Вісник Вінницького політехнічного інституту

АВТОМАТИЗАЦІЯ РОЗРАХУНКУ КІЛЬКОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА КОЕФІЦІЄНТІВ ЗАВАНТАЖЕННЯ В МЕХАНОСКЛАДАЛЬНОМУ ВИРОБНИЦТВІ

С. В. Репінський — 2026-03-25

Розглянуто задачу підвищення ефективності проєктування механоскладальних дільниць шляхом формалізації та автоматизації визначення кількості основного технологічного обладнання в умовах непотокового виробництва. Актуальність дослідження зумовлена необхідністю зниження трудомісткості проєктних розрахунків, підвищення їхньої точності та обґрунтованості вибору складу обладнання під час проєктування виробничих підрозділів машинобудівних підприємств.

Запропоновано алгоритм розрахунку кількості верстатів, що базується на визначенні верстатомісткості операцій технологічного процесу механічного оброблення деталей з урахуванням річної програми випуску, структури технологічного маршруту та ефективного фонду часу роботи обладнання. Алгоритм забезпечує визначення розрахункової і прийнятої кількості верстатів, а також коефіцієнтів завантаження та використання обладнання за основним часом як узагальнених показників ефективності функціонування технологічної системи.

Розроблено блок-схему алгоритму та програмний засіб у середовищі Delphi, який автоматизує розрахунки, зменшує ймовірність помилок і забезпечує аналіз структури завантаження обладнання. Результати формуються у числовій формі з можливістю подальшого графічного аналізу, що дозволяє виявляти дисбаланс навантаження між операціями та визначати резерви підвищення ефективності технологічного процесу.

Наукова новизна полягає у формалізації процедури визначення складу обладнання механоскладальних дільниць з інтегрованою аналітичною оцінкою ефективності його використання на основі системи коефіцієнтів. Практичне значення результатів полягає у можливості застосування запропонованого програмного засобу для проєктування виробничих підрозділів машинобудівних підприємств та у навчальному процесі підготовки фахівців машинобудівного профілю.

ДОСЛІДЖЕННЯ СУШІННЯ ДЕРЕВИНИ В ЕЛЕКТРОМАГНІТНОМУ ПОЛІ НАДВИСОКОЇ ЧАСТОТИ З УРАХУВАННЯМ ЇЇ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

Н. Г. Косуліна — 2026-03-25

Досліджено процес сушіння деревини в електромагнітному полі надвисокої частоти, з акцентом на фізичні механізми діелектричного нагрівання та моделювання тепломасообміну. Проаналізовано діапазони робочих частот, визначені міжнародними стандартами для промислової обробки, та особливості взаємодії електромагнітного поля з вологою в деревині. Розглянуто механізми дипольної, індукованої та міжфазної поляризації, що визначають ефективність перетворення електромагнітної енергії в теплову. Теоретична частина базується на аналізі рівнянь для поляризації, комплексної діелектричної проникності, тангенса втрат, а також залежності ефективних діелектричних втрат від вологості та провідності матеріалу. Співвідношення дозволяють розрахувати середню потужність, що поглинається об’ємом деревини, струми в системі з втратами, а також щільність теплової потужності та теплоємність системи. Експериментальна частина зосереджена на аналізі міграції вологи під час сушіння. Показано, що у фазі постійної швидкості домінує капілярний транспорт під впливом різниці тисків, тоді як у фазі зниження швидкості вологоперенесення стає дифузійним. Зі зниженням вологості спостерігається зменшення коефіцієнта діелектричних втрат, що ускладнює подальше нагрівання. Моделювання підтверджує, що надвисокочастотне сушіння сприяє рівномірному розподілу температури та вологості, мінімізуючи ризики тріщиноутворення й деформацій. Додатково подано результати порівняння багатомодових аплікаторів різних поколінь, де показано підвищення рівномірності поля та теплового розподілу, що підтверджується інфрачервоними зображеннями й числовими моделями. Запропоновано адаптивну систему керування на основі діелектричних параметрів деревини, яка дозволяє регулювати потужність магнетронів у реальному часі. Отримані результати свідчать, що надвисокочастотне сушіння забезпечує значне скорочення тривалості процесу, збереження природного кольору деревини, зменшення біопошкоджень і рівномірний розподіл вологи. Завдяки цьому технологія є перспективною альтернативою традиційним методам, особливо для товстих пиломатеріалів і комбінованих вакуумних режимів.

МОДЕЛЮВАННЯ СЕПАРАЦІЇ ВОДЯНОЇ ПАРИ В БАРАБАН-СЕПАРАТОРІ КОТЛА ГМ-50-1

О. В. Баранюк — 2026-03-25

Подано результати числового дослідження процесів сепарації водяної пари в барабані-сепараторі котельного агрегату ГМ-50-1, виконаного із застосуванням CFD-пакета ANSYS CFX. Розрахункова модель враховує реальні гідродинамічні умови роботи барабана: подачу пароводяної суміші з екранних труб, теплоізольований стан його металевого корпусу, а також організований відбір насиченої пари з верхньої частини та води — з нижньої. Для опису турбулентності застосовано модель Realizable k–ε.

Дисперсна фаза вологи моделювалася як сукупність сферичних частинок у рамках DPM-підходу, з розрахунком траєкторій у лагранжевій постановці з урахуванням інерції частинок, гідродинамічного опору та гравітаційної дії. Основний паровий потік описувався рівняннями Нав’є–Стокса для суцільного середовища. Взаємодія крапель між собою не враховувалась. Гідродинамічні та теплообмінні процеси моделювалися відповідно до моделей Shiler–Nauman та Ranz–Marshall.

Застосування ANSYS CFX дало змогу визначити положення зони фазового переходу та просторове розташування дзеркала випаровування в барабані, що має ключове значення для забезпечення стійкої роботи котлоагрегату. За відсутності експериментальних даних щодо локального паровмісту оцінювання коректності моделі здійснювалося на основі технологічних вимог до експлуатації барабанів цього типу.

Отримані результати можуть бути використані для оптимізації конструктивних рішень, режимних параметрів та оцінювання працездатності барабанів енергетичних котлів.

