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
Method of imperative variables for search automation of textual content in unstructured documents
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Boiko, V. O.; Бойко, В. О.
EN: Context. Currently, there are a lot of approaches that are used for textual search. Nowadays, methods such as pattern-matching and optical character recognition are highly used for retrieving preferred information from documents with proven effectiveness. However, they work with a common or predictive document structure, while unstructured documents are neglected. The problem – is automating the textual search in documents with unstructured content. The object of the study was to develop a method and implement it into an efficient model for searching the content in unstructured textual information.
Objective. The goal of the work is the implementation of a rule-based textual search method and a model for seeking and retrieving information from documents with unstructured text content.
Method. To achieve the purpose of the research, the method of rule-based textual search in heterogenous content was developed and applied in the appropriately designed model. It is based on natural language processing that has been improved in recent years along with a new generative artificial intelligence becoming more available.
Results. The method has been implemented in a designed model that represents a pattern or a framework of unstructured textual search for software engineers. The application programming interface has been implemented.
Conclusions. The conducted experiments have confirmed the proposed software’s operability and allow recommendations for use in practice for solving the problems of textual search in unstructured documents. The prospects for further research may include the improvement of the performance using multithreading or parallelization for large textual documents along with the optimization approaches to minimize the impact of OpenAI application programming interface content processing limitations. Furthermore, additional investigation might incorporate extending the area of imperative variables usage in programming and software development.
UK: Актуальність. На сьогодні існує багато підходів для виконання ефективного текстового пошуку. Для отримання знаходження та вилучення фрагментів інформації з документів широко використовуються такі методи, як зіставлення з шаблоном і оптичне розпізнавання символів. Однак вони працюють із чітко визначеною структурою документа, тоді як неструктуровані документи не можуть бути оброблені такими методами. А тому проблема полягає в автоматизації текстового пошуку в документах з неструктурованим вмістом. Метою дослідження було розробити метод та реалізувати ефективну модель пошуку вмісту в неструктурованій текстовій інформації.
Мета роботи – реалізація методу та моделі текстового пошуку на основі правил для отримання інформації з документів з неструктурованим текстовим вмістом.
Метод. Для досягнення мети дослідження розроблено та застосовано у відповідній моделі метод критеріального текстового пошуку для знаходження інформації у різнорідному текстовому вмісті. Він заснований на обробці природної мови, яка була вдосконалена в останні роки разом із новим генеративним штучним інтелектом, який стає все більш доступним та продуктивним.
Результати. Метод реалізовано в розробленій моделі, яка представляє шаблон або структуру неструктурованого текстового пошуку для розробників програмного забезпечення. Розроблено прикладний програмний інтерфейс для взаємодії з моделлю.
Висновки. Проведені експерименти у вигляді реалізованого програмного забезпечення підтвердили працездатність запропонованого методу та доводять практичність його використання для вирішення задач текстового пошуку в неструктурованих документах. Перспективи подальших досліджень можуть включати покращення продуктивності за допомогою багатопотоковості або паралелізації для великих текстових документів, а також розробка підходів до оптимізації методу для мінімізації впливу обмежень обробки контенту прикладного програмного інтерфейсу OpenAI. Крім того, додаткові дослідження можуть включати розширення області використання імперативних змінних у програмуванні та розробці програмного забезпечення.
Розробка методики оцінювання значень функції належності на основі групової експертизи у методі нечіткого дерева рішень
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Швед, А. В.; Shved, A. V.
UK: Актуальність. Останнім часом нечіткі дерева рішень набули широкого застосування при вирішенні задач класифікації та регресії. У випадку відсутності об’єктивної інформації для побудови функції належності елементів вузлам дерева, єдиним шляхом отримання інформації є залучення експертів. У випадку залучення групи фахівців виникає задача агрегування думок експертів з метою синтезу групового рішення. Об’єктом дослідження є групові експертні оцінки ступеню належності елемента заданому класу, атрибуту, що потребують структуризації та агрегування при побудові та аналізі нечіткого дерева рішень.
Метою роботи є розробка методики визначення значень функції належності елемента заданому класу (атрибуту) за результатами опитування групи експертів при побудові та аналізі нечітких дерев рішень.
