Вісник Вінницького політехнічного інституту

ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ВІКОННИХ ФУНКЦІЙ НАЙКВІСТА В OFDM СИСТЕМІ

Р. Г. Биков, Е. О. Сукачов — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

У сучасних системах зв’язку широке застосування знаходять багаточастотні методи поділу каналів, зокрема технологія мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів — OFDM. Перекриття каналів в OFDM системі дозволяє підвищити ефективність використання обмеженого частотного ресурсу. Необхідність збереження ортогональних властивостей між каналами зумовлює високу чутливість приймача до частотних зсувів, зокрема ефекту Доплера у разі взаємного переміщення передавача і приймача, оскільки в результаті виникає міжканальна інтерференція (ICI). Отже, актуальною є задача дослідження способів зменшення рівня ICI в OFDM системі. Рівень ICI визначається формою сигнальних конструкцій, що використовуються у передавачі і приймачі OFDM системи. При цьому вибір сигнальних конструкцій у приймачі обмежується вимогами щодо еквідистантності нулів їхньої спектральної щільності. Така особливість пов’язана з використанням алгоритму дискретного перетворення Фур’є на стороні приймача для можливості виділення інформації у кожному окремому каналі. У традиційній OFDM системі як віконна функція обрана rect-функція, недоліком якої є надто великий рівень ICI у разі частотних зсувів системи. У роботі розглянуто властивості нових віконних функцій Найквіста, утворених в результаті операції згортки з rect-функцією. Авторами отримано нові вирази для спектральних щільностей вибраних функцій. Отримані нові результати аналізу рівня ICI у разі зміни параметра тривалості перехідної області віконних функцій приймача. Досліджено, як змінюється рівень відношення сигнал/завада (SIR) для кожної віконної функції Найквіста зі зміною значення частотного зсуву. Виконана оцінка ймовірності бітової помилки (BER) для модуляції BPSK в умовах міжканальної інтерференції із застосуванням віконних функцій Найквіста у приймачі. Отримані нові результати досліджень подані у вигляді графіків, побудованих у середовищі Matlab. На підставі результатів аналізу виявлено, що трапецієподібний імпульс має найбільший рівень SIR та найменший рівень BER серед досліджуваних імпульсів, що пов’язано з найменшим рівнем перших двох бічних пелюсток його спектральної щільності.

ВИЗНАЧЕННЯ НАПРЯМКУ НА ДЖЕРЕЛО РАДІОВИПРОМІНЮВАННЯ ЗА ДОПОМОГОЮ ДВОКАНАЛЬНОГО SDR ПРИЙМАЧА

А. В. Бруско, О. Ю. Мирончук , М. В. Олійник — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Тема радіопеленгації є вкрай широкою та складною, оскільки має застосування у багатьох сферах життя, від побутових до промислових. Попри велику кількість можливих систем та їхнього призначення, існують доступні рішення, що дозволяють почати дослідження цієї галузі радіотехніки та обробки сигналів, а також можуть слугувати основою для подальшої розробки спеціалізованої системи. Таким рішенням є SDR трансивери та приймачі. Software-defined radio — це радіотехнічні пристрої, що містять в собі необхідні компоненти для оцифровування прийнятих сигналів (у випадку приймачів), та відтворення заданого сигналу (передача, у випадку трансиверів). Конструктивно ці пристрої містять гетеродин для переносу сигналів у частотному діапазоні, а також АЦП/ЦАП для прийому та передачі відповідно.

У роботі реалізовано систему визначення напрямку до джерела сигналу радіовежі FM діапазону на основі двоканального SDR приймача та персонального комп’ютера. Визначення напрямку на джерела сигналу виконано за допомогою алгоритму MUSiC. Для реалізації оброблення сигналу використано програмні рішення GNU Radio та Matlab. Обидві програми широко застосовуються для обробки сигналів. Особливістю GNU Radio є графічний редактор блоків, за допомогою яких здійснюється прийом, обробка, зберігання та передавання сигналів. Matlab відомий своєю універсальністю та застосовується у багатьох сферах окрім радіотехніки. Його використання в цій роботі зумовлено зручною роботою з матрицями, а тому алгоритм MUSiC розглянуто детально і реалізовано відповідно до опису. Алгоритм MUSiC належить до методів оцінювання напрямків на джерело радіовипромінювання за максимуму просторового спектра потужності прийнятого сигналу. Перевагою алгоритму MUSiC серед інших популярних методів оцінки DOA (direction of arrival) є дієздатність навіть за від’ємного співвідношення сигнал-шум. Результатом виконаного дослідження на реалізованій установці є визначення пеленгу на радіовежу в умовах міської забудови. Дослідження виконувалось шляхом аналізу сигналу від радіостанції FM діапазону на частоті 100,6 МГц. Похибка визначення напрямку на джерело радіосигналу склала 6 градусів.

ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЧАСУ ВИПЕРЕДЖЕННЯ ВКЛЮЧЕННЯ ДОЗВІЛЬНОГО СИГНАЛУ СВІТЛОФОРА В ПЛАНІ КООРДИНАЦІЇ НА МІСЬКИХ МАГІСТРАЛЯХ

П. Ф. Горбачов, О. В. Макарічев, Є. В. Любий — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Подано результати оцінювання точності аналітичних моделей визначення часу випередження включення дозвільного сигналу світлофора на черговому перехресті в плані координації, які базуються на припущеннях про постійне та лінійно спадне прискорення транспортних засобів під час руху з місця від стоп-лінії перехрестя. Як інструмент порівняння аналітичних моделей з фактичними характеристиками процесу руху транспортних засобів використано засоби мікромоделювання дорожнього руху, а саме PTV VISSIM. Результати експериментальних досліджень свідчать про достатню точність отриманих аналітичних моделей визначення часу випередження включення дозвільного сигналу світлофора на черговому в координації перехресті та можливість їхнього використання для розрахунку раціональних параметрів світлофорного управління на скоординованих ділянках міських магістралей. Кількісне і якісне порівняння точності розроблених аналітичних моделей розрахунку часу випередження, з використанням результатів імітаційного моделювання у PTV VISSIM, продемонстрували перевагу моделі, що засновується на припущенні про лінійно спадний характер прискорення транспортних засобів зі зростанням швидкості. Результати імітаційного експерименту є основою для формування методики визначення часу зсуву включення дозвільного сигналу світлофора на черговому в плані координації перехресті, яка потребуватиме своєї перевірки на більшій кількості сукупності додаткових транспортних засобів, що стають перешкодою на шляху руху скоординованої пачки автомобілів. Збільшення кількості додаткових транспортних засобів на шляху руху пачки зеленої хвилі суттєво впливатиме на ефективність її просування скоординованою ділянкою та буде призводити до зростання затримок на другорядних напрямках і, як наслідок, зниження пропускної здатності перехресть в координації.

ВИКОРИСТАННЯ ЗВАРЮВАЛЬНОГО ІНВЕРТОРА ДЛЯ ІНДУКЦІЙНОГО ПІДІГРІВУ

А. В. Єршов, Ю. М. Савонов, О. Є. Капустян, Є. І. Івахненко, О. Б. Корнієнко — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Індукційне нагрівання є прогресивним методом обробки матеріалів для надання їм спеціальних технологічних властивостей. Широко відоме індукційне загартування циліндричних деталей після хіміко-термічної обробки: цементація, азотування, азотонавуглецювання тощо. Такий вид обробки дозволяє по-перше, суттєво прискорити процес нагрівання заготовки під загартування, по-друге, реалізувати ще одну перевагу: під дією високочастотного магнітного поля вихрові струми неглибоко проникають у поверхневі шари деталі. Таким чином, зміцнюється тільки поверхневий шар заготовки, глибинні шари не зазнають змін й зберігають свої в’язко-пластичні характеристики. Це сприяє підвищенню не тільки зносостійкості деталі, але й зберігає пластичність, що збільшує опір ударно-динамічним навантаженням.

Проте, попри всі переваги індукційного нагрівання, устаткування для його здійснення досить складне і громіздке. Та й вартість його така, що не всі виробничі майстерні і дільниці, найчастіше, можуть собі його дозволити. Метою цієї роботи є застосування зварювального інвертора, після відповідного перероблення, для використання в технологічних процесах загартування і розплавлювання легкоплавких металів (алюміній, цинк, припої і т.д.). Одночасно із цим поставлено завдання збереження функцій зварювального інвертора як джерела для виконання зварювальних робіт.

З метою адаптації зварювального інвертора під виконання завдання індукційного нагрівання зі збереженням функції зварювання в блоці керування виконано деякі маніпуляції: перекомутована мікросхема ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) контролер, доданий тумблер перемикання режиму роботи: індукційне нагрівання — зварювальне джерело струму, додано змінний резистор регулювання частоти інвертора для одержання резонансу паралельного контуру індуктор—батарея конденсаторів і відповідно максимуму енергії, що віддається. До того ж, для оптимізації процесу високочастотного нагрівання змонтовано зовнішній блок, у якому розміщуються трансформатори і батарея резонансних конденсаторів.

У результаті отримана установка для виконання робіт із загартування деталей і плавлення металів, що має достатній запас потужності, а це й дозволяє швидко здійснювати індукційне нагрівання. При цьому, вартість самого інверторного джерела струму і застосованих комплектуючих значно дешевше, ніж вартість стандартної промислової установки.

МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ТА ДОСЛІДЖЕННЯ НИЗЬКОПОТЕНЦІЙНОЇ ЧАСТИНИ ЕНЕРГОБЛОКА ТЕС В ЗАДАЧАХ ЙОГО ПРОЕКТУВАННЯ ТА ЕКСПЛУАТАЦІЇ