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ФУНКЦІЇ АДАПТАЦІЇ СПОСТЕРІГАЧА ШВИДКОСТІ ОБЕРТАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

О. В. Клюєв — 2026-03-25

Існує декілька загальновідомих структур спостерігача швидкості, отриманих з використанням прямого методу Ляпунова, який визначає структуру спостерігача, але не дозволяє знайти параметри ПІ-регулятора в його складі. Для одного з таких спостерігачів, структура якого визначається функцією адаптації як векторного добутку векторів потокозчеплення ротора і неузгодженості оцінювання струму статора, у цій статті розв’язується задача параметричного синтезу шляхом використання результатів аналізу стійкості лінеаризованих моделей вихідного нелінійного спостерігача. Спершу досліджено спостерігач тільки з інтегральною складовою і доведено, що система нейтрально-стійка з як завгодно великими позитивними коефіцієнтами підсилення інтегральної складової. Виявлено, що крім нульового кореня спостерігач має асимптоти для дійсних частин інших коренів характеристичного рівняння лінеаризованої системи. Отримано аналітичні вирази для визначення граничних значень коренів через параметри рівнянь спостерігача. Далі додана пропорційна складова регулятора від функції адаптації і для такого спостерігача також отримано характеристичне рівняння його лінеаризованої моделі. Використовуючи алгебраїчний критерій стійкості Гурвіца, отримані аналітичні співвідношення між величинами складових регулятора, за яких спостерігач залишається нейтрально-стійким. Зазначені співвідношення дозволили побудувати границі областей стійкості спостерігача в площині його параметрів для різних значень швидкостей обертання ротора асинхронної машини (АМ). Результатом проведеного аналізу стійкості з’явилося визначення доцільних границь для параметрів регулятора в складі спостерігача: нижньої границі для інтегральної складової і верхньої границі для пропорційної складової. Отримані властивості локальної стійкості за першим наближенням узагальнено на вихідну систему нелінійних рівнянь спостерігача. Можливість такого підходу для цієї динамічної системи перевірена методом математичного моделювання.

ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ЗАЛИШКОВОГО НАМАГНІЧУВАННЯ АВТОТРАНСФОРМАТОРА НА УМОВИ РОЗВИТКУ РЕЗОНАНСНИХ ПЕРЕНАПРУГ

В. Г. Кузнецов — 2026-03-25

Описано застосування пристрою керованої комутації для вмикання однофазного автотрансформатора 750/330/15,75 кВ, потужністю 417 МВА в магістральній електричній мережі України. Основою дослідження стала розробка детальної моделі електромагнітних перехідних процесів автотрансформатора. Модель трансформатора містить точне відтворення гістерезису та залишкового намагнічування, що підтверджено за допомогою реальних осцилограм та даних виробника. У статті розглянуто застосування пристрою керованої комутації для вмикання автотрансформатора потужністю 417 МВА, напругою 750/330/15,75 кВ у магістральних електричних мережах. Розроблено методику оцінювання ступеня ризику резонансних перенапруг з урахуванням фазового кута вмикання та глибини насичення магнітопроводу. У роботі подано комплексне дослідження впливу залишкового намагнічування та кута вмикання вимикача на амплітуду й динаміку аперіодичної складової магнітного потоку під час комутації трансформаторів та автотрансформаторів високої й надвисокої напруги. Аналітично отримано залежність аперіодичної складової від миттєвого значення синусоїдальної складової та залишкового потоку, що дозволило встановити умову повної компенсації аперіодичної складової. На основі чисельних експериментів показано, що правильний вибір кута вмикання здатний практично повністю усунути аперіодичну складову, тоді як некероване вмикання формує кидки намагнічувального струму та перенапруги, амплітуда яких може бути у 200...250 разів більшою порівняно з керованими режимами. Моделювання підтвердило універсальний експоненційний характер затухання для всіх кутів вмикання та виявило домінувальний вплив початкової амплітуди. Результати демонструють критичну важливість оцінювання залишкового потоку та пофазної синхронізації моменту комутації для мінімізації перенавантажень, зниження ймовірності резонансних процесів і підвищення надійності роботи магістральних електричних мереж. Отримані залежності та запропонований алгоритм визначення оптимального кута вмикання формують теоретичну й практичну основу для впровадження пристроїв керованої комутації у мережах високої та надвисокої напруги, забезпечуючи поліпшення електромагнітної сумісності та збільшення ресурсу обладнання.

ІЗОЕНТРОПІЙНА ЕФЕКТИВНІСТЬ КОМПРЕСОРА ТЕПЛОВОГО НАСОСА ТИПУ «ПОВІТРЯ–ПОВІТРЯ»

Д. В. Степанов — 2026-03-25

Зазначено, що проблема енергоефективного теплопостачання в зимовий період і забезпечення кондиціювання влітку є однією з ключових у світовому енергетичному секторі, адже саме ця галузь споживає понад половину первинних енергоресурсів. За таких умов повітряні реверсивні теплові насоси розглядаються як перспективне рішення для житлових і комерційних будівель завдяки універсальності, високій енергоефективності та використанню відновлюваного джерела енергії — теплоти атмосферного повітря.

Оскільки ключовим показником ефективності теплового насоса є коефіцієнт перетворення, важливим стає достовірне визначення ізоентропійної ефективності компресора, яка істотно впливає на споживання електричної енергії та термодинамічні показники циклу. У реальних умовах експлуатації компресор працює зі змінними навантаженнями, тисками і температурами, що унеможливлює використання сталого значення ізоентропійного ККД для коректного оцінювання енергетичних характеристик системи. Проаналізовано фактори, які впливають на ізоентропійну ефективність компресора теплового насоса.

В статті описано експериментальний стенд та методика визначення енергоефективності теплового насоса типу «повітря–повітря» з урахуванням енергоспоживання вентиляторів внутрішнього та зовнішнього блоків. На основі виміряних значень тисків і температур холодоагента R410а та повітря у випарнику і конденсаторі отримані експериментальні дані щодо ізоентропійної ефективності ротаційного компресора реверсивного теплового насоса «повітря–повітря». Проведено порівняння отриманих результатів з поліноміальними кореляціями, опублікованими іншими авторами, яке дозволило встановити, що ці поліноміальні моделі мають задовільну відповідність отриманим результатам експериментів, але точність моделі залежить від типу холодоагента, конструкції компресора та умов експлуатації.