Метод. Методика дослідження ґрунтується на комплексному застосуванні математичного апарату теорії правдоподібних та парадоксальних міркувань та методів нечіткої логіки для вирішення задачі агрегування нечітких експертних оцінок значень атрибутів (ознак) класифікації при побудові та аналізі нечіткого дерева рішень. Запропонований підхід використовує механізм комбінування експертних свідоцтв, сформованих в рамках гібридної моделі Дезера-Смарандаке, на основі правила перерозподілу конфліктів PCR5 для побудови групового рішення.
Результати. Розглянуті питання структуризації нечіткої експертної інформації та запропонована методика синтезу групової експертної оцінки відносно значень атрибутів (ознак) класифікації при побудові та аналізі нечіткого дерева рішень.
Висновки. Дістали подальшого розвитку моделі та методи структуризації та синтезу групових рішень в умовах нечіткої експертної інформації. На відміну від існуючих експертних методів визначення значень функції належності в умовах групового вибору, запропонований підхід дозволяє синтезувати групове рішення з різним значенням конфліктної маси при комбінуванні вихідних експертних свідоцтв. Такий підхід дозволяє коректно агрегувати як узгоджені, так і суперечливі (конфліктні) експертні свідоцтва.
EN: Context. Recently, fuzzy decision trees have become widely used in solving the classification problem. In the absence of objective information to construct the membership function that shows the degrees of belongingness of elements to tree nodes, the only way to obtain information is to involve experts. In the case of group decision making, the task of aggregation of experts’ preferences in order to synthesize a group decision arises.
The object of the study is group expert preferences of the degree of belonging (membership function) of an element to a given class, attribute, which require structuring and aggregation in the process of construction and analysis of a fuzzy decision tree.
Objective. The purpose of the article is to develop a methodology for determining the membership degree of elements to a given class (attribute) based on the group expert assessment in the process of construction and analysis of fuzzy decision trees.
Method. The research methodology is based on the complex application of the mathematical apparatus of the theory of plausible and paradoxical reasoning and methods of fuzzy logic to solve the problem of aggregating fuzzy judgments of the classification attribute values in the process of construction and analysis of a fuzzy decision tree. The proposed approach uses the mechanism of combination of expert evidences (judgments), formed within the framework of the Dezert-Smarandache hybrid model, based on the PCR5 proportional conflict redistribution rule to construct a group solution.
Results. The issues of structuring fuzzy expert judgments are considered and the method of synthesis of group expert judgments regarding the values of membership degree of elements to classification attributes in the process of construction and analysis of fuzzy decision trees has been proposed.
Conclusions. The models and methods of structuring and synthesis of group decisions based on fuzzy expert information were further developed. In contrast to the existing expert methods for the construction of membership function in context of group decision making, the proposed approach allows synthesizing a group decision taking into account the varying degree of conflict mass in the process of combination of original expert evidenced. This approach allows to correctly aggregate both agreed and contradictory (conflicting) expert judgments.
Research of thermal processes of an IGBT module-based inverter
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Lushchin, S. P.; Paxar, D. P.; Лущин, Сергій Петрович; Пахар, Д. П.
EN: Purpose. Study of thermal processes of an inverter based on an IGBT module for used in a frequency converter to control the operation of an asynchronous motor.
Methodology. Analytical and computational methods to analyse thermal processes of an inverter based on an IGBT module.
Findings. The study of thermal processes of the SKM200GB12T4 inverter based on the IGBT module was performed using the SemiSel program. A mathematical model of the cooling process of the SKM200GB12T4 inverter was developed. The dependence of the dynamic thermal impedance Zth(s-a) on time, which is described by an exponential function, was obtained. The value of the time constant for this dependence, which characterizes the rate of change in the cooler temperature, i.e. the quality of its operation, has been calculated. The thermal time constant τ = 1.44 s indicates the time required to reach a temperature difference of approximately 63% of its stationary value. This low value reflects the effective cooling due to the high air flow velocity (7 m/s) and air flow rate (426.43 m³/h), which is critically important for maintaining the IGBT junction temperature below 175 °C during overload.
The values of the inverter temperature maxima during overload were obtained. For an overload of 10.94 seconds, the maximum temperature for IGBT transistors is 120.85 °C, and for diodes – 123.4 °C. The case temperature Tc = 71.21 °C and the radiator temperature Ts = 63.56 °C remain the same for transistors and diodes and do not exceed the maximum operating temperature of the module due to the stability of the cooling system. However, overheating can increase with prolonged loading, resulting in the degradation of semiconductor devices.
