Дисертації та автореферати

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/16999

Електронна повнотекстова колекція авторефератів та дисертацій, упорядкована за назвами спеціальностей

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 584

Методи, моделі та інформаційна технологія оптимізації управління складними динамічними системами (на прикладі енергоблоку АЕС)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Нікуліна, Олена Миколаївна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2019 р. Об’єкт дослідження – процеси управління складними динамічними системами. Предмет дослідження – методи, моделі та інформаційна технологія оптимізації управління складними динамічними системами. Докторська дисертація є завершеною науково-дослідною роботою, що містить розв’язання важливої науково-прикладної проблеми розробки методів, моделей та інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами, які характеризуються високим порядком моделей і великою кількістю параметрів та нелінійностей, на основі об’єднання програмних блоків моделей систем і методів оптимізації, критеріїв систем, подання інформації про динамічні процеси і процеси оптимізації, модулів методів інтегрування та структур даних на прикладі оптимізації систем управління енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовано мету та задачі дослідження, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів, особистий внесок здобувача в розробку теми дисертаційної роботи. Наведено дані щодо впровадження результатів дисертаційних досліджень, їх апробацію та публікації. Перший розділ містить аналіз проблем інформаційних технологій управління складними динамічними системами, обґрунтування напрямку досліджень. Проведено аналіз сучасних інформаційних технологій управління та оптимізації з метою їх використання для оптимізації процесів управління складними динамічними системами. Як приклад складної динамічної системи розглянуто енергоблок АЕС з ядерним реактором ВВЕР-1000. Проаналізовані методи моделювання процесів в складних динамічних системах та аналізу інформаційних управляючих систем, показники якості інформаційно-управляючих систем і можливості їх застосування до процесів управління складними динамічними системами, існуючі підходи та методи синтезу інформаційно-управляючих систем, розглянуті обчислювальні методи оптимізації та можливості їх використання для оптимізації показників якості інформаційно-управляючих систем. Другий розділ присвячений розробці елементів інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами. Розроблено наукові та методологічні основи створення та застосування інформаційної технології для управління складними динамічними системами, яка включає шість основних функціональних елементів – блок моделей систем, модуль методів інтегрування, блок обчислення критеріїв якості систем, блок методів оптимізації, блок представлення інформації та модуль структур даних з формуванням структур даних задач та процесів оптимізації та функціональну модель процесу оптимізації управління складними динамічними системами, що дозволяє записувати структури даних в файл з можливістю продовження процесу оптимізації складної динамічної системи та представлення його результатів в текстовій та графічній формах. У третьому розділі узагальнено принципи моделювання динамічних систем та розроблені конкретні моделі динамічних систем для інформаційної технології оптимізації управління на прикладі енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000 серії В-320. Запропоновані загальні моделі динамічних систем з відносними змінними стану, на основі яких побудовані нелінійні математичні моделі для об’єктів управління енергоблоку АЕС як складних динамічних систем. На підставі нейтронної кінетики реактора, поступового тепловиділення, теплових процесів в паливі, оболонках і теплоносії, зміні концентрацій ксенону і бору розроблені зосереджена та вертикально розподілена моделі ядерного реактора ВВЕР-1000 серії В-320. За рівняннями теплопередачі, матеріального і теплового балансу пароутворення, циркуляції, головного парового колектору, приводу клапана парової турбіни і виконавчого механізму регулюючого живильного клапана побудована модель парогенератора ПГВ-1000. За рівняннями тиску в постійних об’ємах парової турбіни, які включають витрату пари, рівняння частоти обертання ротора з використанням змінної потужності турбіни побудована модель парової турбіни К-1000-60/1500-2. Четвертий розділ присвячений узагальненню методів аналізу складних динамічних систем та аналізу процесів в реакторі ВВЕР-1000 серії В-320, парогенераторі ПГВ-1000, паровій турбіні К-1000-60/1500-2 на основі нелінійних математичних моделей цих об’єктів управління. Удосконалено методи аналізу математичних моделей динамічних систем з використанням матричних методів інтегрування систем диференціальних рівнянь – методу матричної експоненти та її інтегралу для інтегрування лінійних систем, системні методи першого, другого і третього ступенів для інтегрування нелінійних систем, що забезпечує підвищення точності та надійності побудови перехідних процесів в порівнянні з іншими методами. Виконано аналіз перехідних процесів в нелінійних зосередженої та вертикально розподіленої моделях реактора ВВЕР-1000 серії В-320, моделі парогенератора ПГВ-1000 та парової турбіни К-1000-60/1500-2. Для вертикально розподіленої моделі реактора обчислено аксіальний офсет. У п’ятому розділі розроблено моделі інформаційних управляючих систем для складних динамічних об’єктів на прикладі інформаційних управляючих систем енергоблоку з реактором ВВЕР-1000. Узагальнені моделі інформаційно-управляючих систем для ідентифікації параметрів інформаційних управляючих систем, а також для оптимізації параметрів регуляторів. Побудовані моделі інформаційних управляючих систем енергоблоку АЕС – нейтронної потужності ядерного реактора, рівня води в парогенераторі, частоти обертання ротора парової турбіни, усього енергоблоку для підтримки нейронної потужності реактора та підтримки тиску в головному паровому колекторі у вигляді систем диференціальних рівнянь, що включають вектори змінних стану, змінних та постійних параметрів, зовнішніх дій, що включені до блоку моделей систем інформаційної технології. Шостий розділ присвячений узагальненню моделей інформаційно-управляючих систем для ідентифікації її параметрів та використанню інформаційної технології для ідентифікації параметрів динамічних систем на прикладі інформаційно-управляючої системи парогенератора ПГВ-1000 та інформаційно-управляючих систем інших елементів другого контуру енергоблоку АЕС. Розроблені критерії та методи ідентифікації динамічних систем, сформована векторна цільова функція ідентифікації, розроблений метод її обчислення та для її оптимізації реалізовані методи безумовної оптимізації скалярних функцій з перезавантаженням операції порівняння. Побудовані загальні математичні моделі систем управління з ПІ регуляторами для ідентифікації параметрів об’єктів управління. Розв’язана задача ідентифікації параметрів моделі системи управління рівнем води в парогенераторі ПГВ-1000 за експериментальними даними. За результатами налагоджувальних випробувань систем управління дру- гого контуру енергоблоків АЕС з реакторами ВВЕР-1000 проведена ідентифікація параметрів для деаераторів, конденсаторів, головних парових колекторів, колекторів власних потреб, турбоживильних насосів, сепараторів пароперегрівачів, підігрівачів низького і високого тиску. Аналіз ступеня стійкості та меж області стійкості для цих систем управління обґрунтовує їх стійкість. Сьомий розділ присвячений узагальненню обчислення критеріїв якості інформаційно-управляючих систем – прямих показників якості і покращених інтегральних оцінок, формуванні на їх основі векторних цільових функцій та методів їх оптимізації, а також прикладам використання інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами. Розроблені методи обчислення прямих показників якості динамічних систем та покращених інтегральних квадратичних оцінок, задачі оптимізації параметрів динамічних систем зведені до оптимізації векторних цільових функцій,що враховують вимоги реалізації системи, її стійкості, покращення показників якості. Для оптимізації векторних цільових функцій наведені методи оптимізації з одновимірним пошуком. З використанням інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами на основі моделей інформаційних управляючих систем ядерного реактора ВВЕР-1000 серії В-320, парогенератора ПГВ-1000, парової турбіни К-1000-60/1500-2, систем другого контуру енергоблоку, всього енергоблоку АЕС з реактором ВВЕР-1000 в нормальних умовах експлуатації з частковим зниженням навантаження виконана оптимізація параметрів регуляторів за прямими показниками якості. Наведене техніко-економічне обґрунтування отриманих результатів використання інформаційної технології оптимізації управління складними динамічними системами підтверджує, що вона має суттєві технічні переваги, а її використання дозволяє зменшити витрати часових, апаратних, програмних та людських ресурсів при розробці та вдосконаленні складних динамічних систем за рахунок підвищення рівня автоматизації цих процесів.
