Радіоелектроніка, інформатика, управління - 2022, №3 (62)
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/26545
Browse
Recent Submissions
Item Method of improving the accuracy of navigation mems data processing of UAV inertial navigation system(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Fesenko, O. D.; Bieliakov, R. O.; Radzivilov, H. D.; Sasin, S. A.; Borysov, O. V.; Borysov, I. V.; Derkach, T. M.; Kovalchuk, O. O.; Фесенко, О. Д.; Бєляков, Р. О.; Радзівілов, Г. Д.; Сасін, С. А.; Борисов, О. В.; Борисов, I. В.; Деркач, Т. В.; Ковальчук, О. О.EN: Context. Modern theory and practice of preparation and conduct of hostilities on land, at sea, in the air, and recently in cyberspace dictates the relentless modernization of military equipment. The development of fundamentally new weapons is carried out considering one of the main requirements – maximum automation of operational processes, which allows combatants to distance themselves from each other as much as possible. Among the newest models of armaments on the battlefield, due to the predominantly positional nature of the armed confrontation, unmanned aerial vehicles (UAVs) have become virtually indispensable due to their own multitasking. One of the ways to increase the efficiency of UAVs on the battlefield is to increase the level of technical perfection of flight control systems. Creating new approaches to the design of unmanned aerial vehicle navigation systems, in particular, based on a platformless inertial navigation system is an urgent task that will provide automatic control of the UAV flight route in the absence of corrective signals from the global satellite navigation system. Objective. The purpose of this work is to develop a method for improving the accuracy of MEMC navigation data processing of an inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle based on an advanced Madgwik filter. This method will increase the speed of data processing of navigation parameters and the accuracy of determining the positioning parameters in the space of the UAV through the use of an advanced Madgwik filter. The paper shows the developed block diagram of MEMS PINS filtration on the basis of the improved Madgwik filter, the detailed mathematical description of filtration processes is carried out. This method was tested experimentally in the MATLAB software environment using a real set of data collected during the flight of the UAV. Method. To achieve this goal, the following methods were used: intelligent systems, theory of automatic control, pseudo-spectral method; methods based on genetic algorithm and fuzzy neural network apparatus. Results. A method for improving the accuracy of MEMC navigation data processing of an inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle based on an advanced Madgwik filter has been developed. The possibility of practical application of the obtained results and in comparison, with traditional methods is investigated. An experiment was performed in the MatLab software environment, and a comparison was made with the method of processing navigation data based on the Madgwik filter and the Kalman filter. Conclusions. The developed method of increasing the accuracy of MEMC navigation data processing of an inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle based on an advanced Madgwik filter shows an advantage over known methods in the absence of corrective signals from the global satellite navigation system for accuracy and speed of navigation data processing. UK: Актуальність. Сучасна теорія і практика підготовки та ведення воєнних дій на суші, на морі, повітрі, а віднедавна і у кіберпросторі диктує невпинну модернізацію військової техніки. Розробка принципово нового озброєння здійснюється з урахуванням однієї із основних вимог – максимальної автоматизації процесів експлуатації, що дозволяє комбатантам максимально дистанціюватися один від одного. Серед новітніх зразків озброєння на полі бою, через переважно позиційний характер ведення збройного протистояння, стали фактично незамінними, через власну мультизадачність, безпілотні літальні апарати (БПЛА). Одним з шляхів підвищення ефективності БПЛА на полі бою є підвищення рівня технічної досконалості систем керування польоту. Створення нових підходів для проектування навігаційних систем безпілотних літальних апаратів, зокрема, на основі безплатформенної інерціальної навігаційної системи є актуальним завданням, що дозволить забезпечити автоматичне керування маршрутом польоту БПЛА за відсутності коригувальних сигналів від глобальної системи супутникової навігації. Мета. Метою роботи є розробка методу підвищення точності обробки навігаційних даних MEMC інерціальної навігаційної системи безпілотного літального апарату на основі вдосконаленого фільтру Маджвіка. Зазначений метод дозволить підвищити швидкість обробки даних навігаційних параметрів та точність визначення параметрів позиціювання в просторі БПЛА за рахунок застосування вдосконаленого фільтру Маджвіка. В роботі показано розроблену блок-схему фільтрації МЕМС БІНС на основі вдосконаленого фільтра Маджвіка, проведено деталізований математичний опис процесів фільтрації. Зазначений метод був апробований експериментально в програмному середовищі MatLab використовуючи реальний набір даних зібраний в процесі польоту БПЛА. Метод. Для досягнення поставленої мети використано такі методи: інтелектуальні системи, теорія автоматичного управління, псевдоспектральний метод; методи на базі генетичного алгоритму та апарат нечіткої нейронної мережі. Результати. Розроблено метод підвищення точності обробки навігаційних даних MEMC інерціальної навігаційної системи безпілотного літального апарату на основі вдосконаленого фільтру Маджвіка. Досліджено можливість практичного застосування отриманих результатів та порівняно з традиційними методами. Проведено експеримент в програмному середовищі MatLab, та проведено порівняння із методом обробки навігаційних даних на основі фільтру Маджвіка і фільтру Калмана. Висновки. Розроблений метод підвищення точності обробки навігаційних даних MEMC інерціальної навігаційної системи безпілотного літального апарату на основі вдосконаленого фільтру Маджвіка показує перевагу порівняно із відомими методами за відсутності коригувальних сигналів від глобальної системи супутникової навігації із точності та швидкості обробки навігаційних данних.Item Behavior classification of control unit of systems(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Poliakov, M. O.; Поляков, Михайло ОлексійовичEN: Context. The behavior of the system is included in the basic concepts that characterize its functioning. In an event-driven system, behavior is modeled using a state machine. Known classifications of behavior take into account the genus and type of automaton. At the same time, in modern systems, control automata are integrated into hierarchies and have a number of new properties that are not reflected in their classifications. Objective. The purpose of the work is to systematize the forms of specifying the behavior of integrated systems and methods for changing the behavior in the process of their use. The novelty of the proposed classification lies in taking into account the behavior of new types of non-binary, semantic, controlled and changeable individual automata and the structures of these automata. Method. The essence of behavior is presented as the ambiguity of reactions to the input signals of the control automaton, which manifests itself in a certain pattern of changing its states and outputs. When classifying behaviors, the expediency of exploratory behavior is determined. Such ways of achieving the goal as adaptation, change or absorption of the environment, change in the goals of behavior are noted. According to the level of complexity of behavior, systems with predetermined, regulated, organizing, predictable and autonomous behavior are distinguished. Along with the automaton model of behavior, the importance of modeling behavior in the form of a combination of statements is noted. The importance of describing the possible and emergency behavior of the system is noted. A classification of the system’s behavior in terms of constancy and variability is proposed. The structure and principles of the implementation of changeable behavior within the framework of the processes of external control of the automaton and its self-government are described. Based on the concept of arity of behavior, the functional and technological behavior of a finite automaton are singled out. As part of the classification of behavior by the level of formation, the switching, combinational and automatic behavior of states, as well as the behavior of the automaton in the contours of activity and the typical behavior of the automaton in the hierarchy, are described. Experiments. With the use of the proposed classification features, the behavior of control devices of monitoring systems for power transformer parameters, object temperature control and integrated hierarchical systems is analyzed. Results. The proposed classification describes the directions for specifying behavior in complex integrated systems according to 13 main and 84 detailing features, which facilitates the process of designing behavior and highlights new system capabilities. Conclusions. The actual problem of systematization of the behavior of control devices of systems has been solved. Classification features give directions for the use of standard solutions for describing the behavior of the system, which simplifies the process and reduces the complexity of designing its functional structure. UK: Актуальність. Поведінка системи входить у основні поняття, що характеризують її функціонування. У подієво-керованій системі поведінка моделюється за допомогою кінцевого автомата. Відомі класифікації поведінки враховують рід і тип автомата. Разом з тим, у сучасних системах керуючі автомати інтегровані в ієрархії та мають низку нових властивостей, які не відображені у їх класифікаціях. Ціль. Метою роботи є систематизація форм завдання поведінки інтегрованих систем та методів зміни поведінки у процесі їх використання. Новизна запропонованої класифікації полягає в обліку поведінок нових типів небінарних, семантичних, керованих та змінюваних окремих автоматів та структур цих автоматів. Метод. Сутність поведінки представлена як неоднозначність реакцій на вхідні сигнали керуючого автомата, яка проявляється у певній закономірності зміни його станів та виходів. При класифікації поведінок визначено доцільність дослідницької поведінки. Відзначено такі способи досягнення мети як адаптація, зміна або поглинання довкілля, зміна цілей поведінки. За рівнем складності поведінки виділені системи з визначеною, регульованою, організуючою, прогнозованою та автономною поведінкою. Поруч із автоматною моделлю поведінки відзначено важливість моделювання поведінки як комбінації висловлювань. Відзначено важливість опису можливої та аварійної поведінки системи. Запропоновано класифікацію поведінки системи в категоріях сталості та мінливості. Описано структуру та принципи реалізації мінливої поведінки в рамках процесів зовнішнього управління автоматом та його самоврядування. Спираючись на поняття арності поведінки, виділено функціональну та технологічну поведінку кінцевого автомата. У рамках класифікації поведінки за рівнем формування описані комутаційна, комбінаційна та автоматна поведінка станів, а також поведінка автомата в контурах діяльності та типова поведінка автомата в ієрархії. Експерименти. Із застосуванням запропонованих класифікаційних ознак проаналізовано поведінку пристроїв керування систем моніторингу параметрів силового трансформатора, керування температурою об’єкта та інтегрованих ієрархічних систем. Результати. Запропонована класифікація визначає напрями завдання поведінки у складних інтегрованих системах за 13 основними та 84 ознаками що деталізують, що полегшує процес проектування поведінки, виділяє нові можливості систем. Висновки. Вирішено актуальне завдання систематизації поведінки пристроїв управління систем. Класифікаційні ознаки дають напрями використання типових рішень опису поведінки системи, що спрощує процес, зменшує трудомісткість проектування її функціональної структури.Item Синтез алгоритма управления транспортным конвейером(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Пигнастый, О. М.; Ивановская, О. В.; Пігнастий, О. М.; Івановська, О. В.; Pihnastyi, O. M.; Ivanovska, O. V.RU: Актуальность. Рассмотрена проблема оптимального управления потоковыми параметрами транспортной системы конвейерного типа при наличие ступенчатого регулировании скорости ленты секции конвейера. Объектом исследования являлась аналитическая модель транспортного конвейера, которая использована в качестве фундамента для синтеза алгоритмов оптимального управления потоковыми параметрами транспортного конвейера. Цель работы заключается в развитие методов проектирования систем оптимального управления потоковыми