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ТЕС ПІД ЧАС РЕГУЛЮВАННЯ ЧАСТОТИ ТА АКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ В ЕНЕРГОСИСТЕМІ

О. С. Яндульський — 2026-03-25

Проведений аналіз роботи об’єднаної енергосистеми (ОЕС) України під час аварійних ситуацій, зокрема у випадках вимкнення енергоблока атомної електростанції (АЕС), виявив значні коливання частоти та виникнення надмірних керувальних дій на обладнання регулювання енергоблоків теплових електростанцій (ТЕС).Такі процеси створюють додаткові навантаження на сервоприводи та механізми управління турбіною, що призводить до зменшення терміну їх експлуатації й підвищення ймовірності відмови під час роботи в режимах регулювання частоти та активної потужності. Дослідження проведено на основі моделювання процесів у програмному середовищі DigSilent PowerFactory з використанням комплексної моделі ОЕС України, яка враховує магістральні мережі, генератори, вузли навантаження та міжсистемні лінії зв’язку. Розглянуто участь енергоблоку ТЕС потужністю 300 МВт у нормованому первинному регулюванні частоти (НПРЧ) у разі аварійного відключення енергоблоку АЕС. Встановлено, що зі зміною частоти в межах відхилень спостерігаються знакозмінні коливання сигналу керувального впливу на серводвигун, які не супроводжуються відповідними змінами потужності турбіни, але викликають підвищений знос регулювального обладнання. Для зменшення амплітуди цих коливань запропоновано використати фільтр Баттерворта першого порядку та фільтр рухомого середнього для згладжування сигналу помилки регулювання. Моделювання показало, що застосування фільтра Баттерворта зменшує амплітуду сигналу керування у 7,8 раза, а фільтра рухомого середнього — у 1,54 раза, забезпечуючи збереження точності регулювання частоти в межах нормативних вимог. Запропонований підхід дозволяє зменшити кількість зайвих керувальних дій серводвигуна енергоблоку ТЕС, що сприяє підвищенню надійності та продовженню строку служби регулювального обладнання. Водночас зберігаються необхідні маневрові характеристики енергоблоку та дотримуються встановлені вимоги щодо регулювання частоти і активної потужності.

РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ В ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНІЙ СИСТЕМІ АСИНХРОНІЗОВАНИМИ ТУРБОГЕНЕРАТОРАМИ ЕЛЕКТРИЧНИХ СТАНЦІЙ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ВИБОРУ ЇХ КІЛЬКОСТІ

М. С. Сегеда — 2026-03-25

Розглянуто вибір кількості асинхронізованих турбогенераторів (АСТГ), необхідних для встановлення на електростанціях (ЕС) під час їх будівництва чи реконструкції для компенсації надлишків реактивної потужності, що перевищують регулювальні можливості синхронних турбогенераторів (СТГ), з метою забезпечення заданих рівнів напруги. АСТГ мають значно більші регулювальні можливості в режимах споживання реактивної потужності у порівнянні з СТГ та здатні забезпечити задані рівні напруги на шинах ЕС в режимах мінімальних навантажень електроенергетичної системи (ЕЕС). Водночас АСТГ є конструктивно складнішими за СТГ і, як наслідок, дорожчими. У зв’язку з цим з економічної точки не доцільно встановлювати на ЕС виключно АСТГ. Їх кількість повинна забезпечувати споживання надлишків реактивної потужності в мережі і забезпечення заданого рівня напруг на розподільних пристроях (РП) ТЕС у всіх режимах. Вихідними даними для розрахунків є графіки потужності ЕС в періоди зимового максимуму і літнього мінімуму навантажень а також заводські діаграми допустимих режимів роботи різних типів генераторів. Розроблена методика детально описує порядок визначення мінімальної кількості АСТГ для встановлення на ЕС, на яких існують режими роботи з надлишками реактивної потужності. Визначальними чинниками, які впливають на кількість АСТГ, є величина очікуваного максимального нескомпенсованого надлишку реактивної потужності на шинах ЕС та регулювальні можливості СТГ і АСТГ в режимах споживання реактивної потужності. Подано приклад розрахунку оптимальної кількості АСТГ типу АСТГ-200 для встановлення на ЕС встановленою потужністю 1400 МВт з енергоблоками номінальною потужністю 200 МВт. За результатами розрахунку на проєктованій ЕС доцільно встановити 3 турбогенератори типу АСТГ-200 та 4 турбогенератори ТГВ-200М для забезпечення заданих рівнів напруг у всіх режимах роботи станції.

ОСОБЛИВОСТІ АРХІТЕКТУРИ КОМІРКОВИХ ЛОКАЛЬНИХ ЕЛЕКТРОЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ З ДЖЕРЕЛАМИ РОЗОСЕРЕДЖЕНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ

Д. Г. Дерев’янко — 2026-03-25

Розглянуто сучасні тренди розвитку локальних електроенергетичних систем з відновлюваними джерелами енергії та установками зберігання енергії для надійного електрозабезпечення об’єктів критичної інфраструктури. Досліджено архітектурні особливості коміркових локальних електроенергетичних систем критичної інфраструктури з використанням джерел розосередженої генерації. Розглянуто три основні архітектури, а саме: локальні електроенергетичні системи з ланкою передачі та розподілу на постійному струмі, на змінному струмі та гібридну архітектуру. На основі аналізу сучасних підходів до побудови мікромереж визначено переваги коміркової архітектури, яка забезпечує підвищену живучість і масштабованість систем енергопостачання об’єктів критичної інфраструктури. Для створення уніфікованих модульних систем, згруповано окремі компоненти локальних електроенергетичних систем за їх функційним призначенням. Проаналізовано та формалізовано вимоги до систем керування, котрі повинні враховувати сучасні вимоги до інтерфейсів зв’язку передбачені стандартом ІЕС 61850. На основі аналізу вимог до надійності та якості електричної енергії в об’єктах критичної інфраструктури сформовано вимоги до коміркової архітектури. Додатково враховано, що схеми електропостачання таких об’єктів значно різняться технологічно та схемотехнічно. Вимоги до коміркової архітектури сформовано з виділенням елементарних складових кожного з компонентів локальних електроенергетичних систем з відновлюваними джерелами енергії та установками зберігання енергії. На основі запропонованої коміркової архітектури сформовано варіанти з різною комбінацією комірок, що дають змогу ефективно створювати локальні електроенергетичні системи для електрозабезпечення об’єктів критичної інфраструктури на основі наявних вже схем електропостачання та типів споживачів. Особливу увагу приділено інтеграції відновлюваних джерел енергії та систем накопичення енергії, що дозволяють забезпечити автономне функціонування таких систем у відокремленому від мережі режимі.