The temperature and power variation processes at nominal load and in overload mode for one period have been studied using the SemiSel program. The temperature change graphs reflect the stability of the temperature at various points, such as the transitions of IGBT transistors and reverse diodes, due to effective thermal control. The power graph indicates cyclical changes in losses, with peaks in the phases where current and voltage are maximum. These data confirm the suitability of the module for use in control circuits.
Originality. Based on the graphical analysis of the kinetic dependencies of temperature and inverter power, a mathematical model of the cooling process of the SKM200GB12T4 inverter was developed, that describes the dependence of the dynamic thermal impedance Zth(s-a) on time. The thermal time constant for this dependence, which characterises the rate of change of the cooler temperature, was calculated.
Practical value. The results of the study of the thermal characteristics of the SKM200GB12T4 inverter can be used to optimize the operating modes of the frequency converter for controlling the operation of an asynchronous motor.
UK: Мета роботи. Дослідження теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля для застосування в перетворювачі частоти для керування роботою асинхронним двигуном.
Методи дослідження. Аналітико-розрахункові методи для аналізу теплових процесів інвертора на базі IGBT модуля.
Отримані результати. Дослідження теплових процесів інвертора SKM200GB12T4 на базі IGBT модуля було виконано за допомогою програми SemiSel. Розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4. Отримано залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу, яка описується експоненціальною функцією. Розраховано значення сталої часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача, тобто якість його роботи. Теплова стала часу τ = 1,44 с показує час, необхідний для досягнення різниці температур 63% від її стаціонарного значення. Таке
низьке значення теплової сталої відображає ефективне охолодження завдяки високій швидкості повітряного потоку (7 м/с) та витраті повітря (426,43 м³/год), що є критично важливим для підтримки температури переходу IGBT нижче 175 °C під час перевантаження.
Отримано значення температурних максимумів інвертора при перевантаженні. Для перевантаження за 10,94 секунд максимальна температура для IGBT транзисторів становить 120.85 °C, а для діодів – 123.4 °С.
Температура корпусу Тc = 71.21 °C та температура радіатора Тs = 63.56 °C залишаються однаковими для транзисторів та діодів і не перевищують граничну температуру роботи модуля завдяки стабільності системи охолодження. Але при більшому часі навантаження перегрів може зростати, що буде спричиняти деградацію напівпровідникових приладів.
Проведено дослідження процесів зміни температури і потужності при номінальному навантаженні і в режимі роботи при перевантаженні для одного періоду за допомогою програми SemiSel. Графіки зміни температури відображає стабільність температури в різних точках, таких як переходи IGBT транзисторів і зворотних діодів, завдяки ефективному тепловому контролю. Графік потужності показує циклічні зміни втрат, з піками у фазах, де струм і напруга максимальні. Ці дані підтверджують придатність модуля для використання в схемах управління.
Наукова новизна. На основі графічного аналізу кінетичних залежностей температури і потужності інвертора розроблено математичну модель процесу охолодження інвертора SKM200GB12T4, яка описує залежність динамічного теплового імпедансу Zth(s-a) від часу. Розрахована теплова стала часу для цієї залежності, яка характеризує швидкість зміни температури охолоджувача.
Практична цінність. Результати дослідження теплових характеристик інвертора SKM200GB12T4 можуть бути застосовані для оптимізації режимів роботи частотного перетворювача для керування роботою асинхронного двигуна.
Building a scalable dataset for friday sermons of audio and text (SAT)
(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Samah, A. A.; Dimah, H. A.; Hassanin, M. A.; Самах, А. А.; Дімах, Х. А.; Хасанін, М. А.
EN: Context. Today, collecting and creating datasets in various sectors has become increasingly prevalent. Despite this widespread data production, a gap still exists in specialized domains, particularly in the Islamic Friday Sermons (IFS) domain. It is rich with theological, cultural, and linguistic studies that are relevant to Arab and Muslim countries, not just religious discourses.
Objective. The goal of this research is to bridge this lack by introducing a comprehensive Sermon Audio and Text (SAT) dataset with its metadata. It seeks to provide an extensive resource for religion, linguistics, and sociology studies. Moreover, it aims to support advancements in Artificial Intelligence (AI), such as Natural Language Processing and Speech Recognition technologies.
