2025
Постійне посилання на фонд
Переглянути
Перегляд 2025 за Назва
Зараз показуємо 1 - 20 з 27
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Amplitude-stabilized harmonic current source for mems microheaters with grounded load(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Hrebonkin, Ye. O.This paper presents the design, development, and experimental validation of a multi-stage AC current source with amplitude stabilization, specifically created for MEMS microheaters with grounded load in 3-omega gas sensing applications. The proposed system is based on a Raspberry Pi Pico microcontroller, an external R-2R ladder digital-to-analog converter, cascaded inverting amplifier stages, and an improved Howland current pump that ensures precise stabilization of the excitation current amplitude. Such an approach enables generation of a spectrally clean sinusoidal signal in the 20 Hz–20 kHz frequency range, with adjustable current amplitude up to 5 mA, zero-level offset control, and stable operation across heater-resistor systems with impedances from 50 Ω to 3 kΩ. Compared with conventional voltage-driven circuits, current-driven excitation in the 3-omega method ensures higher reproducibility, improved calibration consistency, and more accurate interpretation of thermal responses. The developed device successfully addresses challenges associated with grounded heater configurations and reduces dependence on bulky laboratory-grade instruments, offering a compact and low-cost solution suitable for both fixed-frequency and broadband thermal characterization of gases. Experimental results demonstrate that the source maintains frequency stability above 99.9 % and total harmonic distortion below 1 %, while deviations in current amplitude across the supported load range remain within acceptable limits (<1%), ensuring reliable application in thermal property extraction. The significance of the work lies not only in the practical realization of a robust excitation source but also in its potential to support integration of MEMS thermal gas sensors into portable and embedded platforms. The modular design and firmware-controlled signal generation enable straightforward tuning and future improvements such as digital feedback, precision matched resistor networks, or single-supply architectures. Overall, the developed current source provides a valuable and adaptable tool for experimental gas analysis, representing a meaningful step toward miniaturized and accessible gas sensing systems.Документ Відкритий доступ Biomedical imaging and structural assessment of bone tissue during osseointegration(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Serdiuk, Olexandra; Stelmakh, NataliiaThis paper presents approaches to assessing bone tissue changes before and after application of osseointegrative prosthetics using modern information and measurement technologies. Particular attention is paid to a comprehensive analysis of the state of bone structures at different stages of osseointegration, which allows for a deeper understanding of the processes of tissue remodelling under the influence of implantation.One of the key research tools is the use of high-resolution computed tomography data. Based on the obtained tomographic slices, three-dimensional (3D) models of bone structures are built using specialised software. These models provide a detailed visualisation of the anatomical features, spatial location of the implant and surrounding tissues, and allow for the analysis of morphological changes resulting from the osseointegration process.In addition to the morphological assessment, mechanical testing of the bone tissue is carried out as part of the work. Loading methods are used to determine physical and mechanical characteristics such as strength, stiffness and elastic properties of the bone in the area of contact with the implant. This allows not only to detect structural changes but also to assess their impact on the functional capacity of the musculoskeletal system after prosthetics.The results are combined into a single data set for comprehensive analysis. This approach allows us to objectively assess the effectiveness of the osseointegration process, identify potential risk areas for implant stability, and formulate recommendations for individualising prosthetic planning for each patient.An important feature of the applied methodology is the possibility of early detection of pathological changes or unsatisfactory implant integration by monitoring the dynamics of morphometric and mechanical parameters in the postoperative period. This opens up prospects for improving the overall success of osseointegrative prosthetics and reducing the number of complications associated with implant instability or rejection.Thus, the developed approach demonstrateshigh informative value and practical significance, providing a multilevel assessment of bone tissue condition, which is extremely important for ensuring long-term stability and functionality of osseointegrative prostheses in clinical practice.Документ Відкритий доступ Control system for mobile agrobot based on neural network object detection(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Tsompel, O. I.; Bezuhlyi, M. O.; Dzierwa, AndrzejThe paper addresses the urgent scientific and technical problem of automating crop care processes within the framework of the Precision Agriculture 4.0 paradigm. The primary objective of the study is to develop the architecture and investigate the efficiency of a cost-effective cyber-physical system (CPS) for autonomous crop monitoring and targeted physical destruction of weeds in real-time. This approach minimizes the reliance on chemical herbicides, thereby addressing the issues of weed resistance and environmental soil degradation. The authors propose and implement a two-level hierarchical control system for a mobile agricultural robot. The high-level computing layer is based on the Raspberry Pi 4 Model B single-board computer, which handles computer vision tasks and strategic path planning. The YOLOv8 Nano neural network architecture was selected and justified