Електрохімічне формування покривів сплавами і композитами Fe–Co–Mo(MoOₓ)
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Сачанова, Юлія Іванівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – Технічна електрохімія. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. Дисертаційну роботу присвячено розробці гальванохімічної технології покривів тернарними сплавами і композитами системи ферум-кобальт-молібден з підвищеним рівнем функціональних властивостей на підставі гіпотези про інкорпорацію оксидів тугоплавких компонентів як інтермедіатів електродних реакцій, до складу металевої матриці. Обґрунтовано компонентний склад електроліту та співвідношення концентрацій сплавотвірних компонентів в системі ферум-кобальт-молібден і закономірності комплексоутворення в присутності цитрату, які склали підгрунтя до розробки електролітів для нанесення металевих і металооксидних покривів. Встановлено, що бездефектні покриви високої якості з вмістом молібдену понад 30 ат.% формуються з електролітів із концентрацією натрій цитрату 0,4−0,5 М та оксометалату 0,2 М. Доведено, що утворення гетероядерних комплексів є передумовою для гнучкого керування іонними рівновагами в розчині, а відтак, і механізмом та перенапругою електродних реакцій, перебіг яких підпорядковується закономірностям змішаної кінетики, про що свідчать і визначена енергія активації процесу. Відновлення молібдат-іону до металевої фази відбувається через утворення поверхневих оксидів проміжного ступеню окиснення. Залежно від повноти перебігу цього процесу створюються умови до формування металевого покриву тернарним сплавом або металоксидного композиту, друга фаза якого складається з оксидів молібдену в проміжному ступені окиснення, тобто утворюється безпосередньо в електродному процесі. Встановлено, що відновлення оксометалату може перебігати в декілька стадій − як за електрохімічним, так і хімічним механізмом за участю ад-атомів гідрогену, які утворюються в катодній реакції. Саме така особливість забезпечує варіативність катодного процесу та надає можливість гнучкого керування перебігом окремих стадій і складом та властивостями цільового продукту технологічного процесу. Головними чинниками, що забезпечують варіативність складу покривів, є режим поляризації – гальваностатичний або імпульсний, та амплітудні і часові параметри струму. За однакових густин струму застосування імпульсного електролізу дозволяє формувати покриви із значно вищим вмістом молібдену. Зокрема, за сталих тривалості імпульсу 10-20 мс та паузи 5–20 мс склад покривів збагачується молібденом до 30 ат. % при суттєво нижчому вмісті оксигену. Такі зміни у складі покриву порівняно з стаціонарним режимом зумовлені перебігом впродовж паузи хімічної реакції відновлення проміжних оксидів молібдену ад-атомами водню внаслідок реалізації спілловер-ефекту. Вища кількість фази оксидів в складі покривів тернарним сплавом, сформованих в гальваностатичному режимі, дає підстави класифікувати їх як композити. За однакового типу поляризації струмозалежними виявились не тільки вміст компонентів сплаву/композиту, а й морфологія поверхні осадів та вихід за струмом. В умовах стаціонарного електролізу вихід за струмом сплаву знаходиться в межах 56−62 %, а при застосуванні імпульсного електролізу ефективність процесу зростає до 61−70 % за рахунок внеску хімічної реакції відновлення оксидів молібдену ад–атомами водню. Розсіювальна здатність електроліту також залежить від густини струму і має екстремальний характер із максимумом у 62 % при і=2,5 А/дм². Отримані результати розсіювальної здатності узгоджуються із значеннями для відомих електролітів. Композитні Fe−Co−MoОₓ і металеві Fe−Co−Mo покриви мають дрібноглобулярну структуру поверхні, розвиненість якої зростає зі збільшенням густини струму, а характер і розмір кристалітів залежить від складу покривів і режимів електролізу. Так, для покривів Fe48Сo40Mo12, отриманих постійним струмом, середній розмір кристалітів становить 63 Ǻ, а для покриву Fe43Сo39Mo18, отриманому в імпульсному режимі, середній розмір кристалітів складає 56 Ǻ. Залежно від режимів електроосадження різниться і шорсткість поверхні – в гальваностатичному та імпульсному режимах параметр Ra для сплавів становить 0,15 і 0,11, відповідно, що характерно для 9–10 класів шорсткості. Синтезовані покриви мають широкий спектр фізико-хімічних і фізико-механічних властивостей з високим рівнем споживчих характеристик. Так, тестуванням корозійної тривкості встановлено, що за глибинним показником (0,018 – 0,02 мм/рік) покриви мають 4 бал стійкості за десятибальною шкалою, а ранжовані за густиною струму корозії є "стійкими" в кислому середовищі та "вельми стійкими" у нейтральному та лужному. Корозійну стійкість в кислому середовищі підвищує наявність молібдену через кислотний характер його оксидів, а в нейтральному і лужному середовищах покриви проявляють стійкість внаслідок пасивації феруму і кобальту. Вільна енергія поверхні металевих покривів і композитів в межах 118−128 мДж/м², що майже на порядок величини нижча за сплавотвірні компоненти, а поверхні композитів Fe−Co−MoОₓ нижча ніж сплаву Fe−Co−Mo завдяки вищому вмісту кисню в його структурі, внаслідок чого покриви композитами є хімічно стійкішими. Мікротвердість гальванічних покривів знаходиться в межах 595 – 630 кгс/мм² і є вищою, порівняно із сплавотвірними компонентами, а також в 2,5–3 рази більшою за сталеву основу. Мікротвердість осадів симбатно змінюється із вмістом молібдену і в інтервалі досліджених густин струму також зростає з підвищенням цього параметра. Результатами комплексних випробувань механічних характеристик доведено високу адгезію покривів до поверхні підкладки, стійкість до полірування, нагріву і зламу. Встановлено високу електрокаталітичну активність тернарного сплаву в анодних реакціях окиснення низькомолекулярних спиртів, а значення анодних і катодних піків струму на циклічних вольтамперограмах навіть вищі за платиновий електрод, тому гальванічні покриви сплавом Fe−Co−Mo можна розглядати як перспективні каталітичні матеріали паливних елементів. Високу електрокаталітичну активність покривів виявлено і в катодних реакціях виділення водню з лужних та кислих середовищ, яка внаслідок реалізації синергетичного ефекту вища порівняно із індивідуальними металами. Встановлено залежність між складом сплаву і каталітичними властивостями – більший вміст молібдену в цілому покращує якість покривів. Водночас, густина струму обміну реакції виділення водню на композитних покривах в усіх модельних розчинах вище, ніж для металевих, що узгоджується з результатами визначення виходу за струмом. Покривам притаманні магнітні властивості, а значення коерцитивної сили для покривів Fe−Co−Mo знаходиться в інтервалі 7−10 Ое, що перевищує значення для бінарного Fe−Co сплаву (6,5–7,2 Ое). Сплави Fe−Co−Mo, як "магнітом’які матеріали", можна застосовувати і у виробництві елементів магнітних інформаційних накопичувачів. Означений сплав виявляє сенсорні властивості щодо окремих компонентів газових середовищ та може бути використаний, зокрема, як матеріал чутливого елемента сенсора для визначення граничної концентрації водню. На підставі визначених кінетичних характеристик і технологічних струмозалежних параметрів створено програмний і технологічний модулі і запропоновано варіативну технологічну схему нанесення покривів Fe−Co−Мо(МоОₓ) керованого складу та прогнозованими фізико-механічними і фізико-хімічними властивостями. За результатами дослідно-промислових випробувань виробів та елементів обладнання з покривами тернарними сплавами на ПАТ "Укрндіхіммаш" та в Метрологічному центрі військових еталонів Збройних Сил України доведено високий рівень експлуатаційних характеристик синтезованих покривів та ефективність технології їх нанесення. Результати досліджень впроваджені в навчальний процес кафедри фізичної хімії НТУ "ХПІ" і Військового інституту танкових військ НТУ "ХПІ".
