Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля

Поширення вогнегасних аерозолів в обʼємі

2026-04-17T08:44:31+00:00

У статті досліджено особливості поширення аерозольних вогнегасних речовин у замкнених приміщеннях зі складною об’ємно-планувальною структурою. Розглянуто вплив геометрії приміщень, наявності перегородок, меблів, дверних прорізів і вентиляційних каналів на формування концентраційних полів діоксиду вуглецю та вогнегасних аерозолів. Проаналізовано відмінності механізмів переносу газо-твердофазних аерозольних систем, зокрема роль конвективного переносу, турбулентного перемішування та дифузійних процесів у формуванні зон ефективного та неефективного пожежогасіння. Показано, що для аерозольних агентів визначальним чинником є гравітаційне осадження частинок, яке зумовлює просторову нерівномірність концентрації та обмежує тривалість ефективної фази гасіння. Окрему увагу приділено аналізу витоків вогнегасних агентів через дверні прорізи й вентиляційні шахти та їх впливу на зниження ефективності систем об’ємного пожежогасіння. Встановлено, що ефективність об’ємного аерозольного пожежогасіння як правило визначається рівномірністю розподілу вогнегасної речовини в приміщенні, швидкістю досягнення розрахункової концентрації та здатністю аерозолю проникати у важкодоступні зони. При цьому на характер поширення аерозолю істотно впливають розмір і форма частинок, початкова швидкість викиду, розташування джерела подачі, а також наявність перешкод і внутрішніх перегородок. При розгляді механізму поширення вогнегасного аерозолю за меблями, було виявлено, що меблі та технологічне обладнання створюють так звану аеродинамічну тінь, у межах якої інтенсивність конвективного переносу зменшується і як наслідок вогнегасна концентрація знижується, що приводить до збільшення часу гасіння. Як наслідок, за масивними меблями можуть формуватися локальні зони з концентрацією аерозолю нижчою за вогнегасну, що призводить до зниження локальної ефективності пожежогасіння.

Обґрунтовано доцільність застосування чисельного моделювання для прогнозування поведінки вогнегасних агентів у реальних умовах експлуатації, оптимізації розміщення джерел подачі та підвищення ефективності автоматичних систем газового й аерозольного пожежогасіння в приміщеннях зі складною конфігурацією.

Формування двохрівневих водовідштовхувальних текстур на поверхні полімерних плівок

2026-04-17T08:59:03+00:00

У роботі досліджено формування мікро- та ієрархічно текстурованих поверхонь полімерних плівок методом термовідтискання з використанням металевих шаблонів, отриманих фемтосекундною лазерною абляцією, а також проаналізовано вплив текстури й вплавлених наночастинок на гідрофобні властивості матеріалів. Як модельні полімери використано поліетиленові (ПЕ) та поліетилентерефталатні (ПЕТ) плівки товщиною 200 мкм. Показано, що ПЕТ-плівки забезпечують найбільш точне та стабільне відтворення мікрорельєфу при прямому термовідтисканні з металевих матриць, тоді як для ПЕ характерні морфологічні дефекти, пов’язані з адгезією до металу та реологічними властивостями матеріалу. Запропоновано використання проміжних ПЕТ-реплік, що дозволяє покращити якість формування ПЕ-відбитків і зменшити негативний вплив метал-полімерної взаємодії. Встановлено, що сформовані мікротекстуровані поверхні демонструють виражену анізотропію змочування, а значення кутів змочування істотно залежать від орієнтації краплі відносно напрямку текстури. Текстурування забезпечує суттєве підвищення гідрофобності як для гідрофобного ПЕ, так і для початково гідрофільного ПЕТ. Порівняння експериментальних даних із теоретичними розрахунками за моделлю Кассі-Бакстера показало перевищення експериментальних значень, що свідчить про формування додаткового субмікронного рівня шорсткості. Продемонстровано можливість створення ієрархічних поверхонь шляхом вплавлення гідрофобізованих наночастинок пірогенного діоксиду кремнію безпосередньо під час процесу термовідтискання. Частинки ефективно фіксуються переважно у вершинах мікрорельєфу, формуючи додаткову нанотекстуру. Найвищі гідрофобні показники отримано для негативних текстур ПЕТ із вплавленими частинками, де досягаються стабільні супергідрофобні властивості з кутом змочуваня понад 156 ± 3°. Отримані результати підтверджують перспективність поєднання термовідтискання та інтеграції наночастинок як масштабованого підходу до створення функціональних полімерних поверхонь із керованими водовідштовхувальними властивостями.