О. М. Нанака, О. М. Головченко — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Метою роботи є створення математичних моделей та комп’ютерних програм для розв’язання задач проектування та експлуатації низькопотенційної частини енергоблока теплової електростанції (ТЕС). Задачами проектування низькопотенційної частини в складі теплової схеми енергоблока ТЕС є синтез оптимальної за структурою та параметрами теплової схеми в базовому режимі роботи та розрахунки схеми в режимах, відмінних від базового. Важливою задачею експлуатації енергоблока є підготовка його персоналу. Ефективним засобом такої підготовки є комп’ютерні тренажери. Математичні моделі статичних та динамічних режимів енергоблока, які необхідні для виконання цих задач, розроблені за методом ІПМаш (Інститут проблем машинобудування) НАНУ-ВНТУ логіко-числового моделювання енергетичних установок (ЕУ). Складовими методу є такі методики: передання конструктивно-технологічних структур ЕУ, логіко-числове моделювання фізичних процесів в устаткуванні ЕУ, ідентифікація математичних моделей устаткування ЕУ, управління програмною реалізацією математичної моделі ЕУ. Структури ЕУ передаються графами. Граф, елементи якого закодовані відповідно до технологічного призначення їхніх прообразів, називається технологічним. Технологічні процеси описуються рівняннями у вигляді добутків числових та логічних функцій. Суть моделі елемента устаткування, що ідентифікується, для визначення його характеристики полягає в такому: 1) за основу моделі береться спрощений метод визначення цієї характеристики; 2) метод доповнюється системою ідентифікаційних рівнянь, вид яких встановлюється на основі математичної обробки даних фізичного експерименту; 3) емпіричні коефіцієнти в цій системі вважаються величинами середньостатистичними і в конкретних випадках реалізації моделі можуть змінюватися; 4) припускається, що для цієї моделі можна отримати деяку обмежену за обсягом інформацію про характеристику модельованого елемента; 5) вирішується задача підбору значення емпіричних коефіцієнтів моделі так, щоб відхилення значень характеристики, визначеної за допомогою моделі, від відомої, були мінімальними. Ідентифікація моделі за експериментальними даними виконується методом найменших квадратів. Управління програмною реалізацією моделі енергетичної установки є внутрішнє і зовнішнє. Внутрішнє управління полягає в забезпеченні функціонування операторної системи, як цілої на технологічному графі і його інформаційної мережі. В залежності від логічної інформації, яку містить технологічний граф, логічні функції логіко-числових модулів набувають конкретних значень, наслідком чого є формування і розв’язок системи рівнянь і нерівностей. Зовнішнє управління незалежними змінними математичної моделі виконується за допомогою програми їхньої оптимізації або з екрану дисплея у варіантних розрахунках. За згаданим методом розроблені математичні моделі статичних режимів блока для його проектування та математичні моделі динамічних режимів блока для комп’ютерного тренажера. Також розроблені програми розрахунків водосховища та маслоохолоджувачів.

На сьогодні температура довкілля перевищує проектну, що призвело до недовироблення електроенергії блоком ТЕС. Подано результати дослідження сучасних гідрологічних режимів водосховища, показана доцільність збільшення поверхонь теплообміну конденсатора та маслоохолоджувача. Розраховані економічні вакууми в конденсаторі діючого блока для збільшених непроєктних температур води у водосховищі.

Для набуття навичок управління устаткуванням низькопотенційної частини енергоблока ТЕС розроблено навчальне заняття, яке виконується на комп’ютерному тренажері блока. Метою заняття є пуск та набирання вакууму конденсаційною установкою. Головними задачами заняття є заповнення частини міжтрубного простору конденсатора водою з баків запасу хiмочищеної води, подання в труби конденсатора циpкуляцiйної води з водосховища, зниження тиску середовища в міжтрубному просторі конденсатора з атмосферного до вакууму. Виконанням задач заняття є відповідність досягнутих параметрів конденсаційної установки їх нормативним значенням.

МОДЕЛЬ РОБОТИ РОЗПОДІЛЬНОЇ МЕРЕЖІ В ІЗОЛЬОВАНОМУ РЕЖИМІ

А. Р. Слободян, В. В. Чижевський, Р. О. Слободян — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Вразливість потужних об’єктів генерування електричної енергії та системи передачі перед впливами воєнного, техногенного та природного характеру і надзвичайна складність організації захисту цих об’єктів від зазначених впливів, зумовлюють необхідність пошуку нових рішень забезпечення надійного електропостачання споживачів. Очевидним напрямком в цьому аспекті є практичне впровадження елементів децентралізованого підходу до забезпечення функціонування електроенергетичної системи (ЕЕС) України. Інтенсивний розвиток відновлюваної енергетики, який останніми роками спостерігався в Україні, відбувався, зокрема, за рахунок джерел відносно малої потужності (сонячних електричних станцій (СЕС) зі встановленою потужністю до 100 кВт), що створило передумови для практичної реалізації концепції мікромереж, які здатні тривало забезпечувати електропостачання локальних споживачів навіть за умови відключення електричних зв’язків із ЕЕС, яка здійснює електропостачання споживачів мікромережі за нормальної експлуатаційної схеми.

У статті подано результати моделювання функціонування мікромережі, створеної на основі реальної електричної мережі населеного пункту з відповідними добовими профілями споживання та виробництва електроенергії локальними джерелами. Моделювання здійснювалося в програмному середовищі MATLAB. В рамках дослідження розглядалися дві конфігурації моделі: гібридної мікромережі з СЕС і дизель-генератором (ДГ) та гібридної мікромережі з СЕС та установкою зберігання енергії (УЗЕ).

