EIRNUZP – Електронний інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка»
Інституційний репозитарій Національного університету «Запорізька політехніка» – це електронний архів, що накопичує, систематизує, зберігає та забезпечує довготривалий відкритий доступ до електронних публікацій та електронних версій документів наукового та навчально-методичного призначення, авторами яких є співробітники, аспіранти, докторанти та студенти Національного університету «Запорізька політехніка».
Communities in DSpace
Select a community to browse its collections.
Recent Submissions
Принципи, алгоритми і результати підвищення ефективності самоналагоджувальної системи керування об’єктом технологічного типу
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Хобін, В. А.; Левінський, М. В.; Khobin, V. A.; Levinskyi, M. V.
UK: Актуальність. Самоналагодження параметрів регуляторів є актуальним при керуванні об’єктами технологічного типу, тому що зміни властивостей сировини й енергоносіїв, деградація устаткування в ході технологічного процесу змінюють не тільки значення керованих змінних, але й характер власного руху систем автоматичного регулювання в замкнутому контурі. У математичних моделях такі впливи відносять до параметричних збурень і відображають їх у тому числі за допомогою змінного коефіцієнта передачі об’єкта керування. Для ряду технологічних об’єктів керування діапазон його зміни може перевищувати значення десять. При цьому типові системи регулювання з незмінними параметрами регулятора втрачають стійкість і переходять у позиційний режим роботи. Щоб зберегти компроміс між показниками якості й стійкістю процесів у системі з такими об’єктами, необхідно використовувати самоналагодження параметрів регулятора.
Мета. Підвищення ефективності самолагоджувальної системи керування, яка для ідентифікації змінного коефіцієнта передачі об’єкта керування використовує складову власного руху.
Метод. Пропонується вдосконалення принципів і алгоритмів роботи самолагоджувальної системи, які підвищують її стійкость і динамічну точность. Для цього в склад вихідної системи включаються нові ланки і зв’язки. Враховуючи наявність у системі нелінійних і нестаціонарних ланок, для її дослідження обране імітаційне моделювання в середовищі Simulink пакета програм Matlab.
Результати. Сплановані і проведені компютерні експерименти з моделями альтернативних структур системи за умов, які наближені до реальних умов її функціонування. Проведене тестування типовими моделями змін коефіцієнта передачі об’єкта. Отримані графіки і числові показники, що характеризують ефективність роботи самоналагоджувальної системи вихідної і удосконаленої структур.
Висновки. Для підвищення стійкості і динамічної точності системи необхідно зменшити інерційність її контуру самоналагодження, вплив фазових зрушень фільтрованих змінних у цьому контурі на формування оцінок імовірносних характеристик, а також вплив коефіцієнта передачі об’єкта на похибку регулювання контуру самоналагодження.
EN: Context. The issue of self-tuning was and still remains relevant when controlling objects of technological type, because changing properties of raw materials and energy carriers, equipment degradation during technological process do change not only the values of the controlled variables, but also the nature of own motion of the automatic control systems (ACS) in the closed loop. In the mathematical models such impacts attribute to parametric disturbances and reflect them including with changing transition coefficient of the control object (CO). For a number of technological type CO the range of its change can exceed the value of ten. For all that typical ACS with constant controller parameters loose the stability in small and turn to position mode. To maintain a compromise between quality indicators and the processes stability in ACS of such CO, it is necessary to use self-tuning of controller parameters.
Objective. Increase of effectiveness in self-tuning automatic control system, which uses own part of motion to identify varying transition coefficient of the control object.
Method. The enhancements of principles and operating algorithms of self-tuning automatic control system (STACS) are proposed. They increase its stability and dynamic accuracy. To achieve this, new links and connections are inserted in the system. Taking into account the presence of non-linear and non-stationary links in the system, for its research the modeling in Simulink environment of the MatLab program package was chosen.
Results. Computer experiments with the models of alternative system structures were planned and carried out for the conditions, which are close to the real conditions of its operation. Testing with the typical models of CO transition coefficient change was carried out. The diagrams and numeric values, which characterize the effectiveness of STACS of initial and enhanced structures, were obtained.
