Основні наукові спеціальності: G5 Електроніка, електронні комунікації, приладобудування та радіотехніка; G6 Інформаційно-вимірювальні технології; G7 Автоматизація комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка; jepangbet toto
RESEARCH OF MATHEMATICAL MODELS OF THE FUSION PROCESS OF OPTICAL ELEMENTS OF DEVICES DURING SURFACE ELECTRON BEAM TREATMENT
When processing optical elements with moving band electron flows (BEF), it is of great practical importance to predict optimal values ​​of the liquid bath depth that do not lead to changes in their shape and dimensions. In this regard, the formulation and solution of the problem of mathematical modeling of the melting process of optical materials processed by a moving BEF are relevant. Mathematical models of melting optical elements of devices made of optical glass of grades K8, K108, etc. of various geometric shapes (optical plates, rectangular bars, etc.) and sizes have been developed, taking into account the temperature dependences of the thermo-physical properties of the optical material (volumetric heat capacity, thermal conductivity coefficient), by a moving BEF during multi-cycle and single-cycle processing depending on the set of its parameters (electron flux current, accelerating voltage, distance from the processed surface, electron flux movement speed, and processing time). This allows us to more accurately calculate the temperature distributions along the surface and along the depth of the melt and the maximum thickness of the melted layer of the processed element for different values ​​of the controlled BEF parameters and to determine the permissible ranges of their changes, exceeding which leads to a violation of the flatness of the processed surface of optical elements, a violation of their geometric shape, a deterioration in the metrological characteristics of optical devices and, ultimately, to the failure of devices based on them.
electron beam technology, optical glass, band electron flow, methods of thermal conductivity theory.
Copyright (c) 2026 Perspective technologies and devices
INTELLIGENT MULTI-AGENT QUALITY CONTROL SYSTEM FOR NATURAL GAS METERING BASED ON THE DUAL-CONTROL METHOD AND MACHINE LEARNING
This paper addresses the problem of enhancing the reliability of commercial natural gas metering by developing an intelligent measurement quality control system for metering stations operating under conditions of significant uncertainty. This uncertainty is driven by the drift of sensor metrological characteristics, temperature and pressure fluctuations, random disturbances, and potential unauthorized tampering. An intelligent quality control system for energy resource metering is proposed, based on a multi-agent information and measurement architecture and a dual-control metering quality method. This method combines the physical verification of gas flow parameter consistency with the analysis of time series reconstructed via machine learning algorithms. The core of the developed system is an adapted dual-control method that implements parallel oversight of both the process (parameter consistency) and the outcome (balance relations) of the metering. To detect anomalies, leaks, and unauthorized extraction, machine learning algorithms (Isolation Forest, DBSCAN, and autoencoders) are applied. An integral metering quality indicator is proposed, providing a comprehensive, real-time assessment of measurement information reliability.Experimental validation of the proposed models was conducted using hybrid datasets that incorporate sensor drift, noise, and artificially introduced anomalies. The use of the Remaining Metrological Resource (RMR) indicator is proposed as a calculated time interval during which the integral natural gas metering quality indicator will remain within the established metrological tolerance before reaching a critical level of accumulated error. Тhe research results confirm the viability of hybrid approaches that combine physical and mathematical models of the gas metering process with machine learning methods. This facilitates a transition from traditional periodic metrology control to continuous intelligent monitoring of commercial energy resource metering stations, including those for natural gas.
natural gas metering, intelligent measurement system, dual-control method, machine learning, remaining metrological resource (RMR), outliers, integral quality indicator, reconstruction error, hybrid dataset.
DEVELOPMENT OF AN ANTHROPOMORPHIC MANIPULATOR CONTROLLED BY A GLOVE WITH FLEX SENSORS BASED ON THE ESP32 MICROCONTROLLER
The article describes the development and implementation of a control system for a 3D-printed anthropomorphic hand manipulator, controlled via a glove equipped with resistive flex sensors. The actuators are five Tower Pro MG996R servo motors, each responsible for the independent movement of an individual finger. Signals from the Flex Sensor 4.5" glove sensors are acquired by the analog-to-digital converter of the ESP32 microcontroller and converted into servo rotation angles using the map() function. The sensor calibration methodology is described, along with the hardware implementation based on voltage divider circuits with 22 kΩ resistors, and the software written in C within the Arduino IDE environment. Electrical schematics, images of the finished prototype, and the full program source code are provided. Experimental results demonstrate that the proposed approach ensures smooth and reproducible real-time control of the manipulator.
anthropomorphic manipulator, ESP32, flex sensor, servo drive, Arduino IDE, sensor calibration, control glove, rehabilitation robotics, 3D printing, embedded systems.
