Дисертації (вільний доступ)
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Перегляд Дисертації (вільний доступ) за Назва
Зараз показуємо 1 - 20 з 739
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Research and development of self-supervised visual feature learning based on neural networks(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2024) Xu Jiashu; Stirenko, SergiiXu Jiashu. Research and development of self-supervised visual feature learning based on neural networks. - Qualified scientific work on the rights of the manuscript. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the specialty 121 - Software Engineering and 12 - Information Technologies. - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2024. This Dissertation focuses on in-depth exploration into the design and development of self-supervised learning algorithms, which are a subset of unsupervised learning techniques that operate without the need for labeled datasets. These algorithms are particularly adept at pre-training models in an unsupervised manner, with the resultant models demonstrating performance on par with their supervised counterparts across a range of downstream applications. This method is particularly advantageous as it aims to mitigate the over-dependence on extensive data labeling that is typical within deep learning paradigms, thereby enhancing efficiency and practical utility in diverse real-world scenarios. The pertinence of selfsupervised learning algorithms is especially highlighted within the realm of medical image analysis. In this specialized field, the requisites for data annotation are not only laborious but also require a high degree of precision due to the critical nature of the data involved. The difficulty of obtaining accurate annotations is compounded by the scarcity of specialists capable of providing them, which in turn underscores the transformative potential of self-supervised learning approaches within this domain. In this dissertation, a cutting-edge self-supervised learning methodology is delineated, which employs the Mixup Feature as the reconstruction target within the pretext task. This pretext task is fundamentally designed to encapsulate visual representations by the prediction of Mixup features from masked image, utilizing these feature maps to extracting high-level semantic information. The dissertation delves into the validation of the Mixup Feature's role as a predictive target in selfsupervised learning frameworks. This investigation involved the meticulous calibration of the hyperparameter , integral to the Mixup Feature operation. Such adjustments allowed for the generation of amalgamated feature maps that encompass Sobel edge detection maps, Histogram of Oriented Gradients (HOG) maps, and Local Binary Pattern (LBP) maps, providing a rich, multifaceted representation of visual data. For the empirical application of this novel method, the visual transformer was selected as the principal architecture, due to its proficiency in handling complex visual inputs and its emphasis on critical image regions. This choice was further reinforced by the insights derived from the Masked AutoEncoder (MAE) approach, which illuminated the potential of utilizing partially visible inputs to reconstruct full images, thus enhancing the model's predictive capabilities in a self-supervised context. A denoising self-distillation Masked Autoencoder model for self-supervised learning was developed. This model synthesizes elements from Siamese Networks and Masked Autoencoders, incorporating a tripartite architecture that includes a student network in the form of a masked autoencoder, an intermediary regressor, and a teacher network. The underlying proxy task for this model is the restoration of input images that have been artificially corrupted with random Gaussian noise patches. This is a strategic choice designed to encourage the model to learn robust feature representations by distilling clean signals from noisy inputs. In doing so, the model is trained to reconstruction of the degraded image, effectively teaching it focus on the essence of the visual content. To ensure comprehensive learning, the model harnesses a dual loss function mechanism. One function is calibrated to reinforce the global contextual understanding of the image, thereby enabling the model to grasp the overall structure and scene configuration. Concurrently, the second function is tailored to refine the perception of intricate local details, ensuring that fine visual nuances are not lost in the process of denoising and reconstruction. Through this innovative approach, the model aspires to achieve a delicate balance between the macroscopic comprehension of visual scenes and the meticulous reconstruction of localized details, a balance that is pivotal for sophisticated image analysis tasks in self-supervised learning frameworks. An exhaustive analysis was executed to assess the experimental performance of two innovative self-supervised learning algorithms, specifically applied to three benchmark datasets: Cifar-10, Cifar-100, and STL-10. This study aimed to benchmark these algorithms against existing advanced self-supervised techniques grounded in Masked Image Modeling. In comparison to other state-of-the-art selfsupervised methods based on Masked Image Modeling, the mixed HOG-Sobel feature maps obtained using Mixup showed outstanding performance on Cifar-10 and STL-10 after full fine-tuning, with an average performance improvement of 0.4%. Additionally, the pre-trained model of the Deep Masked Autoencoder (DMAE) was subjected to a rigorous evaluation. When full fine-tuned on the STL-10 dataset, this model demonstrated a modest yet significant edge over the conventional Masked Autoencoder (MAE), exceeding its performance by a margin of 0.1%. This finding shed light on the potential of DMAE in enhancing model accuracy. Moreover, the study revealed that in comparison to traditional self-supervised learning strategies reliant on contrastive learning, the Mixup Feature method emerged as more efficient. It offered the advantage of shortened training durations and negated the requirement for conventional data augmentation methods, thus streamlining the learning process. In conclusion, the two self-supervised learning algorithms introduced in this research contribute to the expanding repertoire of methods for masked image modeling. Their demonstrated effectiveness on benchmark datasets illuminates their potential for broader applications, particularly in larger and more complex datasets. The application of these self-supervised learning algorithms was effectively expanded to encompass the domain of medical image analysis. This extension involved the utilization of self-supervised pre-training on specifically curated medical image datasets. Following this pre-training phase, the model thus developed was then employed for the downstream tasks. Empirical results from this study illustrate that the approach of self-supervised pre-training surpasses the efficacy of direct training methodologies. A notable enhancement in accuracy, exceeding 5%, was observed upon the Full fine-tuning of the model on the two downstream datasets. Data imbalance poses a substantial challenge in medical image analysis, as inadequate representation of specific conditions or features can negatively impact the efficacy of model training and feature extraction. Considering this, the study developed an imbalanced dataset and delved into the robustness of self-supervised pre-trained models in the context of data imbalance. The experimental findings underscore the superior robustness of self-supervised pre-training methods over from scrath trained models in addressing data imbalance issues. Particularly notable is their performance in scenarios with a positive to negative sample ratio of 1:8, where they exhibit enhanced robustness compared to traditional supervised Convolutional Neural Network (CNN) pre-trained models. These results affirm the effectiveness of our proposed self-supervised pre-trained models in tackling dataset imbalance challenges. The notable improvement in the robustness of self-supervised learning algorithms augments their potential as powerful tools in medical image analysis, suggesting a prospective enhancement in accuracy within intelligent assisted diagnostic systems.