параметрами транспортного конвейера с учетом транспортной задержки при ступенчатом регулировании потоковых параметров транспортной системы. Метод. Разработана аналитическая модель секции конвейера с учетом ступенчатого регулирования значений потоковых параметров транспортной системы. При построения модели секции конвейера для определения зависимостей между потоковыми параметрами транспортной системы записаны уравнения в частных производных. Для синтеза алгоритмов оптимального управления скоростью движения ленты секции конвейера введен критерий качества управления. Используя принцип максимума Понтрягина, поставлена задача оптимального управления потоковыми параметрами секции конвейера. Для транспортной системы записана функция Гамильтона, учитывающая критерий качества управления, наложенные ограничения и дифференциальные связи между параметрами системы. Продемонстрирована методика синтеза алгоритма оптимального управления скоростью ленты секции конвейера и определены условия переключения скорости движения ленты. Результаты. Разработанная модель секции конвейера использована для синтеза алгоритма оптимального управления потоковыми параметрами транспортной системы при ступенчатом переключении режимов скорости ленты. Выводы. Разработана методика синтеза алгоритмов оптимального управления потоковыми параметрами транспортной системы при ступенчатом регулировании скорости движения ленты секции конвейера. Полученные алгоритмы могут быть использованы для снижения удельных энергетических затрат на транспортировку материала на предприятиях горнодобывающей промышленности. UK: Актуальність. Розглянута проблема оптимального управління потоковими параметрами транспортної системи конвейєрного типу при наявності ступенчатого регулювання швидкості ленти секцій конвейєра. Об’єктом дослідження була аналітична модель транспортного конвейєра, яка використана в якості фундаменту для синтезу алгоритмів оптимального управління потоковими параметрами транспортного конвейера. Мета роботи полягає в розвитку методів проектування системи оптимального управління потоковими параметрами транспортного конвейера з урахуванням транспортної задержки при ступенчаті регулювання потокових параметрів транспортної системи. Метод. Розроблено аналітичну модель секції конвеєра з урахуванням ступінчастого регулювання значень потокових параметрів транспортної системи. При побудові моделі секції конвеєра визначення залежностей між потоковими параметрами транспортної системи записані рівняння в приватних похідних. Для синтезу алгоритмів оптимального управління швидкістю руху стрічки секції конвеєра запроваджено критерій якості управління. Використовуючи принцип максимуму Понтрягіна, поставлено завдання оптимального керування потоковими параметрами секції конвеєра. Для транспортної системи записано функцію Гамільтона, що враховує критерій якості управління, обмеження та диференціальні зв’язки між параметрами системи. Продемонстровано методику синтезу алгоритму оптимального управління швидкістю стрічки секції конвеєра. Визначено умови перемикання швидкості руху стрічки конвеєра. Результати. Розроблена модель секції конвеєра використана синтезу алгоритму оптимального управління потоковими параметрами транспортної системи при ступінчастому перемиканні режимів швидкості стрічки. Висновки. Розроблено методику синтезу алгоритмів оптимального керування потоковими параметрами транспортної системи при ступінчастому регулюванні швидкості руху стрічки секції конвеєра. Отримані алгоритми можуть бути використані для зниження питомих енергетичних витрат на транспортування матеріалу на підприємствах гірничодобувної промисловості. EN: Context. The problem of optimal control of the flow parameters of a transport system of a conveyor type in the presence of stepwise regulation of the speed of the conveyor section belt is considered. The object of the study is the analytical model of the transport conveyor, which was used as a foundation for the synthesis of optimal control algorithms for the flow parameters of the transport conveyor. The purpose of the work is to develop methods for designing systems for optimal control of the flow parameters of a transport conveyor, taking into account the transport delay with stepwise regulation of the flow parameters of the transport system. Method. An analytical model of the conveyor section has been developed, taking into account the stepwise regulation of the values of the flow parameters of the transport system. When building a model of a conveyor section to determine the dependencies between the flow parameters of the transport system, equations in partial derivatives are written. For the synthesis of algorithms for optimal control of the speed of the conveyor section belt, a control quality criterion is introduced. Using the Pontryagin maximum principle, the problem of optimal control of the flow parameters of the conveyor section is posed. For the transport system, the Hamilton function is written, which takes into account the criterion of control quality, imposed restrictions and differential relationships between the system parameters. A technique for synthesizing an algorithm for optimal control of the speed of a conveyor section belt is demonstrated. The conditions for switching the speed of the conveyor belt are determined. Results. The developed model of the conveyor section is used to synthesize an algorithm for optimal control of the flow parameters of the transport system with stepwise switching of belt speed modes. Conclusions. A technique for synthesizing algorithms for optimal control of the flow parameters of a transport system with stepwise regulation of the speed of the belt of a conveyor section has been developed. The obtained algorithms can be used to reduce the specific energy costs for material transportation at mining enterprisesItem Method for weights calculation based on interval multiplicative pairwise comparison matrix in decision-making models(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Nedashkovskaya, N. I.; Недашківська, Н. І.EN: Context. The pairwise comparison method is a component of several decision support methodologies such as the analytic hierarchy and network processes (AHP, ANP), PROMETHEE, TOPSIS and other. This method results in the weight vector of elements of decision-making model and is based on inversely symmetrical pairwise comparison matrices. The evaluation of the elements is carried out mainly by experts under conditions of uncertainty. Therefore, modifications of this method have been explored in recent years, which are based on fuzzy and interval pairwise comparison matrices (IPCMs). Objective. The purpose of the work is to develop a modified method for calculation of crisp weights based on consistent and inconsistent multiplicative IPCMs of elements of decision-making model. Method. The proposed modified method is based on consistent and inconsistent multiplicative IPCMs, fuzzy preference programming and results in more reliable weights for the elements of decision-making model in comparison with other known methods. The differences between the proposed method and the known ones are as follows: coefficients that characterize extended intervals for ratios of weights are introduced; membership functions of fuzzy preference relations are proposed, which depend on values of IPCM elements. The introduction of these coefficients and membership functions made it possible to prove the statement about the required coincidence of the calculated weights based on the “upper” and “lower” models. The introduced coefficients can be further used to find the most inconsistent IPCM elements. Results. Experiments were performed with several IPCMs of different consistency level. The weights on the basis of the considered consistent and weakly consistent IPCMs obtained using the proposed and other known methods have determined the same rankings of the compared objects. Therefore, the results using the proposed method on the basis of such IPCMs do not contradict the results obtained for these types of IPCMs using other known methods. Rankings by the proposed method based on the considered highly inconsistent IPCMs are much closer to rankings based on the corresponding initial undisturbed IPCMs in comparison with rankings obtained using the known FPP method. The most inconsistent elements in the considered IPCMs are found. Conclusions. The developed method has shown its efficiency, results in more reliable weights and can be used for a wide range of decision support problems, scenario analysis, priority calculation, resource allocation, evaluation of decision alternatives and criteria in various application areas. UK: Актуальність. Метод парних порівнянь – складова кількох методологій підтримки прийняття рішень, таких як PROMETHEE, TOPSIS, аналізу ієрархій і мереж. Його суть полягає в розрахунку вектора пріоритетів (ваг) елементів моделі прийняття рішень на основі обернено симетричних матриць парних порівнянь. Оцінювання елементів моделі здійснюється здебільшого експертами в умовах невизначеності. Тому в останні роки досліджуються модифіковані методи розрахунку ваг з використанням нечітких та інтервальних матриць парних порівнянь (ІМПП). Мета. Розробка модифікованого методу розрахунку ваг на основі узгоджених і неузгоджених мультиплікативних ІМПП елементів моделі прийняття рішень. Метод. Запропоновано модифікований метод на основі узгоджених і неузгоджених мультиплікативних ІМПП та нечіткого програмування переваг, який призводить до більш достовірних ваг елементів моделі прийняття рішень порівняно з іншими відомими методами. Розроблений метод відрізняється від інших наступними особливостями: введено коефіцієнти, які характеризують розширені інтервали для відношень невідомих ваг; запропоновано функції належності нечітких відношень нестрогої переваги залежно від значень елементів ІМПП. Введення вказаних коефіцієнтів і функцій належності дозволило довести твердження про несуперечливість результуючих ваг на основі «верхньої» та «нижньої» моделей. Пропоновані коефіцієнти в подальшому використовуються для пошуку найбільш неузгоджених елементів ІМПП. Результати. Виконано експерименти з кількома ІМПП різного рівня узгодженості. Ваги, отримані пропонованим та іншими відомими методами на основі розглянутих узгоджених та слабко узгоджених ІМПП, визначили однакові ранжування порівнюваних об’єктів. Результати, отримані пропонованим методом, не суперечать результатам для таких ІМПП за іншими відомими методами. Ранжування пропонованим методом на основі розглянутих сильно збурених ІМПП суттєво ближчі до ранжувань на основі відповідних початкових незбурених ІМПП порівняно з ранжуваннями відомим методом FPP. Знайдено найбільш неузгоджені елементи в розглянутих ІМПП. Висновки. Розроблений метод показав свою ефективність і може використовуватися для широкого кола задач підтримки прийняття рішень, сценарного аналізу, розрахунку пріоритетів, розподілу ресурсів, оцінювання варіантів та критеріїв рішень у різних прикладних областях.Item Nonlinear regression models for estimating the duration of software development in Java for PC based on the 2021 ISBSG data(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Prykhodko, S. B.; Pukhalevych, A. V.; Prykhodko, K. S.; Makarova, L. M.; Приходько, С. Б.; Пухалевич, А. В.; Приходько, К. С.; Макарова, Л. М.EN: Context. The problem of estimating the duration of software development in Java for personal computers (PC) is important because, first, failed duration estimating is often the main contributor to failed software projects, second, Java is a popular language, and, third, a personal computer is a widespread multi-purpose computer. The object of the study is the process of estimating the duration of software development in Java for PC. The subject of the study is the nonlinear regression models to estimate the duration of software development in Java for PC. Objective. The goal of the work is to build nonlinear regression models for estimating the duration of software development in Java for PC based on the normalizing transformations and deleting outliers in data to increase the confidence of the estimation in comparison to the ISBSG model for the PC platform. Method. The models, confidence, and prediction intervals of nonlinear regressions to estimate the duration of software development in Java for PC are constructed based on the normalizing transformations for non-Gaussian data with the help of appropriate techniques. The techniques to build the models, confidence, and prediction intervals of nonlinear regressions are based on normalizing transformations. Also, we apply outlier removal for model construction. In general, the above leads to a reduction of the mean magnitude of relative error, the widths of the confidence, and prediction intervals in comparison to nonlinear models constructed without outlier removal application in the model construction process. Results. A comparison of the model based on the