Завдання дослідження — досягнення стійкої роботи електричної мережі в умовах втрати електричного зв’язку із зовнішньою ЕЕС за умови забезпечення пріоритетного електропостачання об’єктів критичної інфраструктури (ОКІ) та споживачів І-ї категорії за надійністю. Проведено моделювання двох основних сценаріїв ізольованого режиму роботи мікромережі: зимового (з хмарними та сонячними днями включно) і літнього періодів максимального споживання.

Результати дослідження показують можливість практичної організації мікромереж на базі існуючих розподільних електричних мереж з локальними джерелами енергії із застосуванням систем керування розподіленим генеруванням електроенергії (Distributed Energy Resource Management System, DERMS), які забезпечують високу ефективність локальної енергетичної інфраструктури та стійкість роботи створеної мікромережі.

МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА СТИСНЕННЯ ГАЗОВОДНЕВОЇ СУМІШІ З ВИКОРИСТАННЯМ РЕГРЕСІЙНОГО РІВНЯННЯ ТА АЛГОРИТМУ ШТУЧНОЇ НЕЙРОННОЇ МЕРЕЖІ

Н.-А. Ю. Сорока, П. М. Райтер — Fri, 21 Jun 2024 00:00:00 +0300

У розрахунках режимів роботи газопроводів та комерційного обліку спожитого чи транспортованого газу необхідно враховувати його коефіцієнт стиснення, який визначається за допомогою рівнянь станів або кореляційних залежностей. Для комерційного обліку газу використовуються рівняння станів, які характеризуються високою точністю розрахунків та потребують значного обсягу різноманітних даних для обчислень. Для розрахунку параметрів мережі зазвичай використовуються менш точні, але значно простіші для розрахунків кореляційні рівняння. Оператори газотранспортних мереж застосовують кореляційні рівняння визначення коефіцієнта стиснення за вмістом вуглекислого газу або відносної густини, які визначені у СОУ 60.3-0019801-100:2012.

У випадку застосування даних рівнянь для газоводневих сумішей з об’ємним вмістом водню до 20 %, спостерігається збільшення похибки зі зростанням концентрації водню. Рівняння, що враховує відносну густину, є точнішим у розрахунку газоводневих сумішей, оскільки вміст водню напряму впливає на густину суміші. Рівняння за вмістом вуглекислого газу є взагалі нечутливим до змін концентрації водню. Відповідно варто додати до рівняння змінну вмісту по водню, яка б дозволила знизити похибки розрахунків.

У статті проведено підбір коефіцієнта змінної по водню класичним регресійним методом, за якого модифікація рівнянь виконується шляхом доповнення наявних рівнянь розрахунку коефіцієнта стиснення доданком добутку вмісту водню в суміші на розрахований коефіцієнт та коригування константи зміщення рівняння.

Альтернативним способом розрахунку коефіцієнтів стиснення є використання штучних нейронних мереж (ШНМ). В ході роботи розроблено двошарову штучну нейронну мережу зі зворотним поширенням помилки. Така ШНМ отримує на вхід набір значень вмісту вуглекислого газу,водню, температури та надлишкового тиску, а на виході видає значення коефіцієнта стиснення.

ІДЕНТИФІКАЦІЯ ЕКВІВАЛЕНТНОЇ МОДЕЛІ ПРОЦЕСУ ЗАБУВАННЯ ЗНАНЬ В КОЖНІЙ ЗІ «СМУГ ЗАБУВАННЯ»

Б. І. Мокін, О. Б. Мокін, О. О. Войцеховська, Б. В. Пасєка — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Показано, що впродовж достатньо значного відрізку часу групою науковців Вінницького національного технічного університету за програмою роботи науково-дослідної лабораторії «Проблем вищої школи» (НДЛ ПВШ), яку створено спільним наказом ректора ВНТУ, академіка НАПН України Бориса Мокіна та директора Інституту педагогічної освіти і освіти дорослих НАПН України, академіка НАПН України Івана Зязюна, здійснювались дослідження процесів засвоєння студентами закладів вищої освіти (ЗВО) знань, отриманих від викладачів на лекціях і практичних заняттях з певних навчальних дисциплін. Приведено добірку наукових публікацій, присвячених моделюванню процесів забування інформації, отриманої студентами на лекціях та практичних заняттях, які опубліковано протягом 2010—2021 років. Показано, що завдяки цим дослідженням відома психологам «крива забування Г. Еббінгауза» спочатку була розширена до «смуг забування», а математична модель процесу забування інформації, запропонована в монографії Л. М. Приснякової «Системний аналіз поведінки особистості», опублікованій у Дніпропетровську у 2007 році, доповнена синергетичною складовою, трансформованою до кожної з шести «смуг забування». Розроблено метод ідентифікації синтезованих в попередніх роботах авторів еквівалентних математичних моделей верхніх меж «смуг забування» для людей з відмінною, доброю, посередньою, поганою та дуже поганою пам’яттю. Створено Python-програми для реалізації розробленого методу ідентифікації верхніх меж «смуг забування» для людей з відмінною, доброю, посередньою, поганою та дуже поганою пам’яттю. Запропоновано алгоритм віднесення конкретних людей до однієї зі «смуг забування», визначених авторами для людей з відмінною, доброю, посередньою, поганою та дуже поганою пам’яттю.