Method. The development of the SAT dataset was conducted through four distinct phases: planning, creation and processing, measurement, and deployment. The SAT dataset contains a collection of 21,253 audio and corresponding transcript files that were successfully created. Advanced audio processing techniques were used to enhance speech recognition and provide a dataset that is suitable for wide-range use.
Results. The fine-tuned SAT dataset achieved a 5.13% Word Error Rate (WER), indicating a significant improvement in accuracy compared to the baseline model of Microsoft Azure Speech. This achievement indicates the dataset’s quality and the employed processing techniques’ effectiveness. In light of this, a novel Closest Matching Phrase (CMP) algorithm was developed to enhance the high confidence of equivalent speech-to-text by adjusting lower ratio phrases.
Conclusions. This research contributes significant impact and insight into different studies, such as religion, linguistics, and sociology, providing invaluable insights and resources. In addition, it is demonstrating its potential in Artificial Intelligence (AI) and supporting its applications. In future research, we will focus on enriching this dataset expansion by adding a sign language video corpus, using advanced alignment techniques. It will support ongoing Machine Translation (MT) developments for a broader understanding of Islamic Friday Sermons across different linguistics and cultures.
UK: Актуальність. Сьогодні збір і створення наборів даних у різних секторах стає все більш поширеним. Незважаючи на таке поширене створення даних, досі існує прогалина в спеціалізованих областях, зокрема в області Ісламських п’ятничних проповідей. Вона багата на теологічні, культурні та лінгвістичні дослідження, які стосуються арабських і мусульманських країн, а не лише релігійних дискурсів.
Мета. Мета цього дослідження полягає в тому, щоб усунути цю нестачу, створивши повний набір даних аудіо та тексту проповідей із його метаданими. Це спрямоване надати великий ресурс для вивчення релігії, лінгвістики та соціології. Крім того, це дозволить підтримати досягнення у сфері штучного інтелекту, таких як технології обробки природної мови та розпізнавання мовлення.
Метод. Розробка набору даних проходила у чотири окремі етапи: планування, створення та обробка, вимірювання та розгортання. Набір даних містить колекцію з 21 253 аудіо та відповідних файлів розшифровки, які були успішно створені. Удосконалені методи обробки звуку були використані для покращення розпізнавання мовлення та надання набору даних, який підходить для широкого використання.
Результати. Тонко налаштований набір даних досяг 5,13% частоти помилок у словах (Word Error Rate – WER), що вказує на значне покращення точності, порівняно з базовою моделлю Microsoft Azure Speech. Це досягнення вказує на якість набору даних і ефективність використовуваних методів обробки. У світлі цього було розроблено новий алгоритм фрази з найбільшою відповідністю, щоб підвищити високу надійність еквівалентного мовлення до тексту шляхом коригування фраз із меншим співвідношенням.
Висновки. Це дослідження створює ресурс для поєднання різних досліджень, таких як релігієзнавство, лінгвістика та соціологія. Крім того, воно демонструє потенціал у сфері штучного інтелекту і підтримує його програми. У майбутніх дослідженнях ми зосередимося на збагаченні цього розширення набору даних шляхом додавання відеокорпусу мовою жестів, використовуючи вдосконалені методи вирівнювання. Він підтримуватиме поточні розробки машинного перекладу для ширшого розуміння ісламських п’ятничних проповідей у різних мовах і культурах.
Дослідження енергетичних витрат на механічне змішування сировини у біогазовому реакторі
(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Сподоба, М. О.; Сподоба, О. О.; Spodoba, M. O.; Spodoba, O. O.
UK: Мета роботи. Дослідження витрат енергії механічними мішалками та обрання енергетично ефективного пристрою для перемішування із забезпеченням зменшення витрат енергії на процес вироблення біогазу та зростання зацікавленості у подальшій його переробці в інші види енергії.
Методи дослідження. Порівняльний аналіз та використання методів математичного моделювання для визначення кількості витраченої енергії на перемішування, узагальнення отриманих результатів.