Conclusions. To increase the stability and dynamic accuracy of the system, it is necessary to decrease the lag of its self-tuning loop, influence of filtered variables phase shifts in this circuit on forming the evaluations of the stochastic characteristics, as well as control object transition coefficient influence on the control error of the self-tuning loop.
Моделювання системи автоматичного регулювання швидкістю випалювальних візків конвеєрних машин
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Лобов, В. Й.; Лобова, К. В.; Lobov, V. Y.; Lobova, K. V.
UK: Актуальність. Вирішено актуальну задачу розробки сучасних математичних моделей для дослідження регулювання швидкістю випалювальних візків конвеєрної машини, що дозволяє підтримувати заданий рівень висоти шару котунів та забезпечує оптимальний технологічний процес по випалу котунів і максимальну продуктивність.
Мета роботи – представлення результатів розробки математичної моделі для регулювання швидкості випалювальних візків конвеєрної машини із реалізацією сучасної SCADA-системи для управління продуктивністю конвеєрної машини шляхом регулювання швидкості переміщення її випалювальних візків, що приводить до зміни висоти шару котунів на цих візках.
Метод. Для оцінювання динамічних характеристик системи електроприводу і моделювання регулювання швидкості переміщення випалювальних візків конвеєрної машини використовувано потужний і універсальний метод дослідження - графічне середовище імітаційного моделювання Simulink, що є додатком до пакету для числового аналізу MATLAB. При моделюванні з використанням Simulink використовується принцип візуального програмування, відповідно до якого, користувач на екрані з бібліотеки стандартних блоків створює модель пристрою і здійснює розрахунки.
Результати. У запропонованій математичній моделі використовуються вихідні дані конвеєрних машин ОК-306 та LURGI-278. Для побудови математичної моделі автоматизованої системи регулювання швидкості переміщення випалювальних візків конвеєрної машини виконані розрахунки передавальних функцій елементів, що входять у цю систему. У математичній моделі асинхронний двигун представлений спрощеною механічною та електромагнітною ланками зі зворотнім зв’язком по швидкості, які визначені передавальними функціями. У результаті моделювання отримані перехідні процеси при регулювання висоти шару котунів на випалювальних візках та визначено їх вплив на продуктивність конвеєрної машини.
Для доцільності удосконалення АСУТП фабрики оґрудкування за рахунок використання математичної моделі для регулювання швидкості руху випалювальних візків розроблена сучасна модель інтерфейсу SCADA-системи, що працює в реальному часі, та дає можливість оперативного диспетчерського управління. Оскільки у системах автоматизованого управління провідні фабрики оґрудкування використовують інструментальну систему SCADA TRACE MODE 6, то систему регулювання висоти шару котунів доцільно розробляти з використанням SCADA TRACE MODE 6.
Висновки. На основі використання вихідних даних технологічного процесу випалу котунів на конвеєрній випалювальній машині та виконаних розрахунків у графічному середовищі Simulink MATLAB побудовано математичну модель системи для регулювання швидкості випалювальних візків конвеєрної машини, що відповідно до технологічного процесу дозволяє досліджувати вплив на процес випалу котунів за рахунок керування висоти шару котунів і продуктивність конвеєрної машини.
Запропоновану сучасну модель інтерфейсу SCADA-системи, що працює в реальному часі та дає можливість оперативного диспетчерського управління, може бути використано в реальних промислових умовах.
EN: Context. Resolves an an actual task of developing advanced mathematical models to study regulation of the roasting trucks speed of the conveyor machine that allows to maintain a predetermined level of height pellet layer and provides optimal process for firing pellets and maximum performance
Objective is a presentation of the mathematical model development results for the regulation roasting trucks speed of the conveyor machine with implementation modern SCADA-system for controlling the conveyor machine performance by regulating its moving speed roasting trucks, which leads to a change of height of the pellet layer on the trucks.
Method. To evaluate the dynamic characteristics of the drive system and the simulation control the speed of movement of the roasting trucks conveyor machine uses a powerful and universal method of research – graphical environment Simulink simulation modeling, which is a supplement to the package MATLAB for numerical analysis. When using Simulink simulation uses the principle of visual programming, in accordance with which the user on the screen of the library of standard blocks and creates a device model performs calculations.