ОПТИМІЗАЦІЯ МОДЕЛІ ПРІОРИТЕТНОГО ВПЛИВУ ФАКТОРІВ НА ЯКІСТЬ ВИКОНАННЯ ПІСЛЯДРУКАРСЬКИХ ПРОЦЕСІВ

А. В. Кудряшова, В. А. Петрик — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Проаналізовано основні операції післядрукарського опрацювання книжкових видань. Наведено множину критеріїв, що здійснюють неопосередкований вплив на якість виконання післядрукарських процесів: виготовлення зошитів (зіштовхування віддрукованих аркушів, розрізування, фальцювання, приєднання додаткових елементів), скріплення (незшивне клейове скріплення, швейно-клейове скріплення, шиття нитками, шиття дротом), комплектування (вкладанням — для видань невеликого обсягу; комплектуванням — для видань обсягом понад 80 сторінок), покривний матеріал (чотири типи обкладинок і п’ять типів палітурок), оброблення книжкових блоків (забезпечення відповідного формату блока, підвищення міцності, довговічності та привабливості для читача шляхом виконання низки операцій, комбінація яких залежить від особливостей скріплення книжкових блоків), оздоблення (надання елементам книги додаткового декоративного оформлення шляхом тиснення, лакування, бронзування, висікання тощо), кінцеве опрацювання (завершальна операція, що може полягати у пресуванні книжкової продукції, накладанні суперобкладинок, пакуванні), проєкт (чіткий сформульований план виконання післядрукарських процесів).

Описано та продемонстровано зв’язки між факторами впливу на якість післядрукарських процесів. Сформовано матрицю попарних порівнянь факторів з використанням шкали відносної важливості об’єктів за Сааті. Для зручності, матрицю попарних порівнянь продемонстровано у табличному вигляді. Визначено головний власний вектор матриці попарних порівнянь та здійснено його нормалізацію. Компоненти нормалізованого вектора матриці відповідають ваговим значенням факторів досліджуваного технологічного процесу. Для перевірки узгодженості результатів та адекватності розв’язання задачі обчислено максимальне власне значення матриці попарних порівнянь, індекс узгодженості та відношення узгодженості.

Розроблено модель пріоритетного впливу факторів на якість виконання післядрукарських процесів, де найвищий пріоритет належить фактору «проєкт», тобто фактору з найбільшим ваговим значенням.

ВИКОРИСТАННЯ НЕЙРОМЕРЕЖІ НА БАЗІ TENSORFLOW ДЛЯ РОЗПІЗНАВАННЯ ЖЕСТІВ ТА КЕРУВАННЯ БІОНІЧНИМ ПРОТЕЗОМ

Р. І. Білий — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

У дослідженні детально проаналізовано точність розпізнавання різних жестів за допомогою нейромережі, побудованої на основі TensorFlow для керування біонічним протезом. Проведено серії експериментів із застосуванням наборів даних та параметрів моделі, в яких досліджено наскільки ефективно нейромережа розпізнає різні жести в контексті управління протезом. Результати експериментів дозволяють зрозуміти потенційні обмеження та можливості цієї технології для практичного застосування в реальних умовах. Описано модель та архітектуру нейромережі, функції активації та параметри, які використано для навчання. Також розглянуто параметри навчання, які впливають на ефективність навчання моделі. Для оцінки ефективності моделі використано метрики оцінки моделі, графіки продуктивності моделі, матриця плутанини, — які дозволяють оцінити рівень достовірності та продуктивності навченої нейромережі. Запропоновано методику збору даних електроміографії (ЕМГ), що полягає у використанні електричних сигналів, які виникають у м’язах у разі їхнього скорочення. Цей процес передбачає розміщення електродів на поверхні шкіри над м’язами, що аналізуються, для реєстрації електричних сигналів, які виникають у момент м’язової активності. Такий підхід дозволяє збирати об’єктивні дані про активність м’язів та їхні рухи, які потім можуть бути використані для навчання нейромережі та подальшого використання у керуванні біонічним протезом. Проведено серію експериментів для оцінки точності розпізнавання різних рухів за використання навченої моделі. Аналізуючи результати експериментів, можна зрозуміти, наскільки ефективно та надійно працює навчена модель у реальних умовах та яка її придатність для практичного застосування в системах управління біонічними протезами.