Особливості технології отримання гідролізатів тетраетоксисиланів різного функціонального призначення

2026-04-17T09:09:49+00:00

Актуальність дослідження гідролізатів тетраетоксисилану зумовлена широкими можливостями їх використання у створенні функціональних неорганічних і гібридних матеріалів із керованими властивостями, що застосовуються в матеріалознавстві, будівництві, медицині, енергетиці та захисних технологіях. У роботі узагальнено особливості отримання гідролізатів тетраетоксисилану у золь-гель процесі та проаналізовано основні технологічні параметри, що визначають їх фізико-хімічну стабільність і функціональне призначення. Розглянуто механізми гідролізу та поліконденсації етилсилікату у кислому та лужному середовищах, а також їх вплив на формування силоксанової структури золю. Показано, що співвідношення швидкостей гідролізу і конденсації суттєво залежить від pH середовища: у кислому середовищі гідроліз переважає над конденсацією, що сприяє формуванню однорідних прозорих золів, тоді як у лужному середовищі інтенсифікується конденсація і відбувається швидке утворення просторово зшитої силоксанової сітки та укрупнення частинок. Проаналізовано вплив молярного співвідношення H₂O/ТЕОС, типу каталізатора, природи розчинника, температури синтезу та умов перемішування на кінетику реакцій і стабільність системи. Встановлено, що оптимальні значення параметрів синтезу дозволяють контролювати морфологію частинок, ступінь зшивання силоксанової мережі та реологічні властивості гідролізатів. Окрему увагу приділено відмінностям між ТЕОС та етилсилікатом-40, що визначають їх застосування у лабораторних та промислових технологіях. Показано, що контроль складу золю та умов гідролізу дає можливість регулювати властивості кінцевих матеріалів і розширювати сфери їх використання. Узагальнено сучасні напрями застосування гідролізатів TEOС, зокрема у формуванні захисних та антикорозійних покриттів, синтезі кремнеземних наночастинок, аерогелів, функціональних текстильних матеріалів, волокон та композиційних систем. Визначено основні проблеми, пов’язані з підвищенням стабільності золів, обмеженнями використання, відтворюваністю результатів та оптимізацією технологічних режимів золь-гель синтезу. Обґрунтовано перспективи подальших досліджень.

Розробка гібридної (фізично-інформованої) моделі динаміки руху судна

2026-04-16T17:04:30+00:00

Підвищення ефективності експлуатації морських суден та надійності суднових енергетичних установок потребує застосування сучасних методів інтелектуального аналізу даних і моделювання складних динамічних процесів. Одним із перспективних напрямів є наукове машинне навчання, зокрема physics-informed neural networks (PINN), які поєднують фізичні закономірності функціонування технічних систем із можливостями глибокого навчання. Метою роботи є дослідження можливостей застосування фізично інформованих нейронних мереж для моделювання гідродинамічних процесів і інтелектуального діагностування технічного стану суднових енергетичних установок. У статті виконано аналіз сучасних підходів обчислювальної гідродинаміки та методів машинного навчання, що використовуються для опису динаміки руху судна та робочих процесів морських енергетичних систем. Особливу увагу приділено принципам побудови моделей PINN, у яких диференціальні рівняння, що описують фізику досліджуваних процесів, безпосередньо включаються до функції втрат нейронної мережі. Такий підхід дозволяє підвищити точність прогнозування та стійкість моделей за умов обмеженого обсягу експериментальних і експлуатаційних даних. Показано, що використання physics-informed neural networks забезпечує більш коректне відтворення нелінійних динамічних залежностей між параметрами руху судна, гідродинамічними характеристиками та енергетичними показниками силової установки. На основі аналізу сучасних наукових публікацій і результатів досліджень визначено переваги підходу PINN порівняно з традиційними методами обчислювальної гідродинаміки та суто дата-орієнтованими алгоритмами машинного навчання. Встановлено, що інтеграція фізичних моделей і нейромережевих алгоритмів підвищує достовірність прогнозування технічного стану обладнання та створює основу для розроблення інтелектуальних систем моніторингу й діагностування суднових енергетичних установок. Отримані результати підтверджують перспективність застосування physics-informed нейронних мереж для розв’язання задач аналізу гідродинаміки судна, прогнозування експлуатаційних параметрів і підвищення ефективності систем технічної діагностики в морській інженерії.