ВРАХУВАННЯ ДИСКРЕТНОСТІ ПАРАМЕТРИЧНОГО РЯДУ ПЕРЕРІЗІВ ПРОВОДІВ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ 10 КВ В ЗАДАЧАХ ПРОЄКТУВАННЯ

В. В. Черкашина — 2026-03-25

Проаналізовано та обґрунтовано необхідність врахування дискретності параметричного ряду перерізів проводів повітряних ліній 10 кВ під час проєктування електричних мереж. Аналіз параметрів повітряних ліній 10 кВ виконано для електричних мереж Східної частини України за умови появи щільності струму на ділянці лінії як випадкової величини. Показано недоцільність використання економічної щільності струму як основного параметра оптимізації, який характеризує та визначає вибір варіанта лінії під час проєктування. Доведено, що для того, щоб за оптимальний параметр брати економічну щільність струму, то потрібне її значення має бути забезпечене на всіх ділянках мережі, що практично неможливо через дискретність параметричного ряду перерізів проводів та зміну навантаження в електричній мережі. Запропоновано вибрати переріз проводів, як параметр оптимізації, який характеризує та визначає вибір варіанта лінії в процесі проєктування. Для цього удосконалено і проаналізовано техніко-економічну модель повітряних ліній 10 кВ критеріальним методом. За результатами аналізу визначено, що в залежності від похибки вихідної інформації у першому наближенні найприйнятнішим є коефіцієнт наростання параметричного ряду перерізів проводів повітряних ліній 10 кВ на рівні 2. Побудовано статистичні ряди для розподілу перерізу проводів як випадкової величини. Для визначення інтервалу влучання відносного перерізу проводів повітряних ліній 10 кВ припущено, що закон зміни щільності розподілу перерізів проводів досить близький до нормального закону розподілу. Під час перевірки запропонованої гіпотези з використанням критерію Пірсона та оцінки дисперсії виявлено, що ця гіпотеза не суперечить реальним даним. Це обґрунтовує використання перерізу проводів повітряних ліній 10 кВ, як параметр оптимізації, який характеризує та визначає варіант ліній в процесі проєктування електричних мереж.

ДИНАМІЧНА МОДЕЛЬ ЗАРЯДНОЇ ЄМНОСТІ ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ ЕЛЕКТРОПЕРЕДАЧІ З УРАХУВАННЯМ МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ

Т. Л. Кацадзе — 2026-03-25

Досліджено вплив метеорологічних умов на зарядну ємність повітряних ліній електропередачі та розроблено підхід до моніторингу стану проводів у змінних метеорологічних умовах. Показано, що зміни температури, вітрового тиску та утворення ожеледі зумовлюють варіації стріли провисання проводу, що призводить до зміни його просторового положення та зарядної ємності лінії відповідно. Подано результати математичного моделювання, які дозволили кількісно оцінити вплив температурних коливань та обмерзання на ємнісні параметри магістральних ліній. Встановлено, що температурні зміни в діапазоні від –30 °С до +70 °С можуть викликати зміну зарядної ємності приблизно на 1%, а утворення шару ожеледі завтовшки до 40 мм — збільшення ємності до 1,5%. Такі відхилення незначні для розподільчих мереж, але можуть бути критичними для протяжних магістральних ліній надвисокої напруги. Розроблено уточнені математичні моделі, які враховують вплив провисання проводу на зарядну ємність, та аналітичні співвідношення між стрілою провисання, температурою та кутом нахилу проводу в прогоні. Особливу увагу приділено інклінометричному підходу як одному з найефективніших і технологічно простих методів контролю стану проводу. Встановлено майже лінійний зв’язок між кутом нахилу сенсора та стрілою провисання для прольотів довжиною від 100 до 450 м, що дає змогу непрямо визначати як температуру проводу, так і масу відкладень ожеледі. На основі отриманих залежностей розроблено алгоритми роботи пристрою моніторингу, які реалізують два режими — постійний контроль провисання та контроль лише в діапазоні температур, за яких спостерігаються відкладення ожеледі.