БАГАТОФАКТОРНИЙ ВИБІР АЛЬТЕРНАТИВНИХ ВАРІАНТІВ ПРОЦЕСУ ТЕСТУВАННЯ ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

І. В. Піх, О. З. Білик, Н. Ю. Сеньківський, Р. Р. Андріїв, С. П. Браташ — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Враховано, що вирішення проблеми забезпечення якості програмного забезпечення суттєво залежить від одного з завершальних етапів, пов’язаного з рівнем тестування програмної продукції, що обумовлює необхідність у розробленні альтернативних підходів до процесу тестування, які б дозволили ефективно враховувати різноманітні фактори впливу на його результативність, складність виробничих та організаційних умов, вимоги до якості остаточної продукції. Запропоновано інформаційне трактуванні концепції формування якості вказаної категорії з використанням засобів теорії ухвалення рішень для моделювання альтернативних та визначення оптимальних варіантів процесу тестування програм. Розглянуто застосування альтернативного підходу до вибору варіантів процесу тестування програмного забезпечення, основаного на методі лінійного згортання критеріїв, концепції Парето, врахуванні вагових переваг факторів впливу на якість тестування програм та їхньої дольовій участі у формуванні альтернатив. Наведено теоретичні засади методу лінійного згортання критеріїв та його застосування до тестування програм. Досліджено практичну реалізацію методу, початковим етапом якого є виокремлення із загального набору характеристик тестування програмної продукції множини Парето, що містить домінантні фактори пріоритетного впливу на процес тестування. Використання принципу Парето забезпечило визначення оптимального набору комбінацій тестових варіантів, які максимально задовольняють потреби тестування за обмежених ресурсів. Запроектовано альтернативні варіанти виконання процесу тестування програмного забезпечення з використанням функцій корисності та часток ефективності факторів в альтернативних варіантах. Побудовано та опрацьовано матриці попарних порівнянь для розрахунку уточнених вагових пріоритетів факторів множини Парето та значень функцій корисності факторів з огляду на їхню частку у формуванні альтернатив. Розраховано та визначено оптимальний серед альтернативних варіант процесу тестування програмного забезпечення за критерієм максимального значення об’єднаних цільових функціоналів, який забезпечує належну якість імітаційного моделювання.

МОДЕЛЮВАННЯ ТА СТАТИСТИЧНА ОЦІНКА ВПЛИВУ ВИЩОЇ ОСВІТИ НА ФОРМУВАННЯ ПОКАЗНИКІВ ЗЛОЧИННОСТІ В УКРАЇНІ

О. Ф. Шевчук — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Проведено інформаційно-аналітичне дослідження кореляційних зв’язків між кількістю вчинених злочинів на території України та загальною чисельністю студентів закладів вищої освіти (ЗВО). Деталізований аналіз відповідного кореляційного поля, в розрізі окремих часових періодів, дозволив виділити три області точок з досить тісним лінійним зв’язком між зазначеними показниками.

У першому періоді (1990—1994 рр.) стрімке зростання рівня криміногенності країни за незначних змін контингенту студентів ЗВО обумовлюється кризовими соціально-економічними явищами, викликаними розпадом СРСР.

У другому часовому періоді (1995—2015 рр.) спостерігається характерний для досліджуваних показників причинно-наслідковий зв’язок зворотного напрямку. При цьому побудована регресійна модель виявилася адекватною, а всі її параметри — статистично значущими з довірчою ймовірністю p = 0,95. Зокрема встановлено, що середнє 1 %-не зростання чисельності студентів ЗВО, в цьому періоді, супроводжується 0,43 %-м зменшенням загальної кількості вчинених злочинів. Подібні статистичні оцінки отримано й з урахуванням лагової затримки в один рік у значеннях ендогенної змінної.

У третьому часовому періоді (2015—2021 рр.) відбувається зміна у напрямку кореляційного зв’язку між досліджуваними показниками. А саме встановлено, що середнє 1 %-не зменшення кількості студентів ЗВО супроводжується 2,23 %-м зменшенням кількості вчинених злочинів. Така атипова поведінка та порушення їхнього причинно-наслідкового зв’язку пояснюється системним впливом низки факторів, серед яких ключовими є гібридні військові дії РФ на території України з відповідним зростанням міграційних процесів внаслідок запровадження безвізового режиму з країнами ЄС.

В статті здійснено спробу поєднання окремих часових періодів (1995—2015 рр. та 2015—2021 рр.) одним регресійним рівнянням, через введення додаткових індикаторних змінних. Побудована в результаті запропонованого підходу узагальнена кримінологічна модель має високу точність (MAPE = 4,51 %), суттєві показники кореляції (R = –0,937), є адекватною, а всі її параметри — статистично значущими.

АПАРАТНА РЕАЛІЗАЦІЯ ЧІФП ЗІ ЗМІННОЮ РОЗРЯДНІСТЮ ТА ОЦІНКА ШВИДКОДІЇ

В. Б. Дудикевич, Р. Д. Баран — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Відомо багато різних типів перетворювачів число-імпульсного коду (ЧІК), які працюють у реальному масштабі часу за приростами аргументу, тобто результат (значення функції) формується за час надходження кожного вхідного імпульсу.

Актуальність розробки число-імпульсних функціональних перетворювачів (ЧІФП) зі змінною розрядністю, які в багатьох роботах ще називають біт-потоковими пристроями, останнім часом зумовлена тенденцією розвитку інтелектуальних сенсорів і перенесенням первинних перетворень вимірювальної інформації максимально близько до них

Сигнали сенсорів часто представлені число-імпульсним кодом (ЧІК), тобто в біт-потоковій формі, що допускає реальне функціональне перетворення в цифровій елементній базі зі застосуванням операцій ділення/множення, які заміняються додаванням /відніманням.

В роботі подані результати проектування ЧІФП зі змінною розрядністю, які відрізняються поліпшеними метрологічними характеристиками в порівнянні з відомими пристроями, які вирішують аналогічні завдання .

Як результат дослідження описано варіант реалізації ЧІФП зі змінною розрядністю пристрою для ділення число-імпульсного коду на паралельний код, що може працювати в двійковій і двійково-десятковій системах числення на ПЛІС. Проведено оцінку його часових характеристик і апаратних витрат, що підтверджує ефективність використаного принципу змінної розрядності.

