Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2018, №3 (46)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27990
Browse
Recent Submissions
Item Використання довжинної міри подібності в задачах кластеризації(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Кондрук, Н. Е.; Kondruk, N. E.UK: Актуальність. Дослідження присвячено розробці гнучкого математичного апарату, який мав би досить широкий спектр засобів для групування об’єктів за різними видами мір подібності. Це дає можливість в межах розробленого підходу ефективно розв’язувати достатньо широкі класи прикладних задач із різних предметних областей та проводити розбиття об’єктів кластерами різних геометричних форм. Метою дослідження є підвищення ефективності розв’язання прикладних задач кластеризації шляхом використання довжинної міри подібності векторних ознак об’єктів. Методи. Описано нечітке бінарне відношення та його функцію належності, що характеризує схожість об’єктів за довжинною мірою подібності їх векторних ознак. Модифіковано метод однорівневої кластеризації, заснований на нечітких бінарних відношеннях для використання довжинної міри подібності. При цьому задаються певні величини – пороги кластеризації, що характеризують ступінь подібності об’єктів в середині кластеру. Змінюючи пороги кластеризації можна проаналізувати динаміку формування кластерів, дослідити їх структуру та взаємозв’язки між об’єктами, визначити граничні об’єкти, зробити ґрунтовніший аналіз отриманих результатів. Запропонований підхід не потребує попереднього визначення кількості кластерів та дозволяє проводити кластеризацію даних концентричними сферами в умовах відсутності додаткової апріорної інформації, тому може використовуватись і на етапі попереднього аналізу даних. Результати. Розроблений підхід реалізовано у вигляді програмної системи, на основі якої розв’язано актуальну прикладну задачу дослідження інтенсивності міграційного руху населення за регіонами України. Висновки. Проведені експериментальні дослідження показали зручність та ефективність використання довжинної міри подібності при розв’язанні прикладних задач, що потребують групування кластерами у вигляді концентричних сфер. Представлений підхід забезпечив можливість проводити нові змістовні дослідження вхідних даних. Перспективи подальших досліджень полягають у розробці системи підтримки прийняття рішень, для розв’язання задач групування об’єктів на кластери концентричними сферами, конусами, еліпсами та їх перетинами; реалізації паралельної багаторівневої кластеризації проведеної одночасно за декількома критеріями подібності об’єктів та її застосуванні; дослідженні розбиттів об’єктів різними геометричними формами кластерів для однієї вибірки вхідних даних та проведенні змістовної інтерпретації отриманих результатів. EN: Context. The study is devoted to the development of a flexible mathematical apparatus, which should have a sufficiently wide range of means for grouping objects into different types of similarity measures. This makes it possible, within the framework of the developed approach, to efficiently solve sufficiently broad classes of applied problems from different subject areas and to partition objects with clusters of different geometric forms. Objective. The aim of the study is improvement of the efficiency of solving cluster problems by applying a similar measure of the vector characteristics of objects. Method. A fuzzy binary relation and its membership function describing the similarity of objects according to the level of similarity of their vector attributes are described. The method of single-level clustering, based on fuzzy binary relations for the use of a similarity measure, is modified. In this case, certain values are set – the thresholds of clusterization that characterize the similarity degree of objects within the cluster. By changing the thresholds of clusterization, one can analyze the dynamics of cluster formation, investigate their structure and interrelationships between objects, determine the ultimate objects, and make a thorough analysis of the obtained results. The proposed approach does not require a preliminary determination of the number of clusters and allows clustering of data in concentric spheres in the absence of additional a priori information, so it can be used at the stage of preliminary data analysis. Results. The developed approach is implemented in the form of a software system on the basis of which the actual applied problem of investigating the intensity of population migration by regions of Ukraine is solved. Conclusions. The conducted experimental researches show the convenience and efficiency of using the similarity measure for solving applied problems requiring clustering in the form of concentric spheres. The presented approach provides an opportunity to conduct new meaningful studies of input data. Prospects for further research are development of a decision support system, to solve the problems of grouping objects into clusters by concentric spheres, cones, ellipses and their intersections; implementation of parallel multi-level clustering carried out simultaneously by several criteria of similarity of objects and their application; study of the partitioning of objects by different geometric forms of clusters for a single sample of input data and carrying out a meaningful interpretation of the obtained results.Item Feature vector generation for the facial expression recognition using neo-fuzzy system(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Bodyanskiy, Ye. V.; Kulishova, N. Ye.; Tkachenko, V. Ph.; Бодянський, Є. В.; Кулішова, Н. Є.; Ткаченко, В. П.EN: Context. The article is devoted to the problem of a training data set forming for the automatic human emotions recognition system on the basis of a multidimensional extended neo-fuzzy neuron. The aspects of choice the attributes vector’s dimension and composition, their influence on the system learning rate are considered. The object of research is the method of multidimensional data clustering. The subject of research is two-dimensional images geometric features systematization. Objective. The main goal of the work is to develop an approach to person’s face expression description using geometric features fixed set that can be obtained by video sequence frames processing. Method. To study the facial expressions recognition system it is proposed to form a feature vector consisting of characteristic points coordinates. There were selected points that relate to the location and shape of the eyelids, eyebrows, eye pupils, lips contours, nose wings, nasolabial folds. Such points can be easily found during the automatic image processing using known contour detectors. Also, the possibility of using for the human facial expression description not the coordinates of