Розробка інтегрованої моделі адаптивного управління міськими пасажиропотоками на залізничному транспорті у режимі реального часу

2026-04-17T09:31:47+00:00

У статті запропоновано інтегровану модель адаптивного управління міськими пасажиропотоками на залізничному транспорті в режимі реального часу, орієнтовану на зниження затримок, зменшення перевантаження вузлів та підвищення якості сервісу. Методологія поєднує просторово-мережевий аналіз, короткострокове прогнозування попиту, багатокритеріальну оптимізацію, симуляційне тестування керуючих сценаріїв і контур самоадаптації за результатами фактичного виконання рішень. Транспортну систему формалізовано як орієнтований граф із часово-змінними параметрами пропускної спроможності та насичення, а вибір керуючих дій здійснюється за інтегральним критерієм, що враховує операційні, сервісні та енергетичні показники. Для врахування невизначеності використано сценарну перевірку альтернатив перед впровадженням у диспетчерську практику. На відміну від локальних підходів, запропонована архітектура забезпечує узгодження прогнозного, оптимізаційного та виконавчого рівнів у єдиному циклі прийняття рішень. Результати модельного експерименту показали стале покращення ключових індикаторів у порівнянні з базовим режимом: скорочення середніх затримок, зниження частки перевантажених вузлів, покращення сервісної стабільності та зменшення питомих енерговитрат. Проведений аналіз чутливості до зміни ваг критеріїв підтвердив робастність отриманих висновків у межах практично релевантних параметричних варіацій. Обґрунтовано, що найбільший ефект досягається за умов випереджального реагування на зростання насичення та синхронізації інформаційних впливів на пасажирів із оперативним коригуванням режимів руху. Практичне значення роботи полягає у можливості впровадження моделі в диспетчерських центрах міських залізничних систем як інструменту підвищення надійності перевізного процесу, сервісної якості та ресурсної ефективності. Запропонований підхід може бути використаний як основа для цифрового двійника транспортного вузла, інтегрованого з потоковими даними датчиків, системами інформування пасажирів і платформами підтримки диспетчерських рішень. Перспективою подальших досліджень є масштабування моделі на мультимодальні мережі та врахування довгострокових інфраструктурних обмежень. Окремо доцільно додатково дослідити вплив екстремальних подій на стійкість оперативного контуру керування.

Напрями забезпечення живучості рухомого складу залізничного та автомобільного транспорту в умовах воєнних дій

2026-04-17T09:56:12+00:00

В умовах повномасштабної збройної агресії транспортна система України перетворилася на одну з пріоритетних цілей для ворожого вогневого впливу. Питання збереження цілісності та функціональності рухомого складу залізничного й автомобільного транспорту набуває критичного значення для національної безпеки, оскільки від технічного стану засобів пересування безпосередньо залежить стійкість логістичних ланцюгів та обороноздатність держави. Традиційні методи експлуатації, розраховані на мирний час, виявилися недостатньо ефективними в умовах постійних обстрілів, застосування безпілотних літальних апаратів та диверсійних загроз.