for semantic segmentation of vegetation cover. A set of optimization methods for Edge devices was applied, specifically model conversion to ONNX format and dynamic weight quantization to INT8 format. This reduced the model size to 6 MB and ensured stable inference on the CPU without hardware acceleration. The network training was conducted on a dataset of 10,000 images using a loss function that combines the IoU metric, binary cross-entropy, and Distribution Focal Loss. The low-level control is implemented on the ESP32 microcontroller (Dual Core architecture) running the FreeRTOS real-time operating system. Multi-threaded software was developed to separate communication tasks, inertial sensor (IMU) polling, and PWM signal generation. A discrete PID controller was implemented to stabilize the angular velocities of the differential drive platform wheels, compensating for errors caused by soil slippage. Inter-level communication is established via a UART interface (115200 baud) using a custom JSON-based protocol. A Direct Mapping method is proposed for manipulator control, eliminating the need for resource-intensive inverse kinematics calculations. Field test results confirmed the high efficiency of the system: a detection accuracy of mAP@0.5 at 92.4% was achieved with an average frame processing speed of 65–70 ms (14.5 FPS). The total latency in the control loop does not exceed 75 ms, and the platform positioning error is within ±2.5 cm. Energy monitoring indicated power consumption at the level of 18–22 W, providing up to 60 minutes of autonomous operation.Документ Відкритий доступ Integrated approach for 3d point cloud segmentation in tank calibration(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Proskurenko, D. M.; Bezuglyi, M. O.The paper presents a hybrid method for segmenting 3D point clouds for the calibration of cylindrical horizontal tanks, combining RANSAC and DBSCAN algorithms with subsequent boundary refinement based on local geometric features.Analysis of prior research indicates that RANSAC is effective for detecting cylindrical surfaces but sensitive to noise, while DBSCAN excels in clustering noisy data but requires parameter optimization. Hybrid methods combining these algorithms demonstrate improved results; however, their robustness to low-density point clouds and accuracy in transition zones remain underexplored. The objective of this study is to develop and evaluate a hybrid 3D point cloud segmentation method integrating RANSAC, DBSCAN, and boundary refinement to achieve automated tank calibration with high accuracy across densities levels ranging from ~1 million to ~18 million points.The research results are based on a comparison of a scanned model (18,012,345 points at maximum density) and an ideal model (17,986,543 points) of the tank. The hybrid method enabled precise estimation of geometric parameters: radius (R ≈ 1.5 m, error ±0.03 m) and length (L ≈ 10.8 m, error ±0.05 m). The segmentation identified thefront bottom (372,890 points, ~2.07%), rear bottom (411,230 points, ~2.28%), and noise (2,181,240 points, ~12.1%). The proportionality of point reduction for bottoms with decreasing density was confirmed by linear approximation (Fig. 1): slopes of ~20,700–22,800 points/million for the scanned model and ~20,900–21,100 for the ideal model, with R² ≈ 0.999. Relative segmentation errors range from 0.1–0.7% for the front bottom and 8.3–8.9% for the rear bottom, indicating higher accuracy for the front bottom and a need for improvement in the rear bottom. The stability of noise (~12.1–12.2%) confirms the effectiveness of DBSCAN. The method maintained accuracy even at low density (~1 million points), although the increased error for the rear bottom (~8.75%) suggests potential loss of detail.In conclusion, the developed hybrid method is robust to noise, scalable for densities levels of 1–18 million points, and suitable for automated tank calibration. The proportionality of components and stable noise level highlight the method’s reliability, while visualization (cylinder –red, front bottom –green, rear bottom –blue) illustrates clear component separation. Future research may focus on optimizing DBSCAN for low-density point clouds and reducing errors for the rear bottom in transition zones.Документ Відкритий доступ Modelling of the control system of a transfemoral prosthesis of the human lower limb(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Krynitsky, P. K.; Klotchko, T. R.In this work considers current problems of modern medicine and rehabilitation, which are based on the development of automated systems with the ability to control transfemoral lower limb prostheses. This is one of the most complex problems that perform the necessary tasks associated with the study of the features of the construction of prosthetic structures, used materials, and combinations, which affects the ultimate reliability and functionality of these devices. The paper analyzes the methods of ensuring the operation of an automated transfemoral prosthesis with the aim of further optimizing the main characteristics of the control system. Thus, some of the most important parameters of the system are considered, which are designed to ensure improved reliability and durability of the prostheses, increase the level of comfort of daily use, use of light and durable materials, and improve the interaction between the prosthesis and the user. Thus, the conducted studies of the strength resource of the prosthesis are intended for further optimization of its weight according to minimization criteria. Based on the conducted studies of the analysis of load distribution in the prosthetic transfemoral part of the lower limb, parameters for minimizing the mass of the prosthesis part while maintaining its strength are proposed, and the results of the study of frames are presented. The results of modelling the optimization of an automated control system for transfemoral prostheses taking into account gait defects are presented in order to select parameters that improve the operation of such prostheses, taking into account the design and psychological aspects of their application. The authors of this work consider promising areas of research to be optimization of control algorithms for the automated prosthesis system, since these approaches also allow for correction of the trajectory and speed of movement, and the patient's maneuverability in a defined workspace.