IOT MONITORING OF THE EXTRUSION PROCESS DURING SNACK PRODUCTION ON A TWIN SCREW EXTRUDER
The article presents an in-depth investigation of an Internet of Things (IoT) architecture designed to enable advanced, high-resolution monitoring of the snack extrusion process on a twin-screw extruder. The proposed solution integrates the complete data lifecycle: the acquisition of process signals from sensors and inverters, preprocessing and normalization by a Programmable Logic Controller (PLC), real-time transmission through the MQTT protocol, and structured long-term storage in a Database Management System (DBMS). This approach ensures reliable data continuity and supports both operational visualization and the development of advanced analytical tools for process optimization and quality assurance. A comprehensive set of key technological indicators has been defined, reflecting the critical behavior of the extrusion system. These include multi-zone temperature profiles, pressure dynamics in the die zone, motor current and rotational frequency, precise dosing of raw materials, and cumulative energy consumption. Continuous monitoring of these parameters provides the foundation for stabilizing the process, detecting anomalies at an early stage, and improving reproducibility of product characteristics. A systematic review of scientific literature and industrial case studies published in the last three years confirms the increasing adoption of Industry 4.0 technologies within food manufacturing. Notably, the integration of lightweight MQTT-based data pipelines, the deployment of predictive maintenance strategies for electric drive systems, and the initial stages of Process Analytical Technology (PAT) implementation create the prerequisites for building a Digital Twin of the extrusion line. Based on the conducted research, the article formulates detailed recommendations for constructing a mathematical process model, defining an economically justified but sufficiently informative sensor set, and designing an optimal data structure capable of supporting long-term industrial operation. A step-by-step roadmap is proposed, guiding enterprises from fundamental monitoring tasks toward the implementation of predictive analytics, anomaly detection algorithms, and eventually, the deployment of a full-scale Digital Twin. The literature review highlights a noticeable gap in practical, data-driven studies focused specifically on the optimization and monitoring of twin-screw snack extrusion systems. This gap underscores both the originality and the practical relevance of the presented work, as well as its potential to contribute to further research in data-centric food process control and digital transformation.
IoT; extrusion; MQTT; Node-RED; SQL; Industry 4.0.
OPTICALLY SELECTIVE STRUCTURES BASED ON NANOSCALE CHROMIUM CONDENSATES FOR PHOTOTERMAL ENERGY CONVERTERS
The results of the formation of optically selective structures with an optical selectivity ratio of up to 11.4 are presented. These structures are based on nanoscale two-phase chromium–chromium oxide condensates developed via vacuum deposition on copper substrates. A comprehensive experimental study was conducted to evaluate the composition, structure and selective optical parameters (integral, absorptance, thermal emittance, and selectivity ratio) of the test samples. The analysis of the influence of deposition process parameters for nanoscale chromium layers and substrate surface roughness on the properties of optically selective structures is provided. It was established that increasing the substrate roughness contributes to an increase in the integral emittance of the selective structures up to 0.32, which consequently reduced the optical selectivity ratio to 2.8. The results of the investigation into the stability of the selective optical parameters under elevated temperatures and ultraviolet radiation allow for the recommendation of these structures for application in photothermal converters at temperatures up to 500 K under vacuum conditions (1 Pa).
metal-dielectric optically selective structures, nanoscale films, chromium condensates, integral solar absorptance, thermal emittance, selectivity ratio
DEVELOPMENT AND INVESTIGATION OF AN OPTOELECTRONIC SYSTEM FOR AUTOMATED INSPECTION OF MICRODEFECTS IN LAYERS OF ADDITIVELY MANUFACTURED PARTS
The study employs a comparative analysis of non-destructive testing (NDT) methods, the theory of acoustic wave propagation to examine the limitations of ultrasonic testing (UT), and computer vision algorithms for surface defect identification. The mathematical framework is based on the evaluation of ultrasonic wave propagation velocity in anisotropic media and correlation analysis of visual descriptors associated with defects. Critical limitations of conventional ultrasonic testing for porous structures fabricated via fused deposition modeling (FDM) have been identified, primarily due to significant signal attenuation and temperature-induced drift. An integrated approach to optical inspection is proposed, enabling differentiation of defect types (warping, under-extrusion, stringing) based on their morphological characteristics without mechanical interaction with the specimen. A hardware–software complex for optical inspection has been developed and experimentally validated. The system provides automated defect detection based on geometric and textural features, enabling a reduction in production losses within digital manufacturing processes based on additive technologies. It has been demonstrated that the implementation of an optical monitoring system allows for the identification of precision defects with a characteristic size of 0.1 mm or greater, resulting in a 15–20% reduction in production losses through real-time adjustment of printing parameters.