Results. The proposed mathematical model used baseline data of conveyor machines OK-306 and LURGI-278. To construct a mathematical model of the automated speed control system for moving the roasting trucks conveyor machines have calculated transfer functions of elements included in the system. As a result of simulation obtained transients when adjusting the height of the pellet layer on the roasting carts and determine their impact on the performance of the conveyor machine.
For the feasibility of improving the control system pelletizing plant by the use of a mathematical model for the regulation of the speed of roasting trucks designed modern model interface SCADA-system that works in real time, and enables operational dispatch management. As the SCADA TRACE MODE 6, the height of the pellet layer control system should be developed using SCADA TRACE MODE 6 pelletizing plant systems leading automated management tool using the system.
Conclusions. On the basis of the use of the output of the technological process of roasting of the pellets on the conveyor of the burning car and the calculations in a graphical environment Simulink MATLAB built a mathematical model of the system for controlling the speed of the roasting trucks conveyor machine in accordance with technological process allows to investigate influence on pellet burning process by controlling the height of the pellet layer and the performance of the conveyor machine.
The proposed model of a modern SCADA-system interface that works in real time and enables operational dispatch management, can be used in real industrial environments.
Метод ідентифікації моделей об’єктів із розподіленими параметрами з просторово розподіленим керуванням на основі аналізу інтервальних даних
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Дивак, М. П.; Порплиця, Н. П.; Маслияк, Ю. Б.; Пукас, А. В.; Мельник, А. М.; Dyvak, M. P.; Porplytsya, N. P.; Maslyiak, Y. B.; Pukas, A. V.; Melnyk, A. M.
UK: Актуальність. В теорії ідентифікації систем розроблено ряд методів для побудови моделей об’єктів з розподіленими параметрами. Основою математичних моделей таких об’єктів являються системи диференціальних рівнянь в частинних похідних або їх різницеві аналоги. Разом з тим, для синтезу різницевого аналога необхідно використовувати методи структурно-параметричної ідентифікації. Переважно такі методи ґрунтуються на випадкових даних експерименту і похибки вимірювань не враховуються. У випадку урахування похибок вимірювань отримуємо дані в інтервальному вигляді. Останнім часом для розв’язування задач структурної ідентифікації математичних моделей використовують поведінкові моделі медоносних бджіл, які в літературі називають алгоритми бджолиної колонії (АБК). Разом з тим, випадки структурної ідентифікації математичних моделей на основі аналізу інтервальних даних, коли об’єкт з розподіленими параметрами містить просторово розподілені керуючі фактори, в літературі не розглянуто, однак є актуальними для задач моделювання просторового розподілу концентрацій забруднюючих речовин в атмосфері, задач температурно-керованого сушіння тощо.
Мета роботи – адаптація відомих методів АБК для розв’язування задачі структурно-параметричної ідентифікації моделей об’єктів з розподіленими параметрами з додатковим урахуванням просторово розподіленого керування.
Метод. Структурну та параметричну ідентифікацію здійснено на основі методу аналізу інтервальних даних. В запропонованому методі оператори синтезу структури моделі, на відміну від існуючих методів, побудовано на застосуванні роєвого інтелекту, зокрема, на основі алгоритму бджолиної колонії.
Результати. Наведено приклад застосування методу для задачі моделювання процесу сушіння гіпсокартону на завершальній стадії його виробництва. Змодельовано два режими представлення просторово розподіленого керування у вигляді температурного поля сушильної камери. Побудована математична модель адекватно відображає розподіл вологості на листі гіпсокартону при реалізації процесу його сушіння.
Висновки. Запропоновано метод ідентифікації інтервальних моделей об’єктів із розподіленими параметрами для випадку просторово розподіленого керування, в якому оператори синтезу структури моделі, на відміну від існуючих методів, побудовано на застосуванні роєвого інтелекту. Важливою особливістю запропонованого методу є його можливість достатньо ефективно «обходити» локальні мінімуми, тобто відкидати ті набори структурних елементів моделі, які не забезпечують її задані прогностичні властивості, чи призводять до переускладнення.