characteristic points, but the distances between them, was investigated. From these distances a different feature vector was created, the properties of which were compared with the points coordinates vector. Results. The developed recognition system on the basis of a multidimensional extended neo-fuzzy neuron have been implemented in software and investigated for solving the problem of facial expression classification. A comparison between the attribute vectors that are different in composition and dimension is made. The structure for the feature vector, which provides high system learning rate, and does not require the additional structural elements was chosen. Conclusions. The experimental study fully confirms the effectiveness of the developed approach for the human facial expressions recognition using a multidimensional extended neo-fuzzy neuron. UK: Актуальність. Стаття присвячена вивченню проблеми формування набору навчальних даних для системи автоматичного розпізнавання емоцій людини на основі багатовимірного розширеного нео-фаззі нейрона. Розглядаються аспекти вибору розмірності і складу вектору ознак, їх впливу на швидкість навчання системи. Об’єктом дослідження є метод кластеризації багатовимірних даних. Предмет дослідження – систематизація геометричних ознак двовимірних зображень. Основна мета роботи – розробка підходу до опису виразу обличчя людини за допомогою фіксованого набору геометричних ознак, які можуть бути отримані в ході обробки кадрів відеоряду. Метод. Для навчання системи розпізнавання виразів обличчя пропонується утворити вектор ознак, що складається з координат характерних точок. Вибрані такі точки, які пов’язані з розташуванням і формою зіниць очей, контурами губ, повік, брів, крил носа, носогубних складок. Подібні точки досить легко можна виділяти в автоматичному режимі обробки зображень за допомогою відомих контурних детекторів. Також розглянуто можливість використання для опису вираження обличчя не координат характерних точок, а відстаней між ними. З цих відстаней створено інший вектор ознак, властивості якого було порівняно з властивостями вектору з координат точок. Результати. Розроблена система розпізнавання на базі багатовимірного розширеного нео-фаззі нейрона була реалізована у програмному забезпеченні та досліджена для вирішення проблеми класифікації виразів обличчя. Зроблено порівняння векторів атрибутів, що відрізняються за складом та розмірами. Обрано таку структуру вектору ознак, що забезпечує високу швидкість навчання системи, та не вимагає введення додаткових структурних елементів. Висновки. Експериментальне дослідження повністю підтверджує ефективність розробленого підходу для розпізнавання виразів обличчя людини з використанням багатовимірного нео-фаззі нейрона.Item Designing of autonomous heat supply systems and optimization of energy resources at their exploitation(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Stenin, Al.; Pas’ko, V.; Drozdovych, I.; Стенін, А. А.; Пасько, В. П.; Дроздович, І. Г.EN: Relevance. To solve most of the tasks facing the housing and communal services of the country, it is necessary to create and implement new efficient energy-saving technologies and units, the development of which will solve the problem of reducing heat consumption and metal consumption when using individual heat points in district heating systems Goal. Increase in the efficiency of autonomous heat supply systems (AHSS) for housing and communal services objects. Ensuring effective means of analyzing complex systems and processes in multi-circuit heat exchangers for heating and hot water supply systems. Method. To achieve this goal, a systematic approach was applied to the analysis of thermal and hydraulic processes occurring in the autonomous heat supply systems and modeling of heat exchange processes in multi-circuit heat exchangers. To solve the boundary value problem, an iterative procedure is proposed. On the experimental stand, the model is explored, experimental data are obtained. Results. The dependence of the coolant consumption in the circuits and the amount of heat are established theoretically and experimentally. An iterative procedure is developed. Studies were carried out on the basis of the experimental stand. Based on the results of the experiments, a nomogram of thermal calculation of a multi-circuit heat exchanger was constructed. Conclusions. The experiments carried out on the experimental stand developed by the authors of the experiment fully confirm the correctness of the theoretical results obtained and provide an effective tool for constructing industrial samples. UK: Актуальність. Для вирішення більшості завдань, які стоять перед житлово-комунальним господарством країни, необхідно створити і впровадити нові ефективні енергоресурсозберігаючі технології і установки, розробка яких дозволить вирішити проблему зменшення витрат теплоти і металоємності при застосуванні в системах централізованого теплопостачання індивідуальних теплових пунктів. Мета. Підвищення ефективності роботи автономних систем теплопостачання для об’єктів житлово-комунального господарства. Забезпечення результативних засобів аналізу складних систем і процесів в багатоконтурних теплообмінних апаратах для систем опалення та гарячого водопостачання. Метод. Для досягнення поставленої задачі був застосований системний підхід до аналізу теплових та гідравлічних процесів, що протікають в автономних систем теплопостачання, і моделювання теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінних апаратах. Для вирішення крайової задачі запропонована ітераційна процедура. На дослідно-експериментальному стенді провидить дослідження моделі, отримані експериментальні дані. Результати. Теоретично і експериментально встановлені залежності витрати теплоносія в контурах від кількісті теплоти. Розроблена ітераційна процедура. На основі дослідно-експериментального стенду були проведені дослідження. За результатами проведених експериментів була побудована номограма теплового розрахунку багатоконтурного теплообмінного апарату. Висновки. Проведені на створеному авторами дослідно-експериментальному стенді багатоконтурного теплообмінного апарату експерименти повністю підтверджують коректність отриманих теоретичних результатів і дають ефективний інструмент для побудови промислових зразків.Item Моделі і методи інтелектуальної інформаційної технології автономної навігації для малогабаритних безпілотних апаратів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Москаленко, В. В.; Москаленко, А. С.; Коробов, А. Г.; Moskalenko, V. V.; Moskalenko, A. S.; Korobov, A.UK: Актуальність теми статті полягає в тому, що питання вибору оптимальних в інформаційному та вартісному сенсах моделей і методів аналізу даних в системах автономної навігації за умов апріорної невизначеності, ресурсних