Осадження наноструктурованих металів (Ag, Au, Pd) на кремній електролізом і гальванічним заміщенням з розчинів DMSO та DMF
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Шепіда, Мар'яна Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.03 – технічна електрохімія. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. У роботі розвинуто науковий напрям керованого електрохімічного осадження наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію електролізом та методом гальванічного заміщення у середовищі органічних апротонних розчинників. Встановлено, що поєднання імпульсного режиму електролізу та неводного середовища сприяє формуванню наночастинок металів. Досліджено вплив концентрації іонів відновлювальних металів на геометрію наночастинок та їх розподіл по поверхні підкладки. Вивчено залежність розмірів наночастинок металів від тривалості процесу гальванічного заміщення. Вияснено закономірності впливу температури процесу, типу поверхні кремнію, природи органічних розчинників на формування наноструктурованих осадів металів (Ag, Au, Pd) та їх морфологію. Обґрунтовано доцільність осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхні кремнію, що базується на високому значенні їх стандартних електродних потенціалів й ефективності систем Si/МNPs у формуванні функціональних наноструктур і плазмонно-активних поверхонь. Експериментально встановлено такі раціональні умови електроосадження наноструктурованих металів (Ag, Au, Pd): склад електроліту, параметри імпульсного електролізу (значення катодного потенціалу, тривалість імпульсу та паузи) та тривалість процесу (кількість циклів). За Е = -1,6...-2,2 В з розчинів (0,002…0,008)М H[AuCl₄] + 0,05М Bu₄NClO₄ у DMSO; (0,001…0,006)М Pd(NO₃)₂ + 0.05M Bu₄NClO₄ у DMSO та PC; (0,025…0,1)М (NH₄)[Ag(CN)₂] у DMF, τім.:τп. = 6:300 мс, 25…800 циклів, за температури 25 °С срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію з утворенням наночастинок та їх агломератів. Досліджено залежність геометрії наночастинок металів (Ag, Au, Pd) і морфології осадів від умов електроосадження (значення катодного потенціалу, концентрації іонів металів і тривалості процесу). Встановлено, що зі збільшенням значень цих величин спостерігається тенденція до формування осадів від дискретних частинок (від 30 нм до 70 нм) до агломератів (від 120 нм до 200 нм) і нанопоруватих плівок. Запропоновано умови контрольованого осадження наночастинок металів на кремнієву поверхню за їх геометрією. Показано, що у межах катодних потенціалів -0,2…-2,5 В із розчинів відновлювальних іонів широкого діапазону концентрацій срібло, золото та паладій осаджуються на поверхню кремнію у вигляді дискретних наночастинок, які рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Отже, зважаючи на природу напівпровідникової підкладки, 3D ріст відновлюваного металу відбувається за механізмом Вольмера-Вебера. Показано, що у неводних розчинах сольватованих і комплексних іонів в широкому діапазоні концентрацій і температур на поверхні кремнію відбуваються процеси нанорозмірного гальванічного заміщення. Формування осаду здійснюється за механізмом Вольмера-Вебера з утворенням дискретних (острівкових) наночастинок на напівпровідниковій підкладці аналогічно до їх осадження електролізом. Високодонорні молекули органічного апротонного розчинника (L) за рахунок донорно-акцепторної взаємодії L:→M утворюють поверхневі комплекси з фіксованими MNPs. Останні зазнають своєрідного "блокування", ускладнюючи їх ріст. Це сприяє формуванню сфероподібних MNPs за рахунок "згладжуючого" ефекту. Встановлено, що природа іона металу, його концентрація, температура та тривалість процесу гальванічного заміщення є основними факторами впливу на розміри осаджених наночастинок і параметрами керованого формування наноструктур Si/МNPs. Нанорозмірне гальванічне заміщення срібла, паладію та золота у середовищі органічних апротонних розчинників забезпечує формування на кремнієвій поверхні наноструктурованих осадів металів без перебігу побічних процесів. Це дає змогу отримувати системи Si/МNPs з розмірами наночастинок до 100 нм з відносно невеликим діапазоном їх розмірів. Запропоновано принципову технологічну схему осадження наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на кремній гальванічним заміщенням у середовищі органічних апротонних розчинників, що дало змогу одержати наноматеріали кремній/нанометал з функціональними властивостями. Наведено результати дослідженнь, використання електрохімічно осаджених наночастинок металів (Ag, Au, Pd) на поверхню кремнію для створення плазмонно-активних поверхонь і наноструктур кремнію. Встановлено залежність морфології останніх від геометрії нанесених наночастинок, як активаторів метал-активного хімічного травлення. Показано, що природа металу є головним фактором формування наноструктур кремнію – поруватої поверхні чи кремнієвих нанодротів (SiNWs). Тенденція до утворення останніх проявляється в міру збільшення значення стандартного електродного потенціалу металу. Тому, в результаті МАХТ системи Si/Au з наночастинками найбільш електрододатного металу ( 0 / 3 Au Au E  = 1,49 В) характерно утворення SiNWs, тоді як для системи Si/Ag ( 0 Ag / Ag E  = 0,78 В) – нанопоруватого кремнію. Це пояснюється електрохімічним механізмом травлення кремнію в контакті з фіксованими на його поверхні наночастинками металу. Швидкість процесів, що спричиняють травлення кремнію тим більша, чим більша різниця потенціалів між катодними та анодними ділянками. В такому ж напрямі локалізується травлення, що є однією з умов формування нанодротів і нанопор з великим відношенням довжина/діаметр. Встановлено, що на морфологію утворених під час метал активованого травлення наноструктур кремнію суттєво впливають розміри осаджених MNPs. Зокрема, форма пори, переважно, відтворює форму наночастинки металу- активатора. Так, нанопори, одержані МАХТ поверхні Si/AgNPs і Si/PdNPs за діаметром близькі до діаметру осаджених відповідно AgNPs і PdNPs та рівномірно розподілені по поверхні підкладки. Вияснено, що наночастинки паладію та золота є ефективними для одержання масивів нанодротів кремнію методом МАХТ. При тому SiNWs вертикально напрямлені до площини підкладки та характеризуються надвеликим відношенням довжини до діаметра. Таке зумовлено острівковою природою осадів PdNPs і AuNPs та рівномірним їх розподілом на поверхні підкладки. Нанорозмірний ефект металевих наночастинок на процес МАХТ проявляється у формуванні структур кремнію. Встановлено, що наночастинки паладію з розмірами менше ніж 50 нм сприяють утворенню цілісних нанодротів кремнію, а більші ніж 50 нм, що переважно є агломератами – наноструктур неправильної форми. Водночас AuNPs широкого діапазону розмірів золота й осади з різною морфологією сприяють утворенню нанодротів кремнію, які зберігають вертикальну орієнтацію відносно площини підкладки. Отже, високі значення ΔЕ0 систем Si/МNPs, дають змогу отримувати методом МАХТ нанопоруватий кремній (із