Документ Відкритий доступ Resistance factors of bacterial nosocomial infections causative agents as background for the modern antimicrobials development(Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2023) Wu Lin; Todosiichuk, Tetіana SerhiyivnaWu Lin. Resistance factors of bacterial nosocomial infections causative agents as background for the modern antimicrobials development – qualification scientific work on manuscript rights. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 091 – Biology. National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2023. The relevance of the research. The era of antibiotics, which began with the discovery of penicillin in the ХХ century, may soon end and humanity will face a challenge to overcome which will have to find new solutions. This challenge is now the "era of antibiotic resistance", caused not only by evolutionary mechanisms of protection of pathogens, but also by many factors of human activity. Particular importance are methods of combating infectious agents when they are in treatment centers and a large number of people can both become infected and be a source of their spread. Such infections are nosocomial (hospital-acquired infection) and are defined by World Organization of Health (WHO) as infections that can infect the patient during treatment in hospital or other health care facilities. The sources of infection in hospitals are not only other patients and staff, but also surfaces, instruments, medical manipulations and operations, which is cause to problems in ensuring proper conditions. However, one of the important factors in the treatment of nosocomial infections is their resistance to many antibiotics used in hospitals at the same time, and as a result “superbug” arise, for which there is no effective counteraction. WHO defines a list of such relevant "superbugs", and almost half of them are included in the already established acronym ESCAPE – Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa and Enterobacter spp. It was found that the natural and induced variability of microorganisms that cause inflammatory processes can lead to increased resistance to the action of previously effective antiseptics due to the acquisition of resistance. In addition, the selection of resistant forms of microbial pathogens, can cause low efficiency of therapy, severe disease, long-term treatment or, in some cases, the inability to overcome the infection at all. The mentioned and many other sources, citing WHO and the Center for Disease Control (CDC, USA), state that the need to develop effective antimicrobials against these and other nosocomial infections is a "need of the hour". Obviously, the solution of the problem of overcoming nosocomial infections has many dimensions, including organizational, educational, medical and so on. But these long-term strategies do not remove the urgent task of finding effective antimicrobials or new combinations to treat these severe, often combined infections, right today. This work currently involves a large number of scientists and practitioners, with different approaches to the solvation of the problem. One of the most effective method is undoubtedly the identification of the most vulnerable sites of infectious agents and their application as targets for new drugs. Such vulnerable points of microbial pathogens mainly determine their resistance and pathogenicity, and therefore these factors should be considered more closely to find the target. Therefore, the systematization of scientific data and results in this regard, the analysis and evaluation of the main factors of pathogenicity and resistance of nosocomial and other infections are relevant to determine modern approaches to the development of the latest antimicrobial agents. The goal of the work was to justify systemic approaches to the development of modern antimicrobials based on the analysis of resistance factors of bacterial pathogens of nosocomial infections. To achieve the goal, it was necessary to solve the following problems: - on the basis of theoretical analysis and research, determine the factors and mechanisms of resistance of microbial pathogens, which can be chosen as targets for the action of antiseptics; - to establish the molecular-genetic characteristics of individual representatives of bacterial pathogens that can be used to counter their distribution and to select strategies for antimicrobial therapy; - to propose a method of screening antimicrobial substances for selected pathogenesis targets of pathogenic bacteria, which can be applied in research practice; - to show the prospects of creating effective antiseptics based on microbial products - antibiotics and enzymes of the streptomycete Streptomyces albus; - to develop recommendations for the implementation of methods of monitoring the resistance of nosocomial infections and the principles of modern antimicrobials development. Scientific novelty of the obtained results. The following scientific results were obtained for the first time in the dissertation: - on the basis of genome sequencing and gene annotation of the strain Bacteroides thetaiotaomicron DSMZ 2079 isolated from the patient's blood, the presence of a one- and two-component system for recognizing environmental signals and responding to them was shown, the presence of four homologs of the selftransmitted conjugative transposon CTnDOT, which provides the extension of resistance to tetracycline and erythromycin. The rpoB and tuf genes (in the JHR92_RS03155 and JHR92_RS03195 loci, respectively), which determine the strain's resistance to antibiotics, were identified; - based on the results of the analysis of the 16S rRNA sequences of the isolated clinical strain Pseudomonas oryzihabitans JN 873340 and its comparison with 29 other strains of the species from GenBank, a phylogenetic tree was built and the possibility of identifying their geographical origin by two hypervariable regions V4 and V5 was shown; - the minimum inhibitory concentrations of the new streptofungin antibiotic against C. albicans ATCC 10231 (10 μg/ml), B. subtilis ATCC 6633 (200 μg/ml) and P. aeruginosa ATCC 9027 (500 μg/ml) were established, as well as the absence of toxicity in a wide range of concentrations (from 2.5 to 500 μg/ml), which determines its potential as an active pharmaceutical ingredient; Practical significance of the obtained results. The practical significance of the dissertation consists in solving the scientific and practical problem of developing antimicrobial agents that do not cause the resistance development of microbial pathogens. The developed method for screening inhibitors of sortase A, which is distinguished by the use of cheaper substrates and, accordingly, the possibility of wide application, has been implemented in the practice of the Environmental Comprehensive laboratory of the School of Tropical Medicine of Hainan Medical University, China. (Act of implementation dated September 4, 2023). Developed "Recommendations for the implementation of methods of resistance control of nosocomial infections and principles of development of modern antimicrobial drugs", approved (08.25.23) at the Shupyk National Healthcare University of Ukraine, for use in practice. Proposed as a result of the dissertation research the principles and approaches for the creation of preparations based on biologically active substances with different mechanisms of action were used in the production program of LLC "PHARMA INTERNATIONAL GROUP 2" (Kyiv) in the development of functional cosmetics (Instructions for use dated 20.07.2023 r.). The results of the work were implemented in