та інформаційних обмежень є недостатньо дослідженим і в повній мірі досі не вирішене. Мета статті – підвищити в інформаційному та вартісному сенсах ефективність функціонування автономної системи навігації малогабаритного безпілотного апарату на місцевості за даними від візуальних та інерційних сенсорів, що функціонує в режимах навчання та екзамену за умов обмежених обчислювальних ресурсів та обсягів навчальної вибірки. Методи дослідження базуються на використанні технології згорткових нейронних мереж для формування ознакового опису візуальних спостережень, алгоритмів розріджено-кодуючого нейронного газу для навчання згорткових фільтрів, моделі опорних векторів для регресійного аналізу даних, на принципах математичної статистики та теорії інформації для побудови та оцінки функціональної ефективності класифікаційних вирішальних правил. Результати. Розроблено нові моделі і методи інтелектуальної інформаційної технології автономної навігації для мало-габаритних безпілотних апаратів, що дозволяє здійснювати навчання найбільш обчислювально трудомісткої складової системи, – екстрактора ознакового опису спостережень, – без учителя в процесі прямого поширення сигналу. При цьому запро-поновано критерій вибору оптимальних в інформаційному u1110 і вартісному сенсах параметрів моделі аналізу даних і показано за результатами фізичного моделювання, що достовірність сформованих вирішальних правил прийнятна для практичного використання. Висновки. Запропоновано архітектуру згорткової мережі і метод її навчання без вчителя для формування ознакового опису спостережень у задачі автономної навігації на основі алгоритму розріджено кодуючого нейронного газу. Розроблено критерій вибору параметрів аналізу даних і за результатами фізичного моделювання доведено придатність до практичного використання розроблених алгоритмів навігації на невідомій місцевості. Практична цінність отриманих результатів для безпілотної авіації полягає у формуванні сучасної науково-методологічної основи проектування здатних навчатися автономних систем навігації малогабаритних апаратів, що функціонують за умов ресурсних та інформаційних обмежень. EN: Context of this article topics is that the issues of choosing the optimal in information and cost sense of models and methods of data analysis in autonomous navigation systems under a priori uncertainty, resource and information constraints are not sufficiently investigated and are still not fully resolved. Article purpose – to increase the efficiency of the autonomous navigation system of a compact drone on the terrain, based on data from visual and inertial sensors, operating in training and exam modes in the conditions of limited computing resources and the volume of the training sample, in the information and value sense. Methods of a research are based on the usage of technology of convolutional neural networks for the formation of a feature representation of visual observations, sparse-coding neural gas algorithms for the training of convolutional filters, the model of support vectors for regression analysis of data, on the principles of mathematical statistics and information theory for constructing and evaluating the functional efficiency of classification decision rules. efficiency of classification decision rules. Results – new models and methods of information intelligent technology of autonomous navigation for compact drones have been developed, allowing the training of the most computationally labor-intensive component of the system, the feature extractor from observation, in unsupervised manner in the process of direct propagation of the signal. In this case, the criterion for choosing the optimal parameters in information and cost sense for model of data analysis is proposed, and it is shown by the results of physical modeling that the validity of the formed decision rules is acceptable for practical use. Conclusions. The architecture of the convolutional neural network and the method of its unsupervised learning for the formation of a feature representation of observations in the autonomous navigation problem based on the algorithm of sparse coding neural gas is proposed. The criterion for choosing data analysis parameters is developed and according to the results of physical modeling, the suitability for practical use of developed algorithms of navigation on unknown terrain is proved. The practical value of the results obtained for unmanned aviation is to form a modern scientific and methodological basis for designing capable of training autonomous navigation systems for compact drones operating in the conditions of resource and information constraints.Item Two methods for construction of suboptimistic and subpessimistic solutions of the interval problem of mixed-boolean programming(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Mamedov, К. Sh.; Mammadli, N. O.; Мамедов, К. Ш.; Мамедлі, Н. О.EN: Context. The interval problem of mixed Boolean programming having numerous economic applications is considered. The object of the study was a model of the integer programming. Objective. Development of methods for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions of the mixed Boolean programming interval problem. Two methods for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions of mixed Boolean programming problems with interval initial data are introduced. These methods are based on some economic interpretation of the model considered. Method. Two methods for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions of mixed Boolean programming problems with interval initial data are introduced. These methods are based on some economic interpretation of the considered model. In the first method a criterion of selecting unknowns for assigning values, which is based on the principle of profit maximum for each unit of expenditure is introduced. Since the coefficients of the problem are intervals, two strategies are chosen: optimistic and pessimistic. In the optimistic strategy, the idea of choosing unknowns is used, which corresponds to the maximum ratio of the corresponding maximum profit to the minimum expenditure. And in the pessimistic strategy, the idea of maximum ratio of the minimum profit to the maximum expenditure is used. In the second method, the concept of a non-linearly increasing penalty (price) for using a unit of the remaining resources is introduced, that on the right side is bounded. Taking into account the principles of the above first and second methods, using this concept of penalty (price), methods for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions have been developed. Results. The algorithms for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions to the interval problem of mixed Boolean programming are developed. Conclusions. A