Документ Відкритий доступ Modelling the influence of conjunctivathickness on tension distribution and development of childhood glaucoma(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Tkachuk, R. А.; Tkachuk, R. М.; Yanenko, О. P.Introduction. Glaucoma is an ophthalmological disease that is detected at birth or during life, where its development without treatment leads to severe consequences - blindness. Cases of partial or complete loss of visual functions in children due to increased intraocular pressure (IOP) are increasingly being detected, and this figure is constantly increasing in Eastern European countries (1-2 cases per 2500 newborns are registered). The appearance of this disease, its course and complications depend on the intraocular pressure, which at birth is 9-12 mm Hg. st., and later increases, reaching a maximum of 22-45 mm Hg. st. already in adulthood. Therefore, it is necessary to monitor IOP even in the early stages of development of the child's body. Main purpose of this study Timely detection of the disease in the early stages of is an extremely important problem in glaucoma and allows you to use drug treatment with a positive effect. In childhood, during growth, the parameters of the eye change, including the thickness of the eye membrane, its elasticity, which have a significant impact on the pressure distribution and the possibility of glaucoma. The authors conducted a simulation of the impact of changes in the thickness of the eye membrane on the distribution of stresses, which can lead to the occurrence of glaucoma.. Conclusions During the modeling process, it was determined that within the thickness of the eye membrane of 0.1-0.3 mm and the pressure of 9-14 mm Hg. optimal tension of less than 100 kPa is provided. Raising IOP values more than 21 mm Hg. leads to a sharp increase in tension (˃150 kPa) and the progressive development of glaucoma. Recommendations include preventive examination, IOP control when the thickness of the eye membrane changes, possible stages of drug and surgical treatmentДокумент Відкритий доступ Software algorithms for enhancing stability during locomotion of a walking robot(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Spivak, Serhii; Pavlovskyi, OleksiiThis study develops and tests a method for improving the stability of a quadruped walking robot during straight-line motion by upgrading its control algorithms. Such robots are widely used in military applications, rescue operations, construction, industry, research, and even daily life. Ensuring stability during movement is a critical issue for all types of walking robots, but it is particularly challenging for bipeds and quadrupeds due to their structural features and operational modes. In the investigation of quadruped robot stability, it was determined that stability can be conditionally divided into dynamic and static stability. Dynamic stability refers to maintaining balance during body movement, while static stability pertains to maintaining balance in a stationary position. A common issue for quadrupeds is falling onto the lifted limb, which is a problem of static stability since it results from losing a support point without body movement. The paper reviews recent studies and concludes that proposed stability enhancement methods for walking robots can be broadly categorized into structural and algorithmic approaches. Structural methods are commonly used for robot stabilization but are not universal, as they require modifications to the design. Algorithmic methods are more versatile, but their application is often limited by the robot’s computational capacity, power constraints, and lack of necessary sensors. After analyzing the limitations of existing methods, a stabilization method was proposed that does not require structural modifications or significant computational resources. The essence of the method is shifting the center of mass from its initial position within the support triangle formed by the legs in the swing phase. This is achieved by repositioning the support points of the limbs toward the lifted limb. The proposed method was implemented in the robot's motion control algorithm and tested on a quadruped robot model that previously exhibited stability loss when transferring a limb to a new position. A test algorithm was developed, defining a sequence of movements for straight-line locomotion, and an analysis was conducted on the impact of center of mass shifting on the time required to traverse a fixed-length section. The conducted studies demonstrated the feasibility and effectiveness of the proposed method.Документ Відкритий доступ Автоматизована система оцінювання якості та ефективності серцево-легеневої реанімації(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Маркова, Є. Д.; Черепанська, І. Ю.Стаття присвячена актуальній проблемі автоматизації оцінки якості дій рятувальників при серцево-легеневій реанімації (СЛР) постраждалих в позалікарняних умовах. Оцінка правильності та ефективності дій непрофесійних рятувальників, що проводять СЛР постраждалих безпосередньо на місці пригоди до прибуття медичних працівників, а також вчасне коригування їх дій відповідно до вимог нормативних медичних документів, є надзвичайно важливою проблемою. Успішне вирішення цієї проблеми підвищує шанси постраждалих на виживання в несприятливих позалікарняних умовах. Аналіз відомих рішень щодо автоматизації оцінки якості дій рятувальників при СЛР показав, що проблема оцінки якості усієї процедури СЛР та автоматизованої корекції дій непрофесійних рятувальників під час проведення СЛР постраждалих безпосередньо на місці пригоди до прибуття медичних працівників ще не повністю вирішена. У зв'язку з цим у статті запропоновано автоматизовану систему оцінювання якості та ефективності серцево-легеневої