the teaching of the courses "General microbiology and virology" and "Fundamentals of pharmaceutical production" for students of the specialty 162 "Biotechnology and bioengineering" at the department of industrial biotechnology and biopharmacy of KPI named after Igor Sikorskyi (Act of implementation dated 20.09.2023), as well as for students of the specialty "Tropical medicine" within the framework of lectures and laboratory (practical) classes in the disciplines "Medical immunology", "Pathobiology", "Medical microbiology", "Environmental microbiology ", "Hygienic microbiology", "Environment and health" at Hainan Medical University (China) (Act of implementation dated 01.09.2023). The main provisions of the work are presented in 10 scientific papers: 4 scientific articles included in the Scopus scientometric database, including 2 of them in publications assigned to the 2nd quartile (Q2) in accordance with the SCImago Journal and Country Rank classification (equal to two publications that are counted in accordance with the first paragraph of paragraph 11 of the Resolution of the Cabinet of Ministers of Ukraine dated March 6, 2019 No. 167); 4 articles in specialized foreign periodicals; 2 abstracts at all-Ukrainian and international conferences.Документ Відкритий доступ Автоматизация процесса управления городским хозяйством(2017) Губский, Андрей Николаевич; Стенин, Александр Африканович; Технической кибернетики; Информатики и вычислительной техники; Национальной технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»Документ Відкритий доступ Автоматизація процесу керування багатокамерними печами випалювання вуглеграфітових виробів(2020) Коротинський, Антон Петрович; Жученко, Олексій АнатолійовичДокумент Відкритий доступ Автоматизація процесу керування усталеним рухом антропоморфного крокуючого апарата(2016) Гуменний, Дмитро Олександрович; Ткач, Михайло Мартинович; Кафедра технічної кібернетики; Факультет інформатики та обчислювальної техніки; Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"Документ Відкритий доступ Автоматизація процесу керування формуванням вуглецевих виробів(2020) Хібеба, Микола Григорович; Жученко, Анатолій ІвановичДокумент Відкритий доступ Автоматизація процесу стабілізації програмного руху безпілотного літального апарату (БПЛА)(2019) Солдатова, Марія Олександрівна; Ткач, Михайло МартиновичДокумент Відкритий доступ Автоматизація процесів керування прогріванням паперового полотна у сушильній частині папероробної машини(2017) Черьопкін, Євгеній Сергійович; Жученко, Анатолій ІвановичДокумент Відкритий доступ Автоматизація процесів керування термічною обробкою вуглецевих матеріалів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Жученко, Людмила Костянтинівна; Волощук, Володимир АнатолійовичЖученко Л. К. Автоматизація процесів керування термічною обробкою вуглецевих матеріалів - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2023. Сьогодні роботу підприємств таких визначальних для народного господарства України галузей промисловості як кольорова та чорна металургія, хімічна промисловість, машинобудування та інші, там, де технологія виробництва нерозривно пов'язана з необхідністю використання електротермічних процесів, неможливо уявити без продукції вуглеграфітового виробництва. Сучасні світові тенденції розвитку названих галузей промисловості характеризуються постійним нарощування обсягів виробництва графітованих вуглецевих виробів. Графіт часто використовується як футеровочний матеріал в доменних та феросплавних печах, атомній промисловості. Алюмінієве виробництво є найбільшим споживачем графітованих виробів. Відомо, що саме виробництво вуглецевих виробів характеризується значними ресурсними та енергетичними затратами. Звідси, підвищення ефективності виробництва вуглецевих виробів є науково-практичним завданням. Це актуально особливо в сучасних умовах, коли спостерігається зростання вартості енергоносіїв на постійній основі. Виробництво вуглеграфітової продукції є складним та багатостадійним. Одними з визначальних стадій даного виробництва, на яких у значній мірі формуються остаточні властивості кінцевої продукції, є технологічні процеси формування та випалювання вуглецевих виробів. На ці технологічні процеси припадає біля 40 відсотків енергозатрат всього виробництва. Одним із шляхів підвищення ефективності технологічних процесів формування та випалювання вуглецевих виробів є створення сучасних систем керування даними процесами. На жаль, існуючі сьогодні на виробництві системи керування не відповідають поставленим задачам підвищення ефективності. Звідси, стоїть питання удосконалення існуючих систем керування, в іншому випадку – розроблення нових. Виходячи з цього, постає актуальна науково-практична задача створення комп’ютерних систем оптимального керування технологічними процесами формування та випалювання вуглеграфітового виробництва, які б відповідали сучасним вимогам ресурсо- та енергозбереження. Представлений короткий опис технологічного комплексу вуглеграфітового виробництва, на підставі аналізу якого виділені об’єкти дослідження – технологічні процеси формування та випалювання. Вибір саме цих процесів обумовлений, по-перше, їх визначальним значенням у формуванні остаточних властивостей кінцевої продукції і, по-друге, їх суттєвою енергоємністю. Проведений аналіз технологічних особливостей процесів формування та випалювання вуглецевих виробів, а також конструктивних особливостей технологічних апаратів, де названі вище процеси відбуваються. Досліджений асортимент вуглеграфітової продукції та показники її якості на прикладі ПрАТ «Укрграфіт», в результаті якого визначені основні показники, які фактично формують ринкову вартість готової продукції і тому саме вони мають бути забезпечені енергоефективними технологічними режимами виробництва в першу чергу. Енергоємність кожної кампанії випалювання визначається перш за все тривалістю останньої. У зв’язку з цим запропонований показник, який може бути використаний у системі керування процесом для визначення його оптимальної тривалості. Проведений аналіз існуючих систем керування процесом формування вуглецевих виробів, а також споріднених процесів показав, що питанням відмовостійкості систем керування даним процесом у вітчизняних дослідженнях зовсім не приділялося уваги, хоча це питання є доволі актуальним. У зв’язку з цим у роботі запропонована відмовостійка система керування процесом формування вуглецевих виробів. На відміну від традиційних відмовостійких систем, дана система враховує циклічний характер технологічного процесу формування шляхом застосування керування з ітеративним навчанням. Проведено оптимальне налаштування системи керування та досліджено її ефективність. Як свідчать усі літературні джерела, а також практика виробництва основним технологічним режимом, який визначає всі техніко-економічні показники процесу випалювання, є тепловий режим. Саме тому дослідженню теплових режимів процесу випалювання з точки зору побудови системи керування ним приділена особлива увага. Метод математичного моделювання застосовується як фактично безальтернативний метод проведення даного дослідження. Враховуючи, що єдиним ефективним керуванням процесу випалювання є витрати палива у «камері під вогнем», саме ця камера була об’єктом дослідження теплових режимів. Результати дослідження показали, що камеру можно умовно поділити на три температурні зони: гарячу, підсклепінчату та холодну. Причому, що принципово важливо для синтезу системи керування, ці зони не мігрують у залежності від типу завантаження камери. Особливу увагу приділено дослідженню впливу витрати палива на теплові режими камери. Важливим висновком є те, що при збільшенні витрати палива зростає перепад температур у заготовках, що може призвести до браку продукції. Особливо небезпечним це є для заготовок, розташованих у «гарячій» зоні печі на початковому етапі кампанії випалювання. «Холодна» зона печі має найнижчі температури. Це означає, що саме на заготовки, розташовані у цій зоні треба орієнтуватись при визначенні оптимальної тривалості процесу випалювання. Важливим результатом проведеного дослідження є висновок про те, що температура пересипки практично не відрізняється від температури заготовки, що знаходиться поруч. Це надає можливість контролювати температуру заготовки за температурою пересипки, яка на відміну від температури безпосередньо заготовки може бути виміряна. За результатами проведеного аналізу існуючих систем керування процесом випалювання вуглецевих виробів виявлені недоліки останніх і сформульоване завдання створення нової системи керування процесом з метою підвищення його ресурсо- та енергоефективності. Запропонована система програмного керування процесом випалювання, досліджено вплив тривалості процесу та параметрів налаштування ЛКрегулятора на техніко-економічні показники виробництва та показники якості готової продукції. З метою усунення недоліків системи програмного керування розроблена система керування процесом випалювання реального часу, в якій для визначення температур заготовок у характерних точках вимірюються поточні температури у відповідних точках пересипки.