software package was developed for constructing suboptimistic and subpessimistic solutions to the interval problem of mixed Boolean programming. A number of computational experiments have been carried out over random problems of various dimensions. UK: Актуальність. Розглянуто интервальная завдання частково-Булевого програмування, що має многочісленние економічні застосування. Об’єктом дослідження була модель цілочисельного програмування. Мета роботи. Розробка методів побудови субоптімістіческого і субпессімістіческого рішень інтервального завдання частково-Булевого програмування. Метод. Введено два методи для побудови субоптімістіческого і субпессімістіческого рішень задач частково-Булевого програмування з інтервальними вихідними даними. Ці методи засновані на деякій економічній інтерпретації розглянутої моделі. У першому методі введений критерій вибору невідомих для присвоєння значень, який заснований за принципом максимальності прибутку на кожну одиницю витрат. Оскільки коефіцієнти завдання є інтервалами, обрані дві стратегії: оптимістичний і песимістичний. В оптимістичній стратегії використовується ідея вибору невідомих, яка відповідає максимальності відносини відповідної максимального прибутку на мінімальну витрату. А в песимістичній стратегії використана ідея максимальності відносини мінімального прибутку на максимальний витрата. У другому методі введено поняття нелінійно-зростаючого штрафу (ціни) за використання одиниці ресурсів, що залишилися тобто в правій частині обмежений. З огляду на принципи вищевказаних першого і другого методів з використанням цього поняття штрафу (ціни), розроблені методи побудови субоптімістіческого і субпессімістіческого рішень. Результати. Розроблено алгоритми побудови субоптімістіческого і субпессімістіческого решений інтервального завдання частково-Булевого програмування. Висновки. Складено програмний комплекс для побудови субоптімістіческого і субпессімістіческого рішень інтервального завдання частково-Булевого програмування. Проведено ряд обчислювальних експериментів над випадковими завданнями різної розмірності.Item Structural analysis and optimization of IDEF0 functional business process models(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Godlevskyi, M. D.; Orlovskyi, D. L.; Kopp, A. M.; Годлевський, М. Д.; Орловський, Д. Л.; Копп, А. М.EN: relevant problem of an approach development used to reduce system or random errors which occur during business process models design is solved. The object of the research includes graphical and mathematical models which describe business process structure. Objective. Minimization of systematic or random errors based on the development of an approach to formation and analysis of a business process structure in IDEF0 notation. Method. The approach to formation and analysis of a business processes structure in IDEF0 notation is proposed. Balancing coefficient, which was modified and augmented, considering weight coefficients of arcs of various types, is used for IDEF0 diagrams analysis. Cohesion types defined in the ISO/IEC/IEEE 2476 standard, which weight coefficients are calculated using their values normalization, are used to define values of arc weight coefficients. Results. The approach to IDEF0 diagrams analysis, which allows defining structural changes of diagrams to satisfy balancing requirements, has been developed. Recommendations obtained as a result of IDEF0 diagrams analysis, which describe product purchase and software release processes, and also recommendations of DevOps concept and SCOR supply chain reference model have been used to transform the source diagrams according to the balancing requirements. Further research may consider using of expert judgments for making decisions on recommendations development. Conclusions. The proposed approach can be used to support activities of collecting, storing, and sharing organizational knowledge allowing to analyze and improve business process models before they are added into an enterprise repository for future reuse to design new solutions. Next studies will consider various approaches to business process models representation in an enterprise repository, corresponding to Archimate, ARIS, and other notations. UK: Актуальність. Вирішено актуальну задачу розробки методу, який дозволяє знизити кількість системних або випадкових помилок, що виникають під час побудови моделей бізнес-процесів. Об’єктом дослідження є графічні та математичні моделі, які відображають структуру бізнес-процесів. Мета роботи – мінімізація системних або випадкових помилок на основі розробки методу формування та аналізу структури бізнес-процесів в нотації IDEF0. Метод. Запропоновано метод формування та аналізу структури бізнес-процесів в нотації IDEF0. Для аналізу діаграм IDEF0 використовується коефіцієнт збалансованості, який було модифіковано та доповнено з урахуванням вагових коефіцієнтів дуг різних видів. Для визначення значень даних коефіцієнтів використовуються типи зв’язності, визначені у стандарті ISO/IEC/IEEE 24765, вагові коефіцієнти яких розраховуються за допомогою нормування їх значущості. Результати. Розроблено метод аналізу діаграм IDEF0, який дозволяє визначати структурні зміни, за яких діаграми будуть задовольняти вимогам збалансованості та функціональної зв’язності. Рекомендації, отримані в результаті аналізу діаграм IDEF0, що описують процеси закупки продукції та випуску ПЗ, а також рекомендації концепції DevOps та референтної моделі u1086 операцій у ланцюгах поставок SCOR, дозволили перетворити вихідні діаграми відповідно до вимог збалансованості. У подальшому при прийнятті рішень про виробітку рекомендацій можуть бути використані експертні судження. Висновки. Запропонований метод може бути використаний для підтримки діяльності по накопиченню та розповсюдженню організаційних знань, дозволяючи аналізувати та вдосконалювати моделі бізнес-процесів, перш ніж вони будуть додані до корпоративного репозиторію для їх повторного використання при створенні нових рішень. У подальшому будуть розглянуті різні способи представлення моделей бізнес-процесів у корпоративному репозиторії, що відповідають нотаціям Archimate, ARIS та ін.Item Transient process at low-order frequency dependent digital components(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Ukhina, А. V.; Sitnikov, V. S.; Ухіна, Г. В.; Ситніков, В. С.EN: constructing specialized and programmable mobile systems, there arises the problem of system restructuring, under system functioning conditions breach because of changes in the noise-signaling environment or the system operating conditions. Any rearrangement of the system’s digital frequency-dependent components leads to the occurrence of transient process, which duration is determined by the components characteristics. The traditional approach