Si/AgNPs, Si/PdNPs) і масив нанодротів (із Si/PdNPs, Si/AuNPs). Ширші можливості наночастинок паладію та золота порівняно з наночастинками срібла у формуванні наноструктур кремнію можна пояснити природою металу та нанорозмірним ефектом. Встановлено, що одержані на поверхні кремнію дендритні наночастинки золота підсилюють раманівський сигнал. Результати МАХТ і лабораторного випробування показали, що нанопоруваті структури кремнію, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками срібла та паладію, можна використовувати як чутливі елементи газових сенсорів (CO, NH3, CO2 та ін.); нанодроти, одержані на поверхні кремнію з осадженими наночастинками золота та паладію – як датчики у фотоелектроніці та як аноди літій-іонних акумуляторів; підкладки кремнію з дендритними наночастинки золота на поверхні – як маркери та сенсори у біомедицині. Комплекс отриманих експериментальних даних дав змогу модифікувати поверхню кремнію наночастинками металів для одержання наноструктур кремнію та плазмонно-активних поверхонь на їх основі. Реалізовані в роботі методи імпульсного електролізу дають можливість одержати фіксовані на поверхні підкладки наноструктуровані осади металів заданої форми та розмірів для виготовлення високочутливих сенсорів та сонячних елементів. Встановлено, що системи Si/PdNPs, Si/AuNPs ефективніші у формуванні кремнієвих наноструктур порівняно з системою Si/AgNPs. Це зумовлено відмінністю металів за значеннями стандартних електродних потенціалів. Результати науково-дослідних випробувань у “Науково-дослідному центрі комітету судових експертиз Республіки Білорусь” показали ефективність одержаних матеріалів для високочутливих сенсорів. Впроваджено результати роботи у навчальний процес кафедри хімії і технології неорганічних речовин НУ "Львівська політехніка" для підготовки студентів за спеціальністю 161 "Хімічні технології та інженерія" спеціалізація "Технічна електрохімія" в теоретичних та лабораторних заняттях з дисципліни "Електрохімія наноматеріалів".
Інформаційна архітектура банку на основі хмарних технологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Баглай, Роман Олегович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології (122 – комп’ютерні науки). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Об’єктом дослідження є процеси автоматизованого управління потоками даних інформаційної архітектури банку на основі хмарних технологій. Предметом дослідження є моделі, методи та інформаційні технології оптимізації обробки банківської інформації на основі хмарної інфраструктури. Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності обробки інформації регламенту операційного дня банку шляхом модернізації інформаційної архітектури банку на основі впровадження хмарних технологій. У дисертації проведено аналіз можливості впровадження хмарних технологій для забезпечення діяльності банківських установ та підтримки функціонування бізнес-процесів. Розглянуто проблеми та переваги хмарних технологій на різних рівнях архітектурного ландшафту банку з урахуванням специфіки нормативно-правового регулювання діяльності фінансової установи. У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв’язок роботи з науковими темами, сформульовано мету та задачі дослідження, визначено об’єкт, предмет та методи дослідження, показано наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про практичне використання, апробацію результатів та їх висвітлення у публікаціях. У першому розділі проведено аналіз основних підходів до управління банківською інформацією та перспективних напрямів застосування хмарних технологій для банківських інформаційних систем. Зокрема, проведено декомпозицію об’єкта дослідження на складові – «інформаційна архітектура», «хмарні технології», «хмарні обчислення» «банківська інформаційна система (ІС)» з метою подальшого застосування методів аналізу та синтезу. Малодослідженими залишаються проблеми та переваги застосування хмарних технологій у банківських установах України. Банки, які не є професійними компаніями з інформаційних технологій, змушені інвестувати і підтримувати значну кількість ресурсів інфраструктури ІТ та персоналу для управління власними бізнес-процесами. У такій ситуації хмарні технології дозволяють скоротити витрати та підвищити ефективність використання банківських інформаційних систем. У другому розділі досліджено інформаційні технології мінімізації загроз безпеки хмарних технологій для автоматизованих банківських систем шляхом застосування механізмів єдиного входу з метою забезпечення сильної автентифікації користувачів. Досліджено механізми впровадження такої автентифікації та їх практичне застосування для забезпечення безпеки та підвищення ефективності бізнес-процесів банку. Вироблено пропозиції щодо критеріїв вибору постачальника інформаційної технології управління обліковими даними як сервісу, механізмів єдиного входу в систему та федеративних сценаріїв доступу для забезпечення сильної автентифікації користувачів банківських ІС. Автором удосконалено метод оцінки загроз інформаційної безпеки банку при впровадженні хмарних технологій, який має в основі якісний аналіз імовірності ризику та обсягу збитків на основі міжнародного стандарту класифікації кібернетичних атак MITRE, що дозволило оптимізувати механізми захисту інформаційної архітектури банку від потенційних кібератак. У третьому розділі розроблено ІТ-рішення для банківської системи на основі хмарних технологій, що дозволяє перенести великі обчислювальні навантаження в хмарне середовище, забезпечивши відповідність вимогам загального регламенту про захист даних (GDPR) та національних регуляторів. Анонімізація даних клієнта описується як рішення для уникнення ризиків, пов’язаних із конфіденційністю даних клієнтів, а також необхідністю їх згоди на розміщення персональних даних у хмарному середовищі. Удосконалено інформаційну технологію реплікації даних банківських ІС, що ґрунтується на механізмах деперсоніфікації клієнтських даних. Це дозволило покращити захист конфіденційності даних та виконати вимоги НБУ щодо локалізації банківських персоніфікованих клієнтських даних на серверах, які фізично розташовані на території України. Розроблена архітектура рішень ІТ поєднує обробку даних у режимі реального часу та пакетних завантажень даних. На відміну від традиційного способу використання даних вони не тільки мігрують в базу даних (БД), розгорнуту на хмарній інфраструктурі, а також реплікуються назад у наземну інфраструктуру. Вимоги безпеки, що регулюються стандартами конфіденційності, цілісності та доступності даних, повністю задовольняються відповідними хмарними технологіями. Автором побудовано математичну модель процесу закриття операційного дня банку і вирішено задачу оптимізації часу та вартості обробки інформації для банківських ІС, розгорнутих у хмарному середовищі, що дозволило визначити оптимальну конфігурацію хмарних сервісів в інформаційній архітектурі банку на базі сервісів AWS.