Документ Відкритий доступ Автоматизація процесів керування інерційними каналами енергоблоку теплової електростанції з використанням двоканального нечіткого контролера(2019) Новіков, Павло Валерійович; Ковриго, Юрій МихайловичДокумент Відкритий доступ Автоматизація процесів планування та стабілізації руху антропоморфного крокуючого апарату (АКА) шарі(2021) Араффа, Хальдун Осман; Ткач, Михайло МартиновичДокумент Відкритий доступ Автоматизоване діагностування ефективності роботи теплонасосної установки на основі критеріїв ексергетичного аналізу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Некрашевич, Олена Василівна; Волощук, Володимир АнатолійовичНекрашевич О.В. Автоматизоване діагностування ефективності роботи теплонасосної установки на основі критеріїв ексергетичного аналізу. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2023. У дисертаційній роботі запропоновано подальший розвиток підходу з діагностування ефективності роботи компонентів теплоенергетичної системи з використанням критеріїв ексергетичного аналізу та з урахуванням динамічних режимів роботи. У першому розділі дисертації було проаналізовано особливості методології ексергетичного аналізу, поглибленого ексергетичного аналізу та критерії, які при цьому використовуються, й розглянуто можливість застосування цієї методології у задачах діагностування поточного стану компонентів теплонасосних установок з урахуванням змінних режимів роботи. На основі наведених прикладів з’ясовано, що: діагностична інформація у будьякій системі, що експлуатується, є різної природи і, як наслідок, її доволі важко систематизувати через різні за своєю природою фізичні процеси, які відбуваються у системі; зміни в одному компоненті системи можуть впливати на характеристики іншого компоненту, через що діагностична інформація не дає однозначної відповіді на питання, який з компонентів мав більший вплив на погіршення характеристик системи в цілому; згідно з існуючим підходом (Перший закон термодинаміки) різні види та форми передачі енергії оцінюються без урахування якості енергії та не враховуються термодинамічні недосконалості, які обумовлені необоротностями; саме ексергетичний підхід дає можливість визначити місце, значення та джерела термодинамічних втрат при передачі та перетворенні енергії. Виходячи з поставленої мети дослідження, а саме підвищення енергетичної ефективності теплонасосної установки під час її експлуатації шляхом розроблення автоматизованої системи діагностування стану роботи компонентів об’єкта на основі критеріїв ексергетичного аналізу, необхідно вирішити наступні завдання: на основі квазістаціонарного підходу розробити та реалізувати математичну та комп’ютерну модель діагностування зміни ефективності роботи компонентів теплонасосної установки у складі системи теплозабезпечення; визначити доцільність застосування критерії ексергетичного аналізу (зміна ендогенної частини деструкції ексергії) у задачах діагностування та необхідність подальшого розроблення відповідного математичного та програмного забезпечення з урахуванням динамічних режимів роботи теплонасосної установки; розробити та реалізувати динамічну модель об’єкта дослідження, визначити його динамічні характеристики з можливістю синтезу системи керування; розробити та реалізувати алгоритм та моделі діагностування стану компонентів теплонасосної установки з урахуванням динамічних режимів роботи; на основі сформованого підходу та алгоритмів із його реалізації розробити інформаційно-дорадчу систему автоматизованого діагностування теплонасосної установки та практичні поради з впровадження даної системи. Другий розділ дисертації було присвячено розробці комп’ютерної моделі діагностування теплонасосної установки типу «вода-вода» на основі квазістаціонарного підходу. Діагностування ефективності роботи компонентів теплонасосної установки з урахуванням змінних режимів роботи реалізовано на основі ексергетичного аналізу шляхом визначення зміни ендогенної частини деструкції ексергії компонентів теплонасосної установки, яка використовувалася у якості ключового показника діагностування. Це дало змогу ідентифікувати, кількісно оцінити погіршення експлуатаційних характеристик компонентів та їх вплив, як на ефективність інших компонентів так і на ефективність установки в цілому. На базі цього діагностування запропоновано алгоритм предиктивного обслуговування теплонасосної установки, яке призвело до економії електроенергії від 4 до 9% за один опалювальний сезон. У третьому розділі дисертації було розроблено та реалізовано динамічні моделі для дослідження перехідних процесів у теплонасосних установках «повітря-вода» та «вода-вода» у комп’ютерному пакеті Matlab. Внаслідок чого виявлено, що досліджувані перехідні процеси можна апроксимувати аперіодичними ланками першого порядку та те, що об’єкти керування – нелінійні. Проаналізувавши перехідні процеси теплонасосної установки при різних збуреннях та початкових умов, було визначено, що саме зміна температури та витрати води на вході у конденсатор мають більший вплив на вихідний параметр, ніж збурення зі сторони випарника. Також було здійснено перевірку моделі на адекватність для двох варіантів, яка показала, що у порівнянні з експериментальними даними похибка з визначення параметрів об’єктів у динамічних процесах за розробленими моделями не перевищує 10,5%. Четвертий розділ дисертації було присвячено розробленню динамічної моделі діагностування теплонасосної установки типу «вода-вода» на базі запропонованого алгоритму ідентифікації неполадок в установці з урахуванням її динамічних режимів роботи. Модель, яка реалізована в середовищах Matlab та Simulink, складається з моделі динамічних процесів окремих компонентів у взаємозв’язку між собою та моделі визначення потоків деструкції ексергії у досліджуваних динамічних процесах. Розроблено алгоритм, який базується на використанні ексергетичного балансу компонентів теплонасосної установки та визначення ендогенних частин деструкції ексергії при нормальному режимі роботи та в умовах несправностей (накип на поверхнях нагріву, збільшення гідродинамічних втрат у компресорі, тощо). Виявлення компоненту, який найбільше впливає на зниження ефективності теплонасосної установки в цілому, відбувається за ознакою найбільшого зростання ендогенної частини деструкції ексергії цього компонента через погіршення його умов роботи. В даному випадку таким компонентом виявився конденсатор, несправність якого призвела до найбільшого зростання споживання електроенергії у теплонасосній установці. У п’ятому розділі дисертації було розглянуто методологію практичної реалізації та переваги використання цифрового двійника у галузі теплоенергетики з розширенням традиційних підходів до промислової автоматизації. Сучасні теплонасосні установки є доволі складними системами, і тому важливо мати засоби для їх ефективного моніторингу, що сприяє підвищенню їх продуктивності та надійності. Саме тому було створено віртуальну модель теплонасосної установки, яка відображає її роботу в реальному