decimal logarithm transformation with the nonlinear regression models based on the Johnson (for the SB family) and Box-Cox transformations as both univariate and bivariate ones has been performed. Conclusions. The nonlinear regression model to estimate the duration of software development in Java for PC is constructed based on the decimal logarithm transformation. This model, in comparison with other nonlinear regression models, has smaller widths of the confidence and prediction intervals for effort values that are bigger than 900 person-hours. The prospects for further research may include the application of bivariate normalizing transformations and data sets to construct the nonlinear regression models for estimating the duration of software development in other languages for PC and other platforms, for example, mainframe. UK: Актуальність проблеми оцінювання тривалості розробки програмного забезпечення (ПЗ) на Java для персональних комп’ютерів (ПК) обумовлена наступним чинниками: по-перше, невдале оцінювання тривалості часто є основною причиною невдалої реалізації програмних проектів; по-друге, Java є популярною мовою; і, по-третє, ПК є широко поширеним багатоцільовим комп’ютером. Об’єктом дослідження є процес оцінювання тривалості розробки ПЗ на Java для ПК. Предметом дослідження є моделі нелінійної регресії для оцінювання тривалості розробки ПЗ на Java для ПК. Мета. Метою роботи є побудова нелінійних регресійних моделей для оцінювання тривалості розробки ПЗ в Java для ПК на основі нормалізуючого перетворення у вигляді десяткового логарифму та видалення викидів у даних для підвищення достовірності оцінювання порівняно з моделлю ISBSG. для платформи ПК. Метод. За допомогою відповідних методів на основі нормалізуючих перетворень для негаусових даних побудовано моделі, довірчі інтервали та інтервали прогнозування нелінійних регресій для оцінки тривалості розробки ПЗ на Java для ПК. Методи побудови моделей, довірчих інтервалів та інтервалів прогнозування нелінійних регресій базуються на нормалізуючих перетвореннях. Також ми застосовуємо видалення викидів для побудови моделей. Загалом, вищезазначене призводить до зменшення середньої величини відносної похибки, ширини довірчих інтервалів та інтервалів прогнозування порівняно з нелінійними моделями, побудованими без застосування видалення викидів у процесі побудови моделей. Результати. Проведено порівняння побудованої на основі десяткового логарифму моделі з моделями нелінійної регресії на основі перетворень Джонсона (для сімейства SB) та Бокса-Кокса як одновимірних, так і двовимірних. Висновки. Модель нелінійної регресії для оцінювання тривалості розробки ПЗ на Java для ПК побудована на основі перетворення десяткового логарифма. Ця модель, порівняно з іншими моделями нелінійної регресії, має менші значення ширини довірчих інтервалів та інтервалів прогнозування для трудовитрат, які перевищують 900 людино-годин. Перспективи подальших досліджень можуть передбачати застосування двовимірних нормалізуючих перетворень і наборів даних для побудови нелінійних регресійних моделей для оцінювання тривалості розробки ПЗ іншими мовами для ПК та інших платформ, наприклад, мейнфреймів.Item Module high-efficiency multiprocessor system with multidimensional aggregating of channels of network interface(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Moroz, D. M.; Мороз, Д. М.EN: Context. In modern terms problem of constructing of the multiprocessor systems the special value acquires the base of standard popular technologies and components. It is caused by that such systems became popular and cheap vehicle platforms for high-performance calculations. In addition, practice pulls out problems complete decision of which in most cases possibly only due to application of high-performance calculations. Consequently, a theme of constructing of the cluster multiprocessor systems for today is actual, interesting and is on the stage of the active development. At the same time, the new high-quality stage of development of the multiprocessor cluster systems lies in area of the use of new modern network technologies. Presently the problem of choice and analysis of network technologies for the module multiprocessor cluster systems did not get due development, as well as problem of reorganization of structure ofnetwork interfaceby aggregating of channels of network interface. Objective. An aim is in-process put improvement of structure and increase of the productivity of the multiprocessor computer system by the multidimensional aggregating of channels of network interface, adapted to the decision of tasks of the investigated class. Method. The task of increase of efficiency of the module multiprocessor computer system is decided due to multidimensional aggregating of channels of network interface. Offered approach allowed not only to promote efficiency of parallelization but also substantially to decrease time of calculations. Such results succeeded to be attained due to diminishing to time of border exchange of data between the calculable knots of the cluster system. Results. A feature offered approach is that he allowed to realize a direct exchange data between main memory of knots of the multiprocessor system, that promotes the fast-acting of calculations and provides high-speed access to memory of her slave -nodes. Thus during an exchange by data between the knots of the system the system CPU gets unloaded and loading of channel which passes between the knots of the computer system goes down, that assists diminishing of time of border exchange of data between the calculable knots of the system. Conclusions. The results of the conducted experiments showed that the worked out multiprocessor system was used for creation of new technological processes. So, she is used in a fluidizer intensification of the сфероидизируещего annealing of long-length steelwork. Directly the technological process of heat treatment of metal acquires such advantages, as a high yield, substantial mionectic energy consumption and allows to carry out control of technological parameters in the modes of unisothermal treatment of metal. UK: Актуальність. У сучасних умовах проблема конструювання багатопроцесорних систем базі стандартних загальнодоступних технологій і компонентів набуває особливе значення. Це викликано тим, що такі системи стали загальнодоступними і дешевими апаратними платформами для високопродуктивних обчислень. Крім того, практика висуває проблеми, повне вирішення яких у більшості випадків можливо лише за рахунок застосування високопродуктивних обчислень. Отже, тема конструювання кластерних багатопроцесорних систем на сьогодні є актуальною, цікавою і знаходиться на етапі свого активного розвитку. В той же час, новий якісний етап розвитку багатопроцесорних кластерних систем лежить в області використання нових сучасних мережевих технологій. Нині проблема вибору та аналізу мережевих технологій для модульних багатопроцесорних кластерних систем не отримала належного розвитку, як і проблема реорганізації структури мережевого інтерфейсу шляхом агрегації каналів мережевого інтерфейсу. Мета. У роботі поставлена мета удосконалення структури та підвищення продуктивності багатопроцесорної обчислювальної системи шляхом багатовимірної агрегації каналів мережевого інтерфейсу, адаптованого до розв’язку задач досліджуваного класу. Метод. Розв’язана задача підвищення ефективності модульної багатопроцесорної обчислювальної системи за рахунок багатовимірної агрегації каналів мережевого інтерфейсу. Запропонований підхід дозволив не лише підвищити ефективність розпаралелювання, але й істотно зменшити час обчислень. Таких результатів вдалося досягти за рахунок зменшення часу граничного обміну даними між обчислювальними вузлами кластерної системи. Результати. Особливістю запропонованого підходу є те, що він дозволив реалізувати прямий обмін даними між оперативною пам’яттю вузлів багатопроцесорної системи, що підвищує швидкодію обчислень і забезпечує високошвидкісний доступ до пам’яті її slave-вузлів. При цьому під час обміну даними між вузлами системи розвантажується система CPU і знижується завантаження каналу, який проходить між вузлами обчислювальної системи, що сприяє зменшенню часу граничного обміну даними між обчислювальними вузлами системи. Висновки. Результати проведених експериментів показали, що розроблена багатопроцесорна система використовується для створення нових технологічних процесів. Так, вона застосовується в установці для інтенсифікації сфероїдизуючого відпалу довгомірного сталевого виробу. Безпосередньо технологічний процес термічної обробки металу придбаває такі переваги, як висока продуктивність, істотне зниження енергоспоживання і дозволяє здійснювати контроль технологічних параметрів в режимах неізотермічної обробки металу.Item Methodology of increasing the reliability of video information in infocommunication networks aerosegment(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Karlov, D. V.; Tupitsya, I. M.; Parkhomenko, M. V.; Карлов, Д. В.; Тупиця, І. М.; Пархоменко, М. В.EN: Context. The problem of localization of the effect of errors in data transmission channels when using compression and noise-immune coding methods in the conditions of compliance with the speed of data delivery in infocommunication systems of the aerosegment. The object of the study is coding methods for increasing the reliability of video information resources in infocommunication networks using airmobile platforms. Objective. The goal of the work is to methodology development of increasing the reliability of video information in the infocommunication networks of the aerosegment. Method. The use of noise-immune coding methods to ensure the required level of reliability of video information transmitted in infocommunication systems of the aerosegment has a number of significant disadvantages: it leads to a significant increase in the bit volume of compactly presented video data; the time delay for the delivery of video information is growing, which is critical in the conditions of using airmobile platforms. An increase in time delays in the process of delivering video information leads to the fact that the video information will not be transmitted in full and, as a consequence, in the conditions of aeromonitoring, to the loss of data reliability; time for processing video data increases. The advantage of using compression coding technologies to solve the problem of increasing the reliability of video information transmitted in infocommunication systems of the aerosegment is to reduce the bit volume of the video information resource. However, the existing video processing technologies are based on the use of statistical coding methods and the identification of a series of identical sequences of repeating elements. But the use of such technologies does not provide the required level of error localization. Restructuring method was developed based on identifying patterns in the internal binary structure of message elements by a quantitative attribute. The sign of the number of series of units in the binary structure of message elements is used as a tool for restructuring. Distinctive features of the method are that the restructuring of the information space is carried out without loss of integrity on the basis of structural features by the number of binary series. Results. The analysis of existing directions for solving the problem of increasing the level of reliability of video information transmitted in the infocommunication systems of the aerosegment was carried out. A method of internal data restructuring has been developed, which allows obtaining the following results: conditions are provided for additional reduction of structural redundancy of code representation of information due to significant reduction of information space capacity as a result of using internal data restructuring on the basis of the number of series of units; conditions are created for localization of errors in the process of reconstruction of video information resources; conditions are created to reduce the time for data processing, due to the fact that the developed method of data restructuring does not require transformations over the elements of the message. Conclusions. It is necessary to improve the existing compression coding technologies in the direction of identifying patterns, taking into account which will allow localizing the destructive effect of errors arising in the communication channel. UK: Актуальність. Проблема локалізації впливу помилок у каналах передачі даних при використанні методів компресійного та завадостійкого кодування в умовах дотримання швидкості доставки даних в інфокомунікаційних системах аеросегменту. Об’єктом дослідження є методи кодування для підвищення надійності відеоінформаційних ресурсів в інфокомунікаційних мережах з використанням аеромобільних платформ. Метод. Використання методів завадостійкого кодування для забезпечення необхідного рівня