ЕЛЕКТРОЗАБЕЗПЕЧЕННЯ СПОЖИВАЧІВ АГРЕГОВАНИХ МІКРОМЕРЕЖ: СИТУАТИВНИЙ АСПЕКТ

О. Ф. Буткевич — 2026-03-25

Забезпечення потреб в електроенергії споживачів різних населених пунктів за умов частих перебоїв електропостачання потребує нових підходів до організації систем управління виробництвом та споживанням електроенергії з використанням мікромереж. У статті розглянуто один з підходів, що сприяє вирішенню актуальної проблеми електрозабезпечення споживачів територіальних громад і базується на формуванні агрегованих мікромереж та управлінні постачанням електроенергії споживачам за допомогою відповідних систем управління розподіленими енергетичними ресурсами (DERMS). Такі системи спрямовані на збільшення тривалості електроживлення об’єктів критичної інфраструктури територіальних громад у разі аварійного відключення агрегованих мікромереж від розподільної мережі, що досягається оптимальним управлінням генерацією, системами накопичення електроенергії та її розподілом серед споживачів відповідно до встановлених пріоритетів електропостачання. У цьому дослідженні використано дворівневу архітектуру DERMS, що, залежно від ситуації (наявність чи відсутність електричного зв’язку з розподільною мережею) реалізує, відповідно, локальне управління чи координацію виробництва і споживання електроенергії в межах агрегованих мікромереж. Задача управління сформульована як багатоцільова оптимізаційна задача, найвищим пріоритетом якої є забезпечення довготривалого електроживлення об’єктів територіальної громади, що є критично важливими в аспекті її життєздатності. Додаткові цілі стосуються ефективного використання енергетичних ресурсів, зокрема максимального використання відновлюваних джерел енергії. Передбачено, що попередньо усі споживачі електроенергії, залежно від їхньої ролі в забезпеченні життєдіяльності територіальної громади, мають бути об’єднані у відповідні кластери за пріоритетністю електропостачання. В середовищі MATLAB/Simulink розроблено та налаштовано з використанням реальних даних моделі двох мікромереж, з яких утворено агреговану мікромережу. Наведено результати перевірки результативності запропонованого підходу моделюванням функціонування DERMS агрегованої мікромережі за умов виникнення острівного режиму (відсутності електричного зв’язку з розподільною мережею) за зимовим та літнім сценаріями. Результати виконаних досліджень свідчать, що використання запропонованого підходу до керування електроживленням споживачів агрегованих мікромереж сприятиме підвищенню енергетичної резильєнтності територіальних громад і ефективнішому використанню енергоресурсів.

ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ФУР’Є-ІНТЕГРАЛЬНОГО МЕТОДУ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ДИНАМІЧНИХ СИСТЕМ

О. О. Войцеховська — 2026-03-25

Розроблено інформаційну технологію реалізації Фур’є-інтегрального методу ідентифікації динамічних систем з використанням інформації про їхні вхідний та вихідний сигнали, створеного у 80 роках минулого сторіччя Б. І. Мокіним та узагальненого О. Б Мокіним. Основу розробленої інформаційної технології становить комп’ютерна програма, створену на мові Python. Перша частина цієї Python-програми, реалізуючи перший етап запропонованої інформаційної технології ідентифікації динамічних систем, розкладає експериментально отримані вхідний та вихідний сигнали динамічної системи у зрізанні ряду Фур’є. Друга частина цієї Python-програми формує математичні моделі дійсної та уявної частотних характеристик динамічної системи, що ідентифікується, з використанням апріорі заданої її передаточної функції, вибраної із множини цих функцій, заданих символьно з наростанням кількості символів. Третя частина цієї Python-програми обчислює масиви значень дійсної та уявної частотних характеристик динамічної системи, що ідентифікується, з використанням коефіцієнтів Фур’є, розрахованих у першій частині програми, та розрахункових співвідношень Фур’є-інтегрального методу ідентифікації. Четверта частина цієї Python-програми, використовуючи в якості критерія оптимізації суму квадратів відхилень значень дійсної частотної характеристики динамічної системи, обчислених за співвідношеннями Фур’є-інтегрального методу ідентифікації, від значень цієї ж характеристики, обчислених з використанням її математичної моделі, за допомогою метода найменших квадратів визначає оптимальні за вибраним критерієм значення параметрів апріорі заданої передаточної функції. П’ята частина цієї Python-програми, використовуючи в якості критерія суму квадратів відхилень значень уявної частотної характеристики динамічної системи, обчислених за співвідношеннями Фур’є-інтегрального методу ідентифікації, від значень цієї ж характеристики, обчислених з використанням її математичної моделі, визначає похибку ідентифікації параметрів апріорі заданої передаточної функції. На наступному етапі реалізації запропонованої інформаційної технології із множини передаточних функцій, заданих символьно, вибирається наступна апріорі задана передаточна функція, і процес її ідентифікації з використанням розробленої Python-програми повторюється, починаючи з її другої частини. І цей процес повторюється до тих пір, поки зменшується похибка ідентифікації, і завершується на етапі, на якому похибка ідентифікації починає збільшуватись. Оптимальною математичною моделлю динамічної системи оголошується передаточна функція, параметри якої обчислені на попередньому етапі реалізації даної інформаційної технології, причому ця математична модель буде оптимальною не лише за параметрами, але і за структурою.

ОГЛЯД СУЧАСНИХ МЕТОДІВ СИМУЛЯЦІЇ РУЙНУВАНЬ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ У ВОКСЕЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩАХ

М. С. Даниленко — 2026-03-25

Воксельні моделі широко застосовуються в комп’ютерній графіці, інженерних симуляціях, медичній візуалізації та інтерактивних середовищах, зокрема в системах з динамічно змінною геометрією. На відміну від традиційних полігональних представлень, воксельні середовища не накладають жорстких обмежень на топологію об’єкта, завдяки чому вони є особливо придатними для задач, пов’язаних з моделюванням складних деформаційних процесів.

Моделювання деформацій у воксельних середовищах ґрунтується на поєднанні фізично обґрунтованих та наближених чисельних методів, адаптованих до дискретної структури простору. Кожен воксель розглядається як елемент матеріалу з певними механічними властивостями, взаємодія якого з сусідніми елементами визначає загальну поведінку об’єкта під дією зовнішніх і внутрішніх сил. Такий підхід дає змогу ефективно відтворювати як пружні, так і пластичні деформації, а також процеси локального руйнування.

Водночас воксельне моделювання супроводжується низкою обчислювальних викликів, зокрема високими вимогами до пам’яті, необхідністю забезпечення чисельної стабільності та оптимізації розрахунків для великих обсягів даних. Це зумовлює актуальність дослідження загальних принципів моделювання деформацій у воксельних середовищах, а також аналізу наявних підходів і методів їх практичної реалізації.

Метою статті є узагальнення основних принципів моделювання деформацій у воксельних середовищах, а також розгляд ключових моделей взаємодії вокселів і підходів до забезпечення ефективності та фізичної достовірності таких симуляцій.

Для досягнення поставленої мети розглянуто як традиційні підходи, такі як просте видалення вокселів та алгоритми розповсюдження тріщин, так і сучасніші методи, серед яких масово-пружні системи, процедурна генерація руйнувань та метод матеріальних точок (MPM).