часі та здійснює виявлення несправності в компонентах; та запропоновано архітектуру цифрового двійника, яка дає можливість оптимізувати роботу теплонасосної установки. Використовуючи міжнародний стандарт AutomationML було запропоновано структуру цифрового двійника теплонасосної установки з переліком основних компонентів, всіх важливих атрибутів та параметрів установки. Цифровий двійник теплонасосної установки об’єднує історичні дані та дані в реальному часі для покращення процесу прийняття рішень у межах інформаційно-дорадчої системи автоматизованого діагностування. Наукова новизна отриманих результатів дисертаційної роботи заключається в: доведеній можливості та доцільності використання методології ексергетичного аналізу у задачах діагностування змін експлуатаційних характеристик компонентів системи та оцінювання впливу цієї зміни на ефективність роботи системи в цілому; подальшому розвитку математичного моделювання динамічних процесів теплонасосної установки, що полягає у врахуванні втрат енергії під час стиснення робочого тіла у компресорі та застосуванню критерію ексергетичного аналізу (зміни ендогенної частини деструкції ексергії) у задачах ідентифікації зміни експлуатаційних характеристик компонентів системи в умовах динамічних режимів роботи; розробленні інформаційно-дорадчої системи з використанням технологій цифрового двійника. Отримані результати дисертаційної роботи мають і практичне значення, яке полягає у підвищенні ефективності роботи теплонасосної установки, зменшенню витрат на її обслуговування та часу позапланових та планових ремонтних робіт, що досягається шляхом реалізації розробленої інформаційнодорадчої системи автоматизованого діагностування теплонасосної установки з використанням моделі діагностування стану компонентів. Поряд з цим результати роботи використовуються в навчальному процесі кафедри автоматизації енергетичних процесів Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Це підтверджується відповідним чином оформленим актом. У подальшому запропонований критерій ексергетичного аналізу (зміна ендогенної частини деструкції ексергії) використовуватиметься, як ключовий показник ефективності для вирішення задач енергоменеджменту, у разі схвалення міжнародними експертами та членами технічного комітету 185 «Промислова автоматизація».Документ Відкритий доступ Автоматизоване керування процесом підготовки авіаційних кадрів на основі інтелектуальних методів(2016) Прохоренко, Ірина Володимирівна; Касьянов, Володимир Олександрович; автоматизації та енергоменеджменту; -; Національний авіаційний університетДокумент Відкритий доступ Автоматизоване керування технологічним процесом хімічного фрезерування з використанням матричних вихрострумових перетворювачів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Левченко, Олександр Едуардович; Куц, Юрій ВасильовичЛевченко О. Е. Автоматизоване керування технологічним процесом хімічного фрезерування з використанням матричних вихрострумових перетворювачів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2024. Дисертація присвячена розробленню та дослідженню системи автоматизованого керування технологічним процесом хімічного фрезерування з використанням матричних вихрострумових перетворювачів. Сучасний етап розвитку промислового виробництва характеризується зростанням його інтенсивності разом з підвищенням вимог щодо якості продукції, раціонального використання матеріальних ресурсів та енергоефективності, зниженням собівартості продукція, а також використанням нових конструкційних матеріалів та технологій їх виготовлення, розширенням динамічних діапазонів технологічних змінних. Все це актуалізує процеси прискорення розвитку та удосконалення методів та засобів автоматизації виробничих технологічних процесів, пошуку більш досконалих технічних рішень для підтримання та оптимізації певних технологічних режимів. Успішне розв’язання актуальних питань автоматизації керування виробничими технологічними процесами потребує інтеграції новітніх досягнень в різних галузях знань – теорії автоматичного керування, інформаційновимірювальних технологій, комп’ютерної інженерії, технологій неруйнівного контролю та ін. Однією з відповідальних складових автоматизованих систем керування технологічними процесами (АСКТП) є засоби, що включаються у зворотній ланцюг системи автоматичного керування (САК) і здійснюють оцінювання регульованої величини, визначення її відхилення від заданого значення і формують сигнали керування на регулюючий орган. В даній роботі розроблено двоконтурну САК яка інтегрується в АСКТП хімічного фрезерування (ХФ) виробів з алюмінієвих сплавів. Для підтримки в певних межах швидкості процесу травлення застосовано контур керування температурою травника. Для визначення часу травлення застосовано другий контур керування, який забезпечує зупинку процесу травлення за результатами вимірювання поточних значень товщини виробу. В цьому контурі безконтактне визначення товщини виробу в процесі хімічного травлення відбувається на основі використання засобів вихрострумового контролю (ВСК). В роботі набула подальшого розвитку концепція інтеграції засобів ВСК у САК процесом ХФ. Зокрема розглянуто використання технології ВСК, особливість якої полягає у використанні вихрострумових матриць (ВСМ), що дає змогу контролювати процес травлення на значних поверхнях виробів, підвищити ефективність обробки, оптимізувати використання хімічних реагентів та енергії і в сукупності забезпечити високий рівень якості готової продукції. Розглянуто переваги технології ВСК для використання у якості методологічної основи в АСКТП ХФ. До їх числа належать: - можливість перетворення низки неелектричних параметрів об’єктів керування в електричні сигнали, що необхідно для використання в САК; - відсутність механічного контакту з об’єктом керування, що важливо при обробці тонкостінних виробів для запобігання їх деформації; - забезпечення вільного доступу травника до всієї поверхні виробу; - можливість роботи чутливих елементів в широкому динамічному діапазоні зміни технологічних параметрів (температури, концентрації розчинів, швидкості їх руху при перемішуванні тощо); - можливість перейти до керування технологічним параметром за результатами контролю товщини виробу, що змінюється в процесі травлення. Зазначено, що потенціал ВСК для використання в АСКТП ХФ до кінця не розкритий і не достатньо висвітлений у наукових публікаціях. Одним з перспективних напрямів створення засобів ВСК для АСКТП ХФ ґрунтується на використанні вихрострумових перетворювачів матричного типу. Основною перевагою застосування ВСМ є підвищення продуктивності та надійності контролю. Це досягається завдяки: скороченню часу аналізу об’єктів; оптимізації опрацювання інформаційних сигналів, що забезпечує високу чутливість і роздільну здатність визначення технологічних параметрів; адаптивної зміни параметрів сигналів збудження вихрових струмів для завдання необхідних режимів збору первинної вимірювальної інформації; застосуванню сучасних алгоритмів опрацювання даних, що дає змогу реалізувати одночасний контроль на значних ділянках поверхні виробів. Інформаційними параметри сигналів ВСМ при гармонічному збудженні є їх амплітуда, фазовий зсув відносно сигналу збудження. У засобах ВСК ці параметри зазвичай представляються на комплексній площині у виді годографів. Орієнтація на побудову та аналіз годографів сигналів ВСК створює певні труднощі для автоматизації процесу ВСК і його використання в системах керування технологічними процесами. Крім того інформаційні параметри сигналів ВСК часто виявляються чутливими до різних зовнішніх впливів, зокрема до шумів. Це обмежує можливості їх безпосереднього використання для формування керувальних впливів в АСКТП ХФ і обумовлює необхідність застосування методів статистичного опрацювання параметрів сигналів ВСМ. Таким чином, існує актуальна задача розроблення нових автоматизованих методів та засобів ВСК з матричними перетворювачами і створення на їх основі САК які застосовуються в АСКТП ХФ. Проведений попередній аналіз сигналів, які формуються у ВСМ під час взаємодії