to the transient process analysis refers to the zero initial conditions, however, the intelligent sensors and specialized computer systems operation as well as parameters adjustment as well as other system components can be performed under non-zero initial conditions. This implies the need for a large number of computations, not feasible sometimes in real time. Here essential is to assess the duration of process’ transition to readjustment process to provide the system operability under new conditions. Objective. To estimate the transient process’ maximum duration when rearrangement, to determine the possible rearrangements range and width, taking into account the system stability. Method. This research carrying out improved is the indirect method of transient process duration estimating by the transfer function poles simplifying the irrational function expansion. Results. The effected analysis with relevant modeling and theoretical verification allowed obtaining relations to estimate the transient process maximum duration and to determine possible modifications range and width taking into account the system stability. Upon research results we built the dependencies of transient process duration onto the cutoff respective frequency. Simplified is the representation of relation used to determine the transient process length at the expense of decomposing into order series. Conclusions. The results obtained allow us to estimate the transient process duration upper limit by improving the indirect method of estimating the transient process duration along the transfer function poles, while simplifying the irrational function expansion, that making possible, before the rearrangement beginning, considering the given new relative cutoff frequency and the component order, to predict the component stability afterwards. From a practical point of view, this reduces the calculations amount and due to the predicted result, increases the specialized computer system overall and by-components efficiency for specified performance criteria. The results obtained are applicable to the design of computer systems’ microprocessor components. UK: Актуальність. При побудові спеціалізованих і програмованих мобільних систем виникає завдання перебудови системи, коли порушуються умови функціонування системи через зміни помехо-сигнального оточення або умов роботи системи Будь-яка перебудова цифрових частотно-залежних компонент системи призводить до виникнення в системі перехідного процесу, тривалість якого визначається характеристиками компонент. Традиційний підхід до аналізу перехідного процесу здійснюється при нульових початкових умовах, однак робота інтелектуальних датчиків, спеціалізованих комп’ютерних систем і перебудова параметрів може здійснюватися при ненульових початкових умовах. Це призводить до необхідності великого числа обчислень, що іноді не можливо у реальному масштабі часу. У цих умовах необхідно оцінити тривалість перехідного процесу до процесу перебудови, щоб забезпечити роботу системи до нової перебудови. Ціль. Оцінити максимальну тривалість перехідного процесу, визначити діапазон і ширину можливих перебудов з урахуванням забезпечення стійкості системи. Метод. У роботі вдосконалено непрямий метод оцінки тривалості перехідного процесу по полюсах передавальної функції за рахунок спрощення розкладання іраціональної функції. Результати. Проведений аналіз, моделювання і теоретична перевірка дозволили отримати співвідношення для оцінки максимальної тривалості перехідного процесу, визначити діапазон і ширину можливих перебудов з урахуванням забезпечення стійкості системи. Знайдена залежність виду перехідного процесу від відносної частоти зрізу. Побудовано залежності тривалості перехідного процесу від відносної частоти зрізу. Спрощено представлення співвідношення для визначення тривалості перехідного процесу за рахунок розкладання в ступеневий ряд. Висновки. Отримані результати дозволяють оцінити верхню межу тривалості перехідного процесу, можливості компоненти спеціалізованої комп’ютерної системи при зміні параметрів, при цьому забезпечивши її стійкість. Результати застосовують при проектуванні мікропроцесорних компонент комп’ютерних систем.Item Корреляционный метод формирования обучающей выборки для адаптации пространственного фильтра(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Пиза, Дмитрий Макарович; Романенко, Сергей Николаевич; Семенов, Д. С.; Піза, Дмитро Макарович; Романенко, Сергій Миколайович; Семенов, Д. С.; Piza, D. M.; Romanenko, S. N.; Semenov, D. S.RU: Актуальность. Для обеспечения помехозащищенности современных радиолокационных станций используют двухэтапную пространственно-временную обработку сигналов. Однако, при одновременном воздействии активной шумовой и пас-сивной помехи последняя декоррелирует активную помеху. Это существенно ограничивает помехозащищенность когерентно-импульсных радиолокационных станций. Поэтому формирование классифицированной обучающей выборки, порожденной только активной шумовой помехой, является достаточно актуальной задачей. Целью работы является исследование корреляционного метода формирования классифицированной обучающей выборки в реальном масштабе времени путем текущего анализа модуля межканального коэффициента корреляции по дальности в каждом периоде повторения сигналов радиолокационной станции. Метод реализуется формированием интервальной синхронной оценки как модуля межканального коэффициента корреляции, так и весовых коэффициентов пространственного фильтра. При этом, интервал с максимальным значением модуля межканального коэффициента корреляции определяется как классифицированная обучающая выборка, а сформированный на этом интервале весовой коэффициент используется для адаптации весового коэффициента пространственного фильтра при компенсации активной шумовой помехи в следующем периоде повторения сигналов радиолокационной станции. Результаты. Рассмотрены теоретические и практические аспекты формирования классифицированной обучающей выборки. Разработана структурная схема пространственного фильтра с корреляционным анализом текущего распределения пассивной помехи по дальности посредствам оценки модуля межканального коэффициента корреляции сигналов, действующих в каналах пространственного фильтра. Разработана и протестирована математическая модель адаптивного пространственного фильтра. Подтверждена возможность работы пространственного фильтра с формированием классифицированной обучающей выборки в реальном масштабе времени. Выводы. Научная новизна проведенного исследования состоит в дальнейшей разработке нового метода формирования классифицированной обучающей выборки для адаптации пространственного фильтра. Показано, что текущий анализ модуля межканального коэффициента корреляции позволяет в реальном масштабе времени определить интервал, на котором