Основна наукова проблема полягає у високій вразливості існуючого парку техніки до сучасних засобів ураження, таких як артилерійські снаряди, ракети та дрони-камікадзе. Дослідження спрямоване на подолання дефіциту системних рішень щодо модернізації цивільного рухомого складу для потреб воєнного часу. Метою роботи є наукове обґрунтування комплексних технічних та організаційних напрямів, що дозволять мінімізувати втрати техніки та забезпечити швидке відновлення транспортного сполучення після атак.

У роботі застосовано методи системного аналізу, моделювання вибухового впливу та статистичної обробки даних про реальні пошкодження техніки в зоні бойових дій. Авторами запропоновано низку інженерних рішень: диференційоване бронювання та екранування, захист паливних систем, підвищення живучості ходової частини, встановлення кулестійких склопакетів, бронювання систем охолодження та дублювання критичних електричних магістралей, використання теплових екранів для вихлопних систем та радіопоглинаючих сіток для зниження помітності техніки в тепловому та радіолокаційному спектрах.

Наукова новизна полягає у розробці комплексного підходу до оцінки вразливості рухомого складу та обґрунтуванні модульних систем захисту, які можна швидко монтувати в польових умовах. Встановлено, що поєднання технічної модернізації із цифровим управлінням парком та вчасним маскуванням дозволяє знизити ризик ураження техніки на 40%. Практична реалізація запропонованих заходів забезпечує економічну доцільність за рахунок суттєвого зниження витрат на заміну втраченого рухомого складу порівняно з вартістю засобів захисту.

Створення стійкої транспортної системи вимагає координації між залізничним та автомобільним секторами, впровадження мобільних ремонтних бригад та перегляду стандартів експлуатації техніки в умовах збройного конфлікту.

Дослідження впливу нелінійностей на параметричні коливання в електромехатронних системах

2026-04-16T18:12:47+00:00

В статті представлений аналіз параметричних коливань в електромехатронних системах та вплив на них нелінійностей, обумовлених фізичними властивостями елементів і конструктивними особливостями системи.

Показано, що реальні електромехатронні системи характеризуються наявністю різноманітних нелінійностей. Факторами, що роблять механічну систему нелінійною, можуть бути нелінійні сили, які виникають при роботі такої системи, та її перемінні параметри. Встановлено, що особливе місце серед динамічних явищ, які виникають в електромехатронних системах, займають параметричні коливання, зумовлені періодичною або квазіперіодичною зміною параметрів системи в часі.

В статті розглянуто ефект параметричного резонансу, що є проявом динамічної нестійкості системи, коли малі збурення можуть призвести до суттєвих змінень руху системи. Отже будь яке випадкове збурення на достатньо великому відрізку часу може призвести до аварійних наслідків. Нелінійні фактори в механічній системі з параметрами, що періодично змінюються, проявляються, в основному, в зонах параметричних резонансів.

Авторами подано поняття автоколивань, що можуть виникати у нелінійних системах при відсутності періодичної збурюючої сили та, як приклад, розглянуто квазігармонічні фрикційні автоколивання. Подавлення фрикційних автоколивань є дуже важливою інженерною задачею, оскільки вони затрудняють точну зупинку робочого органу та порушують плавність його переміщень.

Наведено уніфіковану структурну схему для будь-якого типу електромеханічної системи електропривода, її параметри, а також математичну модель.

Виконано моделювання електромеханічної системи в середовищі MATLAB/Simulink відповідно до структурної схеми із заданими параметрами.

Отримано процеси розвитку автоколивань у розглянутій схемі при заданій швидкості для трьох варіантів досліджених характеристик навантаження.

Наведено залежності швидкостей першої та другої мас, пружної сили та сили опору на другій масі і динамічної сили від часу. Встановлено, що реалізація комп’ютерно-інтегрованих адаптивних і робастних систем керування з урахуванням наведених досліджень нелінійних ефектів і параметричних коливань забезпечує узгодження динамічних режимів електромехатронної системи з вимогами конкретного технологічного процесу. Це дозволяє зменшити вплив небажаних коливальних режимів, підвищити стабільність і точність керування виконавчими механізмами.