достовірності відеоінформації, що передається в інфокомунікаційних системах аеросегменту, має ряд істотних недоліків – призводить до значного збільшення бітового об’єму компактно представлених відеозображень; зростає часова затримка на доставку відеоінформації, що в умовах використання аеромобільних платформ є критичним. Підвищення часових затримок у процесі доставки відеоінформації призводить до того, що: відеоінформацію буде передано не в повному обсязі і, як наслідок, в умовах аеромоніторингу до втрати достовірності даних; збільшується час на обробку відеоданих. Перевагою використання технологій компресійного кодування для вирішення задачі підвищення достовірності відеозображень, що передаються в інфокомунікаційних системах аеросегменту, є зниження бітового об’єму відеоінформаційного ресурсу. Однак існуючі технології обробки відеоданих базуються на використанні методів статистичного кодування і виявленні серій однакових послідовностей елементів, що повторюються. Але використання таких технологій не забезпечує необхідного рівня локалізації дії помилок. Розроблений метод реструктуризації на основі виявлення закономірностей у внутрішній двійковій структурі елементів повідомлення за кількісною ознакою. Інструментом для реструктуризації є ознака кількості серій одиниць у двійковій структурі елементів повідомлення. Відмінні характеристики методу полягають у тому, що реструктуризація інформаційного простору здійснюється без втрати цілісності на основі структурної ознаки за кількістю двійкових серій. Результати. Проведено аналіз існуючих напрямків вирішення проблеми підвищення рівня достовірності відеоінформації, що передається в інфокомунікаційних системах аеросегменту. Розроблений метод внутрішньої реструктуризації даних дозволяє отримати наступні результати: забезпечуються умови додаткового скорочення структурної надмірності кодового представлення інформації зарахунок суттєвого скорочення потужності інформаційного простору в результаті використання внутрішньої реструктуризації даних за ознакою кількості серій одиниць; створюються умови для локалізації дії помилок в процесі реконструкції відеоінформаційних ресурсів; створюються умови для скорочення часу на обробку даних, в зв’язку з тим, що розроблений метод реструктуризації даних не вимагає проведення перетворень над елементами повідомлення. Висновки. Необхідно вдосконалювати існуючі технології компресійного кодування у напрямі виявлення закономірностей, облік яких дозволить локалізувати руйнівну дію помилок, що виникають у каналі зв’язку.Item Synthesis of the finite state machine with datapath of transitions according to the operational table of transitions(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Barkalov, A. A.; Titarenko, L. A.; Babakov, R. M.; Баркалов, О. О.; Тітаренко, Л. О.; Бабаков, Р. М.EN: Context. The problem of formalizing the description of a microprogram finite state machine based on the principle of operational transformation of state codes with the help of a modified transition table is considered. The object of research was a model of a microprogram finite state machine with datapath of transitions. Objective. The goal of the work is development and research of a method for formally specifying a microprogram finite state machine with datapath of transitions in the form of a modified table of transitions containing sufficient information for synthesizing the logic circuit of the finite state machine in the basis of programmable logic devices. Method. A new way of representing the formal solution of the problem of algebraic synthesis of a microprogram finite state machine with datapath of transitions in the form of an operational table of transitions is proposed. This table is a modification of the direct structural table traditionally used in the synthesis of microprogram finite state machines. The use of the previously known representation of the formal solution of the problem of algebraic synthesis in the form of a system of isomorphisms of automaton algebras is too formalized and makes it difficult to synthesize the logical circuit of the finite state machine due to the separate description of the transition and output functions. It is shown that the structure of a microprogram finite state machine with datapath of transitions requires information about the set of interpretations of state codes and the transition operations used to be entered into the traditional table of transitions. It is noted that the proposed operational table of transitions contains sufficient information for the synthesis of the logical circuit of the finite state machine. An example of constructing an operational table of transitions for a finite state machine given by a graph-scheme of the implemented control algorithm is shown. The example demonstrates various ways to interpret state codes. The procedure for synthesizing the circuit for generating codes of transition operations and the circuit for generating microoperations according to the operational table of transitions is proposed. Results. An example of the implementation of the main stages of the synthesis of a finite state machine with datapath of transitions according to the operational table of transitions is considered. Examples of synthesized finite state machine models in the VHDL language are given, which take into account the peculiarities of the representation of finite state machine models in Xilinx Vivado CAD. The results of the synthesis of the finite state machine according to VHDL models in FPGA basis are shown. Conclusions. The experiments carried out confirmed the sufficiency of the operational table of transitions for describing a microprogram finite state machine with operational transformation of state codes for the purpose of further synthesizing its logic circuit. Prospects for further research are the use of the proposed operational table of transitions in the development of various methods for the synthesis and optimization of microprogram finite state machine with operational transformation of state codes. UK: Актуальність. Розглянуто задачу формалізації опису мікропрограмного автомата, заснованого на принципі операційного перетворення кодів станів, за допомогою модифікованої таблиці переходів. Об'єктом дослідження була модель мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів. Мета роботи – розробка та дослідження способу формального завдання мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів у вигляді модифікованої таблиці переходів, що містить достатню інформацію для синтезу логічної схеми автомата в базисі програмувальних логічних пристроїв. Метод. Запропоновано новий спосіб представлення формального рішення задачі алгебраїчного синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів у вигляді операційної таблиці переходів. Ця таблиця є модифікацією прямої структурної таблиці, зазвичай використовуваної при синтезі мікропрограмних автоматів. Використання раніше відомого представлення формального вирішення задачі алгебраїчного синтезу у вигляді системи ізоморфізмів автоматних алгебр є надто формалізованим і ускладнює синтез логічної схеми автомата внаслідок роздільного опису функцій переходів і виходів. Показано, що структура мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів вимагає внесення до традиційної таблиці переходів інформації про множину інтерпретацій кодів станів і використовувані операції переходів. Зазначено, що запропонована операційна таблиця переходів містить достатню інформацію для синтезу логічної схеми автомата. Наведено приклад побудови операційної таблиці переходів для автомата, заданого граф-схемою імплементованого алгоритму керування. У прикладі показані різні методи інтерпретації кодів станів. Запропоновано порядок синтезу схеми формування кодів операцій переходів та схеми формування мікрооперацій за операційною таблицею переходів. Результати. Розглянуто приклад виконання основних етапів синтезу мікропрограмного автомата з операційним автоматом переходів за операційною таблицею переходів. Наведено приклади моделей синтезованого автомата мовою VHDL, які враховують особливості представлення моделей кінцевих автоматів у САПР Xilinx Vivado. Показано результати синтезу автомата за VHDL-моделями у базисі ПЛІС FPGA. Висновки. Проведені експерименти підтвердили достатність операційної таблиці переходів для опису мікропрограмного автомата з операційним перетворенням станів кодів з метою подальшого синтезу його логічної схеми. Перспективи подальших досліджень полягають у використанні запропонованої операційної таблиці переходів при розробці різних методів синтезу та оптимізації мікропрограмних автоматів з операційним перетворенням кодів станів.Item Multilingual text classifier using pre-trained universal sentence encoder model(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Orlovskiy, O. V.; Khalili, Sohrab; Ostapov, S. E.; Hazdyuk, K. P.; Shumylyak, L. M.; Орловський, О. В.; Khalili, Sohrab; Остапов, С. Е.; Газдюк, К. П.; Шумиляк, Л. М.EN: Context. Online platforms and environments continue to generate ever-increasing content. The task of automating the moderation of user-generated content continues to be relevant. Of particular note are cases in which, for one reason or another, there is a very small amount of data to teach the classifier. To achieve results under such conditions, it is important to involve the classifier pre-trained models, which were trained on a large amount of data from a wide range. This paper deals with the use of the pre-trained multilingual Universal Sentence Encoder (USE) model as a component of the developed classifier and the affect of hyperparameters on the classification accuracy when learning on a small data amount (~ 0.05% of the dataset). Objective. The goal of this paper is the investigation of the pre-trained multilingual model and optimal hyperparameters influence for learning the text data classifier on the classification result. Method. To solve this problem, a relatively new approach to few-shot learning has recently been used – learning with a relatively small number of examples. Since text data is still the dominant way of transmitting information, the study of the possibilities of constructing a classifier of text data when learning from a small number of examples (~ 0.002–0.05% of the data set) is an actual problem. Results. It is shown that even with a small number of examples for learning (36 per class) due to the use of USE and optimal configuration in learning can achieve high accuracy of classification on English and Russian data, which is extremely important when it is impossible to collect your own large data set. The influence of the approach using USE and a set of different configurations of hyperparameters on the result of the text data classifier on the example of English and Russian data sets is evaluated. Conclusions. During the experiments, a significant degree of relevance of the correct selection of hyperparameters is shown. In particular, this paper considered the batch size, optimizer, number of learning epochs and the percentage of data from the set taken to train the classifier. In the process of experimentation, the optimal configuration of hyperparameters was selected, according to which 86.46% accuracy of classification on the Russian-language data set and 91.13% on the English-language data, respectively, can be achieved in ten seconds of training (training time can be significantly affected by technical means used). UK: Актуальність. Онлайн-платформи продовжують сьогодні генерувати усе більші обсяги інформації. Автоматизація модерування контенту у таких платформах, у зв’язку з цим, залишається актуальною задачею. Особливої уваги потребують випадки, коли з різних причин, доступно лише невеликі обсяги даних для навчання класифікаторів. У таких випадках необхідно залучати попередньо навчені моделі, які використовували для навчання великі об’єми даних широкого діапазону. У цій роботі досліджено питання застосування попередньо навченої мультимовної моделі Universal Sentence Encoder (USE) як компоненту розробленого нами класифікатора, а також впливу різних параметрів на точність класифікації при навчанні на малому об’ємі даних (~ 0,05% обсягу повного набору). Метод. Для вирішення поставленого завдання використовується відносно новий підхід до навчання, – за допомогою невеликого набору повідомлень. Оскільки текстові повідомлення усе ще домінують як способ передавання інформації, застосовується розроблений класифікатор, навчений на невеликому (~ 0,002 – 0,05% повного набору) обсязі даних. Результати. Показано, що навіть при невеликій кількості прикладів для навчання (36 на клас) за рахунок використання ЕСЕ та оптимальної конфігурації в навчанні можна досягти високої точності класифікації за англійськими та російськими даними, що надзвичайно важливо, коли неможливо зібрати свій власний великий набір даних. Оцінено вплив підходу з використанням USE та набору різних конфігурацій гіперпараметрів на результат