реанімації (АСЯ СЛР). Пропонована АСЯ СЛР дозволяє автоматизовано оцінювати правильність та ефективність дій рятувальників при СЛР, та якість СЛР у цілому, з високою точністю в режимі реального часу. Розроблена АСЯ СЛР орієнтована на використання непрофесійними рятувальниками, які надають первинну домедичну допомогу постраждалим в критичних умовах. Ці умови характеризуються морально-психологічним тиском та швидкою фізичною втомлюваністю рятувальників. Це з високою ймовірністю може призводити до помилок рятувальників при СЛР на первинній стадії, яка проводиться безпосередньо на місці пригоди до прибуття медичних працівників. Саме тому непрофесійні рятувальники потребують сторонньої зовнішньої допомоги направленої на контроль та корегування їх дій, а також контроль ознак життя постраждалих. Розроблена АСЯ СЛР дозволяє автоматизовано в режимі реального часу контролювати множину параметрів СЛР відповідно до нормованих значень, що регламентуються множиною нормативних медичних документів, а також показники ознак життя постраждалих, вчасно проводити коригування дій рятувальників. Коригування дій рятувальників щодо виконання СЛР здійснюється шляхом автоматичного формування повідомлень у зручній для них формі, зокрема введенні на екран у вигляді світлових індикацій та формування звукового попереджувального сигналу. Передбачається, що застосування пропонованої розробки матиме значний соціальний ефект, що проявлятиметься у зменшенні втомлюваності рятувальників, підвищенні їх стресостійкості та збільшенні шансів постраждалих на виживання.Документ Відкритий доступ Аналіз оптичних систем поляриметричних тепловізорів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Голик, В. О.; Колобродов, В. Г.Поляриметричні тепловізори є важливими інструментами в сучасних системах виявлення та спостереження, дозволяючи отримувати зображення об'єктів за рахунок вимірювання поляризаційних характеристик інфрачервоного випромінювання. Це відкриває нові можливості для покращення контрастності та роздільної здатності зображень в умовах низької видимості. Постановка проблеми полягає в тому, що оптимізація оптичних систем таких тепловізорів залишається складним завданням через комплексність фізичних процесів, що вимагає додаткового аналізу та моделювання. Аналіз останніх досліджень і публікацій показав, що багато робіт присвячено застосуванню тепловізорів у системах виявлення та розпізнавання, а також методам оцінки їх роздільної здатності. Зокрема, Колобродов В.Г. підкреслює необхідність покращення оптичних характеристик тепловізорів, Холст Г.С. пропонує методи розрахунку модуляційної передаточної функції (MTF). Деякі дослідження акцентують увагу на моделюванні оптичних систем з використанням сучасних програмних засобів. Проте питання оптимізації оптичних систем поляриметричних тепловізорів залишається актуальним. Метою роботи є проведення теоретичного аналізу оптичних систем поляриметричних тепловізорів, аналіз математичних моделей, що описують роботу таких систем, виконання моделювання оптичних систем з використанням програмного середовища Python та надання рекомендацій щодо оптимізації оптичних систем для покращення їх характеристик. Результати дослідження включають розгляд енергетичних та просторових характеристик випромінювання об'єктів та фонів, а також проходження інфрачервоного випромінювання через атмосферу. Викладено математичні моделі, що описують роботу оптичних систем, зокрема формули для розрахунку MTF та мінімальної роздільної різниці температур (MRTD). Проведено моделювання оптичних систем та поляризаційних ефектів за допомогою програмного середовища Python. Результати моделювання представлені у вигляді графіків та таблиць. Висновки свідчать про те, що отримані результати можуть бути використані при розробці нових тепловізійних пристроїв з покращеними характеристиками. Виявлено, що врахування поляризаційних ефектів та оптимізація оптичних компонентів дозволяють підвищити роздільну здатність та чутливість тепловізорів. Перспективи подальших досліджень включають експериментальну перевірку отриманих моделей та розробку алгоритмів обробки зображень з врахуванням поляризаційних характеристик.Документ Відкритий доступ Аналіз стану та тенденцій розвитку систем автоматизованого проєктування засобів вимірювання витрати плинних середовищ(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Сапелюк, Р. В.; Матіко, Ф. Д.Стаття є комплексним дослідженням сучасного стану та тенденцій розвитку систем автоматизованого проектування (САПР) для вимірювання параметрів плинних середовищ. Основна увага приділяється аналізу спеціалізованих програмних продуктів для автоматизованого проєктування систем вимірювання витрати та витратомірів. Виконано аналіз функціональних можливостей широко застосовуваних програмних продуктів САПР «Витратомір», Arian Flow CAD, Simcenter FloEFD та виділено їх переваги і недоліки. Як окремий критерій аналізу виділено здатність програмного продукту проєктувати витратоміри змінного перепаду тиску відповідно до вимог міжнародних стандартів ISO 5167. Розглянуто технологічні переваги продуктів, зокрема наявність інтерактивної взаємодії з дослідником та можливість оптимізації характеристик витратоміра. Також виконано аналіз функціональних можливостей програмних пакетів, розроблених на основі CFD-методів, зокрема SolidWorks, Ansys Fluent. Вказано, що ці програмні пакети є ефективним додатковим інструментом для дослідження витратомірів плинних середовищ при нестандартних умовах монтажу вузлів обліку, при розширенні області застосування за межі дії стандартів, зокрема ISO 5167, як за діапазоном числа Рейнольдса, так і за типами витратомірів, при дослідженні потоків в пристроях підготовки потоку та удосконаленні конструкції цих пристроїв. Сформовано порівняльну таблицю переваг і недоліків розглянутих програмних продуктів. Виконано огляд новітніх технологій, які впроваджують у системи проектування інженерних продуктів, зокрема веб-технологій, хмарних рішень і алгоритмів штучного інтелекту, які сприяють підвищенню ефективності автоматизованого проєктування. Розглянуто переваги застосування цифрових двійників для прогнозування поведінки систем у реальних умовах експлуатації, а також застосування хмарних платформ у забезпеченні доступності, масштабованості та інтеграції САПР із системами управління даними. Наукова новизна дослідження полягає у виділенні ключових напрямів розвитку САПР засобів вимірювання витрати та кількості плинних середовищ з урахуванням вимог сучасних стандартів, автоматизації процесів проектування та впровадження адаптивних інструментів моделювання.