additive manufacturing, fused deposition modeling (FDM), 3D printing, defectoscopy, non-destructive testing, ultrasonic testing, artificial intelligence, surface defects, computer vision, optical monitoring.
METHODS OF COMBATING UNMANNED AERIAL VEHICLES USING FIBER OPTIC CONTROL CHANNEL
The article considers modern methods of combating unmanned aerial vehicles using a fiber-optic control channel. The principles of their operation, technical features, advantages and disadvantages compared to radio-controlled unmanned aerial vehicles are analyzed. The main threats posed by these unmanned aerial vehicles to military and civilian facilities are identified. Countermeasure methods are systematized, including: physical destruction, mechanical damage to the communication channel, the use of interceptor drones and engineering protection. Special attention is paid to the prospects for the use of Artificial Intelligence and automated detection systems.
unmanned aerial vehicle; fiber optic control channel; anti-drone technologies; countering UAVs; electronic warfare; protection of facilities.
TECHNIQUE FOR PARAMETER IDENTIFICATION FOR MATHEMATICAL MODEL OF STEADY-STATE GAS FLOW BASED ON EXPERIMENTAL DATA
The article substantiates the need to identify the parameters of a mathematical model of steady-state natural gas flow in a main gas pipeline using experimental data. It is established that using reference values for the hydraulic resistance coefficient and the gas-to-soil heat transfer coefficient without their identification leads to significant modeling errors. A methodology has been developed for identifying these coefficients as a single minimization problem in the space of two parameters, with an objective function defined as the sum of squared normalized deviations of the calculated pressure and temperature values at the pipeline outlet from their experimentally measured values. Based on the minimization results, the formula for calculating the hydraulic resistance coefficient λ has been improved, and the heat transfer coefficient has been determined for the pipeline's laying conditions (3.71 W/(m²·K)). The adequacy of the model with identified parameters has been confirmed by comparing the calculated pressure and temperature at the pipeline outlet with the experimental data; the relative deviations do not exceed 0.38% for pressure and 0.01% for temperature. The developed technique is recommended for identifying model parameters for other gas pipelines, while the obtained pressure and temperature distributions can serve as boundary conditions for a mathematical model of non-steady gas flow.
main gas pipeline, mathematical model, steady-state mode, hydraulic resistance coefficient, heat transfer coefficient, parameter identification, experimental research.
Dimensional wear of a cutting tool is a complex, complex phenomenon. There are several different wear mechanisms that act independently or in combination with each other. Four main types of wear are distinguished: abrasive, adhesive, diffusion and fatigue. However, so far none of the researchers has been able to accurately, exclusively theoretically, predict the intensity of wear of a cutting tool and its influence on the geometric dimensions of the machined parts. Therefore, to determine the time characteristics of the reliable intensity of tool wear in the specific conditions of this technological system, it is necessary to resort to experimental studies. Among the processing modes, the cutting speed has the greatest impact on the stability period of the cutting tool, and therefore on its wear rate. The results of experimental studies using the approved method of determining the dimensional wear of the cutting tool and its influence on the accuracy of processing a batch of parts are presented. The results obtained can be used in studies with other tools when processing other grades of materials and processing modes.