EN: Context. There are developed a number of methods to build models of objects with distributed parameters in the system identification theory. The basis of mathematical models of such objects are the systems of partial differential equations or their difference analogs. Therewith, for the synthesis of difference analog the methods of structural and parametric identification must be used. Mainly, such methods are based on random experimental data and measurement errors are not taken into account. When the measurement errors are taken into account we obtain data in interval form. Recently, for solving the tasks of structure identification of mathematical models the honey bee behavioral models are used, which are called the artificial bee colony algorithms (ABCA) in the literature. At the same time, the cases of structure identification of mathematical models based on interval data analysis when the object with distributed parameters includes spatially distributed control factors are not considered in the literature, but are relevant for the tasks of modeling of spatially distribution of pollutant concentrations in the atmosphere and temperature-controlled drying tasks etc.
Objective is adaptation of known ABCA methods for solving task of structure and parametric identification of models of objects with distributed parameters with spatially distributed control taken into account in addition.
Method. Structure and parametric identification has been implemented based on interval data analysis. In proposed method the operators of model structure synthesis, in contrast to existing methods, are built using the swarm intelligence, particularly based on artificial bee colony algorithm.
Results. An example of applying the method for task of modeling of drywall drying process in the final stage of its production is shown. Two modes of representation of spatially distributed control in kind of temperature field in drying oven were modeled. A mathematical model adequately reflects the humidity distribution in the drywall sheets when implementing its drying process.
Conclusions. The method for identification of interval models of objects with distributed parameters for the case of spatially distributed control was proposed. The operators of model structure synthesis, in contrast to existing methods, are built using the swarm intelligence. An important feature of the proposed method is its ability to efficiently “bypass” local minima, scilicet reject those sets of structural elements of the model that do not provide its prognostic properties, or lead to very high complexity.
Анализ решений на основе экспертных данных и рефлексивных процедур вывода
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Гусев, Владислав Борисович; Гусєв, Владислав Борисович; Gusev, Vladislav Borisovich
RU: Актуальность. При принятии решений достаточно распространена ситуация, когда сложные объекты управления функционируют в условиях неопределенности и характеризуются наличием нескольких критериев выбора, а также наличием параметров, плохо поддающихся измерению или имеющих качественный характер. В таких ситуациях для получения оценок и принятия решений разумно применять экспертные подходы. Это в свою очередь требует разработки специальных методов формализации рассматриваемых объектов и систем управления, а также соответствующих процедур численной обработки экспертных данных.
Цель. Целью работы является разработка процедур расчета оценок для последствий взаимодействия факторов управления на основе экспертных данных и метода выбора рациональных решений при наличии нескольких критериев.
Метод. Предметом рассмотрения является метод экспертного анализа, использующий рефлексивные процедуры многозначного логического вывода для получения транзитивного замыкания оценок взаимного влияния факторов и метод принятия решений на основе сбалансированного учета нескольких критериев.
Результаты. Предложенный метод принятия решений включает две составляющие: процедуру рефлексий для расчета транзитивного замыкания первичных оценок и процедуру формирования взвешенного критерия для сбалансированного учета нескольких критериев, учитывающих различные аспекты выбора. В ситуации двухкритериальности введен гибкий критерий, формирование которого основано на балансировке (учете степени важности) максиминного и минимаксного значений исходных критериев и на использовании релевантного подмножества учитываемых факторов. В качестве примера приведен расчет рационального выбора структуры нематериальных активов предприятия.
Выводы. Специфика рассмотренного подхода, обладающего принципиальной новизной, заключается в учете неопределенности, заключенной, как в свойствах экспертных данных, так и в наличии нескольких критериев выбора. Применение алгебры многозначной логики в процедуре рефлексий позволяет наиболее адекватно учитывать экспертные данные при оценивании вариантов принятия управленческих решений. Гибкий критерий является атрибутом самоорганизации управляемой системы. Разработанный метод экспертного анализа факторов управления, учитывающий последствия их взаимодействия, позволяет оценивать и выделять наиболее значимые факторы с точки зрения заданных критериев, принимать рациональные решения как для оперативного реагирования на сложившуюся ситуацию, так и при долгосрочном и стратегическом планировании. Численный пример представляет информативную демонстрацию эффективности предложенного подхода.