отсутствует пассивная помеха, и сформировать обучающую выборку для адаптации весовых коэффициентов пространственного фильтра. Практическая значимость определяется разработкой структурной схемы пространственного адаптивного фильтра и полученными результатами моделирования, при этом адекватность модели подтверждена аналитическими расчетами. UK: Актуальність. Для забезпечення завадозахищеності сучасних радіолокаційних станцій використовують двоетапну просторово-часову обробку сигналів. Однак, при одночасному впливі активної шумової та пасивної завади остання декорелює активну заваду. Це істотно обмежує завадозахищеність когерентно-імпульсних радіолокаційних станцій. Тому формування класифікованої навчальної вибірки, породженої тільки активною шумовою завадою, є досить актуальним завданням. Метою роботи є дослідження кореляційного методу формування класифікованої навчальної вибірки в реальному масштабі часу шляхом поточного аналізу модуля міжканального коефіцієнта кореляції по дальності в кожному періоді повторення сигналів радіолокаційної станції. Метод реалізується формуванням інтервальної синхронної оцінки як модуля міжканального коефіцієнта кореляції, так і вагових коефіцієнтів просторового фільтра. При цьому, інтервал з максимальним значенням модуля міжканального коефіцієнта кореляції визначається як класифікована навчальна вибірка, а сформований на цьому інтервалі ваговий коефіцієнт використовується для адаптації вагового коефіцієнта просторового фільтра при компенсації активної шумової завади в наступному періоді повторення сигналів радіолокаційної станції. Результати. Розглянуто теоретичні та практичні аспекти формування класифікованої навчальної вибірки. Розроблено структурну схему просторового фільтра з кореляційним аналізом поточного розподілу пасивної завади по дальності за допомогою оцінки модуля міжканального коефіцієнта кореляції сигналів, що діють в каналах просторового фільтра. Розроблено і протестовано математичну модель адаптивного просторового фільтра. Підтверджено можливість роботи просторового фільтра з формуванням класифікованої навчальної вибірки в реальному масштабі часу. Висновки. Наукова новизна проведеного дослідження полягає в подальшій розробці нового методу формування класифікованої навчальної вибірки для адаптації просторового фільтра. Показано, що поточний аналіз модуля міжканального коефіцієнта кореляції дозволяє в реальному масштабі часу визначити інтервал, на якому відсутня пасивна завада, і сформувати навчальну вибірку для адаптації вагових коефіцієнтів просторового фільтра. Практична значимість визначається розробкою структурної схеми просторового адаптивного фільтра і отриманими результатами моделювання, при цьому адекватність моделі підтверджена аналітичними розрахунками. EN: Contex. To ensure noise immunity of modern radar stations, two-stage space-time signal processing is used. However, with simultaneous exposure to active and passive interference, the latter decorrelates the active interference. This significantly limits the noise immunity of coherent-impulse radar stations. Therefore, the formation of a classified training sample, generated only by active noise interference, is quite important task. Objective. The aim of the work is to investigate the correlation method for the formation of a classified learning sample in real time by the current analysis of the interchannel correlation coefficient module over distance in each period of repeating the radar signal. The method is realized by forming an interval synchronous evaluation of both the interchannel correlation coefficient modulus and the spatial filter weight coefficients. In this case, the interval with the maximum value of the interchannel correlation coefficient modulus is defined as the classified training sample, and the weight coefficient formed on this interval is used to adapt the spatial filter weight factor when the active noise interference is compensated in the next period of repeating the signals of the radar. Results. The theoretical and practical aspects of the formation of the classified training sample are considered. It was developed a block diagram of the spatial filter with a correlation analysis of the current passive interference distribution over distance by estimating the interchannel correlation coefficient modulus of the signals acting in the channels of the spatial filter. A mathematical model of the adaptive spatial filter was developed and tested. The possibility of working a spatial filter with the formation of a classified training sample in real time has been confirmed. Conclusions. The scientific novelty of the study is to further develop a new method for the formation of a classified training sample for the adaptation of a spatial filter. It is shown that the current analysis of the module of the interchannel correlation coefficient allows in real time to determine the interval on which there is no passive interference and to form a training sample for adaptation of the weight coefficients of the spatial filter. Practical significance is determined by the development of the structural scheme of the spatial adaptive filter and the obtained simulation results, while the adequacy of the model is confirmed by analytical calculations.Item Комп’ютерне моделювання функцій перетворення оптичних схем засобу вимірювання температури, побудованого на ефекті Рамана та структура алгоритму їх дослідження(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Кривенчук, Ю. П.; Шаховська, Н. Б.; Вовк, О. Б.; Мельникова, Н. І.; Kryvenchuk, Yu. P.; Shakhovska, N. B.; Vovk, О. B.; Melnykova, N. I.UK: . В процесі вимірювання температури за зсувом частоти комбінаційного розсіювання світла, виникає проблема визначення еквівалентної частоти спектру. Це проявляється внаслідок проходження відбитого випромінювання через оптичні елементи, яке спотворюється похибками комплексних частотних характеристик цих елементів. Неточне визначення еквівалентної частоти тягне за собою велику похибку визначення температури. Тому актуальним є синтез програмних моделей оптичних елементів оптичних схем, а також спектру комбінаційного розсіювання світла для подальших їх досліджень. Мета роботи – синтез моделей елементів оптичних схем та спектрів комбінаційного розсіювання світла для подальшого дослідження оптичних елементів та оптичних кіл. Метод. Останнім часом широко застосовуються різноманітні вироби та сенсори, розроблені на базі мікро- та наноструктурованих матеріалів. Розроблено цілу низку компонентів електронної техніки, які в сотні разів є меншими за своїх попередників. В процесі виготовлення таких мініатюрних компонентів електронної техніки, необхідно докладно контролювати температуру. Характеристики існуючих засобів вимірювань не цілком задовольняють цим вимогам. Одним із перспективних