Розроблення методів адаптивної компенсації похибок неприведення друку на основі керування приводами рулонних друкарських машин

2026-04-16T17:37:21+00:00

Метою статті є розроблення та експериментальна перевірка методів адаптивної компенсації похибок неприведення друку шляхом активного керування приводами рулонних машин. Дослідження спрямоване на зниження амплітуди MD та CD-відхилень у перехідних і сталих режимах роботи обладнання. Методологія базується на поєднанні математичного моделювання міжсекційної динаміки та експериментальної ідентифікації параметрів. Побудовано узагальнену модель взаємодії «привід – натяг – позиційна похибка» з урахуванням інерційності, еластичності полотна та люфтів передач. Для оцінювання стану використано сигнали енкодерів і тензодатчиків, які реєстрували з частотою 1 кГц. Параметри моделі визначено методом найменших квадратів на основі реальних вимірювань фазових зсувів. Розроблено алгоритм онлайн-оцінювання похибки та формування коригуючих впливів на швидкість і фазу валів. Адаптивний регулятор враховує міжсекційні зв’язки та обмеження приводів. Експериментальні випробування проведено на чотирисекційній рулонній машині формату 820 мм із сервоприводами 7,5 кВт. У режимі розгону без компенсації максимальна похибка становила 0,038 мм. Після активації алгоритму її зменшено до 0,017 мм. Час встановлення скоротився з 126 до 78 мс у номінальному режимі. Інтегральний критерій коливань знизився на 43 %. Під час збурення натягу на 20 Н система відновлювала синхронізацію за 95 мс. За імпульсного моменту 6 Н·м перерегулювання не перевищило 4,1 %. Тривалий тираж підтвердив стабільність похибки в межах 0,014 мм без ручного втручання оператора. Практична цінність полягає в можливості інтеграції алгоритму в промислові ПЛК через мережу EtherCAT без зміни механічної структури машини. Запропонований підхід знижує рівень браку та підвищує точність синхронізації секцій. Наукова новизна полягає у комплексному поєднанні моделі міжсекційної динаміки та адаптивного керування, що враховує реальні параметри приводу і натягу полотна. Отримані результати підтверджують ефективність методів компенсації для серійного застосування у рулонних друкарських машинах.

Математична модель регулювання тиску в шинах колісних машин подвійного призначення при виконанні визначених завдань

2026-04-16T17:57:39+00:00

У статті розглянуто підходи до моделювання контактної взаємодії «шина–ґрунт» та принципи функціонування систем автоматичного регулювання тиску в шинах (Central Tire Inflation System, CTIS) для колісних машин подвійного призначення. Показано, що в більшості відомих реалізацій CTIS алгоритми керування орієнтовані переважно на експлуатаційні показники транспортного засобу, зокрема прохідність, тягово-зчіпні властивості та керованість, тоді як параметри контактної взаємодії колеса з ґрунтовою основою використовуються обмежено або не враховуються безпосередньо у формуванні керуючих дій.

Проаналізовано особливості моделей terramechanics, у яких внутрішній тиск у шині зазвичай розглядається як фіксований параметр, що ускладнює їх інтеграцію у структуру систем автоматичного регулювання. Запропоновано концептуальний підхід до інтеграції аналітичної оцінки контактної взаємодії в алгоритми керування CTIS. У межах запропонованого підходу площа контакту шини з опорною поверхнею розглядається як функція внутрішнього тиску в шині та вертикального навантаження на колесо, що дає можливість оцінювати максимальний контактний тиск у ґрунті.

На основі отриманої оцінки введено обмеження за допустимим рівнем контактного тиску, яке може використовуватися як критерій формування керуючого впливу у системі регулювання. Окреслено функціональну структуру системи, що включає підсистему вимірювання параметрів стану, обчислювальний блок визначення контактних характеристик та виконавчий контур регулювання внутрішнього тиску в шинах.