змінного електромагнітного поля з електропровідними об’єктами керування, дав змогу виявити невикористаний ресурс ВСК для застосування в АСКТП ХФ. В роботі проаналізовано останні публікації з питань автоматизації ВСК у промисловості, розроблено багатовимірну математичну модель сигналів ВСМ, яка включає можливість застосування дискретного перетворення Гільберта для комплексного аналізу сигналів. В роботі розглянуто структурно-логічну схему формування та опрацювання сигналів ВСМ. З’ясовано, що використання дискретного перетворення Гільберта в засобах ВСК у складі САК процесом ХФ дає змогу отримувати значні обсяги інформації про об’єкти керування, синхронно обчислювати амплітудну та фазову характеристики сигналів ВСМ і на цій основі розширити можливості формування керувальних впливів. Розроблена методологія опрацювання сигналів ВСМ дає можливість отримувати вибірки обвідної і фази сигналів ВСМ значних обсягів, що створює передумови для більш широкого використання статистичних методів їх опрацювання. Для підвищення ефективності аналізу сигналі ВСМ було запропоновано додатково застосовувати в моделі сигналів індикаторну функцію. Це дозволяє досліджувати сигнальні поля, сформовані в процесі ХФ на значних ділянках поверхні виробу, з оцінюванням їх просторово-часових характеристик. Дискретне перетворення Гільберта покладене в основу розробленої методики моделювання, опрацювання і аналізу інформативних параметрів сигналів ВСМ. Розроблене програмно-алгоритмічне забезпечення, яке реалізує запропоновану методику опрацювання даних, дає змогу визначати і оцінювати взаємозв'язки між характеристиками сигналу та керованими параметрами, які складно чи неможливо апріорі визначити в аналітичній формі. Розглянуто особливості технології прототипування для створення і модернізації засобів ВСК у складі САК процесом ХФ. В цілому ця технологія передбачає створення функціонуючої фізичної моделі продукту, яка є достатньо детальною, щоб продемонструвати його роботу, але не надто складною, щоб вимагати багато часу та ресурсів для її створення та налаштування. В роботі на базі програмно-апаратної платформи Red Pitaya розроблено прототип системи ВСК для використання в контурі визначення часу травлення САК процесом ХФ. Запропоновано архітектуру програмного забезпечення системи, яка включає в себе ряд алгоритмів для опрацювання та аналізу даних. Для використання в прототипі САК процесом ХФ розроблено та досліджено вихрострумовий перетворювач матричного типу з чутливими елементами у формі плоскої спіральній котушки, виготовлений за технологією друкованих плат. Проведені експериментальні дослідження з вихрострумовими датчиками матричного типу підтвердили високу продуктивність та ефективність технології ВСК на основі ВСМ та доцільність їх використання в АСКТП ХФ. Ефективність ВСM порівняно з традиційними вихрострумовими перетворювачами запропоновано оцінювати за допомогою коефіцієнта ефективності, який враховує зменшення часу контролю, збільшення вірогідності та чутливості контролю. В роботі також запропонована методика та алгоритм опрацювання сигналів ВСМ, які включають нормалізацію комплексних коефіцієнтів передачі каналів ВСМ, що дає змогу збільшити чутливість до зміни товщини виробу. В рамках наукового дослідження було створено прототип системи ВСК з використанням ВСМ. Прототип реалізує запропоновану методику опрацювання та інтерпретації даних, отриманих з ВСМ. Експериментальні випробування технології ВСК з використанням ВСМ на зразках з різними типами дефектів підтвердили її ефективність у контексті вихрострумової дефектоскопії. Обґрунтовано перспективи використання нейромережевих технологій, зокрема згорткових нейронних мереж, для синтезу САК, процес керування в якій базуються на технології ВСК. Використання штучних нейромереж за відсутності прямих зв’язків між характеристиками об’єкта керування та параметрами сигналів ВСМ може значно підвищити ефективність АСКТП.Документ Відкритий доступ Автоматизований синтез мобільних роботів довільної орієнтації в технологічному просторі(2021) Поліщук, Михайло Миколайович; Кузнєцов, Юрій МиколайовичДокумент Відкритий доступ Автономна безмультиплікаційна вітроелектрична установка на базі генератора торцевого типу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2023) Коваленко, Ірина Яківна; Головко, Володимир МихайловичКоваленко І. Я. Автономна безмультиплікаційна вітроелектрична установка на базі генератора торцевого типу. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка в галузі знань 14 «Електрична інженерія». - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2022. Дисертаційне дослідження присвячене дослідженню та вирішенню актуального наукового завдання, що полягає в обґрунтуванні методів регулювання вихідної потужності та розробці математичної моделі генераторного обладнання безмультиплікаційної автономної вітроелектроустановки, з урахуванням даних методів, шляхом імітаційного моделювання за змінної частоти обертання ротора вітроустановки. В роботі проведено літературно-патентний пошук за темою дисертаційного дослідження. Проведено оцінку загального стану вітроенергетики в регіональному контексті та в цілому оцінено світові тенденції розвитку даної галузі. Розглянуто типи безмультиплікаційних вітроелектричних установок, проаналізовано їх переваги та недоліки, характерні області застосування. За результатами аналізу літературних джерел встановлено, що безмультиплікаційні системи наразі складають 20% від загальної кількості вітрогенераторів на ринку агрегатів малої потужності. Вони успішно розвиваються і конкурують із редукторними системами, оскільки мають ряд принципових переваг, таких як простота конструкції, більш висока надійність та ефективність. Для оцінки існуючих методів та засобів регулювання вихідних параметрів автономних вітроустановок проведено аналіз способів стабілізації вихідних параметрів вітроелектороустановок, проаналізовано їх переваги та недоліки. Предметом регулювання вітроелектричних установок є: вихідна напруга, вихідна частота та вихідна потужність. Аналіз показав, що практично відсутні засоби для регулювання вихідної потужності безмультиплікаційних вітроелектричних установок у складі з магнітоелектричними генераторами з аксіальним магнітним потоком. Для автономних безмультиплікаційних вітроустановок використовується специфічний тип електромеханічних перетворювачів анергії. Вимога до регулювання вихідних параметрів такої системи потребує використання електрогенераторів спеціальної конструкції. Проведено порівняльний аналіз генератора торцевого типу з традиційним циліндричним генератором зі збудженням від постійних магнітів малої потужності. З огляду на переваги генератора торцевого типу, в роботі обрано за основу саме цей тип генератора. В роботі проведено розрахунок параметрів та характеристик магнітоелектричного генератора з аксіальним магнітним потоком та подвійним статором. В роботі проведено порівняльний аналіз аеродинамічних характеристик роторів ВЕУ для відомих профілів – традиційних (Р-ІІ, А-6, BS-10, BS-10, p-11-18), профілів серії GA(W)-1 та ламінованих FX. При розрахунку енергетичних характеристик генератора вітроустановки встановлено, що ротори вітроустановок з профілями лопатей групи традиційних, дозволяють отримати максимальні значення механічної потужності 91,8…93,3 Вт/м2, при значеннях коефіцієнтів використання енергії вітру =0,33…0.44 в діапазоні швидкохідності z=4…5. Ротори з профілями групи 2 дозволяють отримати максимальні значення механічної потужності 114,3…115,7 Вт/м2 при = 0,54…0,55 в діапазоні швидкохідності z = 6…7. Проведено узгодження аеродинамічних характеристик ротора вітротурбіни з механічною характеристикою електрогенератора, що дало можливість встановити межі корекції його за моментом та потужністю за різних значень номінальної швидкості вітру. Так для профілю лопаті серії GA(W) вона складає за моментом 22%, а за потужністю 9,5%, (за номінальної швидкості 5м/с відносно верхньої межі діапазона номінальних значень 8м/с). Для реалізації поставленої задачі, пропонується проаналізувати два методи корекції: приєднання додаткових конденсаторів до обмотки статора генератора та застосування додаткової обмотки підмагнічування статора генератора. В результаті дослідження отримав подальший розвиток метод порівняльного аналізу аеродинамічних характеристик роторів вітроустановок шляхом урахування раціонального взаємовпливу коефіцієнта використання енергії вітру і модуля швидкохідності, що дозволив провести узгодження аеродинамічних характеристик ротора вітротурбіни з механічною характеристикою електрогенератора та встановлювати межі корекції його за моментом та потужністю за різних значень номінальної швидкості вітру. Для оцінки можливості корекції вихідної потужності автономної вітроустановки в дисертаційному дослідженні розроблені чисельні імітаційні моделі. На основі розробленої моделі досліджувались варіанти стабілізації вихідної потужності та напруги при: використанні генератора вітроелектроустановки з одностороннім розташуванням магнітів ротора; корекції вихідної потужності генератора за допомогою введення статичних конденсаторів при дискретних значеннях швидкості вітру; корекції вихідної потужності генератора за допомогою додаткового збудження при дискретних значеннях швидкості вітру; використанні магнітоелектричного генератора з аксіальним магнітним потоком автономної вітроелектроустановки з двостороннім розташуванням магнітів ротора. За результатами математичного моделювання проведено: порівняльний аналіз корекції вихідної потужності генератора за допомогою введення статичних конденсаторів при дискретних та випадкових значеннях швидкості вітру; порівняльний аналіз корекції вихідної потужності генератора за допомогою додаткового збудження при дискретних та випадкових значеннях швидкості вітру. В дисертаційному дослідженні уточнено математичну модель безмультиплікаційної вітроелектроустановки у складі з магнітоелектричним генератором з одностороннім та двостороннім розташуванням магнітів ротора, яка, на відміну від відомої, враховує наявність впливу параметрів подвійного статора та додаткової обмотки для підмагнічування магнітної системи, що дозволило визначити межі корегування вихідної потужності генератора. Обгрунтовано, шляхом структурного імітаційного моделювання та експериментально підтверджено, характер впливу корекції вихідної потужності магнітоелектричного генератора з аксіальним магнітним потоком за допомогою введення статичних конденсаторів та додаткового збудження статора генератора, що дозволило провести оцінку величини корегування вихідної потужності за випадкової зміни швидкості вітру. При підключенні конденсаторів до затискачів генератора спостерігається збільшення вихідної потужності на 5-10%. Водночас, напруга на затискачах, при цьому, зменшується в 1,8 рази, що пояснюється падінням напруги на внутрішніх опорах генератора та ростом активної та реактивної складової струму якоря генератора 2,2 рази. Більш ефективним способом корекції вихідної потужності є використання додаткової підмагнічуючої обмотки магнітоелектричного генератора. При подачі напруги на обмотку збудження Uf=8 В спостерігається приріст вихідної потужності генератора 30-40% ніж без регулювання. Встановлено, що величина ємності залежить від параметрів обмотки якоря електрогенератора, величини взаємоіндукції, характеру та величини навантаження. Для досліджуваного генератора значення ємності лежать в межах від 4,3 – 32,1 мкФ для чисто активного навантаження та для діапазону потужності 0 – 87 Вт. В дисертаційному дослідженні розроблено експериментальний стенд для дослідження параметрів і характеристик автономного магнітоелектричного генератора у складі без мультиплікаційної вітроелектроустановки. За допомогою розробленого стенду оцінено можливість корекції вихідної активної потужності генератора в різних режимах його роботи, а саме: проведено аналіз структурної схеми автономної роботи вітроелектроустановки з корекцією потужності генератора додатковою обмоткою підмагнічування; проведено наліз експериментальних результатів корекції потужності генератора додатковою обмоткою підмагнічування; порівняльний аналіз результатів експерименту та імітаційного моделювання корекції потужності генератора збіжність результатів в межах 7-10%, що підтверджує адекватність розроблених моделей та достовірність отриманих результатів. Використання підмагнічування додатковою обмоткою дозволяє підвищити вихідну активну потужність на: 44%, 35,5%, 18,07%, 21,6% при швидкості обертання 200 об/хв, 350 об/хв, 550 об/хв та 650 об/хв відповідно. 6. За умови підтримки вихідної напруги генератора U1=14,4 В також збільшується вихідна потужність на затискачах генератора на 30 % при 200 об/хв, 12,5% при 350 об/хв, 9,7% при 550 об/хв та 17,6% при 650 об/хв.Документ Відкритий доступ Адаптивна гідросистема з перехресним зв’язком для мобільної машини(2021) Пилявець, Володимир Георгійович; Козлов, Леонід ГеннадійовичДокумент Відкритий доступ Адаптивна мехатронна система ударного руйнування гірських порід(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2024) Марчук, Любов Романівна; Сліденко, Віктор МихайловичМарчук Л.Р. Адаптивна мехатронна система ударного руйнування гірських порід. - Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (14 Електрична інженерія) - Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського”, Київ, 2024. Ідея роботи полягає у використанні мехатронної адаптивної системи керування силовими та енергетичними параметрами ударного пристрою, у відповідності до змінних характеристик робочого середовища, для забезпечення ефективного руйнування гірських порід. У вступі представлена актуальність роботи, яка полягає у вирішенні важливих проблем, з якими стикається гірничодобувна промисловість, що відіграє ключову роль у глобальному переході на відновлювані джерела енергії. Цей перехід сприяє зростанню попиту на кольорові метали, такі як літій і кобальт, необхідні для технологій відновлюваної енергетики. Однак існує розрив між цим зростаючим попитом і поточними можливостями технологій переробки, що підкреслює нагальну потребу в більш енергоефективних та екологічно чистих методах видобутку. Зосередження уваги на підвищенні ефективності обладнання для руйнування міцного ґрунту та гірських порід з застосуванням електромеханічних систем є кроком до зменшення впливу технології видобутку корисних копалин на навколишнє середовище, що посилює досягнення цілей сталого розвитку в енергетичному секторі. Підкреслено відповідність даної роботи пріоритетним напрямкам розвитку промисловості. Розробка адаптивної мехатронної системи для руйнування гірських порід відповідає законодавчим пріоритетам України, зокрема Закону “Про пріоритетні напрями інноваційної діяльності” та Закону “Про пріоритетні напрями розвитку науки і техніки”. Дана робота виконана відповідно до плану кафедри автоматизації електротехнічних та мехатронних комплексів за результатами наукових досліджень в рамках пошукової науково-дослідної роботи “Удосконалення електромеханічних та мехатронних систем”. Наведені основні положення дисертації, а саме: ідея роботи, мета дисертаційної роботи, сформульовані основні завдання, розглянуто об’єкт дослідження та предмет дослідження. Також охарактеризовано основні методи дослідження, що включають математичне моделювання та використання різноманітних програмних продуктів. Описані основні наукові положення, їх новизна та наведено практичне значення одержаних результатів. Ознайомлено з публікаціями на основі наукових досягнень дисертації та з апробацією результатів роботи. Описана структура дисертації, яка складається зі вступу, п’яти розділів з висновками до даних розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та дванадцяти додатків. Робота містить 49 рисунків і одну таблицю на 117 сторінках. Також зазначено, що частина роботи була виконана в рамках програм міжнародної академічної мобільності, таких як Erasmus+ та проєкт DAAD Східне партнерство, що демонструє поєднання національної та міжнародної академічної співпраці під час виконання дисертаційного дослідження. У першому розділі проведено аналіз сучасних мехатронних