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ВІЗУАЛЬНИХ ТЕРНАРНИХ ПОРІВНЯНЬ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ КОЛЕКТИВНИХ РІШЕНЬ В СЕРЕДОВИЩІ VisTerComp

В. В. Зубко — 2026-03-25

Проаналізовано реальний датасет, отриманий з допомогою розробленого авторами вебзастосунку VisTerComp, і виявлено два прояви непрофесійності та експертної недоброчесності: пасивність експертів та рандомність оцінок (Н-прояви). Для дослідження та зменшення негативного впливу ненадійних результатів окремих експертів на загальні колективні результати ранжування альтернатив розроблено підходи до імітаційного моделювання та спроектовано і реалізовано відповідний модуль симуляції в середовищі VisTerComp. Сплановано і проведено серії імітаційних експериментів з нульовими та випадковими візуальними тернарними порівняннями в різних співвідношеннях. На основі аналізу результатів симуляції для різної кількості альтернатив визначено області толерантності в просторі параметрів пасивності і суперечливості думок. З метою підвищення надійності колективних експертних результатів та захисту від Н-проявів в інформаційній технології VisTerComp запропоновано порівняння обчислених значень показників некомпетентності, суперечливості думок і пасивності експертів із заданими максимально допустимими значеннями. Розроблено рекомендації щодо вибору значень параметрів із областей толерантності, які дозволяють з імовірністю до 99 % відфільтровувати ненадійні індивідуальні результати експертів з Н-проявами. Запропоновано і впроваджено у вебзастосунку VisTerComp нову опцію виключення ненадійних індивідуальних результатів, що дає змогу порівняти відповідні надійніші колективні результати експертизи із загальними результатами для всіх експертів. Заплановано подальше впровадження вебзастосунку VisTerComp на практиці та в навчальному процесі з метою поглибленого дослідження впливу нових опцій та налаштувань на надійність колективних експертних рішень у разі застосування інформаційної технології ранжування альтернатив на основі візуальних тернарних порівнянь.

РОЗРОБКА МОДЕЛІ КЛАСИФІКАЦІЇ ДАНИХ ПОВІТРЯНОЇ РОЗВІДКИ З ВИКОРИСТАННЯМ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ ПЛАТФОРМИ ТИПУ “NO-CODE”

І. М. Тупиця — 2026-03-25

Активний розвиток оптикоелектронних систем безпілотних авіаційних систем призвів як до суттєвого зростання масивів даних повітряної розвідки, так і вимог до процесу їх обробляння. Основні з них такі: забезпечення необхідного рівня оперативності обробки постійно зростаючих обсягів даних повітряної розвідки; необхідність у класифікації цифрових зображень в залежності від інтересів системи повітряної розвідки (району ведення повітряної розвідки; об’єктів повітряної розвідки, що локалізуються на цифрових аерофотознімках); необхідність в автоматизації окремих процесів оброблення розвідувальної інформації з метою зниження негативного впливу людського фактора на процес дешифрування; необхідність наявності у персоналу з обробки розвідувальної інформації необхідних навичок з використання сучасних інструментів інтелектуального аналізу даних.

Розробляється модель класифікації цифрових зображень, що формуються бортовими оптико-електронними системами безпілотних літальних апаратів, з метою автоматизації окремих етапів обробки даних повітряної розвідки. Суть запропонованого підходу полягає у використанні модулів (блоків) візуального програмування платформи типу “No-Code”—“Orange Data Mining” для формування моделі класифікації масивів цифрових зображень в інтересах повітряної розвідки. Використання запропонованої моделі дозволяє: забезпечити зниження вимог до професійних здібностей персоналу з обробки даних повітряної розвідки за рахунок використання інструментів візуального програмування; забезпечити можливість локального використання (з використанням станції керування та контролю БпАС) для обробки розвідувальної інформації; створити умови для формування наборів даних з метою їх подальшого анотування та формування моделей комп’ютерного зору в інтересах системи повітряної розвідки. Подальші наукові дослідження будуть спрямовані на інтеграцію запропонованого підходу до класифікації цифрових зображень в підготовці набору даних для формування моделі автоматизованого виявлення та супроводження об’єктів повітряної розвідки.

ЗНАННЯ-ОРІЄНТОВАНА ІЄРАРХІЧНА МУЛЬТИАГЕНТНА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА СИСТЕМА СЦЕНАРНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ РЯДІВ НА ОСНОВІ LLM

Б. Ю. Варер — 2026-03-25

Підвищення точності, надійності та узгодженості сценарного прогнозування часових рядів з високою невизначеністю є однією з ключових проблем сучасних систем підтримки прийняття рішень. Особливу складність такі задачі становлять за наявності пропусків даних, лагових ефектів, змінної сезонності, структурних зламів і необхідності врахування зовнішніх контекстних знань, які часто представлені у текстовій формі. Традиційні методи прогнозування, орієнтовані на оптимізацію окремих моделей, зазвичай не забезпечують узгодженості прогнозів і коректного оцінювання невизначеності в сценарному аналізі.

У роботі запропоновано знання-орієнтовану ієрархічну мультиагентну інтелектуальну систему (ІМАІС) сценарного прогнозування часових рядів, у якій великі мовні моделі (LLM) використовуються як спеціалізовані інтелектуальні агенти з чітко розподіленими ролями, які не перетинаються. На основі структурно-функціональної декомпозиції та системного підходу виділено три основні класи (рівні ієрархії) інтелектуальних агентів: агенти підготовки даних та формування ознак, агенти побудови та налаштування прогнозних моделей і агенти кооперації та оцінювання невизначеності прогнозів моделей. Запропоновано формалізацію архітектур ІМАІС та інтегральний багатокритеріальний показник якості, що враховує ефективність підготовки даних, адекватність прогнозування динаміки та каліброваність зон невизначеності.

Сформульовано гіпотези щодо переваг рольової декомпозиції агентів і доведено теорему про Парето-оптимальність ієрархічної ІМАІС зі спеціалізованими класами агентів за середньозваженим інтегральним критерієм якості з додатними вагами. На основі цієї формалізації розроблено відповідний сценарно-орієнтований агент-бенчмарк IMAS-SCOPE (Intelligent Multi-Agent Systems — Scenario Consistency & Optimal Prediction Evaluation), призначений для порівняння альтернативних архітектур мультиагентних систем прогнозування.