Інформаційна архітектура банку на основі хмарних технологій
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Баглай, Роман Олегович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Київський національний торговельно-економічний університет, Київ, 2019. У дисертації проведено аналіз можливості впровадження хмарних технологій для забезпечення діяльності банківських установ та підтримки функціонування бізнес-процесів. Розглянуто проблеми та переваги хмарних технологій на різних рівнях архітектурного ландшафту банку з урахуванням специфіки нормативно-правового регулювання діяльності фінансової установи. Метою дисертаційної роботи є підвищення ефективності обробки інформації регламенту операційного дня банку шляхом модернізації інформаційної архітектури банку на основі впровадження хмарних технологій. Розглянуто сучасні підходи щодо управління безпекою ІТ банківських установ для мінімізації загроз, в тому числі породжених хмарними технологіями. Запропоновано сучасний підхід до побудови систем з механізмами забезпечення безпеки ІТ. Проведено аналіз загроз безпеки інформаційних технологій при впровадженні хмарних обчислень для забезпечення безперебійної та ефективної діяльності банківських установ та запропоновано заходи щодо мінімізації цих загроз. Результати дослідження апробовані шляхом впровадження відповідних проектів, обумовлених викликами і тенденціями банківської сфери, ринковими та регуляторними змінами. Виконано впровадження результатів дисертаційної роботи у діяльність управління менеджменту портфелю проектів АТ "Райффайзен Банк Аваль" (м. Київ) щодо модернізації архітектури банківських інформаційних систем та розробки програмного забезпечення на основі хмарних технологій; у діяльність ТОВ "ІТ Інновації Україна" (м. Київ) щодо класифікації загроз інформаційної безпеки на основі якісної оцінки ризиків та ефективності використання серверних ресурсів за рахунок застосування хмарних обчислень.
Методологічні основи та інформаційна технологія планування розвитку підприємства на основі системного моделювання стратегічних цілей та напрямків діяльності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Москаленко, Валентина Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 "Інформаційні технології» (12 – Інформаційні технології). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Об’єкт дослідження – процес стратегічного планування розвитку підприємства. Предмет дослідження – моделі, методи та інформаційна технологія стратегічного планування розвитку підприємства. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми розробки методів, моделей та інформаційної технології (ІТ) планування розвитку підприємства. За допомогою системного моделювання стратегічних цілей і напрямів діяльності були враховані сучасні тенденції стратегічного управління, а саме: аналіз впливу зовнішнього ринкового середовища на вибір стратегій і цілей розвитку; розробка системи планів на основі KPI, які охоплюють стратегічний, тактичний і оперативний рівень управління; системне планування розвитку основної, фінансової та інвестиційної діяльності підприємства та інші. Проведено аналіз існуючих підходів, методів, моделей та ІТ стратегічного планування розвитку сучасного підприємства. Обґрунтовано необхідність вдосконалення методологічних основ розробки стратегічних програм розвитку підприємств, які впроваджують сучасні підходи управління, а саме: 1) управління за цілями (MBO – Management By Objectives), що встановлюються за принципом SMART (Specific, Measurable, Achievable, Result-oriented, Time-based); 2) управління результативністю та ефективністю підприємства з використанням показників ефективності (KPI – Key Performance Indicators); 3) процесне управління – управління за регламентами бізнес-процесів; 4) управління за принципами системи управління якістю (ІSО 9000, TQM – Total Quality Management). Проаналізовано сучасні аспекти стратегічного планування, виявлені актуальні проблеми, які потребують вирішення, а саме: 1) формування стратегічних цілей, які досягаються в кінці планового періоду і визначення ефективних планів їх досягнення; 2) розробка системи KPI, на основі яких формуються стратегічні, тактичні та операційні плани як складові програми розвитку підприємства на стратегічному періоді; 3) розробка програми інвестиційної діяльності підприємства в межах стратегічного плану його розвитку, яка з огляду на вплив ринкового середовища на інвестиційні процеси підприємства забезпечує ефективність його інвестиційної діяльності на стратегічному періоді; 4) розробка формування програми фінансування розвитку, реалізація якої забезпечує безперервне фінансування розвитку і фінансову стабільність підприємства протягом стратегічного періоду; 5) розробка IT для інформаційно-аналітичної, математично-методологічної підтримки процесу стратегічного планування розвитку сучасного підприємства, яка є основою інформаційно-аналітичних програмних комплексів класу управління ефективністю підприємства – Enterprise Performance Management. Розроблено методологічні основи процесу стратегічного планування розвитку підприємства як комплекс системних методів і моделей для розв’язання задач планування на етапах процесу розробки програми розвитку підприємства. Запропоновано вдосконалений процес формування програми стратегічного розвитку, який має наступні етапи: 1) проведення стратегічного аналізу; 2) формування можливих стратегічних цілей розвитку; 3) формування планової стратегічної мети розвитку; 4) декомпозиція планованої стратегічної мети розвитку; 5) побудова системи KPI стратегічного рівня; 6) декомпозиція системи KPI; 7) розробка інвестиційної програми; 8) розробка програми фінансування розвитку; 9) погодження та затвердження програми розвитку підприємства. Сформовані задачі, які треба розв’язати для реалізації такого процесу, надано опис підходів та методів щодо їх вирішення. Цей процес реалізується як ітераційний, що передбачає можливість переходу з будь-якого етапу на попередні етапи. Розроблено метод формування стратегічних цілей розвитку підприємства, в якому використані математичні методи та моделі для формалізації процесу системного обґрунтованого вибору цілей з множини альтернативних варіантів на основі аналізу побудованих траєкторій розвитку. Цей метод складається з технології формування можливих стратегічних цілей і технології формування планової стратегічної мети на основі побудови та аналізу траєкторій розвитку підприємства. Розроблено метод формування системи KPI підприємства. Його основу складають розроблені математичні моделі декомпозиції показників стратегічного рівня, що забезпечує досяжність стратегічних цілей. Система показників включає KPI стратегічного, тактичного й оперативного рівня управління для стратегічних бізнес-одиниць підприємства (бізнес-процесів і структурних підрозділів). Розроблено метод формування програми інвестиційної діяльності підприємства. Цей метод включає взаємопов'язані моделі і технології для розв’язання комплексу інвестиційних задач, враховуючи поведінку ринку, політику інвестування, механізми розподілу ресурсів між напрямками інвестування. У результаті формується раціональний інвестиційний портфель, реалізація