 3,7 0,74 < К < 0,8 0,74 0,06

10 4 + кср * 4 0,8 < К < 0,86 0,8 0,06

11 5- кср * 4,3 0,86 < К < 0,94 0,86 0,08

12 5 кср * 4,7 0,94 < К < 1 0,94 0,06

Из анализа таблицы 2 следует, что 12-уровне-вая система оценки обученности позволяет определить уровень обученности в пределах от 0,2 до 1,0 с точностью, по сравнению с существующей 4-балльной системой, превышающей в 2,5 раза. Соответственно, предлагаемая балльная система оценки обученности курсантов позволяет в 2,5 раза точнее определить значения Ю0 и % .

Определив по 12-балльной системе значения Ю0 и, соответственно, по соотношению (5) % , можно оценить по выполнению условия %0 < % = пра-

вильность процесса обучения курсанта и в случае необходимости скорректировать методику его подготовки (дифференциальный подход) и количество тренажей, необходимых для достижения им заданного уровня.

Ввиду ряда причин проведение тренировок на реальных ЛА остается проблематичным и поэтому уровень обученности курсантов снижается. В связи с этим предлагается использовать авиационные тренажеры. Однако так как использование данных систем с точки зрения устранения неадекватности

их применения при планировании ТП из-за ограниченной адекватности тренажеров является новым и еще неизученным направлением, то необходимо провести дополнительные исследования по данному вопросу. При этом под адаптацией планирования ТП следует понимать способность к выявлению обеспечивающими органами учебно-летной подготовки полезных содержательных компонентов учебных планов, направленных на устранение неадекватности применения авиационных тренажеров [8].

Причиной несоответствия оценок обученности курсантов на средствах тренажа, а, следовательно, и неадекватности применения тренажеров, является ничто иное, как наличие неучтенных навыков, которые порой являются вредными, хотя воспринимаются как нужные. Определены понятия правильных (положительных), ошибочных (отрицательных), ложных и пропущенных правильных навыков. Ложные и пропущенные правильные навыки являются объективной реальностью, независимо от отсутствия возможности их наблюдаемости, и являются следствием ограниченной адекватности тренажеров.

ЛИТЕРАТУРА

1. Монпелье Ж. Научение. - В кн.: Экспериментальная психология / Под ред. П.Фресс, Ж. Пиаже. М., 1973, вып. 5, с. 59 - 137.

2. Основы инженерной психологии /Б.А.Душков, Б.Ф.Ломом и др.-М: Высш. Школа, 1987.- 447с.

3. Самообучающиеся автоматические системы. М., 1966.

4. Larkin H.S., Wickens D.T. Population states and eigenstructure: a simplifying view of Markov Learning models. - J. Math. Psychol., 1980, vol. 22. N 3, p. 176 - 208.

5. Венда, В.Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения информации.- М: Машинострое-ние.1982.-344с.

6. Корчемный П.А. Психология лётного обучения.- М.: Воениздат. 1986.- 236.

7. Пономаренко В.А. Психология жизни и труда лётчика.- М.: Воениздат. 1992.- 224с.

8. Годунов, А.И. Оценка качества имитируемой модели в технических средствах подготовки и обучения авиационных специалистов/А.И.Годунов, В.И.Мандриков, Б.Ж. Куатов//Труды международного симпозиума Надежность и качество.2 014. - 1 том. - С. 296-300.

УДК 618.1

Сергеев1 Д.М., Куатов? Е.Ж.

военный институт Сил воздушной обороны имени Т.Бегельдинова, Казахстан 2Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана, Казахстан

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ АНГАРМОНИЧЕСКОГО ДЖОЗЕФСОНОВСКОГО ОДНОКОНТАКТНОГО ИНТЕРФЕРОМЕТРА

В рамках численного моделирования получены зависимости, описывающие основные и смешанные состояний фазовых кубитов на основе джозефсоновских контактов с ангармоническим соотношением ток-фаза при влиянии высокочастотного сигнала.