Dimensional wear of a cutting tool is a complex, complex phenomenon. There are several different wear mechanisms that act independently or in combination with each other. Four main types of wear are distinguished: abrasive, adhesive, diffusion and fatigue. However, so far none of the researchers has been able to accurately, exclusively theoretically, predict the intensity of wear of a cutting tool and its influence on the geometric dimensions of the machined parts. Therefore, to determine the time characteristics of the reliable intensity of tool wear in the specific conditions of this technological system, it is necessary to resort to experimental studies. Among the processing modes, the cutting speed has the greatest impact on the stability period of the cutting tool, and therefore on its wear rate. The results of experimental studies using the approved method of determining the dimensional wear of the cutting tool and its influence on the accuracy of processing a batch of parts are presented. The results obtain
ОБРОБКА ТА АНАЛІЗ ВІБРОСИГНАЛІВ ДЛЯ ДІАГНОСТИКИ СТАНУ ШАРОВИХ ОПОР АВТОМОБІЛЯ
Безпека автомобіля залежить від стану підвіски. Шарова опора є критичним вузлом, дефекти якого (знос, люфт, корозія) важко виявити традиційними методами. Стендові випробування потребують дорогого обладнання, а ручна перевірка є суб'єктивною. Вібросигнали від підвіски мають складну структуру, поєднуючи низькочастотні коливання кузова, дорожній шум та високочастотні удари від люфтів. Сигнал від дефектної опори є нестаціонарним та імпульсним. Класичні методи (FFT) неефективні, оскільки розмазують удари по спектру без чітких діагностичних ознак та втрачають часову інформацію. Статтю присвячено комбінованій методиці вібродіагностики, що поєднує: статистичний аналіз у часовій області (ексцес, пік-фактор), спектральний аналіз та часо-частотні методи на основі вейвлет-перетворення. Статистичні показники забезпечують автоматизоване виявлення ударів з простими числовими критеріями. Вейвлет-аналіз дає часо-частотну локалізацію, дозволяючи відокремити удари від фону. Моделювання показало, що комбіноване застосування ексцесу, пік-фактора та вейвлетів виявляє люфти з високою чутливістю навіть на фоні значного зовнішнього шуму. Пропонується дворівневий алгоритм: реальночасова детекція статистичними методами та експертний аналіз вейвлет-спектрограм для підтвердження. Це робить метод практично застосовним для портативних систем діагностики.
вібродіагностика, шарова опора, ексцес, пік-фактор, вейвлет-перетворення, обробка сигналів.
AUTOMATED CONTROL SYSTEM FOR CLIMATE TESTING OF RUBBER PRODUCTS USING MACHINE VISION METHODS
The paper considers the problem of increasing the efficiency of climatic tests of rubber products exposed to aggressive environmental factors, in particular temperature, humidity, ozone and ultraviolet radiation. It is established that the existing methods of monitoring the condition of samples in climatic chambers are characterized by discreteness, subjectivity and insufficient accuracy, which complicates the study of the dynamics of aging processes. Modern approaches to conducting climatic tests and machine vision methods for detecting surface defects of materials are analyzed. The feasibility of integrating computer vision methods into automated test management systems is substantiated. The structure of an automated control system for climatic tests of rubber products is proposed, which includes a subsystem for dynamic photoanalysis of the condition of samples. Approaches to collecting, processing and analyzing graphic information are developed, which allow for a quantitative assessment of the degree and nature of aging based on the parameters of crack formation and changes in the surface of the material. The implementation of the proposed approach provides continuous monitoring of the aging process, reducing the influence of the human factor and increasing the objectivity of test results. The results obtained can be used to optimize climatic testing regimes and improve rubber material formulations.
rubber products, climatic testing, polymer aging, machine vision, image processing, automated control system, crack formation.
DEVELOPMENT AND DESIGN-TECHNOLOGICAL FEATURES OF AN AUTOMATED STAND FOR RESEARCHING VACUUM GRIPPING SYSTEMS
The article is devoted to solving the urgent scientific and practical problem of creating specialized research equipment for the needs of light industry robotics. The object of development is an automated mechatronic stand designed for modeling the processes of manipulating flexible flat parts. The work describes in detail the design of the stand, which implements the vacuum gripping method. The kinematic scheme of the installation based on precision screw gears for creating a controlled separation force is analyzed. The architecture of the pneumatic system with vacuum stabilization through the receiver is substantiated. The features of building a dual-circuit control system based on microcontrollers are disclosed, which provides synchronization of mechanical movement and high-speed data collection. The methodology for conducting a multifactor experiment to determine the optimal geometric parameters of vacuum suction cups is presented.
robotics, experimental stand, vacuum gripper, mechatronics, pneumatic scheme, automation, shoe industry, Arduino.
ВИЗНАЧЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ ВАРІАБЕЛЬНОСТІ ВЕЛИЧИНИ АВТОМАТИЧНОЇ ПОДАЧІ ДОВГОМІРНОЇ ПРУТКОВОЇ ЗАГОТОВКИ У ВЕРСТАТ
У статті проведено розробку і формалізацію статистичної методики оцінювання точності осьового положення торцевої поверхні циліндричної заготовки, сформованої шляхом автоматичної подачі довгомірного пруткового матеріалу у токарний верстат, що працює в автоматичному циклі. Запропоновано підхід для параметричної оцінки ймовірності потрапляння торця, що утворений після відрізання попередньої деталі, в допуск його номінального положення в системі координат верстата. Проведено розгляд даного процесу як нормальну модель, непараметричну біноміальну оцінку частки відповідності з довірчими інтервалами (<!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:sSub><m:sSubPr><m:ctrlPr></m:ctrlPr></m:sSubPr><m:e><m:r>P</m:r></m:e><m:sub><m:r>ok</m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath><![endif]--> ), індекс здатності процесу (<!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:sSub><m:sSubPr><m:ctrlPr></m:ctrlPr></m:sSubPr><m:e><m:r>C</m:r></m:e><m:sub><m:r>pk</m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath><![endif]--> ) та оцінку невизначеності за GUM. Запропонована методика передбачає стратифікацію вибірок за умовами виробництва, корекцію на шум засобу вимірювання, планування обсягу даних для заданої точності оцінки, а також SPC-моніторинг. Показано, як через калібрування зсуву <!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:r>μ</m:r></m:oMath><![endif]--> , управління розкидом <!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:r>σ</m:r></m:oMath><![endif]--> та інженерні втручання досягати цільових показників центрованості та прогнозованості процесу подачі. Практична значущість полягає у формуванні прийнятних критеріїв якості без зупинки виробництва та без витрат на спеціальні експерименти за ознаками <!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:sSub><m:sSubPr><m:ctrlPr></m:ctrlPr></m:sSubPr><m:e><m:r>P</m:r></m:e><m:sub><m:r>ok</m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath><![endif]--> (відсоткова частка циклів у яких торець потрапляє у допуск) і <!-- [if gte msEquation 12]><m:oMath><m:sSub><m:sSubPr><m:ctrlPr></m:ctrlPr></m:sSubPr><m:e><m:r>C</m:r></m:e><m:sub><m:r>pk</m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath><![endif]--> (наскільки стабільно процес позиціювання прутка вкладається в допуск з урахуванням центрованості та розкиду).
верстат, шпиндельний вузол, різання, параметри обробки, моделювання, автоматизація, трибологія, прогнозування, ймовірність, оптимізація, точність, інновації процесу, адаптація технологічної системи.
Copyright (c) 2025 Perspective technologies and devices
ПОРІВНЯЛЬНИЙ АНАЛІЗ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ МОДУЛЯЦІЇ У СИСТЕМАХ ЗВ’ЯЗКУ НА ОСНОВІ ВИДИМОГО СВІТЛА
В статті У статті представлено результати теоретичного та аналітичного дослідження енергетичної ефективності основних методів модуляції у системах зв’язку на основі видимого світла (Visible Light Communication, VLC). Розроблено уніфіковану методику оцінювання показників енергоефективності, яка враховує вплив ключових параметрів системи – ефективності світлодіодів, чутливості фотоприймача, площі детектора, рівня шумів та множинних відбиттів від поверхонь. Проведено порівняльний аналіз трьох типових методів модуляції: On-Off Keying (OOK), Pulse-Width Modulation (PWM) та Color-Shift Keying (CSK) при фіксованому рівні освітленості. Встановлено, що OOK та PWM забезпечують близькі значення енергетичної ефективності, тоді як CSK, потребуючи більших енергетичних витрат, має перевагу в спектральній ефективності та потенціалі для високошвидкісної передачі даних. Врахування фонових шумів та геометричних характеристик середовища дозволило уточнити умови, за яких зростає або знижується ефективність системи. Результати дослідження мають практичне значення для проєктування енергоощадних VLC-систем нового покоління, що поєднують функції освітлення та передачі інформації з мінімальними втратами енергії.
Li-Fi, VLC, модуляція, On-Off Keying (OOK), Pulse-Width Modulation (PWM), Color-Shift Keying (CSK), енергоефективність, SNR, фотодетектор, світлодіод.