якого забезпечує ефективність інвестиційної діяльності підприємства на стратегічному періоді. Розроблено метод формування програми фінансування розвитку підприємства. У цьому методі за допомогою розроблених математичних моделей системно враховано стан підприємства, джерела і можливі сценарії фінансування проектів розвитку. У методі реалізовані математичні моделі побудови схем фінансування проектів із залученням прямих інвестицій (змішане фінансування), з залученням банківського кредиту та з використанням інструментів фондового ринку, а також включена технологія вибору раціональної схеми фінансування проекту. Проведено аналіз математичних моделей побудови схем фінансування проектів. На основі результатів реалізації цього методу формується програма, яка включає раціональні плани фінансування розвитку підприємства. Виконання цих планів забезпечує безперервне фінансування програми розвитку, ефективність фінансової діяльності підприємства і його фінансову стійкість протягом стратегічного періоду. Проведені дослідження ґрунтуються на використанні математичних методів, зокрема методів системного аналізу, теорії прийняття рішень, методів системної оптимізації, когнітивного аналізу, методів одно- та багатокритеріальної оптимізації, статистичних та експертних методів, при розробці методів та моделей для вибору стратегічних цілей розвитку підприємства, розробки системи ключових показників ефективності стратегічного, тактичного та операційного рівня управління, для формування програми інвестиційної діяльності та програми фінансування розвитку. Запропоновано інформаційну технологію стратегічного планування, в якій реалізовано системне моделювання процесів розвитку основної, інвестиційної та фінансової діяльності в межах системи управління ефективністю підприємства. Запропоновано концептуальний і логічний опис цієї ІТ. Розроблено бізнес-процес формування програми розвитку, опис якого надано у нотації IDEF0, що належить до мови функціонального моделювання Structured Analysis and Design Technique –SADT. Спроектовано діаграми потоків даних для етапів процесу стратегічного планування розвитку. Запропоновано використовувати сервіс-орієнтований підхід при побудові системи управління ефективністю підприємства, основою якої є розроблена інформаційна технологія стратегічного планування розвитку підприємства. Реалізація розробленої інформаційної технології дозволяє підвищити ефективність рішень щодо розвитку підприємства на стратегічному періоді. Проведено впровадження результатів дослідження у практику розробки стратегічних програм розвитку підприємств різних галузей: агрохолдингу "Grain Alliance" (м. Кальмар, Швеція), який здійснює свою діяльність в Україні, у ТОВ "Долина" (м. Харків), у ТОВ "Небозвід" (м. Харків). Результати дисертаційного дослідження використані у держбюджетних науково-дослідних роботах кафедри програмної інженерії та інформаційних технологій управління НТУ "ХПІ", а також впроваджені у навчальному процесі НТУ "ХПІ".
Методологічні основи та інформаційна технологія планування розвитку підприємства на основі системного моделювання стратегічних цілей та напрямків діяльності
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Москаленко, Валентина Володимирівна
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціа-льністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2019 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми розробки методів, моделей та інформаційної технології планування розвитку підприємства. Розроблено методологічні основи процесу планування розвитку як комплексу системних методів та моделей розв’язання задач планування. Запропоновано метод формування планової стратегічної мети розвитку підприємства, в якому використані моделі для обґрунтування вибору цілей з альтернативних варіантів на основі аналізу траєкторій його розвитку. Розроблено метод формування системи KPI підприємства на основі моделей декомпозиції стратегічних KPI, які забезпечують досяжність цілей. Розроблено метод формування інвестиційної програми, який включає систему моделей і технологій розв’язання комплексу інвестиційних задач, враховуючи поведінку ринку, політику інвестування, механізми розподілу інвестицій між напрямками. Запропоновано метод формування програми фінансування розвитку підприємства, в якому системно за допомогою моделей враховано його стан, джерела і можливі сценарії фінансування проєктів розвитку. Розроблено інформаційну технологію, в якій реалізовано системне моделювання процесів розвитку основної, інвестиційної та фінансової діяльності підприємства у межах системи управління ефективністю. Проведено впровадження результатів дослідження у практику розробки програм розвитку підприємств різних галузей.
Пристрій контролю та діагностування стану промислових динамічних об’єктів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Коржов, Ігор Михайлович
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 152 – Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (15 – автоматизація та приладобудування). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України, Харків, 2019. Об’єктом дослідження є процес проведення аналізу в первинних і вторинних системних перетвореннях інформації, що породжує проблемну ситуацію з удосконалення апаратурних, алгоритмічних та програмних засобів контролю та діагностування складних промислових об’єктів. Предметом дослідження є пристрій контролю та діагностування стану динамічних промислових об’єктів. У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача підвищення ефективності пристроїв контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів з невизначеними динамічними властивостями. Вирішення здійснене за допомогою як класичних, так і принципово нових сучасних методів теорії ймовірності, випадкових процесів, багатомірного статистичного аналізу, інформаційної теорії вимірювань і контролю. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. В першому розділі здійснений аналітичний огляд та оцінка питань в області контролю і діагностування стану промислових об’єктів. Обраний об’єкт діагностування, розглянута його структура, технічні характеристики, область використання. Виконаний аналіз методичних, алгоритмічних та апаратурних засобів вимірювання температури і механічної вібрації. Виконаний огляд існуючих засобів контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів, проаналізовані їх техніко-економічні характеристики, обрана оптимальна структура контрольно-діагностичної системи. Висвітлені аспекти з апаратурного, алгоритмічного і програмного забезпечення при створенні пристрою контролю та діагностування стану складних промислових об’єктів. Обрані напрями досліджень, поставлені основні задачі дисертаційної роботи. У другому розділі досліджені імовірнісні моделі параметризації спектральних змін стаціонарних вимірювальних сигналів. Здійснена формалізація імовірнісних властивостей нестаціонарних випадкових сигналів, досліджені кореляційні моделі спектральної нестаціонарності цих сигналів, проведений дисперсійний аналіз частотної та часової моделей автокогерентності, оцінена чутливість кореляційно-спектральної моделі показника автокогерентності багатовимірного