Розглянуто обмеження запропонованого підходу, пов’язані з неоднорідністю ґрунтового середовища, накопичувальними ефектами ущільнення при багаторазовому проходженні техніки та динамічними коливаннями навантаження під час руху. Запропонований підхід забезпечує можливість адаптації керуючих дій залежно від зміни умов експлуатації, зокрема варіацій навантаження та характеристик ґрунтової основи, а також врахування їх впливу на контактну взаємодію. Отримані результати можуть бути використані для подальшого розвитку алгоритмів автоматичного регулювання тиску в шинах з урахуванням агроекологічних обмежень, а також для підвищення ефективності експлуатації колісних машин в залежності від змінних умов роботи та різних типах ґрунтових основ.

Необхідність використання 3D-моделювання в інженерній графіці

2026-04-16T18:27:05+00:00

При проєктуванні сучасних технічних систем і в технологічних процесах широко використовуються різні автоматизовані системи. Вищі навчальні заклади (ВНЗ) повинні готувати фахівців, які можуть ефективно застосовувати програмні продукти в професійній діяльності. Студентам необхідно вивчати основи інженерної графіки та комп'ютерне 3D-моделювання. Отримані знання необхідні майбутнім фахівцям для їх подальшої професійної діяльності. Для набуття навичок у моделюванні найбільш розвиненим програмним засобом є AutoCAD — універсальна графічна система проектування. Створюючи моделі будь-якої складності в просторі за допомогою цього графічного редактора, користувач зможе побачити їх взаємне розташування, оцінити відстань між ними. Модель можна вільно переміщати в просторі, переглядаючи безліч варіантів. Можливість управління точкою зору дозволяє зручно вибрати вид на тривимірну модель, яка розробляється. Зумування, панорамування в режимі реального часу з можливістю вільного повороту камери навколо моделі надають можливість швидкого перегляду об'єктів з будь-якої точки зору. У даній статті розглядаються методи використання графічного редактора AutoCad для створення тривимірних об'єктів, а також можливості тривимірного моделювання в графічному редакторі AutoCad для оптимізації навчального процесу бакалаврів технічних спеціальностей та аналізуються оптимальні способи створення креслеників. Також наведено приклади вибору найоптимальнішого варіанту створення тривимірної моделі. Традиційний спосіб створення кресленика об'ємної моделі складається з виконання двовимірних видів цієї моделі. При створенні ж плоского кресленика є ймовірність помилки при виконанні проекцій, так як вони створюються одна від одної незалежно і складаються з декількох зображень. За плоским креслеником досить складно уявити предмет у просторі. В даний час сучасні програмні графічні редактори спрямовані на створення тривимірних моделей, що дозволяють створювати реалістичні моделі і на їх основі отримувати двовимірні проекції. Метод тривимірного моделювання дозволяє створювати комплексний кресленик з будь-якою кількістю зображень на основі тривимірної моделі. Існують способи створення на основі тривимірної моделі двовимірних плоских креслеників і можливість редагування вже готових проектів, вставлених з простору моделі в простір аркуша. Такий спосіб дозволяє нам використовувати засоби швидкого створення системи з 3–4 пов'язаних видів для тривимірної моделі AutoCad.

Інтелектуальна автоматизація процедури прогнозування діяльності електроенергетичних підприємств

2026-04-16T18:38:31+00:00

У статті досліджується актуальна науково-практична проблема розроблення систем інтелектуальної автоматизації процедури прогнозування діяльності електроенергетичних підприємств в умовах високого рівня інформаційної невизначеності та неповноти вихідних даних. Зростання відповідальності осіб, які приймають управлінські рішення в конкурентному бізнес-середовищі, зумовлює гостру необхідність впровадження нових математичних обчислювальних моделей та інтелектуальних інформаційних технологій. Об’єктом дослідження є процес автоматизації прогнозування функціонування електроенергетичних підприємств, а метою - розробка відповідного програмного застосунку на основі формальних, структурно-функціональних і логічних моделей.