класифікатора текстових даних на прикладі наборів даних англійською та російською мовами. Висновки. У ході експериментів показана значна ступінь актуальності правильного підбору гіперпараметрів. Зокрема, у цій роботі розглядалися розмір пакету, оптимізатор, кількість епох навчання та відсоток даних із набору, взятих для навчання класифікатора. У процесі експерименту була обрана оптимальна конфігурація гіперпараметрів, згідно з якою 86,46% точності класифікації за російськомовним набором даних і 91,13% за англомовним відповідно можна досягти за десять секунд навчання ( на час навчання можуть істотно вплинути використовувані технічні засоби).Item Image classifier resilient to adversarial attacks, fault injections and concept drift – model architecture and training algorithm(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Moskalenko, V. V.; Moskalenko, A. S.; Korobov, A. G.; Zaretsky, M. O.; Москаленко, В. В.; Москаленко, А. С.; Коробов, А. Г.; Зарецький, М. О.EN: Context. The problem of image classification algorithms vulnerability to destructive perturbations has not yet been definitively resolved and is quite relevant for safety-critical applications. Therefore, object of research is the process of training and inference for image classifier that functioning under influences of destructive perturbations. The subjects of the research are model architecture and training algorithm of image classifier that provide resilience to adversarial attacks, fault injection attacks and concept drift. Objective. Stated research goal is to develop effective model architecture and training algorithm that provide resilience to adversarial attacks, fault injections and concept drift. Method. New training algorithm which combines self-knowledge distillation, information measure maximization, class distribution compactness and interclass gap maximization, data compression based on discretization of feature representation and semi-supervised learning based on consistency regularization is proposed. Results. The model architecture and training algorithm of image classifier were developed. The obtained classifier was tested on the Cifar10 dataset to evaluate its resilience over an interval of 200 mini-batches with a training and test size of mini-batch equals to 128 examples for such perturbations: adversarial black-box L∞-attacks with perturbation levels equal to 1, 3, 5 and 10; inversion of one randomly selected bit in a tensor for 10%, 30%, 50% and 60% randomly selected tensors; addition of one new class; real concept drift between a pair of classes. The effect of the feature space dimensionality on the value of the information criterion of the model performance without perturbations and the value of the integral metric of resilience during the exposure to perturbations is considered. Conclusions. The proposed model architecture and learning algorithm provide absorption of part of the disturbing influence, graceful degradation due to hierarchical classes and adaptive computation, and fast adaptation on a limited amount of labeled data. It is shown that adaptive computation saves up to 40% of resources due to early decision-making in the lower sections of the model, but perturbing influence leads to slowing down, which can be considered as graceful degradation. A multi-section structure trained using knowledge self-distillation principles has been shown to provide more than 5% improvement in the value of the integral mectric of resilience compared to an architecture where the decision is made on the last layer of the model. It is observed that the dimensionality of the feature space noticeably affects the resilience to adversarial attacks and can be chosen as a tradeoff between resilience to perturbations and efficiency without perturbations. UK: деструктивних збурень досі не була повністю вирішена і є досить актуальною для критичних до безпеки застосувань. Тому об’єктом дослідження є процес навчання та формування рішень для класифікатора зображень, що функціонує під впливом деструктивних збурень. Предметом дослідження є архітектура моделі та алгоритм навчання класифікатора зображень, що забезпечують стійкість до протиборчих атак, інжекції несправностей і дрейфу концепцій. Мета дослідження – є розроблення ефективних архітектури моделі та алгоритму навчання, які забезпечують стійкість до протиборчих атак, інжекції несправностей та дрейфу концепцій. Методи дослідження. Архітектура моделі та алгоритм навчання реалізовані шляхом поєднання ідей і принципів самодистиляції знань, максимізації інформаційної міри та компактності розподілу класів, максимізації міжкласового зазору, стиснення даних на основі дискретизації ознакового подання, а також навчання з частковим залученням учителя на основі регулярізації узгодженості. Результати. Розроблено архітектуру моделі і алгоритм навчання класифікатора зображень. Отриманий класифікатор було випробувано на наборі даних Cifar10 для оцінювання його резільєнтності на інтервалі в 200 міні-пакетів із розміром навчального і тестового міні-пакету в 128 зразків для таких збурень : протиборчі L∞-атаки чорної шухляди з рівнями 1, 3, 5 та 10; інверсія одного випадково обраного біту в тензорі для 10%, 30%, 50% та 60% випадково обраних тензорів; додавання одного нового класу; реальний дрейф концепцій між парою класів. Розглянуто вплив розмірності простору ознак на значення інформаційного критерію ефективності моделі без збурень та на значення інтегрального показника резільєнтності під час впливу збурень. Висновки. Запропоновані архітектура моделі і алгоритм навчання забезпечують поглинання частини збурюючого впливу, витончену деградацію за рахунок ієрархічності класів та адаптивних обчислень, а також швидку адаптацію на обмеженій кількості розмічених даних. Показано, що адаптивні обчислення дозволяють економити до 40% ресурсів за рахунок раннього прийняття рішень на нижніх секціях моделі, однак збурюючий вплив призводить до уповільнення, що можна розглядати як витончену деградацію. Доведено, що багатосекційна структура, що навчається з використанням принципів дистиляції само-знань, забезпечує більш ніж на 5% покращення значення інтегрального показника резільєнтності порівняно з архітектурою, де рішення приймається на останньому шарі моделі. Помічено, що розмірність простору ознак помітно впливає на стійкість до протиборчих атак і може обиратися як компроміс між резільєнтністю до збурень та ефективність без впливу збурень.Item Еволюційний метод синтезу імпульсних нейронних мереж з використанням механізму нейропатернів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Леощенко, Сергій Дмитрович; Олійник, Андрій Олександрович; Субботін, Сергій Олександрович; Гофман, Євген Олександрович; Ільяшенко, Матвій Борисович; Leoshchenko, S. D.; Oliinyk, A. O.; Subbotin, S. A.; Gofman, Ye. O.; Ilyashenko, M. B.UK: Актуальність. Розглянуто задачу синтезу імпульсних нейронних мереж на основі еволюційного підходу до синтезу штучних нейронних мереж з використанням нейропатерного механізму для побудови діагностичних моделей з високим рівнем точності роботи. Об’єктом дослідження є процес синтезу імпульсних нейронних мереж з використанням еволюційного підходу та нейропатерного механізму. Мета роботи полягає у розробці методу синтезу імпульсних нейронних мереж на основі еволюційного підходу з використанням нейропатерного механізму для побудови діагностичних моделей з високим рівнем точності роботи. Метод. Запропоновано метод синтезу імпульсних нейронних мереж на основі еволюційного підходу. На початку генерується популяція імпульсних нейронних мереж, для їх кодування та подальшого розвитку використовується нейропатерний механізм, що полягає в окремому кодуванні нейронів із різними функціями активації, що визначаються попередньо. Так кожен патерн з декількома точками входу може визначати взаємозв’язок між парою точок. В подальшому, це спрощує еволюційний розвиток мереж. Щоб розшифрувати імпульсну нейронну мережу з патерну координати для пари нейронів передаються в мережу, що створює патерн. Вихідний сигнал мережі визначає вагу і затримку з’єднання між двома нейронами в імпульсній нейронній мережі. Після цього можна оцінити кожну нейромодель після еволюційних змін та перевірити критерії зупинки синтезу. Метод дозволяє знизити ресурсоємність під час синтезу мережі, за рахунок абстрагування еволюційних змін патерну мережі від неї самої. Результати. Розроблений метод реалізовано та досліджено на прикладі синтезу імпульсної нейронної мережі для використання у якості моделі для технічного діагностування. Використання розробленого методу підвищити точність нейромоделі з тестовою вибіркою на 20%, в залежності від використовуваних обчислювальних ресурсів. Висновки. Проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого математичного забезпечення і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при синтезі імпульсних нейронних мереж у якості основи діагностичних моделей для подальшої автоматизації задач діагностування, прогнозування, оцінювання та розпізнавання образів з використанням великих даних. Перспективи подальших досліджень можуть полягати у використання нейропатерного механізму для непрямого кодування імпульсних нейронних мереж, що буде забезпечувати, ще більш компактне зберігання даних та пришвидшить процес синтезу. EN: Context. The problem of synthesizing pulsed neural networks based on an evolutionary approach to the synthesis of artificial neural networks using a neuropathic mechanism for constructing diagnostic models with a high level of accuracy is considered. The object of research is the process of synthesis of pulsed neural networks using an evolutionary approach and a neuropathic mechanism. Objective of the work is to develop a method for synthesizing pulsed neural networks based on an evolutionary approach using a neuropathic mechanism to build diagnostic models with a high level of accuracy of work. Method. A method for synthesizing pulsed neural networks based on an evolutionary approach is proposed. At the beginning, a population of pulsed neural networks is generated, and a neuropathic mechanism is used for their encoding and further development, which consists in separate encoding of neurons with different activation functions that are determined beforehand. So each pattern with multiple entry points can define the relationship between a pair of points. In the future, this simplifies the evolutionary development of networks. To decipher a pulsed neural network from a pattern, the coordinates for a pair of neurons are passed to the network that creates the pattern. The network output determines the weight and delay of the connection between two neurons in a pulsed neural network. After that, you can evaluate each neuromodel after evolutionary changes and check the criteria for stopping synthesis. This method allows you to reduce the resource intensity during network synthesis by abstracting the evolutionary changes of the network pattern from itself. Results. The developed method is implemented and investigated on the example of the synthesis of a pulsed neural network for use as a model for technical diagnostics. Using the developed method to increase the accuracy of the neuromodel with a test sample by 20%, depending on the computing resources used. Conclusions. The conducted experiments confirmed the operability of the proposed mathematical software and allow us to recommend it for use in practice in the synthesis of pulsed neural networks as the basis of diagnostic models for further automation of tasks of diagnostics, forecasting, evaluation and pattern recognition using big data. Prospects for further research may lie in the use of a neuropathic mechanism for indirect encoding of pulsed neural networks, which will provide even more compact data storage and speed up the synthesis process.Item Optimization of swarm robotics algorithms(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Vakaliuk, T. A.; Kukharchuk, R. P.; Zaika, O. V.; Riabko, A. V.; Вакалюк, Т. А.; Кухарчук, Р. П.; Заїка, О. В.; Рябко, А. В.EN: Context. Among the variety of tasks solved by robotics, one can single out a number of those for the solution of which small dimensions of work are desirable and sometimes necessary. To solve such problems, micro-robots with small dimensions are needed, the mass of which allows them to move freely in tight passages, in difficult weather conditions, and remain unnoticed. At the same time, the small dimensions of the microrobot also impose some indirect restrictions; therefore, it is better to use groups of microrobots for the solution of these problems. The efficiency of using groups of microrobots depends on the chosen control strategy and stochastic search algorithms for optimizing the control of a group (swarm) of microrobots. Objective. The purpose of this work is to consider a group of swarm algorithms (methods) belonging to the class of metaheuristics. The group of these algorithms includes, in particular, the ant colony