Документ Відкритий доступ Аналіз сучасних підходів до автоматизації витратовимірювальних установок дзвонового типу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Гук, О. Р.; Матіко, Ф. Д.Точне вимірювання витрати та кількості природного газу є одним з визначальних факторів підвищення ефективності технологічних процесів та виробництв. Для метрологічної перевірки та калібрування лічильників газу широко застосовують дзвонові установки, які мають високу точність відтворення одиниці витрати та об’єму газу. Однак процес перевірки лічильника газу на цій установці є трудомістким та потребує автоматизації. У цій статті виконано аналіз установок різних типів для метрологічної перевірки витратомірів та лічильників газу, виділено їх переваги та недоліки. На основі аналізу наукових джерел та результатів експериментальних досліджень дзвонових еталонних установок встановлено, що ці установки залишаються одним із найточніших засобів калібрування лічильників газу. Проте їх метрологічні характеристики суттєво залежать від умов застосування, зокрема робочого тиску, рівня замкової рідини та температури середовища. Зміна робочого тиску може викликати систематичні похибки до 1,5%, зміна рівня замкової рідини під впливом температури, випаровування або вібрацій може спричинити похибку до 0,7%. Ці похибки можуть бути значно зменшені за допомогою автоматизації процесів відтворення одиниці об’єму газу та перевірки лічильника газу. За результатами аналізу дзвонової установки як об’єкта керування пропонується удосконалити системи стабілізації тиску повітря під дзвоном, регулювання рівня замкової рідини для компенсації зміни рівня в динамічних процесах, стабілізації температури повітря під час процедури перевірки лічильників. Додатково авторами планується удосконалити систему керування дзвоновою установкою із застосуванням математичних моделей похибок відтворення об’єму та реалізації коректуючих впливів під час процесу перевірки лічильників та витратомірів газу. Удосконалення системи автоматизації дзвонової установки забезпечить підвищення точності установки, зменшення суб’єктивний впливу оператора, можливість інтеграції з системами збору та аналізу даних.Документ Відкритий доступ Аналіз сучасного стану та перспектив підвищення ефективності систем автоматизації тунельних вафельних печей(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Столярський, Я. В.; Химко, О. М.У статті проведено огляд та аналіз останніх публікацій в галузі автоматизації промислових технологій випікання вафель. За результатами цього аналізу проведено узагальнення характеристик відомих систем автоматизації та визначено перспективні напрями їх досліджень. Особливу увагу приділено аналізу тунельної печі як об’єкта керування. Встановлено, що температура є основною вихідною величиною при регулюванні процесу випікання вафель у тунельній печі. Також виділено характерні особливості систем регулювання температури у печах, зокрема значна інерційність теплових процесів, а також промислових первинних вимірювальних перетворювачів температури. В статті виконано аналіз відомих методів вимірювання температури у тунельних печах: контактного методу із застосуванням термопар, безконтактного методу з застосуванням інфрачервоних пірометрів а також комбінованого методу, який поєднує названі методи. Розглянуто переваги та недоліки кожного методу, зокрема відзначено, що інфрачервоні пірометри забезпечують прийнятну для промисловості точність вимірювання температури на поверхні випікаючих плит, а додатковий сигнал про температуру в камері випікання від термопари є хорошою проміжною точкою, що додає системі стійкості та зменшує коливні процеси. Основну увагу приділено розгляду різних систем регулювання температури в тунельній печі. Зокрема, проаналізовано такі технічні рішення, як багатопальникова газова система та електричний нагрів із матричним керуванням елементами. Встановлено, що система імпульсного регулювання потужності полум’я має переваги перед неперервною. Основними перевагами імпульсного регулювання є економічність застосовуваних елементів та спрощене технічне обслуговування такої системи. Серед методів електричного нагріву найбільш ефективним рішенням, яке не потребує істотних конструктивних змін тунельної печі, є застосування резистивних нагрівачів із безпосереднім монтажем на поверхні плити для випікання. Використання електричної енергії дає можливість зменшити кількість ресурсів для реалізації керування нагрівом індивідуальних сегментів печі.Документ Відкритий доступ Багатокритеріальна оптимізація розміщення деталей в умовах автоматизованого складу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Дмитренко, С. А.; Барандич, К. С.Проблема ефективного розміщення деталей на автоматизованому складі є ключовою для підвищення продуктивності логістичних процесів і дотримання сучасних вимог до швидкості виконання замовлень у межах індустрії 4.0. Класичні підходи до складування — зокрема ABC‑аналіз і одноцільова оптимізація за критерієм популярності деталей — часто призводять до нерівномірного розподілу найзатребуваніших позицій між зонами, надмірного навантаження окремих ділянок і необґрунтованого підйому важких компонентів на високі яруси. Це знижує гнучкість системи у разі змін попиту та ускладнює підтримку необхідного рівня обслуговування (SLA). Метою дослідження стало створення багатокритеріальної моделі розміщення деталей, що одночасно забезпечує мінімізацію часу доступу до деталей, збалансованість завантаження різних зон складу та уникнення розміщення важких компонентів на високих рівнях стелажів. Запропонований підхід базується на врахуванні трьох взаємопов’язаних критеріїв — час відбору, балансу популярності деталей між зонами та відповідність вагових і габаритних