Отримані результати. Формування енергетичної системи полягає у включенні в неї відновлювальних систем альтернативної енергетики, серед яких – біогазові технології. Енергетична ефективність яких залежить від кількості енергії спожитої на процеси інтенсифікації зброджування сировини. Одним із основних засобів інтенсифікації є обережне та часте перемішування сировини у ході зброджування. Наявність різноманітних типів пристроїв для перемішування речовин у реакторах підтверджує актуальність питання розробки енергетично ефективних засобів для пришвидшення зброджування та підвищення рентабельності подальших дій з біогазом та його переробкою. Найбільш раціональними шляхами для підвищення енергоефективності перемішування є встановлення залежностей витрати енергії механічними змішуючими пристроями, виборі раціонального виду мішалки, що включає пошук раціональних масо-габаритних характеристик, які забезпечують рівномірні потоки сировини у біогазовому реакторі та при цьому витрачають найменшу кількість енергії для перемішування. Виконання вищезазначених дій, забезпечує визначення раціональних масогабаритних характеристик мішалки, що значно знижує споживання енергії на перемішування та підвищує рентабельність впровадження біогазових технологій у енергетичну систему.
Наукова новизна. Проаналізовано типи електричних машин, що використовуються у якості електричних приводів перемішуючих пристроїв. Враховуючи системи керування електричними приводами та циклограми їх роботи, а також особливості перемішування речовини, зміну критерію гідродинамічної подоби Ейлера для різних типів механічних змішувачів при однакових геометричних параметрах біогазових реакторів, рівні органічної сировини та однакового швидкісного режиму руху робочого органу мішалки встановлено споживану потужність на технологічний процес – перемішування. Проведено порівняльний аналіз впливу типу та геометричних розмірів механічних мішалок на витрату енергії для перемішування об’єму речовини у замкненому резервуарі при використанні однофазного асинхронного двигуна у якості приводу мішалки. Використовуючи поліноміальну залежність, отримано рівняння, що описує зміну потужності електричного приводу від зміни частоти обертання робочого органу двоярусної мішалки у якої лопаті встановлені під кутом 900.
Практична цінність. Наведені у роботі результати можна використовувати для підвищення енергетичної ефективності біогазових установок. Встановлено напрямок проведення подальших досліджень, щодо споживання реактивної потужності електричними двигунами за час технологічного циклу роботи мішалки, що дозволить визначити картину зміни споживання реактивної потужності та окреслити напрямки руху до її зменшення.
EN: Purpose. Study of energy consumption by mechanical mixers and selection of an energy-efficient mixing device to ensure reduction of energy consumption for the biogas production process and increase interest in its further processing into other types of energy.
Methodology. Comparative analysis and use of mathematical modeling methods to determine the amount of energy consumed for mixing, generalization of the results obtained.
Findings. The formation of the energy system consists in including renewable alternative energy systems, including biogas technologies. The energy efficiency of which depends on the amount of energy consumed for the processes of intensification of the fermentation of raw materials. One of the main means of intensification is careful and frequent mixing of raw materials during fermentation. The presence of various types of devices for mixing substances in reactors confirms the relevance of the issue of developing energy-efficient means to accelerate fermentation and increase the profitability of further actions with biogas and its processing. The most rational ways to increase the energy efficiency of mixing are to establish the dependences of energy consumption by mechanical mixing devices, to choose a rational type of mixer, which includes the search for rational mass-dimensional characteristics that ensure uniform flows of raw materials in the biogas reactor and at the same time spend the least amount of energy for mixing.
Performing the above actions ensures the determination of rational mass-dimensional characteristics of the mixer, which significantly reduces energy consumption for mixing and increases the profitability of implementing biogas technologies into the energy system.
Originality. The types of electric machines used as electric drives of mixing devices are analyzed. Taking into account the control systems of electric drives and the cycle diagrams of their operation, as well as the features of mixing the substance, the change in the Euler hydrodynamic similarity criterion for different types of mechanical mixers with the same geometric parameters of biogas reactors, the levels of organic raw materials and the same speed mode of movement of the working body of the mixer, the power consumption for the technological process – mixing is established. A comparative analysis of the influence of the type and geometric dimensions of mechanical mixers on the energy consumption for mixing the volume of the substance in a closed tank when using a single-phase asynchronous motor as a mixer drive is carried out. Using a polynomial dependence, an equation was obtained that describes the change in the power of the electric drive from the change in the frequency of rotation of the working body of a two-tier mixer in which the blades are installed at an angle of 900.
Practical value. The results presented in the work can be used to increase the energy efficiency of biogas plants.
The direction of further research on the consumption of reactive power by electric motors during the technological cycle of the mixer operation has been established, which will allow determining the pattern of changes in reactive power consumption and outlining the directions of movement towards its reduction.