У роботі здійснено порівняльний огляд існуючих методів прогнозування, серед яких виділено методи часових рядів, експоненціального згладжування, просте та ковзне середнє. Приділено увагу розробці архітектури нечіткої системи прогнозування, яка враховує імовірнісний характер параметрів та специфіку електроенергетичної галузі. Описано цикл розроблення нечіткої моделі, що включає етапи фазифікації вхідних змінних, формування бази знань, налаштування машини виводу на основі нечітких правил та остаточної дефазифікації для отримання реальних значень. Для обмеження довірчого інтервалу параметрів застосовано різні функції приналежності (Гаусові, трикутні, експоненціальні). Додатково в моделі враховано показники надійності компонентів електроенергетичного комплексу. Запропоновано використовувати побудовану базу знань спільно з результатами статистичного прогнозування для уточнення руху досліджуваного тренду параметрів.

У процесі моделювання було виділено три ключові області частоти відмов. Зазначений розподіл дозволив підвищити точність оцінки технічного стану обладнання та ймовірності виникнення події відмови в застосуванні. Результатом дослідження є створений та протестований програмний комплекс, який використовує модулі штучного інтелекту та структуру прогнозуючої нейронної мережі. Проведені прогнозні експерименти на ретроспективних даних підтвердили високу ефективність, стабільність та адекватність розробленої системи. Зазначений підхід суттєво мінімізує потенційні фінансові ризики та оптимізує розподіл ресурсів.

Дослідження методів ідентифікації динамічних характеристик об’єктів керування

2026-04-16T18:50:59+00:00

У роботі запропоновано підхід до побудови математичної моделі об’єкта керування, в якому в якості вихідних даних використовується його перехідний процес. Перевагами запропонованого підходу є використання об’єктивної інформації, сформованої самим об’єктом керування, відносна простота реалізації, а також можливість отримання адекватної та точної моделі завдяки врахуванню узагальнених динамічних характеристик системи керування. Крім того, підхід забезпечує підвищення надійності ідентифікації в умовах обмеженого обсягу експериментальних даних.

Дослідження спрямоване на оптимізацію відповідного технологічного процесу.

У результаті встановлено, що обмеження порядку диференціального рівняння (або передатної функції) другим порядком суттєво спрощує побудову математичної моделі. У ряді випадків моделі високого порядку можуть бути приведені до моделей нижчого порядку — зокрема першого або другого — без істотної втрати точності опису їх характеристик. Це пояснюється тим, що: задачі аналізу та синтезу значно простіші для моделей низького порядку; точність чисельних розрахунків обернено залежить від порядку моделі; моделі першого та другого порядку містять достатній обсяг інформації для дослідження систем; а також тим, що збільшення порядку моделі не завжди призводить до підвищення її точності. Додатково встановлено, що зниження порядку моделі сприяє зменшенню обчислювальних витрат і підвищенню стійкості чисельних процедур.

Отримана похибка ідентифікації знаходиться в допустимих межах для задач такого типу.

У роботі розглянуто такі питання: вибір кількості характерних точок на кривій розгону об’єкта керування; визначення ефективного алгоритму ідентифікації; обґрунтування способу розміщення точок; аналіз впливу кількості та розташування точок на точність апроксимації. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні та налаштуванні систем автоматичного керування.