algorithm, the possibilities of which were investigated to solve the traveling salesman problem, which often arises when developing an algorithm for the behavior of a group of microrobots. Method. At the first stage of the study, the main groups of parameters were identified that determine the flow and characterize the state at any time of the ant colony algorithm: input, control, disturbance parameters, output parameters. After identifying the main groups of parameters, an algorithm was developed, the advantage of which lies in scalability, as well as guaranteed convergence, which makes it possible to obtain an optimal solution regardless of the dimension of the graph. At the second stage, an algorithm was developed, the code of which was implemented in the Matlab language. Computer experiments were carried out to determine the influence of input, control, output, and disturbance parameters on the convergence of the algorithm. Attention was paid to the main groups of indicators that determine the direction of the method and characterize the state of the swarm of microrobots at a given time. In the computational experiment, the number of ants placed in the nodes of the network, the amount of pheromone, the number of graph nodes were varied, the number of iterations to find the shortest path, and the execution time of the method were determined. The final test of modeling and performance of the method was carried out. Results. Research has been carried out on the application of the ant algorithm for solving the traveling salesman problem for test graphs with a random arrangement of vertices; for a constant number of vertices and a change in the number of ants, for a constant number of vertices at different values of the coefficient Q; to solve the traveling salesman problem for a constant number of vertices at different values of the pheromone evaporation coefficient p; for a different number of graph vertices. The results showed that ant methods find good traveling salesman routes much faster than clear-cut combinatorial optimization methods. The dependence of the search time and the found optimal route on the values of control parameters are established using the example of test networks for a different number of graph vertices and iterations. Conclusions. The studies were carried out to make it possible to give recommendations on the application of the ant colony algorithm to control a group (swarm) of microrobots. UK: Актуальність. Серед різноманіття завдань, які вирішуються робототехнікою, можна виділити цілий ряд таких, для вирішення яких невеликі габарити робота бажані, а часом і необхідні. Для вирішення подібних завдань необхідні мікророботи з малими габаритами, маса яких дозволяє безперешкодно переміщатися у тісних проходах, складних погодних умовах, залишатися непоміченими. Водночас, малі габарити мікроробота накладають також і ряд непрямих обмежень, що зумовлює застовування для означених завдань групи мікророботів. Ефективність застосування груп мікророботів залежить від обраної стратегії управління і стохастичних пошукових алгоритмів оптимізації управління групою (роєм) мікророботів. Мета. Метою данної роботи є розгляд групи ройових алгоритмів (методів), які відносяться до класу метаеврістік. До групи означених алгоритмів відноситься, зокрема, алгоритм мурашиної колонії, можливості якого досліджувалися для розв’язування задачі комівояжера, яка часто постає при розробці алгоритму поведінки групи мікророботів. Метод. На першому етапі дослідження було виділено основні групи параметрів, які визначають перебіг і характеризують стан в будь-який момент часу алгоритму мурашиної колонії: вхідні, керуючи, параметри збурення, вихідні. Після виділення основних груп параметрів було розроблено алгоритм, перевага якого полягає в масштабованості, а також гарантованій збіжності, що дозволяє отримати оптимальний розв’язок незалежно від розмірності графа. На другому етапі ророблений алгоритм ACO (ant colony optimization algorithm) було реалізовано на мові Matlab. Були проведені комп’ютерні експерименти з метою визначення впливу вхідних, керуючих, вихідних і параметрів збурення на збіжність алгоритму. Було приділено увагу основним групам показників, які визначають напрямок способу і характеризують стан рою мікророботів у даний момент часу. В обчислювальному експерименті варіювалася кількість мурах, що розміщуються у вузлах мережі, місткість феромона, чисельність вузлів графа, визначалася чисельність ітерацій для розшуку найменшого шляху та час виконання методу. Проведено тест підсумків моделювання та продуктивності методу. Результати. Проведено дослідження застосування мурашиного алгоритму для розв’язування задачі комівояжера для тестових графів з випадковим розташуванням вершин; для постійної кількості вершин і зміні кількості мурах, для постійної кількості вершин при різних значеннях коефіцієнта Q; для розв’язування задачі комівояжера для постійної кількості вершин при різних значеннях коефіцієнта випаровування феромону p; для різної кількості вершин графа. Результати показали, що мурашині способи знаходять хороші маршрути комівояжера значно швидше, ніж чіткі методи комбінаторної оптимізації. Встановлено залежності часу пошуку і знайденого оптимального маршруту від значень керуючих параметрів на прикладі тестових мереж для різної кількості вершин графа та ітерацій. Висновки. Проведені дослідження дозволяють дати рекомендації щодо застосування алгоритму мурашиної колонії ACO (ant colony optimization algorithm) для управління групою (роєм) мікророботів.Item Нечітка довірча кластеризація даних на основі аналізу щільності розподілу даних та їх піків(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Бодянський, Є. В.; Плісс, І. П.; Шафроненко, А. Ю.; Калиниченко, О. В.; Bodyanskiy, Ye. V.; Pliss, I. P.; Shafronenko, A. Yu.; Kalynychenko, O. V.UK: Актуальність. Задача кластеризації – класифікації без вчителя масивів даних займає важливе місце в інтелектуальному аналізі даних. Для вирішення цієї задачі на цей час запропоновано безліч підходів, що відрізняються між собою як апріорними припущеннями що до характеру даних у масивах, що досліджуються та аналізуються, так і математичним апаратом, що полягає в основі тих або інших методів, однак вирішення задач кластеризації ускладнюють велика розмірність векторів спостережень, що аналізуються, їх збуреність та забрудненість різного типу завадами та пропусками, можливою складною формою кластерів, тощо. Мета. Мета роботи полягає у запровадженні процедури нечіткої кластеризації, що об’єднує в собі переваги методів, заснованих на аналізі щільностей розподілу даних та їх піків, характеризуються високою швидкодією та може ефективно працювати за умов перетинних класів. Метод. Введено метод нечіткої кластеризації масивів даних, що базується на ідеях аналізу щільностей розподілу цих даних, їх піків та довірчого нечіткого підходу. Перевагою запропонованого підходу є скорочення часу вирішення оптимізаційних задач, пов’язаних з відшуканням атракторів функцій щільностей, оскільки кількість звернень до блоку оптимізації визначається не обсягом аналізованого масиву, а кількістю піків щільностей цього ж масиву. Результати. Метод є досить простим у чисельній реалізації і не критичним до вибору оптимізаційної процедури. Результати експериментів підтверджують ефективність пропонованого підходу в задачах кластеризації за умов перетинних кластерів та дозволяють рекомендувати запропонований метод для використання на практиці для вирішення проблем автоматичної кластеризації великих даних. Висновки. Введено метод нечіткої кластеризації масивів даних, що базується на ідеях аналізу щільностей розподілу цих даних, їх піків та довірчого нечіткого підходу. Перевагою запропонованого підходу є скорочення часу вирішення оптимізаційних задач, пов’язаних з відшуканням атракторів функцій щільностей, оскільки кількість звернень до блоку оптимізації визначається не обсягом аналізованого масива, а кількістю піків щільностей цього ж масиву. Метод є досить простим у чисельній реалізації і не критичним до вибору оптимізаційної процедури. Результати експериментів підтверджують ефективність запропонованого підходу в задачах кластеризації за умов перетинних кластерів. EN: Context. The task of clustering – classification without a teacher of data arrays occupies a rather important place in Data Mining. To solve this problem, many approaches have been proposed at the moment, differing from each other in a priori assumptions in the studied and analyzed arrays, in the mathematical apparatus that is the basis of certain methods. The solution of clustering problems is complicated by the large dimension of the vectors of the analyzed observations, their distortion of various types. Objective. The purpose of the work is to introduce a fuzzy clustering procedure that combines the advantages of methods based on the analysis of data distribution densities and their peaks, which are characterized by high speed and can work effectively in conditions of classes that overlapping. Method. The method of fuzzy clustering of data arrays, based on the ideas of analyzing the distribution densities of these data, their peaks, and a confidence fuzzy approach has been introduced. The advantage of the proposed approach is to reduce the time for solving optimization problems related to finding attractors of density functions, since the number of calls to the optimization block is determined not by the volume of the analyzed array, but by the number of density peaks of the same array. Results. The method is quite simple in numerical implementation and is not critical to the choice of the optimization procedure. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed approach in clustering problems under the condition of cluster intersection and allow us to recommend the proposed method for practical use in solving problems of automatic clustering of large data volumes. Conclusions. The method is quite simple in numerical implementation and is not critical to the choice of the optimization procedure. The advantage of the proposed approach is to reduce the time for solving optimization problems related to finding attractors of density functions, since the number of calls to the optimization block is determined not by the volume of the analyzed array, but by the number of density peaks of the same array. The method is quite simple in numerical implementation and is not critical to the choice of the optimization procedure. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed approach in clustering problems under conditions of overlapping clusters.Item Outlier detection technique for heterogeneous data using trimmed-mean robust estimators(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Shved, A. V.; Davydenko, Ye. O.; Швед, А. В.; Давиденко, Є. О.EN: Context. Fortunately, the most commonly used in parametric statistics assumptions such as such as normality, linearity, independence, are not always fulfilled in real practice. The main reason for this is the appearance of observations in data samples that differ from the bulk of the data, as a result of which the sample becomes heterogeneous. The application in such conditions of generally accepted estimation procedures, for example, the sample mean, entails the bias increasing and the effectiveness decreasing of the estimates obtained. This, in turn, raises the problem of finding possible solutions to the problem of processing data sets that include outliers, especially in small samples. The object of the study is the process of detecting and excluding anomalous objects from the heterogeneous data sets. Objective. The goal of the work is to develop a procedure for anomaly detection in heterogeneous data sets, and the rationale for using a number of trimmed-mean robust estimators as a statistical measure of the location parameter of distorted parametric distribution models. Method. The problems of analysis (processing) of heterogeneous data containing outliers, sharply distinguished, suspicious observations are considered. The possibilities of using robust estimation methods for processing heterogeneous data have been analyzed. A procedure for identification and extraction of outliers caused by measurement errors, hidden equipment defects, experimental conditions, etc. has been proposed. The proposed approach is based on the procedure of symmetric and asymmetric truncation of the ranked set obtained from the initial sample of measurement data, based on the methods of robust statistics. For a reasonable choice of the value of the truncation coefficient, it is proposed to use adaptive robust procedures. Observations that fell into the zone of smallest and lowest ordinal statistics are considered outliers. Results. The proposed approach allows, in contrast to the traditional criteria for identifying outlying observations, such as the Smirnov (Grubbs) criterion, the Dixon criterion, etc., to split the analyzed set of data into a homogeneous