Часовий аналіз реалізованих пристроїв на ПЛІС проводився з урахуванням точності їхнього перетворення і динамічного діапазону.

Особливістю побудови пристроїв за принципом зі змінною розрядністю є можливість простого нарощування розрядності структурних елементів, а отже, розширення динамічного діапазону за вхідним ЧІК теоретично відбувається в будь-яких заданих межах.

Тому доцільно визначати швидкодію ЧІФП залежно від їхнього динамічного діапазону за вхідним ЧІК за фіксованих (заданих) інших метрологічних характеристик до початку їхньої фізичної реалізації.

САМОВАЛІДОВАНИЙ U-GAN ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ЦІЛЬОВОГО КЛАСУ В ЗАДАЧАХ СЕГМЕНТАЦІЇ

Я. О. Ісаєнков, О. Б. Мокін — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Розглянуто проблему браку даних для навчання автоматизованих інтелектуальних систем у різних специфічних сферах, таких як медицина, аналіз супутникових знімків, аграрна галузь, екологія, мова. Описано сучасні методи розв’язання цієї проблеми, зокрема аугментація, генеративні змагальні мережі, дифузійні моделі, інпейнтинг. Основну увагу приділено задачі сегментації, де, окрім зображення, необхідно створювати маски для нових об’єктів. Також зазначено проблему суб’єктивного і ручного процесу вибору найкращої епохи під час навчання моделі, і окреслено альтернативи, які можуть допомогти вирішити цю проблему, такі як inception score та frechet inception distance.

Запропоновано покращену модель часткової трансформації цільового класу сегментації, яка включає нові компоненти самовалідації, такі як додаткова функція втрат, що контролює схожість вихідного зображення на вхідне, претреновану модель сегментації і метрику для оцінки якості згенерованих масок з масками сегментації згенерованих зображень. Ці вдосконалення дозволяють системі ефективніше перетворювати фоновий або нульовий клас у цільовий, створювати точніші сегментаційні маски та автоматично вибирати найкращі епохи під час навчання.

Експерименти на наборі даних панорамних знімків зубів показали, що використання цієї технології дозволило збільшити точність сегментації пломб на 0,9 %, підвищивши значення коефіцієнта Жаккара з 90,5 % до 91,4 %. Модель генеративної змагальної мережі тренувалася впродовж 150 епох з автоматичним вибором кращої епохи, якою була 135-та епоха. Якість згенерованих зображень цієї епохи була підтверджено експертною оцінкою. На супутникових знімках кораблів використання моделі показало підвищення точності сегментації з 63,4 % до 65,2 %. Незважаючи на складність даних, модель змогла адекватно трансформувати вхідні дані порожнього моря в об’єкти кораблів. Найкращі результати досягнуто на 82-й епосі, що також збіглося з вибором найкращої епохи експертом, демонструючи важливість автоматичного вибору оптимальної епохи під час навчання для вилучення з цього процесу додаткових суб’єктивних факторів та прискорення підготовки моделей.

ОЧИЩЕННЯ СТІЧНИХ ВОД МОЛОКОПЕРЕРОБНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ СУМІШЕВИМИ СОРБЕНТАМИ

Г. В. Сакалова, О. М. Сандул, А. П. Ранський, Т. М. Василінич — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Показано, що адсорбція є ефективним методом доочищення стічних вод підприємств харчової промисловості, що є актуальним для України, яка має як розвинену харчову промисловість, так і значні запаси природних сорбентів, які можна ефективно використовувати з цією метою. Запропоновано удосконалений спосіб регенерації та активування відпрацьованого сумішевого сорбенту, який застосовується у харчовому виробництві на стадії освітлення цукрових сиропів. Регенерацію і активування сумішевого сорбенту, що містить активоване вугілля і кізельгур, здійснювали розчином лугу (KOH, NaOH) з масовою часткою 0,5…1 % та розчином мінеральної кислоти (HNO₃, HCl) з масовою часткою 1…4 %. Встановлено, що використання розчину лугу та мінеральної кислоти максимальної дослідженої концентрації дозволяє досягти значення сорбційної ємності, яку мав сумішевий сорбент до його технологічного використання у виробничому процесі (свіжий сумішевий сорбент).

Досліджено можливість повторного використання регенерованого сумішевого сорбенту для очищення стічних вод молокопереробних підприємств від органічних забруднювачів, а саме молочної та 2-амінопропіонової кислот. Досліджено механізм процесу сорбції у динамічних умовах на лабораторній установці колонного типу. Встановлено, що ступінь вилучення регенерованим сумішевим сорбентом молочної та 2-амінопропіонової кислот становить 95 % та 96 % відповідно. Найвищий ступінь вилучення для молочної кислоти досягався за 200 с, а для 2-амінопропіонової кислоти — за 175 с. Показано, що ефективність регенерованого сумішевого сорбенту для вилучення молочної та 2-амінопропіонової кислот практично не відрізняється від ефективності свіжого сумішевого сорбенту. На основі проведених досліджень зроблено висновок, що регенерація відпрацьованого сумішевого сорбенту, що містить активоване вугілля і кізельгур, дозволяє відновити його сорбційну ємність та ефективно використовувати його на стадії доочищення стічних вод харчових виробництв для вилучення забруднювачів органічного походження.