UK: Актуальність. Коли рішення є досить часто ситуація, де комплекс об’єкти Office, що діють в умовах невизначеності і характеризуються кілька критеріїв відбору, а також наявність погано вимірюваних параметрів або якісні в природі. В таких ситуаціях щоб отримувати оцінки та прийняття рішень, це розумно застосовувати експерт підходів. Це вимагає розробку спеціальних методів для формалізації розглянутих об’єктів і систем управління, а також відповідних процедур чисельного обробки знань.
Мета. Метою проекту є вдосконалення процедур оцінки впливу взаємодії чинників управління на основі досвіду та вибір методу раціональні рішення, коли у вас є кілька критеріїв.
Метод. Стадії розгляду – метод експертного аналізу, використовує Рефлексивне процедури багатозначних логічного виведення отримати Транзитивне замикання оцінок взаємного впливу факторів та методу прийняття рішень на основі збалансоване врахування кілька критеріїв.
Результати. Запропонованих рішень містить у собі дві складові: порядок розрахунку Транзитивне замикання роздуми первинні оцінки та порядок формування зважений критерії для балансування кілька критеріїв, що брати до уваги різні аспекти виділення. У ситуації dvuhkriterial’nosti представила гнучкий критерію, формування якого ґрунтується на балансування (зареєстрований рівень важливості) і maksiminnogo МініМакс посилання критерії та цінності використання відповідних підмножин включені факторів. Як приклад обчислення раціональним вибором структури нематеріальних активів компанії.
Висновки. Специфіка розглянутий підхід з основних новизна зареєстрованих невизначеності, укладений як експерт дані в властивості і є кілька критеріїв відбору. Використання процедури Багатозначна логіка алгебра роздуми може адекватно брати до уваги досвід при оцінці варіантів для управлінських рішень. Гнучка критерієм є атрибут самоорганізації керовані системи. Метод експертного аналізу, контролю факторів, з урахуванням ефектів їх взаємодії, щоб оцінити і виділити найбільш важливих факторів, з точки зору конкретні критерії, приймати раціональні рішення щодо того, реагувати на ситуацію а також з довгострокове також стратегічне планування. Числовий приклад є інформативним, демонструючи ефективність запропонованого підходу.
EN: Relevance. At decision-making the situation is rather widespread when difficult objects of management function in the conditions of uncertainty and are characterized by existence of several criteria of a choice, and also by existence the parameters which are badly giving in to measurement or having qualitative character. In such situations it is reasonable to apply expert approaches to receiving estimates and decision-making. It in turn demands the development of special methods of formalization of the considered objects and control systems, and also the corresponding procedures of numerical processing of expert data.
Purpose. The purpose of work is development of procedures of calculation of estimates for consequences of interaction of factors of management on the basis of expert data and a method of a choice of rational decisions in the presence of several criteria.
Method. A subject of consideration is the method of the expert analysis using reflexive procedures of a multiple-valued logical conclusion for receiving transitive short circuit of estimates of mutual influence of factors and a decision-making method on the basis of the balanced accounting of several criteria.
Results. The offered method of decision-making includes two components: procedure of reflections for calculation of transitive short circuit of primary estimates and procedure of formation of the weighed criterion for the balanced accounting of several criteria considering various aspects of a choice. The flexible criterion which formation is based on balancing (the accounting of degree of importance) of maximin and minimax values of initial criteria and on use of a relevant subset of the considered factors is entered into double criteria situations. Calculation of a rational choice of structure of intangible assets of the enterprise is given as an example.
Conclusions. Specifics of the considered approach possessing basic novelty consist in the accounting of the uncertainty concluded as in properties of expert data, and available several criteria of a choice. Application of algebra of multiple-valued logic in procedure of reflections allows considering most adequately expert data at estimation of options of adoption of administrative decisions. The flexible criterion is attribute of self-organization of the operated system. The developed method of the expert analysis of factors of management considering consequences of their interaction allows estimating and allocating the most significant factors from the point of view of the set criteria, to make rational decisions as for rapid response to current situation, and at long-term and strategic planning. The numerical example represents informative demonstration of efficiency of the offered approach.