Наведено приклад експериментальної реалізації ІМАІС у середовищі Kaggle для сценаріїв на основі реальних даних першої хвилі захворюваності на COVID-19 в Україні. Показано, що для прогнозу різкого спаду після стрімкого зростання приросту кількості нових хворих повноцінна сценарна архітектура A3 забезпечує кращу у 2—3 рази точність прогнозування за метрикою WAPE, усередненою за 2 тижні, кращу на 31 % узгодженість оцінювання і каліброваність невизначеності та краще на 36 % значення інтегрального критерію корисності порівняно з базовою архітектурою A1 за сценарієм прогнозування різкого спаду одразу після стрімкого зростання. Отже, на прикладі доведено підвищення точності (зменшення WAPE), надійності (більша каліброваність зон невизначеності) та узгодженості прогнозів (за даними різних часових інтервалів), що в цілому забезпечує вибір системи з вищою якістю прогнозування і може бути також інтерпретовано і як вибір системи з вищою достовірністю прогнозів.

Отримані результати підтверджують доцільність використання LLM-керованих мультиагентних архітектур і спеціалізованих бенчмарків для задач сценарного прогнозування в умовах високої невизначеності.

МЕТАЕВРИСТИЧНИЙ МЕТОД ЕВОЛЮЦІЙНОЇ ОПТИМІЗАЦІЇ З ВИКОРИСТАННЯМ ІМУННИХ ПІДХОДІВ

Я. В. Іванчук — 2026-03-25

Розглянуто еволюційний підхід метаевристичної оптимізації, побудований на принципах функціонування штучних імунних систем та орієнтований на розв’язання багатокритеріальних задач оптимізації. Показано, що сучасні оптимізаційні задачі характеризуються високою розмірністю пошукового простору, наявністю численних локальних екстремумів і необхідністю узгодження кількох критеріїв, що ускладнює застосування класичних методів. Обґрунтовано доцільність використання природозумовлених підходів, зокрема еволюційних методів на базі алгоритму штучних імунних систем, які забезпечують адаптивний глобальний пошук завдяки механізмам клонування, мутації, селекції. Запропоновано еволюційний підхід до оптимізації на основі алгоритму штучних імунних систем, формалізовано його оператори та алгоритмічну схему. Для оцінювання ефективності методу проведено обчислювальні дослідження на модельних задачах з бінарним і дійсним кодуванням рішень. Зокрема, у задачі XdivK для бінарного кодування рішень встановлено, що алгоритм штучних імунних систем демонструє підвищену швидкість збіжності порівняно з генетичним алгоритмом, що зумовлено інтенсивним локальним пошуком у зоні перспективних рішень. В задачі оптимізації двоекстремальної функції для кодування рішень у формі дійсних чисел встановлено здатність алгоритму штучних імунних систем стабільно досягати глобального екстремуму без «залипання» в локальних максимумах. Визначено, що для невеликих популяцій алгоритм штучних імунних систем забезпечує вищу швидкість збіжності, тоді як генетичний алгоритм характеризується кращою масштабованістю. Результати дослідження підтверджують ефективність запропонованого підходу для розв’язання складних оптимізаційних задач та демонструють перспективність подальшого розвитку імунних методів у структурі інтелектуальних обчислювальних систем.

СТВОРЕННЯ ІоТ-МЕРЕЖИ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ПРОМИСЛОВОГО ОБ’ЄКТА

В. В. Нікольський — 2026-03-25

Головною метою в експлуатації IoT-систем є забезпечення віддаленого моніторингу та керування на основі збору даних з сенсорів, що використовуються в мережі. Традиційний підхід до обміну даними в них часто має невирішені проблеми, а саме: високе енергоспоживання; значні накладні витрати; складнощі з масштабуванням; надійність та якість передачі даних; кібербезпека Інтернет-мобільної системи збору даних, оскільки підключення великої кількості пристроїв створює серйозні ризики.

Завдяки використанню нових та недорогих мікроконтролерів ESP та простого протоколу MQTT з’явилася можливість створення компактних та надійних промислово-технологічних рішень, які дозволяють створювати гнучкі системи, здатні стабільно передавати дані за мінімальних витрат ресурсів, що також дозволяє проводити моніторинг і керування комплексними об’єктами в реальному часі.

Запропоновані архітектура, програмно-апаратні засоби та протоколи взаємодії компонентів IoT-системи моніторингу на базі мікроконтролерів ESP і протоколу MQTT можуть стати основою для створення доступних, масштабованих рішень. Це стосується передусім «розумного дому», агромоніторингу та експлуатації суднових енергетичних установок. Розроблено концептуальну архітектуру системи, яка базується на патерні «Видавець–Підписник», коли всі компоненти системи не прив’язані один до одного і в процесі їх роботи використовується лише логічне роз’єднання.

Комплексна перевірка запропонованої концепції IoT-системи збору даних, яка здійснена за допомогою експериментального стенда з вимірювання температури, дозволила провести тестування алгоритмів статистичної обробки даних. Також проведено тестування стабільності роботи каналу зв’язку MQTT, швидкості серверної обробки запитів та реакції системи на динамічні зміни параметрів навколишнього середовища.

Запропонована система є доволі гнучкою та поєднує в собі низьку вартість і простоту реалізації. Завдяки цьому вона є перспективною альтернативою невиправдано дорогим комерційним платформам.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО АВАРІЙНОГО ВІДНОВЛЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНИХ ВЕБРЕСУРСІВ У ХМАРНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

О. В. Войцеховська — 2026-03-25

Проаналізовано сучасні підходи до аварійного відновлення (Disaster Recovery) вебдодатків у хмарних середовищах та гібридних інфраструктурах. Розглянуто основні моделі Disaster Recovery, такі як Backup-and-Restore, Warm Standby, Multi-AZ та Multi-Region, а також їхні переваги й обмеження з погляду вартості реалізації, швидкості відновлення та вимог до обчислювальних ресурсів. Особливу увагу приділено сценаріям, у яких локальні сервери поєднуються з хмарними сервісами Amazon Web Services, що дають можливість досягнути балансу між економічністю рішення та високою відмовостійкістю.