термодинамічного процесу, оцінені дискримінуючі властивості показників автокогерентності при класифікації вібраційних процесів, досліджені діагностичні властивості складових показника автокогерентності, проведений вибір показників контролю нестаціонарності динамічних процесів. Результати досліджень дозволили отримати ряд наукових результатів: - отримала розвиток теорія автокогерентності спектрально нестаціонарних вимірювальних сигналів. Визначені умови вибору числа масштабів та зсувів при оцінці коефіцієнтів автокогерентності для задачі контролю порушень стаціонарності вимірювального сигналу; - отримані умови калібрування показника автокогерентності, що відповідають відсутності порушення стаціонарності, розроблена імовірнісна модель показника автокогерентності, що враховує мінімальне значення (масштабу) спектрального вейвлет-перетворення; - показана можливість дисперсійного розкладання базового показника автокогерентності на парні незалежні складові, які дозволяють отримати незалежну інформацію про порушення стаціонарності з урахуванням функціональних та випадкових змін спектру; - на прикладі теплових динамічних процесів показана ефективність розробленого показника автокогерентності для задач контролю динамічних властивостей інерційних багатомірних промислових об’єктів. Також показана можливість автоматичної корекції похибки вимірювання температури, якщо контролювати весь тепловий процес, а не його окремі значення; - на прикладі вібросигналів показана можливість якісної класифікації технічних станів, а також кількісної класифікації окремих частотно-часових складових показника автокогерентності; доведено, що найкращими діагностичними властивостями характеризуються випадкові (шумові) складові показника автокогерентності. В третьому розділі представлені дослідження з діагностичних властивостей показників автокогерентності при обмеженнях на обсяги вимірювальної інформації. Сформульована загальна задача функціонального діагностування динамічних промислових об’єктів, вибрана модель параметричної дискримінації, досліджено вплив обсягу навчальної вибірки на середній ризик діагностування, створені математичні та комп’ютерні моделі оптимізації простору інформативних ознак за критерієм максимуму вірогідності та проведено їх дослідження. Дослідження даного розділу дозволили одержати наступні результати: - експериментальні дослідження показників автокогерентності вібраційних сигналів показують, що для контролю та діагностування технічного стану вібраційних об’єктів можливо використовувати лінійну вирішувальну функцію, для якої можливо використати таблиці дисперсії показників автокогерентності та нормовану коваріаційну матрицю, які дозволяють сформувати, шляхом перемноження, сумарну коваріаційну матрицю; - одержані рівняння для середнього ризику та вірогідності діагностування, які дозволяють моделювати вплив обсягу навчальної вибірки та кількості інформативних ознак на показники ефективності контролю технічного стану; - доведено існування мінімальних екстремальних значень середнього ризику для теплових та вібраційних об’єктів, що дозволило використати, в якості цільової функції оптимізації простору інформативних ознак, середній ризик; - досліджено комплексний вплив трьох параметрів (геометричної відстані між діагностованими станами, кількості інформативних параметрів, обсягу навчальної вибірки) на величину вірогідності контролю та діагностування технічного стану як теплових так і вібраційних об’єктів; таке дослідження довело спроможність формувати оптимальну, за максимумом вірогідності контролю, систему інформативних ознак. Четвертий розділ присвячений розробці алгоритмічного та програмного забезпечення пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів. Розглянуті методи первинного і вторинного статистичного перетворень, які базуються на регресійному, спектральному, дисперсійному і коваріаційному аналізах пристрою контролю та діагностування, дозволили сформувати структуру і принцип функціонування алгоритмічного забезпечення при обмеженні обсягів вимірювальної інформації за діагностованими функціональними станами. В розділі обране програмне середовище для реалізації розроблених алгоритмів, розроблені фрагменти програм пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів на платформі LabView. За дослідженнями даного розділу отримані наступні результати: - розроблена структура алгоритмічного забезпечення пристроїв контролю та діагностування динамічних об’єктів, яка складається з первинного і вторинного статистичного перетворення і містить реалізацію процесів дискретизації вимірювальних сигналів, дискретизованого аналогового вейвлет-перетворення, процедур диференціювання та інтегрування; - реалізована процедура адаптивного вейвлет-перетворення із гнучким вибором гаусівського материнського вейвлета, що дозволяє мінімізувати похибки контролю та діагностування. - сформовані комп’ютерні компоненти алгоритмічних і програмних процедур первинного і вторинного статистичного перетворення при синтезі комп’ютеризованих діагностичних систем, проведенні імітаційного моделювання, аналізу впливів дестабілізуючих факторів при здійснені контролю параметрів вузлів динамічних об’єктів та діагностуванні їх стану; - розроблене програмне забезпечення пристрою контролю та діагностування стану промислових об’єктів на платформі LabView з використанням об’єктно орієнтованої мови програмування, що дозволяє в пакетному режимі та в режимі реального часу здійснювати необхідні контрольні процедури. В п’ятому розділі представлені інженерні додатки для контролю і діагностування складних промислових агрегатів. Наведені дослідження при розробці та патентуванні первинних перетворювачів, виборі і патентуванні структури вимірювальних каналів первинних перетворювачів, розробці і створенні електронних блоків первинного і вторинного перетворення інформації. Запропонована методика калібрування вібровипробувальних стендів для метрологічного забезпечення первинних перетворювачів вібрації, розглянута перевірка кваліфікації калібрувальних лабораторій в Україні та вплив метрологічного забезпечення на створення систем контролю та діагностування складних промислових об’єктів. За виконанням даного розділу отримані наступні результати: - розроблені та запатентовані первинні перетворювачі температури для моніторингу інфранизькочастотних процесів в досліджуваному промисловому об’єкті при оцінці теплових режимів, а також первинні перетворювачі механічної вібрації для моніторингу високочастотних процесів при оцінці стану підшипників кочення редукторів-розгалужувачів; - на базі мікроконтролера Arduino створений пристрій контролю та діагностування стану зон нагрівання екструдера для виготовлення термопластів та стану підшипників кочення в редукторах-розгалужувачах; - виконані метрологічні дослідження апаратури для вимірювання інфранизькочастотних і високочастотних вимірювальних сигналів, запроваджені до використання вібровипробувальні установки, сформовані методики калібрування цих установок. - представлені перспективи розвитку теорії і практики контролю та діагностування процесів, що характеризуються різними частотними показниками, в спеціалізованих метрологічних лабораторіях.