Визначення впливу властивостей рудної пульпи на параметри п’єзокерамічного перетворювача

2026-04-17T08:05:11+00:00

В процесі збагачення рудного матеріалу пульпа є головним транспортуючим агентом, тому її характеристики мають важливий вплив як на ефективність технологічних операцій, так і на результати вимірювань параметрів її твердої фази. Густина та в'язкість пульпи – це дві різні властивості, які дають цінне уявлення про її поведінку під час технологічних операцій. Ці параметри визначають процес руху частинок подрібненої руди на ситі грохота і, таким чином, мають прямий вплив на результати її вологого грохочення. Для визначення цих параметрів запропоновано використовувати вимірювання характеристик п’єзоелектричного перетворювача, зануреного у досліджуване середовище. Модель п’єзокерамічного перетворювача представлено у вигляді взаємопов’язаних електричного та механічного доменів. Механічний домен симулює п'єзоелектричний перетворювач, що занурений у пульпу. Фізико-механічні властивості середовища змодельовані із застосуванням типових блоків Mass, Translational Damper та Translational Spring розширення Simscape для Simulink®/MATLAB®. Блок Piezo Stack представляє електричні та механічні характеристики п'єзоелектричного багатошарового перетворювача. В процесі моделювання із застосуванням даних спектрального аналізу виміряних сигналів визначено резонансну частоту досліджуваної системи для базових опорних характеристик середовища. На визначеній резонансній частоті симулювались зміни концентрації твердої фази пульпи відносно базової величини. Досліджена залежність амплітуди першого (найбільшого) піку виміряного сигналу від концентрації твердої фази пульпи та виконана її апроксимація із застосуванням поліноміальної та двочленної експоненціальні моделі. Доведено, шо двочленна експоненціальна модель дозволяє отримати якісну апроксимацію досліджуваної залежності. Результати моделювання п’єзокерамічного перетворювача, зануреного у рудну пульпу, свідчать про можливість застосування запропонованого підходу до оперативного визначення концентрації її твердої фази та формування інформаційної бази керування процесом тонкого вологого грохочення руди. Такий перетворювач може бути виключно частиною спеціального вимірювального пристрою або для отримання відповідної інформації може застосовуватися наявний потужний високоенергетичний ультразвуковий перетворювач технологічного призначення.

Цифрове експериментальне середовище як концепція підвищення ефективності управління тепличним мікрокліматом

2026-04-17T08:25:15+00:00

У статті запропоновано концепцію цифрового експериментального середовища (digital experimental environment) для дослідження та вдосконалення систем керування мікрокліматом теплиць. Необхідність такого підходу зумовлена складністю сучасних тепличних об’єктів, для яких важливим є одночасне забезпечення агротехнічно необхідних параметрів середовища, зниження енергоспоживання, економічної ефективності та екологічної прийнятності технологічних рішень. Застосування цифрового середовища дає змогу проводити багаторазове відпрацювання алгоритмів керування, аналізувати динаміку процесів і оцінювати наслідки зміни режимів без втручання в роботу реального обладнання.

Запропонований підхід поєднує засоби імітаційного моделювання, SCADA/HMI-візуалізацію, інструменти збору й оброблення експериментальних даних, а також оптимізаційні методи, орієнтовані на пошук раціональних режимів функціонування системи. Розглянуто ієрархічну структуру керування, у якій нижній рівень забезпечує стабілізацію основних параметрів мікроклімату, зокрема температури, вологості та концентрації CO₂, тоді як верхній рівень реалізує оптимізацію цільових функцій з урахуванням зовнішніх збурень, прогнозованих змін середовища та технічних обмежень. Як критерії оптимізації розглядаються витрати енергії, вартісні показники, а також умови, що впливають на продуктивність технологічного процесу.

У межах дослідження цифрове експериментальне середовище використано для відпрацювання сценаріїв керування тепловим контуром із теплообмінником, у якому джерелом теплоти є вторинна технологічна пара. Це дозволило проаналізувати роботу системи в різних режимах, оцінити стійкість контурів регулювання та перевірити доцільність використання вторинних енергетичних ресурсів у тепличному господарстві. Показано, що застосування такого середовища підвищує відтворюваність експериментів, зменшує ризики впровадження нових алгоритмів у реальні умови експлуатації та створює основу для подальшого використання інтелектуальних методів аналізу й оптимізації, зокрема засобів штучного інтелекту, у системах керування тепличним мікрокліматом.