Досліджено механізми автоматизації процесів відновлення, зокрема роль Amazon Route 53 Health Check, CloudWatch Alarm, SNS та Lambda як тригерів і основних компонентів DR-алгоритму.

Розроблено систему автоматичного аварійного відновлення вебресурсів у гібридному середовищі AWS, яка базується на автоматичному перемиканні на резервне середовище та вибірковому відновленні лише критично важливих компонентів системи. Побудовано математичні моделі оцінювання показників RTO та RPO, які враховують часові затримки на виявлення збоїв, відновлення бази даних, запуск застосунку та оновлення DNS-маршрутів. Розроблено підходи до відновлення даних на основі періодичного резервного копіювання у S3 та безперервної реплікації за допомогою AWS Database Migration Service. Доведено, що традиційні підходи, які потребують повного дублювання інфраструктури, є ресурсомісткими та недостатньо гнучкими для умов з динамічно змінним рівнем доступності локальних ресурсів.

Виконано розгортання тестового вебресурсу у хмарному середовищі AWS. Спроектовано високодоступну інфраструктуру з використанням сервісів Amazon, усі компоненти якої створено з використанням підходу Infrastructure as Code засобами Terraform, що забезпечує повторюваність, керованість і можливість швидкого розгортання рішень у різних середовищах.

За результатами проведеного моделювання та тестування системи встановлено суттєве скорочення часу простою вебресурсу у разі застосування запропонованої системи аварійного відновлення порівняно з традиційними DR-стратегіями.

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ АЛГОРИТМІВ МІЖКАДРОВОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ ВІДЕОПОСЛІДОВНОСТЕЙ, СПОТВОРЕНИХ АДИТИВНОЮ ЗАВАДОЮ

С. В. Вишневий — 2026-03-25

Однією з вимог до функціонування технічних систем цифрової обробки відеопослідовностей є забезпечення зниження негативного впливу завад, які виникають на відеозображеннях в процесі їх реєстрації або передачі через канали зв’язку. Заглушення завад та поліпшення відношення сигнал/шум є актуальним для застосувань, в яких окрім візуального аналізу отриманих спостережень також можуть використовуватися відповідні алгоритми автоматичної обробки даних. Фільтрація зазвичай виступає як базова складова обробки зображень, а вибір конкретних алгоритмів залежить від вимог до їх обчислювальної складності та можливостей заглушення відповідного виду завади.

В статті виконано порівняльний аналіз алгоритмів, які застосовуються для розв’язання задачі пригнічення завади, що описується за допомогою моделі адитивного білого гаусівського шуму та спотворює послідовність цифрових зображень. Зазначено особливості реалізації методів фільтрації, які використовують процедуру міжкадрового усереднення. Подано математичні вирази, які дозволяють описати процес знешумлення зображень, надано характеристику розглянутих підходів, зазначено їхні переваги та недоліки. Дослідження проведено шляхом моделювання в програмному середовищі MATLAB з використанням синтезованих даних, побудованих на основі однорідних текстурних зображень, що описуються моделлю гаусівського випадкового поля. Отримано кількісні показники результатів фільтрації синтезованої відеопослідовності із заданими параметрами. Наведено графіки середньоквадратичного відхилення помилки фільтрації, що дозволяє оцінити ступінь пригнічення завади у разі застосування відповідного підходу. Для забезпечення можливості візуального суб’єктивного контролю якості даних, отриманих шляхом застосування реалізованих алгоритмів, представлено приклади знешумлених кадрів модельного відеозображення.

Отримані результати демонструють придатність досліджуваних методів для їх застосування в задачах фільтрації відеоданих з метою заглушення завади, та можуть бути використані для розроблення алгоритмічного забезпечення програмних модулів обробки відеопослідовностей, що характеризуються високим рівнем кореляції між сусідніми кадрами, а також в наукових задачах, які охоплюють сферу розробки методів знешумлення відеозображень.

СЕЛЕКТИВНІ БІОСЕНСОРИ НА ОСНОВІ ГРАФЕНУ В ЕКОЛОГІЧНОМУ МОНІТОРИНГУ

В. Г. Петрук — 2026-03-25

Проведено комплексний аналіз фізико-хімічних властивостей різних форм графену (CVD-графен, GO, rGO, LIG), механізмів трансдукції та стратегій функціоналізації поверхні (зокрема, за допомогою ДНК-аптамерів). Застосовано методи математичного моделювання для аналізу роботи GFET-біосенсора. Розрахунки базуються на рівнянні Дірака для безмасових ферміонів, дрейфово-дифузійній моделі провідності, ізотермі Хілла-Ленгмюра та враховують вплив квантової ємності графену. Систематизовано аналітичні характеристики графенових сенсорів для виявлення важких металів, пестицидів та патогенів. Розроблена математична модель GFET дозволила кількісно оцінити вплив екранування Дебая на чутливість пристрою в рідких середовищах. Встановлено, що для уникнення втрати сигналу довжина рецепторного шару (аптамера) повинна становити 2...3 нм, а іонна сила розчину не має перевищувати 10 мМ. Визначено оптимальне вікно стабільності сенсора (pH 6,0...6,2), що запобігає денатурації аптамера та гідролізу іонів металу. Моделювання підтвердило можливість досягнення межі виявлення (LOD) на рівні 0,1 нМ, а розрахований коефіцієнт селективності доводить високу специфічність сенсора до іонів свинцю навіть у присутності фонових електролітів. Обґрунтовано перспективність використання графенових біосенсорів як альтернативи традиційним аналітичним методам. Показано, що інтеграція масивів GFET з технологіями Інтернету речей (IoT) та алгоритмами штучного інтелекту (нейронні мережі, глибоке навчання) дозволяє створити високоефективні системи для безперервного екологічного моніторингу якості водних ресурсів та атмосферного повітря в режимі реального часу.