Поліпшення показників плавності ходу та динамічної навантаженості ходових систем колісних тракторів на транспортних роботах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Мамонтов, Анатолій Геннадійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 – автомобілі та трактори. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертація присвячена поліпшенню експлуатаційних властивостей колісного трактора в агрегаті з напівпричепом при русі на транспортних режимах за рахунок обладнання переднього моста комбінованою пневморесорною підвіскою та визначення її раціональних параметрів. Для вирішення поставленої задачі в роботі проаналізовані сучасні тенденції використання колісних тракторів під час перевезення вантажів, котрі є основною сільськогосподарською продукцією, а також продукцією призначеною для забезпечення виробничих процесів сільськогосподарських підприємств. Визначено основні вимоги, які висуваються до конструкції тракторів, які застосовуються в якості транспорту в сільськогосподарській галузі. Розглянуто тенденції розвитку конструкцій систем підресорювання колісних тракторів з урахуванням виконання вантажоперевезень із підвищеними транспортними швидкостями. Виконано аналіз методів і конструктивних засобів поліпшення плавності ходу й зниження динамічної навантаженості ходових систем. Визначено експлуатаційні вимоги, які висуваються до підвісок колісних тракторів. А також встановлені шляхи поліпшення показників плавності ходу на основі вдосконалення систем підресорювання. У рамках дослідження складена узагальнена математична модель поздовжньо-кутових, вертикальних і поздовжніх коливань машино-тракторного агрегату на базі колісного трактора з напівпричепом, яка дозволяє досліджувати плавність ходу й динамічну навантаженість ходової системи. Складена математична модель доповнена математичними моделями пневматичної шини, пневматичного гумово-кордового пружного елемента й тяглово-зчіпного пристрою. Це дозволяє врахувати наявність демпфірування в пневматичній системі комбінованої пневморесорної підвіски, найбільш повно оцінити вплив нелінійності пружних і дисипативних характеристик шини та пневмобалона, а так само наявність зазору в тяглово-зчіпному пристрої на показники плавності ходу й динамічну навантаженість ходової системи колісного трактора. Для найбільш повної оцінки плавності ходу й динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора обладнаного різними типами систем підресорювання математична модель реалізована в детермінованій постановці з мікропрофілем, який відповідає різним дорожнім покриттям. Для зниження динамічної навантаженості ходової системи й поліпшення параметрів плавності ходу машино-тракторного агрегату на базі колісного трактора та напівпричепа, була розроблена комбінована пневморесорна підвіска, яка встановлена на передній міст трактора. При розробці регульованої пневморесорної підвіски використовувалися серійні вузли та деталі підвіски з листовими металевими ресорами. Пневморесорна підвіска розміщена в габаритних розмірах серійної підвіски, та складається з листових металевих ресор й двохсекційних пневмобалонів з додатковими повітряними резервуарами. Для збільшення демпфування в підвісці, в трубопроводі на вході до додаткових резервуарів було встановлено дроселі. При зростанні статичного навантаження на передній міст регулятор положення рами за допомогою клапану автоматично забезпечує надходження стисненого повітря до пневмобалонів по трубопроводах, а при її зменшені – випуск повітря до атмосфери. Таким чином забезпечується підтримання постійного зазору між пружним упором стискання та переднім мостом. З метою найбільш повної оцінки властивості конструкції розробленої пневморесорної підвіски та її досконалості при використанні трактора проведено експериментальні дослідження машино-тракторного агрегату в різних експлуатаційних умовах. Результати отримані під час проведення натурного експерименту дали можливість підтвердити достовірність теоретичних досліджень, та оцінити адекватність математичної моделі використовуваної для вивчення взаємозв’язків між параметрами конструкції підвіски та її експлуатаційними показниками. Також була запропонована методика проведення експериментальних досліджень по визначенню демпфування в пневматичній системі комбінованої пневморесорної підвіски, методика визначення параметрів плавності ходу та динамічної навантаженості ходової системи машино-тракторного агрегату при виконанні транспортних робіт. Під час проведення натурного експерименту визначено ступень дисипації в пневморесорній підвісці при різних прохідних перетинах дроселя, а також при різних об’ємах додаткових резервуарів, та визначено раціональний діаметр перехідного перетину дроселя. Проведена оцінка плавності ходу та динамічної навантаженості ходової системи машино-тракторного агрегату обладнаного серійною ресорною підвіскою, комбінованою пневморесорною підвіскою з гідравлічними амортизаторами та без гідравлічних амортизаторів, при русі трактора по дорозі з асфальтним і ґрунтовим покриттям, а саме проведена порівняльна оцінка пневматичного й гідравлічного демпфірування, порівняльна оцінка плавності ходу трактора із серійною та пневморесорними підвісками, шляхом визначення параметрів низькочастотних коливань у характерних точках трактора. Також визначена динамічна навантаженість ходової системи трактора оснащеного різними системами підресорювання. Для вимірів результатів експерименту, а саме для реєстрації параметрів низькочастотних коливань використовувався вимірювальний комплекс, що складається з вібровимірювальної апаратури. Для реєстрації динамічного навантаження передніх й задніх коліс трактора використовувалися тензодатчики, наклеєні на рукавах мостів, при цьому тензометричні датчики збиралися в тензометричні мости сигнал з котрих надходив до фіксуючої апаратури. На підставі аналізу отриманих даних встановлено, що застосування комбінованої пневморесорної підвіски з гідравлічними амортизаторами в порівнянні із серійною ресорною підвіскою дозволяє знизити величини середньоквадратичних прискорень у характерних точках трактора й знизити динамічне навантаження, що діє на колеса машино-тракторного агрегату. Проведено теоретичні дослідження, які дозволили дати об'єктивну оцінку впливу типу підвіски та її конструктивних параметрів на плавність ходу й динамічну навантаженість ходової системи колісного трактора. Визначено шляхи вдосконалення системи підресорювання й розроблені рекомендації з вибору раціональних параметрів підвіски. На підставі аналізу проведених експериментальних досліджень динамічних процесів, які виникають під час руху колісного трактора в агрегаті з напівпричепом, встановлено, що результати теоретичних розрахунків якісно й кількісно відображають характер зміни та рівень показників плавності ходу й динамічної навантаженості ходової системи машино-тракторного агрегату. Також підтверджені рекомендації щодо обраних раціональних параметрів системи підресорювання переднього мосту колісного трактора. Згідно рекомендацій найкращі показники плавності ходу та динамічної навантаженості ходової системи колісного трактора з шарнірно-зчленованою рамою на транспортних роботах досягаються при наступних обґрунтованих основних конструктивних параметрах комбінованої пневморесорної підвіски: діаметр прохідного перетину дроселя 9 мм, що забезпечує максимальне повітряне демпфірування в пневматичній системі та коефіцієнт загасання ψ=0,21; об’єм додаткових резервуарів Vd =40·10ˉ³ м³ на сторону; тиск у пневматичній системі 0,27 МПа; величина коефіцієнта загасання гідравлічного амортизатора ψа=0,21.
Поліпшення показників плавності ходу та динамічної навантаженості ходових систем колісних тракторів на транспортних роботах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Мамонтов, Анатолій Геннадійович
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 – автомобілі та трактори. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертація присвячена поліпшенню експлуатаційних властивостей колісного трактора в агрегаті з напівпричепом при русі на транспортних режимах за рахунок обладнання переднього моста комбінованою пневморесорною підвіскою та визначення її раціональних параметрів. Складено узагальнену математичну модель поздовжньо-кутових, вертикальних та поздовжніх коливань машино-тракторного агрегату на базі колісного трактора в агрегаті з напівпричепом, яка дає змогу дослідити плавність ходу та динамічну навантаженість ходової системи з урахуванням нелінійності пружних та дисипативних характеристик підвіски, а також конструктивних характеристик тягово-зчіпного пристрою. Виконано теоретичні дослідження, котрі дозволили дати об'єктивну оцінку впливу типу підвіски та її конструктивних параметрів на плавність ходу й динамічну навантаженість ходової системи колісного трактора. Визначено шляхи вдосконалювання системи підресорювання та її раціональні параметри. На основі експериментальних досліджень підтверджено достовірність математичної моделі руху машино-тракторного агрегату на транспортних швидкостях, та підтверджено рекомендації щодо вибраних раціональних параметрів системи підресорювання переднього моста колісного трактора.