обмежень технічним характеристикам комірок — із можливістю налаштування пріоритетів через вагові коефіцієнти. Для перевірки адекватності моделі використано кілька методів валідації: аналіз залишків виконання структурних обмежень, аналіз чутливості до зміни вагових коефіцієнтів та порівняння результатів із еталонними сценаріями. Запропонована процедура валідації дозволяє переконатися, що рішення відповідають технічним вимогам, уникати порушення вантажопідйомності й об’єму комірок та забезпечувати рівномірне навантаження автоматизованих зон. Отримані результати свідчать про доцільність застосування багатокритеріальної оптимізації як альтернативи традиційним методам складування, що дозволяє гнучко адаптувати стратегії розміщення деталей відповідно до бізнес‑пріоритетів і поточних виробничих обмежень. Запропонована модель може бути інтегрована в інформаційні системи управління складом (ERP/MES) для автоматизованого планування і переналаштування розміщення товарів, що сприятиме підвищенню точності комплектування замовлень, зменшенню експлуатаційних витрат і покращенню загальної ефективності роботи автоматизованих складів.Документ Відкритий доступ Визначення концентрації нітратів у воді методом багатоспектрального УФ-аналізу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Защепкіна, Наталія; Мельниченко, ДмитроУ роботі представлено результати дослідження з розробки, калібрування та випробування експериментального прототипу портативної системи для визначення концентрації нітратів у воді на основі багатоспектрального ультрафіолетового аналізу в поєднанні з алгоритмами машинного навчання. Актуальність проблеми пов’язана з масштабним поширенням нітратного забруднення природних і питних вод, що виникає через надмірне використання азотних добрив, стоки та природне ґрунтове вимивання. Високі концентрації нітратів у воді викликають серйозні загрози здоров’ю, особливо у дітей, зумовлюючи розвиток метгемоглобінемії та сприяючи виникненню хронічних захворювань. З огляду на це, критично необхідним є створення автономних рішень, здатних забезпечити швидкий і точний аналіз води без використання складних лабораторних процедур та хімічних реагентів. Запропонована система базується на використанні чотирьох світлодіодів з довжинами хвиль 265, 308, 365 і 395 нм. Кожен з каналів виконує окрему функцію: 308 нм — виявлення нітратів, 265 нм — контроль органічних домішок, 365 нм — моніторинг мутності, 395 нм — стабілізація вимірювань. Оптична система побудована на фотодіоді у фотопровідному режимі з трансимпедансним підсилювачем. Було реалізовано алгоритм автоматичного затримання вимірювання у випадку виявлення нестабільного середовища за допомогою каналу 395 нм. Диференційна обробка спектральних даних (A308−A265, A308/A265) у поєднанні з алгоритмом Random Forest забезпечила точне визначення концентрації нітратів у діапазоні до 300 мг/л. Отримано високу кореляцію між прогнозованими та реальними значеннями (R² = 0.9806) при середній абсолютній похибці 0.77 мг/л. Запропонований підхід дозволяє розв’язати проблему впливу спектрального фону та відхилень від закону Бугера–Ламберта–Бера за рахунок використання адаптивної математичної моделі. Система має перспективи впровадження у мобільних польових приладах моніторингу водних ресурсів, станцій спостереження за довкіллям, аграрному секторі та побутовому водокористуванні. Подальші дослідження передбачають розширення кількості каналів, інтеграцію сенсорів pH та електропровідності, а також застосування в складніших багатокомпонентних системах.Документ Відкритий доступ Вплив нітратних електролітів у рідинній комірці атомно-силової мікроскопії на точність вимірювання мікрорельєфу мікроелектронних компонентів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Топтун, А. В.; Саєнко, С. М.; Ощепков, Н. О.; Мироненко, Д. С.; Бондаренко, М. О.У практиці сканувальної мікроскопії все частіше необхідно проводити вимірювання нанорельєфу металізованих зразків у рідких середовищах, де вибір провідного розчину для комірки напряму впливає на стабільність зворотного зв’язку, рівень шуму та коректність реконструкції висот. При цьому відомо, що в рідинах, точність вимірювання методом атомно-силової мікроскопії (АСМ) визначається балансом між товщиною подвійного електричного шару, гідродинамічним демпфуванням кантилевера та можливими локальними електрохімічними процесами. Проте, вплив саме нітратних сольових розчинів на метрологію вимірювань металевих плівок на оптичному склі описано фрагментарно. В роботі проводиться кількісна оцінка впливу концентрації нітратних електролітів у рідинній комірці АСМ на відтворюваність та коректність вимірювань мікрорельєфу досліджуваних поверхонь. Запропоновані практичні рекомендації щодо вибору середовища, режимів сканування та калібрування. Серії експериментів із розчинами KNO₃/NaNO₃ показали, що підвищення іонної сили зменшує товщину подвійного шару та стабілізує контакт зонда, але одночасно посилює в’язке демпфування і спектральну щільність шуму, що погіршує відтворення дрібних просторових деталей. Оптимальним виявився інтервал невисоких концентрацій, у якому досягається найкращий компроміс між стабільністю зворотного зв’язку та мінімальною похибкою реконструкції профілю поверхні. Показано, що вихід за межі цих концентрацій призводить до зростання невизначеності вимірювань через гідродинамічні та електрохімічні артефакти. Показано, що електронно-променева модифікація металевих плівок знижує кількість нанодефектів і забезпечує сталість оцінок шорсткості в часі навіть за механічних збурень, тоді як немодифіковані зразки демонструють суттєве погіршення метрологічних показників. Отже доведено, що концентрація нітратного електроліту є критичним параметром точності АСМ у рідині. Рекомендовано проводити дослідження з використанням АСМ в області малої іонної сили, стабілізувати температуру й силу натиску, застосовувавши еталони висоти та корекцію за провідністю розчину. Зроблено висновок, що поверхнева електронно-променева модифікація зразків підвищує відтворюваність і достовірність оцінок мікрорельєфу, що важливо для контролю якості мікроелектронних компонентів.