В последнее время интенсивно исследуются квантовые биты (кубиты) на основе сверхпроводниковых структур, являющиеся базовыми элементами квантового компьютера [1]. Одним из перспективных материалов для реализаций кубитов являются джозефсоновские микро- и нанообъекты [2]. Твердотельные кубиты на джозефсоновских структурах уже реализованы. Однако проблема декогеренции, проявляющаяся в быстром превращений чистого (устойчивого) состояния в смесь при взаимодействии квантовой системы с окружающей средой и нарушающая квантовое вычисление, остается нерешенной.

В связи с этим для создания квантового компьютера в квантовых системах должны выполняться условие: время сохранения когерентности состояний систем должно быть больше времени квантового вычисления 4ыч , т.е. квантовая система

должна переходит в смешанное состояние лишь после окончания вычисления. Для этого квантовую систему следует либо максимально изолировать от окружающей среды, либо увеличивать время когерентности искусственно.

Среди сверхпроводниковых структур перспективным объектом для создания кубитов являются джозефсоновские переходы с ангармонической ток-фазовой зависимостью (ТФЗ). В работе рассмотрены кубиты на двухконтактных джозефсоновских интерферометрах c несинусоидальной ТФЗ. Целью данной работы является изучение основных параметров фазового кубита на основе «ангармонического» джо-зефсоновского одноконтактного интерферометра в рамках гамильтонова формализма.

В джозефсоновских контактах как на основе низкотемпературных (НТСП), так и на высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), при определенных условиях (в SNS-, SFS-, SINS - структурах при температуре T <<T ' в сверхрешетках, состоящих из чередующихся слоев изолятора и сверхпроводника S-I-S- ... -S-I-S, а также возможно проявление в ДСС на микротрещинах и на основе ВТСП,

представляющие собой слоистые 5-1-3- ... -Б-1-Б -, Б-Ы-Б- ... -Б-Ы-Б- структуры) проявляется заметное отклонение ток-фазовой зависимости (ТФЗ) от гармонической (синусоидальной) формы. Современные методы изготовления джозефсоновских слабых связей на основе нанотехнологии дает возможность управлять соотношением ток-фаза в таких объектах.

Присутствие ангармонизма ТФЗ в ДК демонструет ряд неожиданных интересных физических явлений, одно из них пассивное реагирование на внешнее электрическое и магнитное полей (рис. 1), за счет преобладания в таких системах концентрации куперовских пар (возможно и БКП) относительно от ДК с синусоидальной ТФЗ ■_

Рисунок 1 - Джозефсоновский контакт под влиянием слабого магнитного поля: штриховая линия - для ДК с гармонической и сплошная -для ДК с ангармонической зависимостями ток-фаза (Б - сверхпроводник, I - диэлектрик).

Одиночный «ангармонический» ДК можно рассматривать как последовательно соединенные две ДК и с величиной сверхтока согласно вы-

ражениям (1.1), (1.2)

/^2 (ф) = 1С(рис. 2а). Эквивалентная схема

такого ДК приведена на рис. 2 б. В дальнейшем эти выводы применяется для описания фазовых кубитов на одноконтактых интерферометрах на основе «ангармонических» ДК, имеющие структуру, представленную на рис. 2 в.

(ф) = hl С ,

а) б) в)

Рисунок 2 - Джозефсоновский переход с ангаромнической ТФЗ как две последовательно соединенные контакты: а) одноконтактный интерферометр; б) эквивалентная схема; в) одноконтактный

интерферометр как фазовый кубит

Основанием для квантового описания кубитов является гамильтонов формализм. Гамильтониан цепи выражается кинетической энергией, связанной с энергией зарядки емкостных элементов К = СУ2/2

, и потенциальной энергией, связанная с джо-зефсоновской энергией и (ф) = -Е^сояф и энергией

магнитного поля в индуктивности цепи иь= Ф2/2Ь