напрямків для вирішення цієї проблеми є застосування методу комбінаційного розсіювання світла. В межах методу комбінаційного розсіювання світла відомо два способи визначення температури: перший за відношенням інтегральної площі стоксової компоненти спектру до антистоксової, другий за зсувом частоти комбінаційного розсіювання світла. Другий спосіб має кращу швидкодію, що перевищує перший більше як в 2 рази, оскільки потрібно визначати тільки антистоксову компоненту спектру. Також даний спосіб має меншу методичну похибку, яка виникає за рахунок перегріву досліджуваного об’єкту лазером. Тому було обрано даний метод та спосіб для подальших досліджень. Результати. Синтезовано комп’ютерні моделі оптичних елементів та оптичних u1089 схем, а також спектри комбінаційного розсіювання світла. Запропоновано два методи визначення значення еквівалентної частоти антистоксової компоненти спектру комбінаційного розсіювання світла. Висновки. Проведені дослідження показали, що первинне коло оптичної схеми не вносить похибки в результат вимірювання температури за зсувом частоти комбінаційного розсіювання світла. Доведено доцільність проведення дослідження вторинного кола оптичної схеми. EN: Context. In the process of measuring the temperature for the frequency shift of the combination scattering of light there is a problem of determining the equivalent frequency of the spectrum. This is manifested by the passage of reflected radiation through optical elements, which is distorted by the errors of the complex frequency characteristics of these elements. Large error in temperature determination is result of inaccurate definition of the equivalent frequency. Therefore, the synthesis of software models of optical elements of optical circuits, as well as the spectrum of combinational light scattering for further research is relevant. Objective – synthesis of models of elements of optical circuits and spectra of combination scattering of light. That makes it possible to investigate the uncertainty of the transfer characteristics of the optical transformation function. Method. Recently, various products and sensors, developed on the basis of micro and nanostructure materials, are widely used. A number of electronic technology components are developed that are hundreds of times smaller than their predecessors. In the process of manufacturing such miniature components of electronic technology need to carefully monitor the temperature. Characteristics of existing measuring instruments do not fully meet these requirements. One of the promising directions for solving this problem is the use of the method of combining light scattering. Two methods of determining the temperature are known in the framework of the method of the combination scattering of light: the first with respect to the ratio of the integral area of the Stokes component of the spectrum to the anti-Stokes, the second by the shift of the frequency of light scattering. The second method has a better performance at least 2 times, since it is only necessary to determine the anti-Stokes component of the spectrum. Also, this method has a lesser methodological error, which arises due to overheating of the object being studied by a laser. Therefore, this method and method for further research was chosen. Results. Synthesized computer models of optical components and optical circuits and Raman spectroscopy. Two methods for determining the value of the equivalent frequency of an anti-Stokes component of the light scattering spectrum are proposed. Conclusions. The conducted studies have shown that the primary circle of the optical circuitry does not make any errors in the result of measuring the temperature at the shift of the frequency of the combination light scattering. It’s proven expedient to conduct a study of the secondary circle of the optical circuit.Item Використання термоміграції в технології силових напівпровідникових приладів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Кравчина, В. В.; Полухін, О. С.; Kravchina, V. V.; Polukhin, O. S.UK: Актуальность. Проведені дослідження дозволяють удосконалити технологічні процеси виготовлення н/п приладів та контроль їх якості. Мета роботи – розробка і вдосконалення технології СНП з використовуванням процесів ТМ Al та дослідження рельєфу травлення кремнію в області р+-Si ізоляції. Досліджувався вплив часу відпалу на особливості МТ канавок в області термоміграціі. Метод. Об’єктом дослідження були технологічні особливості процесів формування структур за різними маршрутами, що відрізняються послідовністю проведення процесів формування активних структур, а саме процесів відпалу структур і термоміграціі Al. Результати. В роботі проаналізовані причини зміни напруги пробою p-n-переходів вертикальних наскрізних областей, створених термоміграцією, в залежності від часу відпалу н/п структур. На зразках з оптимальним режимом відпалу в 16 годин при температурі 1250º С спостерігаються максимальні напруги пробою шарів ізоляції та мінімальні величини МПТ канавок травлення кремнію різного типу провідності в області ізоляції кристалів наскрізними ТМ шарами. Такий мінімальний мікрорельєф визначає мінімум залишкових механічних напружень. Показано, що при виготовленні н/п структур приладів більшої потужності із зворотною напругою 2000 В, оптимальним є варіант маршруту, коли спочатку проводять процеси загонки домішок глибоких активних шарів, а потім проводять процеси ТМ при формуванні шарів ізоляції. Надалі проводять суміщений відпал як ізоляції, так і активних шарів. Таке суміщення процесів відпалу покращує характеристики структур. Висновки. В роботі визначено оптимальний маршрут, режим відпалу структур та показано, що контроль змін кінетики травлення шарів кремнію в області ТМ домішки алюмінію допомагає у визначенні оптимальних режимів. EN: Relevance. The conducted researches allow to improve technological processes of manufacture of semiconductor devices and control of their quality. Objective is to investigate the relief of silicon etching in the area of p + -Si isolation and using of Al-thermigration processes for further develo Method. The object of the study was the technological features of the processes of forming structures on different routes, differing in the manner of carrying out processes of annealing structures and processes of thermomigration Al. The influence of the annealing time on the features of the microrelief of etching grooves in the region of thermomigration has been studied. Results. The causes of change of breakdown voltage of vertical p-n- junctions formed by thermomigration vs post-migration annealing time and thermomigration process optimization are discussed. On these samples is observed minimal microrelief of the groove etching of various types of conductivity silicon in the area under the