систем, зокрема, з висвітленням наслідків глобального переходу до відновлюваних джерел енергії та пов'язаного з цим різкого зростання попиту на метал. Підкреслюється необхідність вдосконалення процесів видобутку корисних копалин з застосуванням технологій ударного руйнування гірських порід. Проведено детальний аналіз останніх досягнень в області електрогідравлічних приводів та пристроїв для руйнування гірських порід. Проведено порівняльне дослідження електричних, гідравлічних і пневматичних приводів. Дослідження включає аналіз конкретних переваг електричних приводів. Крім того, розкрито застосування електрогідравлічних приводів та пристроїв для руйнування міцного ґрунту, з акцентом на роботу екскаватора. Розглянуто систему рекуперації енергії на прикладі акумулятору для гідравлічної стріли екскаватора, яка працює з інноваційною комбінацією розімкнутої та замкнутої систем керування. Розглянуто модель електрогідравлічного приводу і стріли екскаватора, що використовує 4/3-ходовий регулювальний клапан, та розглянуто принципи його роботи. Розглянута система дистанційного керування для будівельних та гірничих машин, спеціально розроблена для роботи екскаваторів, детально описується її структурна основа та обмеження застосування. Значна частина розділу присвячена аналізу структури та функцій конструкції ударного пристрою направленої дії. Цей пристрій має унікальну конструкцію, яка має самозарядний механізм зведення бойка і, відповідно, зарядки пневмоакумулятора. Методика аналітичних досліджень включає статистичні розрахунки, моделювання з застосуванням нелінійних диференціальних рівнянь та дискретно-неперервної математичної моделі, що необхідно для розробки мехатронної адаптивної системи керування процесом руйнування гірських порід. У другому розділі досліджено ключові параметри, що впливають на ефективність ударного пристрою та енергетичні характеристики пневматичного акумулятора. Досліджено вплив показників стиснення газу та показник політропи. Визначено їх у рекомендованих діапазонах (e = 1,3...1,5, n = 1,3...1,6). Зменшення показника політропи дає можливість підвищити ефективність, що досягається за рахунок покращення стратегій відведення тепла. Розглянута взаємодія між термодинамічними умовами та енергетичними параметрами пневмоакумулятора вимагає нюансованого підходу. Аналіз окремих детермінованих процесів, таких як ізохорний або ізотермічний ізольовано, виявляється непрактичним через властиву їм мінливість за різних умов експлуатації. Тому імовірнісний підхід став ефективним методом для розрахунку енергії та оцінки її впливу на пневмоакумулятор. Примітно, що ізохорний процес демонструє нульову зміну енергії при різних тисках, що пояснюється його постійною внутрішньою енергією. На противагу цьому, адіабатичний процес демонструє повільнішу швидкість збільшення енергії при підвищенні тиску порівняно з ізотермічним процесом. Статистичний аналіз за нормальним розподілом ймовірностей реалізації значень показника політропи дозволив отримати необхідну інформацію про залежність ступеня стиснення газу і енергії зарядки пневмоакумулятора від ходу, процесу стиснення газу в камері пневмоакумулятора. Встановлено робочий діапазон 1,4...1,5 значень показника політропи, із середнім значенням 1,45 і ймовірністю 0,683 в межах стандартного відхилення ±0,05. Це означає практично досяжний діапазон для ступеня стиснення газу та енергії заряджання пневмоакумулятора. Подальше дослідження ступеня стиснення газу з використанням бета-розподілу ймовірностей дозволило отримати інформацію про енергію зарядки пневмоакумулятора в залежності від характерних значень ймовірності реалізації показника політропи. Крайні значення ступеня стиснення газу знаходяться в діапазоні 1,19...1,98, тоді як середнє значення становить 1,46 з відхиленням +0,53 та -0,26. Ця інформація дозволяє визначити практичний діапазон енергії зарядки пневмоакумулятора. В ході дослідження було визначено робочий діапазон функціонування системи ударного руйнування з урахуванням змінних характеристик робочого середовища. Розраховано максимальну тангенціальну складову сили опору різанню міцного ґрунту, а також встановлено залежність сили опору різанню від щільності ґрунту та кута повороту ковша робочого обладнання. Цей аналіз дозволив встановити робочу зону спрацювання ударного пристрою. У третьому розділі досліджено енергетичну взаємодію елементів віброударної системи за допомогою різних ключових розробок. По-перше, було створено нелінійну модель у формі диференціального рівняння, що відображає процес енергорозрядки пневмоакумулятора при розгоні бойка на удар. Модель слугує основою для розуміння і прогнозування роботи мехатронної системи адаптивного керування енергією удару. Крім того, визнаючи вирішальну роль інерції в ударних системах, в дослідженні було застосовано кінетостатичний метод для розрахунку сили інерції д'Аламбера. Цей розрахунок дає інформацію про профіль прискорення бойка в системі. Для розв’язку нелінійного диференціального рівняння запроваджено метод пониження порядку диференціального рівняння застосуванням фазових координат. Такий підхід ефективно спростив розв’язок нелінійного диференціального рівняння, з встановленням степеневої залежності між швидкістю бойка та його переміщенням. Цей зв'язок відіграв важливу роль у формуванню мехатронної системи керування процесом адаптації ударної системи до змінних умов робочого середовища. Розроблена комплексна дискретно-безперервна математична модель, яка враховує інерційно-хвильові взаємодії бойка та інструмента в процесі передачі енергії гірському масиву. Модель дозволяє визначити контактне навантаження на гірський масив, з урахуванням його змінних характеристик. Модель включає два диференціальні рівняння, одне з яких в частинних похідних, відображає хвильовий процес передачі енергії, а друге - звичайне диференціальне рівняння, що відображає контактну взаємодію зубця - інструмента з гірською породою. Розв’язок системи рівнянь виконаний за допомогою числового скінченно-різницевого методу, що дозволило встановити залежності необхідні для визначення структури і функцій електромеханічної системи адаптації енергії зарядки пневмоакумулятора до умов технологічного середовища. У четвертому розділі розроблена імітаційна модель функціонування ударного пристрою віброковша в системі Matlab. Розрахунки дозволили встановити раціональний режим та параметри функціонування ударного пристрою, а також сформувати вимоги до мехатронної системи адаптивного керування процесом руйнування гірських порід. Визначено посилення контактної сили між ударним інструментом і ґрунтовим масивом, що продемонструвало потенціальні можливості адаптивної системи. У п'ятому розділі наведено елементи реалізації мехатронної системи з електроживленням за трьома варіантами. Запропонована блок-схема функціонування системи та схема зв’язків функціональних блоків адаптивного керуванням тиском в пневмоакумуляторі ударного пристрою. За варіантом розроблених схем виконані розрахунки основних електротехнічних параметрів електромагнітного клапана та встановлені частотні параметри його функціонування. Проведена оцінка ефективності функціонування електромагнітної системи з забезпечення необхідного рівня тиску в пневмоакумуляторі та визначена тривалість безперервної роботи адаптивної системи. Отже, наведена в розділі інформація розкриває поведінку адаптивної мехатронної системи керування ударним пристроєм для різних технологічних умов, а також складає основу до потенційного покращення продуктивності за допомогою мехатронної системи керування.Документ Відкритий доступ Адаптивне векторне керування асинхронними двигунами при варіаціях активних опорів статора та ротора(2016) Коноплінський, Максим Анатолійович; Пересада, Сергій Михайлович; автоматизації електромеханічних систем та електроприводу; електроенерготехніки та автоматики; Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут"Документ Відкритий доступ Адаптивне керування cиловими активними фільтрами з властивістю селективної компенсації гармонік(2020) Зайченко, Юрій Михайлович; Пересада, С. М.