Документ Відкритий доступ Методи вдосконалення якості обліку природного газу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Горжий, І. В.; Писарець, А. В.Питання достовірного та надійного обліку природного газу є критично важливими в умовах трансформаційних процесів, що відбуваються в газотранспортній та газорозподільній системах нашої країни, які пов'язані зі зменшенням обсягів транспортування газу, занепадом промисловості, переходом споживачів на альтернативні енергоресурси та іншими структурними змінами в енергетичному секторі. Особливо актуальною ця проблема є для промислових підприємств та газорозподільних станцій (ГРС), де спостерігаються значні коливання витрат газу. Зокрема, обладнання газорозподільних станцій ГРС часто працює в режимах, які виходять за межі оптимальних діапазонів роботи традиційних засобів вимірювальної техніки. Тому традиційні вузли обліку газу (побудовані на застосуванні одного приладу вимірювання витрати за робочих умов) не завжди забезпечують необхідні діапазон та точність вимірювань у всьому діапазоні робочих витрат, що призводить до економічних втрат як постачальників, так і споживачів газу. У зв’язку з цим актуальності набувають питання, пов’язані із застосуванням декількох вимірювальних ліній з різними діапазонами вимірювання та системою автоматичного перемикання діапазонів. Авторами запропоновано структурний склад автоматизованого комплексу обліку природного газу, обґрунтовано вимоги до структурних елементів, розроблено алгоритм керування перемиканням діапазонів вимірювання ліній системи обліку природного газу. Впровадження автоматизованих комплексів запропонованої структури на промислових підприємствах та газорозподільних станціях зі змінним характером споживання дозволить значно розширити діапазон вимірювання та забезпечити високу точність вимірювань за рахунок оптимального використання вимірювального приладу кожної лінії та сприятиме зменшенню небалансів у газотранспортній й газорозподільній системах, а також підвищенню ефективності використання природного газу.Документ Відкритий доступ Методика врахування похибок прицілу для підвищення живучості бойової машини(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Баган, В. Р.; Микитенко, В. І.Стаття присвячена підвищенню надійності та точності прицілювання озброєння, встановленого на борту бойової машини та оснащеного автоматизованими засобами обчислення положення прицільної марки, що формується з використанням колімаційного прицілу. Для забезпечення надійності конструкція прицілу має бути максимально простою і не містити складних об’єктивів. Найкращими варіантами в такій ситуації є використання об’єктивів на базі дублетів або товстої одиночної лінзи. При цьому відомі способи стрільби бойової машини не враховують того факту, що комп'ютерно-інтегрованому колімаційному прицільному пристрою притаманні похибки формування лінії візування, обумовлені остаточними абераціями об’єктиву. Це призводить до того, що при довільному положенні ока в межах вихідної зіниці прицільного пристрою в процесі спостереження прицільної мітки на кутах візування її колімоване зображення змінює кутове положення відносно віддаленої цілі. В типових умовах роботи на дальності 1000 м промах може досягати 10 м. Метою роботи є розроблення алгоритмів врахування паралактичних похибок, які виникають в коліматорних прицілах на базі об’єктиву-дублету або товстої одиночної лінзи при обчисленні положення лінії візування. Показані особливості формування зображень в прицілі і джерела виникнення паралаксу. На основі теорії формування зображення в таких оптичних системах запропоновано два варіанти виключення похибок прицілювання. Перший варіант передбачає формування в полі зору оператора зображення миттєвого поля зору оптичної системи у вигляді кола діаметром, розрахованим за розробленою методикою. За другим варіантом конструкція прицілу має передбачати примусове розміщення центру зіниці ока оператора в розрахованій безабераційній точці. Обидва рішення дозволяють повністю усунути паралактичну похибку прицілювання.Документ Відкритий доступ Модель нейромережевого автоенкодера для формування скорочених векторів ознак ЕКГ сигналів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Мневець, А. В.; Іванушкіна, Н. Г.У статті розглянута актуальна проблема вдосконалення моделей нейронних мереж для класифікації серцево-судинних патологій шляхом стиснення інформації, яка міститься в електрокардіографічних (ЕКГ) сигналах. Через активне впровадження штучного інтелекту в медичну діагностику в роботі зосереджено увагу на створенні скороченого вектора ознак ЕКГ сигналів, що дозволяє зменшити обсяг тренувальних даних без втрати важливої інформації. Дослідження присвячено розробці моделі автоенкодера зі спеціалізованою архітектурою, яка поєднує згорткові та повнозв’язні шари, шари уваги, залишкові зв’язки та симетричну структуру зі спільними вагами. Такий підхід дозволяє не лише стискати вхідний багатоканальний сигнал, але й формувати латентний простір, з якого можна відновити сигнал або використовувати його як вектор ознак для класифікації. В архітектурі моделі автоенкодера виконано поєднання латентного представлення та вектору вагових коефіцієнтів шарів у єдиний скорочений вектор, що одночасно містить інформацію як про форму, так і про структуру ознак ЕКГ сигналу. Навчання моделі відбувалося з використанням комбінованої функції втрат, яка дозволяє балансувати між якістю реконструкції сигналу та точністю класифікації. Для тестування моделі було використано низку альтернативних методів скорочення розмірності: зниження частоти дискретизації; перетворення до ортогональних відведень Франка; обчислення результуючого вектора; метод головних компонент (PCA). Усі методи були протестовані на базі даних PTB-XL, яка містить 12-канальні ЕКГ-записи з широким спектром патологій. Для оцінки ефективності скороченого вектора ознак застосовано дві моделі – згорткову нейронну мережу EcgNet і повнозв’язну мережу з двома прихованими шарами. Аналіз результатів показав, що в середньому точність класифікації з використанням скороченого вектора знижується лише на 2% для EcgNet і збільшується на 3–6% для повнозв’язної мережі, що свідчить про збереження