component and identify the set of outlying observations, assuming that their share in the total set of analyzed data is unknown. Conclusions. The article proposes the use of robust statistics methods for the formation of supposed zones containing homogeneous and outlying observations in the ranked set, built on the basis of the initial sample of the analyzed data. It is proposed to use a complex of adaptive robust procedures to establish the expected truncation levels that form the zones of outlying observations in the region of the lowest and smallest order statistics of the ranked dataset. The final level of truncation of the ranked dataset is refined on the basis of existing criteria that allow checking the boundary observations (minimum and maximum) for outliers. UK: Актуальність. Загальноприйняті припущення в параметричній статистиці, такі як нормальність, лінійність, незалежність, далеко не завжди виконуються у реальній практиці. Основною причиною тому є поява спостережень у досліджуваних вибірках даних, що відрізняються від основної маси даних, внаслідок чого вибірка стає неоднорідною. Застосування в таких умовах загальноприйнятих процедур оцінювання, наприклад, вибіркового середнього, тягне за собою збільшення зсуву та зниження ефективності одержуваних оцінок. Це в свою чергу висуває задачу пошуку можливих шляхів вирішення проблеми обробки масивів даних, що містять аномальні спостереження, особливо в умовах обробки вибірок малого обсягу. Об’єкт дослідження – процес виявлення та виключення аномальних спостережень у вибірках неоднорідних даних. Мета роботи – розробка процедури пошуку аномальних спостережень у вибірках неоднорідних даних, та обґрунтування використання низки усічених оцінок типу «середнє» для оцінювання параметру положення спотворених параметричних моделей розподілів. Метод. Розглянуті питання аналізу (обробки) неоднорідних даних, що містять аномальні, підозрілі спостереження. Проаналізовано можливості використання робастних процедур оцінювання, стійких до наявності викидів у вибірках неоднорідних даних. Запропоновано процедуру виявлення та виключення аномальних спостережень, причиною яких можуть бути помилки вимірювань, приховані дефекти апаратури, вироблення ресурсів, умови проведення експерименту тощо. В основу запропонованого підходу покладено процедуру симетричного та несиметричного усічення варіаційного ряду, отриманого на основі вихідної вибірки даних, на основі методів робастної статистики. Для обґрунтованого вибору величини коефіцієнта усічення α, запропоновано використовувати адаптивні робастні процедури статистичного оцінювання. Спостереження, що потрапили до зони молодших та зони старших порядкових статистик, визнані аномальними. Результати. Запропонований підхід дозволяє на відміну від традиційних критеріїв пошуку аномальних значень, таких як критерій Смірнова(Граббса), критерій Діксона та ін., розбивати аналізовану сукупність даних на однорідну складову та виявляти сукупність аномальних спостережень, при припущенні, що їх частка у загальній сукупності аналізованих даних невідома. Висновки. У статті запропоновано використання методів робастної статистики для формування передбачуваних зон, що містять однорідні та аномальні спостереження у варіаційному ряді, побудованому за вихідною вибіркою аналізованих даних. Запропоновано використовувати комплекс адаптивних робастних процедур для встановлення рівнів усічення, що утворюють зони аномальних спостережень в області старших та молодших порядкових статистик. Остаточний рівень усічення варіаційного ряду уточнюється на основі існуючих критеріїв, що дозволяють перевіряти граничні спостереження (мінімальне та максимальне) на аномальність.Item Mathematical model for decision making system based on three-segmented linear regression(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Kuzmin, V. M.; Khrashchevskyi, R. V.; Kulik, M. S.; Ivanets, O. B.; Zaliskyi, M. Yu.; Petrova, Yu. V.; Кузьмін, В. М.; Хращевський, Р. В.; Кулик, М. С.; Іванець, О. Б.; Заліський, М. Ю.; Петрова, Ю. В.EN: Context. The problem of approximation of empirical data in the decision-making system in safety management.. The object of the study was to verify the adequate coefficients of the mathematical model for data approximation using information technology. Objective. The goal of the work is the creation adequate math-ematical model using information technology on the bases analyze different approaches for approximating empirical data an that can be used to predict the current state of the operator in the flight safety system.. Method. A comparative analysis of the description of the transformation of information indicators with a non-standard structure. The following models of transformation of information indicators with similar visual representation are selected for comparison: parabolas of the second and third order, single regression and regression with jumps. It is proposed to use new approaches for approximation, based on the use of the criterion proposed by Kuzmin and the Heaviside function. The adequacy of the approximation was checked using these criteria, which allowed to choose an adequate mathematical model to describe the transformation of information indicators. The stages of obtaining a mathematical model were as follows: determining the minimum sum of squares of deviations for all information indicators simultaneously; use of the Heaviside function; optimization of the abscissa axis in certain areas; use of the linearity test. The obtained mathematical model adequately describes the process of transformation of information indicators, which will allow the process of forecasting changes in medical and biological indicators of operators in the performance of professional duties in aviation, as one of the methods of determining the human factor in a proactive approach in flight safety. Results. The results of the study can be used during the construction of mathematical models to describe empirical data of this kind. Conclusions. Experimental studies have suggested recommending the use of three-segment linear regression with jumps as an adequate mathematical model that can be used to formalize the description of empirical data with non-standard structure and can be used in practice to build models for predicting operator dysfunction as one of the causes of adverse events in aviation. Prospects for further research may be the creation of a multiparameter mathematical model that will predict the violation of the functional state of the operator by informative parameters, as well as experimental study of proposed mathematical approaches for a wide range of practical problems of different nature and dimension. UK: Актуальність. Проблема апроксимації емпіричних даних у системі прийняття рішень в управлінні безпекою. Об’єктом дослідження була перевірка адекватних коефіцієнтів математичної моделі для апроксимації даних за допомогою інформаційних технологій. Метою роботи є створення адекватної математико-матичної моделі з використанням інформаційних технологій на основі аналізу різних підходів до апроксимації емпіричних даних, які можуть бути використані для прогнозування поточного стану оператора в системі безпеки польотів. Аналіз літератури показав, що метод найменших квадратів часто використовується в задачах апроксимації навіть у тих випадках коли досліджуваний набір даних різко змінює геометричну структуру У статті аналізуються статистичні дані з незвичайною структурою. Для побудови математичної моделі для їх опису висуваються чотири гіпотези: опис за допомогою однієї лінійної регресії, параболою другого порядку, параболою третього порядку, трисегментної лінійної регресії зі стрибками. Проведені розрахунки та візуальний аналіз відхили перші три гіпотези та четверта гіпотеза про можливість опису емпіричних даних за допомогою три сегментної лінійної регресії була детально розглянута. Під час побудови трисегментної лінійної регресії зі стрибками оптимізували абсцис перерізу стрибка. Отримання аналітичного виразу для трисегментної лінійної регресії зі стрибками стало можливим завдяки використанню функції Хевісайда. Аналіз показав перевагу трисегментної лінійної регресії зі стрибками з точки зору точності апроксимації та надійності передбачення. Метод. Проведено порівняльний аналіз опису трансформації інформаційних показників нестандартної структури. Для порівняння вибрано такі моделі перетворення інформаційних показників з подібним візуальним відображенням: параболи другого і третього порядку, одиночна регресія та регресія зі стрибками. Запропоновано використовувати нові підходи для апроксимації, засновані на використанні критерію, запропонованого Кузьміним, та функції Хевісайда. За цими критеріями було перевірено адекватність апроксимації, що дозволило вибрати адекватну математичну модель для опису перетворення інформаційних показників. Етапи отримання математичної моделі були такими: визначення мінімальної суми квадратів відхилень за всіма інформаційними показниками одночасно; використання функції Хевісайда; оптимізація осі абсцис на окремих ділянках; використання тесту на лінійність. Отримана математична модель адекватно описує процес перетворення інформаційних показників, що дозволить здійснювати процес прогнозування зміни медико-біологічних показників експлуатантів при виконанні професійних обов’язків в авіації, як один із методів визначення людського фактора в авіації. ініціативний підхід до безпеки польотів. Результати. Результати дослідження можуть бути використані під час побудови математичних моделей для опису емпіричних даних такого роду. Висновки. Експериментальні дослідження довели можливість використання трьохсегментної лінійної регресії зі стрибками як адекватної математичної моделі, яка може бути використана для формалізації опису емпіричних даних з нестандартною структурою та може бути використана на практиці для побудови моделей для прогнозування функціонального стану оператора як однієї з причин несприятливих подій в авіації. Перспективами подальших досліджень може бути створення багатопараметричної математичної моделі, яка дозволить прогнозувати порушення функціонального стану оператора за інформативними параметрами, а також експериментальне вивчення запропонованих математичних підходів для широкого кола практичних задач різного характеру та розмірності.Item Kolmogorov-Wiener filter for continuous traffic prediction in the GFSD model(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Gorev, V. N.; Gusev, A. Yu.; Korniienko, V. I.; Горєв, В. М.; Гусєв, О. Ю.; Корнієнко, В. І.EN: Context. We investigate the Kolmogorov-Wiener filter weight function for the prediction of continuous stationary telecommunication traffic in the GFSD (Gaussian fractional sum-difference) model. Objective. The aim of the work is to obtain an approximate solution for the corresponding weight function and to illustrate the convergence of the truncated polynomial expansion method used in this paper. Method. The truncated polynomial expansion method is used for the obtaining of an approximate solution for the Kolmogorov-Wiener weight function under consideration. In this paper we used the corresponding method on the basis of the Chebyshev polynomials of the first kind orthogonal on the time interval on which the filter input data are given. It is expected that the results based on other polynomial sets will be similar to the results obtained in this paper. Results. The weight function is investigated in the approximations up to the eighteen-polynomial one. It is shown that approximations of rather large numbers of polynomials lead to a good coincidence of the left-hand side and the right-hand side of the Wiener-Hopf integral equation. The quality of the coincidence is illustrated by the calculation of the corresponding MAPE errors. Conclusions. The paper is devoted to the theoretical construction of the Kolmogorov-Wiener filter for the prediction of continuous stationary telecommunication traffic in the GFSD model. The traffic correlation function in the framework of the GFSD model is a positively defined one, which guarantees the convergence of the truncated polynomial expansion method. The corresponding weight function is obtained in the approximations up to the eighteen-polynomial one. The convergence of the method is illustrated by the calculation of the MAPE errors of misalignment of the left-hand side and the right-hand side of the Wiener-Hopf integral equation under consideration. The results of the paper may be applied to practical traffic prediction in telecommunication systems with data packet transfer. UK: Актуальність. Досліджено вагову функцію фільтра Колмогорова-Вінера для прогнозування неперервного стаціонарного телекомунікаційного трафіку у GFSD (Gaussian fractional sum-difference) моделі. Мета роботи. Метою роботи є отримати наближений розв’язок для відповідної вагової функції та проілюструвати збіжність методу обірваних розвинень за поліномами, що використано в цій статті. Метод. Метод