АНАЛІЗ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОНЕНТІВ У ВІДХОДАХ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТА ЕЛЕКТРОННОГО ОБЛАДНАННЯ

В. А. Іщенко, Є. В. Гречанюк — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

У складі відходів електричного та електронного обладнання (ВЕЕО) значне місце займають полімерні компоненти. Щорічно в Україні утворюється близько 28 тис. тон ВЕЕО, при цьому частка пластика у них сягає 30 %. На сьогодні вміст полімерних компонентів у різних ВЕЕО залишається недостатньо вивченим. Метою цього дослідження є аналіз типів та обсягів полімерів у складі відходів електричного та електронного обладнання. Використання різних типів полімерів у складі відходів електричного та електронного обладнання досліджено в процесі аналізу літературних та відкритих джерел, зокрема і матеріалів виробників електричного та електронного обладнання. Також, за літературними даними та технічними даними виробників, проаналізовано вміст пластика в типових електричних та електронних приладах: моніторі, клавіатурі, комп’ютерній миші, фені, стаціонарному телефоні, фотоапараті, відеокамері, веб-камері, DVD-програвачі, телевізорі, мікрохвильовій печі. Всі з розглянутих пристроїв мають корпус з ABS-пластика. До того ж, кабель живлення всіх пристроїв виготовлений з полівінілхлориду. Також досить часто зустрічаються елементи з полікарбонату — частини екрану, об’єктиву. Інші типи полімерів, які ідентифіковані авторами у ВЕЕО, містять полібутилентерефталат, полістирол, поліпропілен і поліфенілен сульфід. При цьому, вміст полімерів у ВЕЕО сягає в середньому 50 % маси, а в деяких пристроях — до 60 %. Серед інших полімерів, які застосовуються у електричних та електронних пристроях, є ударостійкий полістирол, поліетилен, поліетилентерефталат, поліоксиметилен, стирол-акрилонітрил, поліамід, поліметилметакрилат, поліфеніленоксид, модифікований поліфеніленовий ефір, стирол-етилен-бутадієн-стирол (синтетичний каучук). Основною сферою застосування полімерів у електричному та електронному обладнанні є забезпечення електроізоляції. Проте, існують також полімери, які застосовуються як провідники та напівпровідники — поліанілін, поліацетилен, політіофен і поліфлуорен. Різноманітність типів полімерів у ВЕЕО підкреслює важливість розробки ефективних стратегій сортування та рециклінгу для забезпечення екологічно стійкого управління відходами. До того ж, аналіз показав потенціал повторного використання пластикових компонентів ВЕЕО в циркулярній економіці.

АНАЛІЗ ІННОВАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ СОНЯЧНОЇ ГЕНЕРАЦІЇ В КОНТЕКСТІ ДЕКАРБОНІЗАЦІЇ ПОВОЄННОЇ ЕКОНОМІКИ УКРАЇНИ

В. Г. Петрук, А. П. Полив’янчук , Р. В. Петрук, С. М. Кватернюк, С. В. Гавадза — Thu, 27 Jun 2024 00:00:00 +0300

Одним з найважливіших чинників забезпечення декарбонізації економіки та усіх сфер діяльності людства і України, зокрема, є відновлювані джерела енергії (ВДЕ). Серед них особливо вирізняється сонячна генерація або фото-, геліо- енергетика. При цьому Сонце та сонячна енергія — основа життя та невичерпне, найбезпечніше і найекологічніше джерело енергії для людства на віддалену перспективу. Сонячна енергія поширюється, в основному, у вигляді тепла (інфрачервоний ІЧ-спектр) та світла (видимі довжини хвиль). Вона виникає на Сонці в результаті термоядерного синтезу ядер водню (дейтерію, тритію) у важкі ядра гелію, після чого через дефект мас виділяється неймовірно величезна енергія в 7 МеВ на один нуклон. Потік сонячної енергії становить 3,9·10²⁶Вт, з якого близько 1,7·10¹⁷ Вт досягає Землі. Сонце випромінює щодня у напрямку нашої планети 960 мільярдів кВт·год безкоштовної енергії. Така її кількість теоретично може забезпечити енергетичні потреби людства протягом тривалого часу. У статті проаналізовано інноваційні технології сонячної генерації з позицій декарбонізації (девуглетизації), зокрема, для повоєнного відновлення економіки України. Водночас декарбонізація — це обмеження видобутку вуглецевмісних речовин і відповідних природних ресурсів, а також зменшення обсягів викидів парникових газів, зокрема і вуглецевмісних та сажових часток. Альтернативою цьому є всебічне впровадження ВДЕ, і насамперед СЕС. Зазначено, що основою для фотовольтаїки є монокристалічний, іноді полікристалічний та аморфний кремній. Проаналізовано також нові композиції напівпровідників, які є менш затратні, але проблематичні з погляду реалізації у промислових масштабах. Підсумовано, що економіка повоєнної України має відновлюватись виключно в контексті природоохоронних технологій декарбонізації, а також завдяки всебічному розвитку індивідуальних СЕС та інших ВДЕ.