діагностичної інформації навіть у разі значного коефіцієнту стиснення сигналу зі значенням 25. Водночас, традиційні методи зменшення розмірності, такі як PCA або переведення в ортогональну систему відведень, демонструють суттєве погіршення якості класифікації (до –16%). Зменшення частоти дискретизації до 75 Гц хоча дозволяє суттєво знизити обсяг даних, однак, також веде до втрати високочастотної інформації, критичної для виявлення ішемій та аритмій. Окрему увагу приділено пізнім потенціалам шлуночків (ППШ) та передсердь (ППП), що мають низькоамплітудну і високочастотну природу. Сформований скорочений вектор ознак забезпечив збереження інформативних характеристик цих класів, що відобразилось у підвищенні точності їх класифікації порівняно з традиційними методами зменшення розмірності. З огляду на це, розроблений скорочений вектор ознак демонструє здатність до збереження діагностичної інформації за умов суттєвого зменшення розмірності даних ЕКГ, що дозволяє досягти балансу між обчислювальною ефективністю, точністю класифікації та універсальністю застосування. Отримані результати свідчать про те, що використання запропонованого скороченого вектора ознак може бути перспективним рішенням для компактних і продуктивних систем автоматизованого аналізу ЕКГ, в мобільних, або обмежених за обчислювальними ресурсами системах, а також дає можливість пришвидшити розробку та тестування нових нейромережевих моделей для діагностики.Документ Відкритий доступ Модель поглинальної системи на основі метаматеріалу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Мазур, К. С.; Діденко, Ю. В.У статті представлено математичну модель багатошарової мікрохвильової поглинальної системи на основі метаматеріалів, спрямовану на ефективне зниження коефіцієнта відбиття електромагнітних хвиль у діапазоні 2–18 ГГц. Робота актуалізує проблему розробки тонкошарових та недорогих матеріалів із широкосмуговими поглинальними властивостями, що мають значення як у цивільних, так і у військових застосуваннях (захист від електромагнітного впливу, радіолокаційна маскувальна техніка тощо). У дослідженні проаналізовано вплив комплексних діелектричної та магнітної проникностей на коефіцієнт відбиття, а також побудовано залежності S-параметрів для різних типів метаатомів. Проведено порівняння найпоширеніших резонансних структур — кільцевих, спіральних, H-типу та Split-Ring Resonator (SRR) — з погляду їх ефективності в широкому діапазоні частот. Показано, що концентричні кільцеві резонатори забезпечують найбільшу кількість резонансних піків. Запропоновано конструкцію семикільцевого метаатома, оптимізовану за результатами чисельного моделювання (розмір елементарної комірки — 9×9 мм). Моделювання показало наявність шести піків поглинання в межах –8,8…–10,5 дБ, що засвідчує резонансний характер системи. Для підвищення ефективності поглинання розроблено комбіновану структуру, де поверхня метаматеріалу покрита модельним поглинальним матеріалом. Отримана система демонструє коефіцієнт поглинання понад 10 дБ у широкій смузі 3,3–18 ГГц, а при збільшенні товщини поглинального шару до 2 мм — від 15 до 25 дБ. Обґрунтовано перспективність застосування багатошарових метаматеріальних структур для створення широкосмугових мікрохвильових поглиначів. Подальші дослідження мають бути спрямовані на експериментальну реалізацію та оптимізацію геометричних параметрів, зменшення товщини покриття і розширення діапазону поглинання нижче 3 ГГц.Документ Відкритий доступ Особливості застосування ультразвукового методу вимірювання витрати води в трубах великих діаметрів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2025) Гришанова, І. А.У зв'язку з постійним зростанням тарифів на ресурси, зокрема водні, проблема їхньої економії стала ще більш актуальною, ніж раніше. А яка ж економія може бути без точного обліку? Точне вимірювання витрати особливо в трубах великих діаметрів є дуже важливою задачею, оскільки навіть маленькі похибки призводять до неврахування значних об’ємів рідини, що проходить по таких трубах. Виникає питання, який метод вимірювання краще підходитиме для подібних об’єктів. Чим більший діаметр, тим суттєвіші непрогнозовані збитки, пов'язані з низькою точністю вимірювання. У зв'язку з цим спостерігається підвищення потреби у високоякісних засобах виміру витрат саме на великих діаметрах, хоча ринок таких витратомірів дуже обмежений. З прийнятних за метрологічними показниками підходять лише електромагнітні та ультразвукові прилади, похибки яких зазвичай не перевищують кількох відсотків. Однак електромагнітні, як правило, на діаметри більше 300-400 мм не випускаються у зв'язку з різким ускладненням конструкції та збільшенням металоємності приладів. Проаналізовано також і інші найбільш використовувані методи з точки зору їх переваг і недоліків. На сьогоднішній день у світі існує тенденція, коли саме ультразвукова технологія задає планку для решти технологій вимірювання витрати. Досліджень особливостей застосування ультразвукового методу в трубах великих діаметрів вочевидь мало, хоча тут є достатньо специфічних питань, і вони були розглянуті в даній роботі. Автор статті намагається оцінити фактори, що впливають на хід вимірювання, зокрема, монтаж, місцеві опори, гідродинамічні ефекти, що ймовірно впливають на метрологічні характеристики приладів обліку. Кількісно оцінюється вплив відмічених факторів, визначається найкраще застосування цих приладів і надаються відповідні рекомендації. За основу взято ультразвуковий неінвазійний метод. При використанні неінвазійних ультразвукових технологій існують три потенційні технології, які можна застосувати. На їхній основі вирізняють ультразвукові час-імпульсні витратоміри, допплерівські ультразвукові витратоміри та крос-кореляційні ультразвукові витратоміри. Матеріал цієї статті обмежується використанням час-імпульсних приладів, оскільки вони, ймовірно, дозволять реалізувати метод вимірювання з найширшим діапазоном застосування, найвищою точністю та найнижчою невизначеністю. Робота базується на багаторічному практичному досвіді використання ультразвукових витратомірів за різних умов експлуатації, розумінні технології, а також даних, що є у відкритому доступі.