обірваних розвинень за поліномами використано для отримання наближеного розв’язку для досліджуваної вагової функції фільтру Колмогорова-Вінера. В цій статті нами використано відповідний метод на основі поліномів Чебишова першого роду які є ортогональними на часовому відрізку на якому задані вхідні дані фільтра. Очікується, що результати, які базуватимуться на інших поліноміальних системах будуть аналогічними до результатів, отриманих в даній статті. Результати. Вагову функцію досліджено у наближеннях до вісімнадцяти поліномів включно. Показано, що наближення досить великої кількості поліномів призводять до хорошого співпадіння лівої та правої частин інтегрального рівняння Вінера-Хопфа. Якість співпадіння проілюстрована обчисленням відповідних середніх абсолютних помилок нев’язки. Висновки. Статтю присвячено теоретичній побудові фільтра Колмогорова-Вінера для прогнозування неперервного стаціонарного телекомунікаційного трафіку у GFSD моделі. Кореляційна функція трафіку в рамках GFSD моделі є позитивно визначеною, що гарантує збіжність методу обірваних розвинень за поліномами. Відповідна вагова функція отримана у наближеннях до вісімнідцяти поліномів включно. Збіжність методу проілюстрована обчисленням середніх абсолютних помилок нев’язки лівої та правої частин інтегрального рівняння Вінера-Хопфа, що розглядається. Результати роботи можуть бути застосовні до практичного прогнозування трафіку в телекомунікаційних мережах з пакетною передачею даних.Item Однорідні плани багатофакторних експериментів на квазівипадкових r-послідовностях Pобертса для сурогатного моделювання у вихрострумовій структуроскопії(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Гальченко, В. Я.; Кошовий, М. Д.; Трембовецька, Р. В.; Galchenko, V. Ya.; Koshevoy, M. D.; Trembovetskaya, R. V.UK: Актуальність. Робота присвячена питанням створення багатофакторних планів експериментів на основі квазівипадкових рекурсивних R-послідовностей Робертса. Об’єктом досліджень є процес створення комп’ютерних однорідних планів експериментів. Мета статті полягає в створенні багатофакторних, а саме шести- та семи- факторних, однорідних планів експериментів з низькими показниками розбіжностей, дослідження їх проекційних властивостей та демонстрації їх використання на прикладі сурогатного моделювання у вихрострумовій структуроскопії. Метод. Для побудови багатовимірних планів експериментів застосовано ітеративний метод рівномірного заповнення одиничного гіперкубу опорними точками, що забезпечує прийнятні показники гомогенності та який реалізовано на основі квазівипадкових безпараметричних адитивних рекурсивних R-послідовностей Робертса з використанням ірраціональних чисел, які, в свою чергу, отримані на основі узагальненої послідовності Фібоначчі. Критерієм досконалості планів є оцінка гомогенності за показниками розбіжностей, інваріантних відносно обертання координат та перемаркування й упорядкування факторів та які кількісно характеризують відхилення згенерованого розподілу від ідеального рівномірного. Результати. Для каталогізації створено шести- та семи-факторні комп’ютерні однорідні плани експериментів, які характеризуються низькими показниками розбіжностей та достатньо високоякісними проекційними властивостями. Підтверджена, раніше доведена в дослідженнях авторів, тенденція щодо збереження цих характеристик планів експериментів в багатовимірних факторних просторах, яка спостерігається зі збільшенням кількості точок плану. Оцінка якості створених планів експериментів здійснена як візуальним аналізом матриці розсіювання всіх двовимірних проекцій, так і за кількісними показниками неоднорідності сукупності векторів, які утворюють план, а саме центрованою та циклічною розбіжностями. На прикладі начального етапу створення сурогатної моделі для розв’язку задачі ідентифікації профілів електрофізичних параметрів у вихрострумовій структуроскопії показано певні особливості застосування створених планів, зокрема перехід масштабуванням від плану для одиничного гіперкубу до плану в реальному факторному просторі у вигляді гіперпаралелепіпеда, що суттєво не впливає на його характеристики гомогенності розподілу точок. Висновки. Вперше виконано завдання створення шести- та семи-факторних однорідних планів експериментів з низькими показниками центрованої та циклічної розбіжностей на основі R-послідовностей Робертса. Досліджено проекційні властивості створених планів експериментів для різної кількості точок. Удосконалено метод побудови багатовимірних комп’ютерних планів експериментів із врахуванням особливостей вихрострумової структуроскопії. Продемонстровано використання шести-вимірних планів експериментів на прикладі сурогатного моделювання у вихрострумовій структуроскопії. Результати дослідження можуть бути використані при побудові сурогатних математичних моделей фізичних процесів будь-якими відомими методами апроксимації. EN: Context. The article is devoted to the creation of multifactorial experimental plans based on quasi-random recursive Roberts R-sequences. The object of the research is the process of creating computer-aided experimental design plans. The aim of the article is to create multifactorial, namely six- and seven-factor, uniform plans of experiments with low discrepancies, study of their projection properties and demonstrate their use on the example of surrogate modeling in eddy current structuroscopy. Method. An iterative method of unit hypercube even filling with reference points was used for constructing multidimensional experimental plans. It provides acceptable indicators of homogeneity and is realized on the basis of quasi-random nonparametric additive recursive Roberts R-sequences using irrational numbers, which, in turn, are obtained on the basis of the generalized Fibonacci sequence. The criterion for plans perfection is the assessment of homogeneity in terms of differences invariant with respect to the rotation of coordinates and re-marking and ordering of factors and which quantitatively characterize the deviation of the generated distribution from the ideal uniform. Results. Six- and seven-factor computer uniform experimental plans have been created for cataloging, which are characterized by low discrepancies and sufficiently high-quality projection properties. The tendency, which had been previously proved in the authors' research, for preserving these experimental plans characteristics in multidimensional factor spaces, which is observed with increasing number of plan points, has been confirmed. The evaluation of the quality of the created experimental plans is carried out both by visual analysis of the scattering matrix of all two-dimensional projections and by quantitative indicators of heterogeneity of the set of vectors that form the plan, namely centered and cyclic discrepancies. The example of the initial stage of creating a surrogate model to solve the problem of identifying profiles of electrophysical parameters in eddy current structuroscopy shows certain features of the application for created plans, in particular the transition from the plan for a unit hypercube to the plan in real factor space in the form of a hyperparallelepiped, which does not significantly affect its characteristics of homogeneity of the distribution of points. Conclusions. For the first time, the problem of creating six- and seven-factor uniform plans of experiments with low rates of centered and cyclic discrepancies based on R-sequences of Roberts was solved. The projection properties of the created experimental plans for different number of points were investigated. The method of constructing multidimensional computer plans of experiments taking into account the peculiarities of eddy current structuroscopy was improved. The use of six-dimensional experimental plans on the example of surrogate modeling in eddy current structuroscopy was demonstrated. The results of the study can be used in the construction of surrogate mathematical models of physical processes by any known methods of approximation.Item Analysis of methods for automated research of dc voltage converters of modular structure(Національний університет "Запорізька політехніка", 2022) Kharchenko, R. Yu.; Kochetkov, A. V.; Mikhaylenko, V. S.; Харченко, Р. Ю.; Кочетков, О. В.; Михайленко, В. С.EN: Context. DC voltage converters (DCV) are part of modern power supply systems (PSS) and power supply ensuring the operation of electronic and radio devices, telecommunication systems and communication and to a large extent determine their power consumption, reliability, time of readiness for operation, weight, size and cost indicators. Even though there are a large number of different software packages used in engineering practice for the study and design of radio engineering devices, such computer-aided design (CAD) systems and virtual computer simulation of electronic circuits have some limitations that do not allow to quickly carry out the entire complex of studies of DCV required for the analysis of electrical processes in various operating modes. Objective. In this section, the goal is to select the most suitable methods and algorithms that allow the development of software necessary for solving the problems of research and analysis of electrical processes for select energy parameters of the DCV of a modular structure in a separate power channel (PWC). Method. The paper proposes a method that consists in using mathematical models describing electrical processes in DC voltage converters and creating, on the basis of the developed calculation algorithms, specialized software for the automated study of electrical processes in the DCV of a modular structure using a computer. Results. The paper discusses the main methods of automated research of radio engineering devices, which can be used to analyze the electrical processes of pulsed DC voltage converters of a modular structure. Algorithms of calculation are given and, as an example, some results of automated research obtained using this method. Conclusions. The analysis of the known methods of automated research of DC voltage converters of modular structure is carried out. Their advantages and disadvantages are given. It is shown that the most suitable method is based on the use of mathematical models describing electrical processes in DC voltage converters of this type. On the basis of the mathematical models presented in the second section of the work, algorithms and specialized software have been developed that allow them to be widely used in the automated research and design of modular-structured DC voltage converters. UK: Актуальність. Перетворювачі постійної напруги (ППН) входять до складу сучасних систем електроживлення (СЕЖ) та електропостачання, забезпечуючи роботу електронних та радіотехнічних пристроїв, телекомунікаційних систем та апаратури зв’язку, значною мірою визначаючи їх енергоспоживання, надійність, час готовності до роботи, масо-габаритні та вартісні показники. Незважаючи на те, що в інженерній практиці використовується велика кількість різних пакетів програм для дослідження та проектування радіотехнічних пристроїв, такі системи автоматизованого проектування (САПР) та віртуального комп’ютерного моделювання електронних схем мають деякі обмеження, що не дозволяють швидко провести весь комплекс досліджень ППН, необхідний для аналізу електричних процесів за різних режимів роботи апаратури. Ціль. В даному розділі метою є вибір найбільш підходящих методів та алгоритмів, що дозволять розробити програмне забезпечення, необхідне для вирішення завдань дослідження та аналізу електричних процесів та енергетичних параметрів ППН модульної структури в окремо взятому силовому каналі (СК). Метод. В роботі запропонований метод, який полягає у використанні математичних моделей, що описують електричні процеси в перетворювачах постійної напруги і створенні на базі розроблених алгоритмів розрахунку, спеціалізованого програмного забезпечення для автоматизованого дослідження електричних процесів в ППН модульної структури за допомогою ЕОМ. Результати. В роботі розглянуті основні методи автоматизованого дослідження радіотехнічних пристроїв, які можна використовувати для аналізу електричних процесів імпульсних перетворювачів постійної напруги модульної структури. Наведено алгоритми розрахунку і, як приклад, деякі результати автоматизованого дослідження, отримані при використанні даного методу. Висновки. Проведено аналіз відомих методів автоматизованого дослідження перетворювачів постійної напруги модульної структури. Наведено їх переваги та недоліки. Показано, що найбільш підходящим є метод, заснований на використанні математичних моделей, що описують електричні процеси в перетворювачах постійної напруги даного типу. На основі наведених у другому розділі роботи математичних моделей, були розроблені алгоритми і спеціалізоване програмне забезпечення, які дозволяють широко їх використовувати при автоматизованому дослідженні і проектуванні перетворювачів постійної напруги модульної структури.