Метод виявлення порушення цілісності цифрового зображення шумом Перліна
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2017) Трифонова, К. О.; Tryfonova, K. O.
UK: Актуальність. На сьогоднішній день інформатизація є одним з пріоритетних напрямків розвитку всіх економічних галузей. Процес впровадження нових інформаційних технологій в усі сфери життя суспільства неможливий без вирішення питання інформаційної безпеки. Складовою частиною якого, є розробка методів визначення автентичності цифрових зображень, побудова яких в багатьох областях має визначальне значення. Все це робить тему даної роботи надзвичайно актуальною.
Мета. Для досягнення поставленої мети в роботі розв’язані наступні задачі. Виконано дослідження параметрів цифрового зображення, наявність або відсутність характерних ознак яких надає можливість встановити порушення цілісності цифрового зображення для поданого способу фальсифікації. Запропоновано використовувати для виявлення фальсифікації наступну форму сингулярних чисел, як параметрів цифрового зображення, що однозначно визначають матрицю цифрового зображення – дискретну функцію швидкості зміни відношення сингулярних чисел блоку. На основі поданої форми параметрів цифрового зображення розроблено спосіб підвищення ефективності метода виявлення фальсифікації.
Метод. У роботі представлено метод виявлення фальсифікації цифрового зображення, розроблений на основі загального підходу, що базується на використанні матричного аналізу, теорії збурень, та надає можливість для розв’язку задачі виявлення порушення цілісності цифрового сигналу. Під фальсифікацією цифрового зображення у роботі розуміється порушення цілісності цифрового зображення, що засновано на моделюванні візуально реалістичного природного явища, хмар та неба, в результаті генерації шуму Перліна.
Результати. З метою перевірки ефективності модифікованого методу виявлення фальсифікації, проведено розрахунковий експеримент для цифрових зображень, що зберігались без втрат, з визначення помилок першого та другого роду.
Висновки. Наукова новизна роботи полягає в наступному: представлено спосіб підвищення ефективності методу виявлення фальсифікації, в результаті генерації шуму Перліна, на основі застосування замість дискретної функції сингулярних чисел блоку, дискретної функції швидкості зміни відношення сингулярних чисел блоку матриці зображення. Результатом роботи є програмний продукт для виявлення порушення цілісності цифрового зображення, на основі шуму Перліна, що може бути використаний для доповнення комплексної системи виявлення порушення цілісності цифрових зображень.
EN: Context. Today informatization is one of the priority directions of economic sectors development. Introduction process of new information technologies in all society spheres is impossible without solving the problem of information security. An integral part of which is the development of methods for determining the authenticity of digital images, the construction of which in many areas is crucial. All this makes the topic of this work is extremely important.
Objective. To achieve the goal the following tasks are solved. Performed the research of digital image parameters, the presence or absence of the characteristic features of which allows to establish integrity violations of the digital image for the present forgery type. It is proposed to use for forgery detection ensuing form of singular values, as a digital image parameters, that uniquely define a matrix of digital image – a discrete function of the speed change ratio of block singular values. Based on developed form digital image parameters, was architected a way of increasing the efficiency of forgery detection method.
Method. This paper presents a method for forgery detection of the digital image, developed on the basis of a common approach, which is use matrix analysis, perturbation theory, and provides an opportunity to solve the problem of detection integrity violations of the digital signal. Under the digital image forgery in the work refers to a integrity violation of the digital image, which is based on realistic visual simulation of natural phenomena, clouds and sky, as a result of Perlin noise generation.
Results. In order to test the effectiveness of the modified forgery detection method, computational experiments performed for digital images that are stored without losses, to determine errors of the first and second type.
Conclusions. The scientific novelty of the work is as follows: presented method of increasing the efficiency of the method of falsification detection, resulting in the generation of Perlin noise, based on the application instead of a discrete function of singular values of the block, a discrete function rate of change of the relationship matrix of singular values of image block. The result of work is a program product for detecting violation of the integrity of the digital image, based on Perlin noise, which can be used to supplement the complex detection systems integrity violation of the digital image.
digital image