insulation of the crystals. Such a minimal microrelief determines the minimum of residual mechanical stresses. The control of changes in the kinetics of etching layers of monocrystalline silicon in the field of thermal migration of aluminum impurities helps in determining the modes of technology for the formation of semiconductor structures with high breakdown electrical voltages. At the same time, two conditions are fulfilled: the first one is the excess of the lateral length of aluminum diffusion over the lateral length of the region of mechanical stresses along the perimeter of the thermo-migration region; and the second, it is a reduction and stabilization of changes in the rate of etching of the thermo-migration layers by minimizing the elasticmechanical, deformation component of the activation energy of the etching process of p+-Si. It is shown that in the manufacture of chips of larger power devices with a larger area and a reverse voltage of up to 2000 V, the optimal variant is the route variant, when the processes of impounding impurities of deep active layers are first carried out, then the processes of thermomigration during the formation of insulation layers. Then there are annealing of isolation and active layers. This combination of annealing processes improves the characteristics of structures. Conclusions. The optimum route, the annealing mode of the structures are determined in the work, and it is shown that monitoring the changes in the etching kinetics of silicon layers in the region of thermal immigration of aluminum impurities helps in determining optimal regimes.Item Investigation of temperature modes in thermosensitive non-uniform elements of radioelectronic devices(Національний університет "Запорізька політехніка", 2018) Havrysh, V. I.; Baranetskij, Ya. O.; Kolyasa, L. I.; Гавриш, В. І.; Баранецький, Я. О.; Коляса, Л. І.EN: Context. The non-linear boundary value problem of heat conduction for a thermosensitive non-homogeneous strip-shaped element of a radio-electronic system with a through inclusion has been solved whose analytical-numerical solution enables us to analyze temperature regimes in the element. Objective. Is to develop such a method of linearization of mathematical model of heat conduction which enables us to obtain analytical numerical solution of the corresponding non-linear boundary value problem for determination of temperature field in elements of radio electronic devices, which are geometrically represented by a thermosensitive plate with a through inclusion. Method. A linearizing function which enables us to partially linearize the initial non-linear mathematical model of heat conduction for a thermosensitive non-homogeneous element of a radio electronic system in the form of “plate-inclusion” structure has been suggested. The introduced piece-wise linear approximation of temperature on plate-inclusion interfaces has enabled us to completely linearize the corresponding partially linearized boundary value problem relative to the linearizing function. After this, it became possible to apply Fourier’s integral transformation to the obtained linear problem with respect to one of the spatial coordinates, as well as to determine the linearizing function. The linear dependence of the coefficient of heat conductivity on temperature for structure materials with the use of the linearizing function has been considered. By solving the boundary value problem, the formulae for determination of temperature field in the “plate-inclusion” thermosensetive structure have been obtained. Results. The obtained formulae for determination of temperature field in a thermosensitive non-homogeneous element of radio electronic system were used to create the software which enables us to obtain distribution of value of temperature and to analyze temperature regimes. Conclusions. A mathematical model for the calculation for the temperature field in a “plate-inclusion” thermosensitive structure is adequate to the actual physical process, because no jump of temperature at “plate-inclusion” interfaces is observed. The numerical results for the chosen materials under linear dependence of the coefficient of thermoconductivity on temperature differ by 7% from the results which are obtained for constant coefficient of heat conductivity. Prospect of further investigation will consider more complicated geometric representation of elements of radio electronic systems. UK: Актуальність. Розв’язано нелінійну крайову задачу теплопровідності для термочутливого неоднорідного елемента радіоелектронної системи у вигляді смуги з наскрізним включенням, аналітично-числовий розв’язок якої дає змогу аналізувати у ньому температурні режими. Мета роботи – розробка методу лінеаризації нелінійної математичної моделі теплопровідності, який дає змогу отримати аналітично-числовий розв’язок відповідної нелінійної крайової задачі для визначення температурного поля в елементі радіоелектронних пристроїв, які геометрично зображено термочутливою пластиною з наскрізним включенням. Метод. Запропоновано лінеаризуючу функцію, яка дає змогу частково лінеаризувати вихідну нелінійну математичну модель теплопровідності для термочутливого неоднорідного елемента радіоелектронної системи у вигляді конструкції «пластина-включення». Введена кусково-лінійна апроксимація температури на поверхнях спряження пластини з включенням дозволила повністю лінеаризувати відповідну частково лінеаризовану крайову задачу відносно лінеаризуючої функції. Після цього стало можливим застосувати інтегральне перетворення Фур’є за однією з просторових координат до отриманої лінійної задачі та визначити лінеаризуючу функцію. Розглянуто лінійну залежність коефіцієнта теплопровідності від температури для конструкційних матеріалів з використанням лінеаризуючої функції. Шляхом розв’язання крайової задачі отримано формули для визначення температурного поля в термочутливій конструкції «пластина-включення». Результати. Із використанням отриманих формул для визначення температурного поля у термочутливому неоднорідному елементі радіоелектронної системи створено обчислювальні програми, які дають змогу отримати числові значення розподілу температури та аналізувати температурні режими. Висновки. Розроблена математична модель розрахунку температурного поля в термочутливій конструкції «пластина-включення» є адекватною до реального фізичного процесу так як не спостерігається стрибка температури на поверхнях спряження пластини з включенням. Числові результати для вибраних матеріалів за лінійної залежності коефіцієнта теплопровідності від температури відрізняються від результатів, отриманих для сталого коефіцієнта теплопровідності, на 7%. Перспективи подальших досліджень полягатимуть у розгляді складніших геометричних зображень елементів радіоелектронних систем.