МЕТОДИ ТА МОДЕЛІ РОЗПОДІЛУ ТА МАРШРУТИЗАЦІЇ ВОЛОНТЕРІВ ПІД ЧАС КАТАСТРОФ
У роботі проведено аналіз існуючих методів та моделей, що застосовуються для розподілу та маршрутизації волонтерів під час ліквідації наслідків катастроф. Огляд літератури підтвердив важливість волонтерів як ресурсу для підсилення спроможностей офіційних служб реагування та показав логістичні виклики, пов’язані з їх ефективною інтеграцією, особливо у випадку спонтанних волонтерів. Управління волонтерськими ресурсами базується на різних підходах, що враховують як ефективність, так і людський фактор. Аналіз показав, що сучасні моделі прагнуть враховувати широкий спектр факторів, включаючи компетентності та вподобання волонтерів, пріоритетність потреб постраждалих, специфіку завдань, часові та геопросторові обмеження, логістику, динамічність ситуації, невизначеність та ризики. Огляд методів та моделей демонструє інтерес до розробки інструментів для оптимізації управління волонтерами. Виявлено тенденцію до інтеграції різних підходів, врахування невизначеності та динаміку кризових ситуацій. Результати цього аналізу створюють теоретичну основу для розробки алгоритмів та функціоналу автоматизованої системи розподілу та маршрутизації волонтерів.
маршрутизація волонтерів, моделювання, оптимізація, візуалізація.
ПОРІВНЯЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТИПІВ ДАВАЧІВ АКУСТИЧНОЇ ЕМІСІЇ ДЛЯ СИСТЕМ ТЕХНІЧНОЇ ДІАГНОСТИКИ
У роботі представлено систематизований огляд сучасних типів давачів акустичної емісії (АЕ), що застосовуються у системах технічної діагностики та моніторингу процесів механічної обробки. Проаналізовано принципи дії, конструктивні особливості та метрологічні характеристики п’єзоелектричних, ємнісних, оптичних, MEMS-, тонкоплівкових, а також спеціалізованих обертових, внутрішньошпиндельних, кільцевих, статичних і рідинних АЕ-давачів. Виявлено відсутність уніфікованих методик порівняння сенсорів у реальних умовах експлуатації, що ускладнює їх обґрунтований вибір для конкретних діагностичних задач. Показано, що сучасні дослідження зосереджені на підвищенні чутливості сенсорів, розширенні робочого частотного діапазону та оптимізації методів обробки сигналів. Обґрунтовано актуальність проведення експериментального порівняння різних типів давачів за параметрами чутливості, частотного відгуку, відношення сигнал/шум і стійкості до зовнішніх впливів. Матеріали роботи формують основу для створення рекомендацій з вибору АЕ-давачів залежно від конструктивних умов, режимів обробки та вимог до точності моніторингу, а також визначають напрями подальших досліджень у галузі сенсорики та акустико-емісійного контролю.
акустична емісія, давачі АЕ, шліфування, контроль процесу.
АДАПТИВНИЙ ФАЗОВО-КОРЕЛЯЦІЙНИЙ МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ВІДНОВЛЕННЯ СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ ПІСЛЯ ФІЗИЧНОГО НАВАНТАЖЕННЯ ЗА ПУЛЬСОВИМИ СИГНАЛАМИ
У статті запропоновано адаптивний фазово-кореляційний метод визначення часу відновлення серцево-судинної системи після фізичного навантаження за пульсовими сигналами. Метод ґрунтується на аналізі фазової узгодженості сигналу в ковзних часових вікнах, що дає змогу відстежувати локальні зміни структури серцевого ритму в умовах нестаціонарності. Середня амплітуда фазово-кореляційного спектра використовується як показник впорядкованості сигналу, який зменшується у фазі навантаження та поступово зростає у процесі відновлення. Для автоматичного визначення моменту відновлення застосовано адаптивний поріг, побудований за критерієм Неймана–Пірсона з корекційним коефіцієнтом зниження, що забезпечує високу чутливість до фазових змін і стійкість до шумових артефактів. Моделювання в середовищі Matlab підтвердило ефективність методу, який дозволяє точно фіксувати момент стабілізації ритму навіть за значних флуктуацій сигналу. Запропонований підхід може бути використаний для оцінки функціонального стану спортсменів, моніторингу процесів відновлення в кардіологічній практиці та впровадження у телемедичні системи біомоніторингу.
пульсовий сигнал, фазово-кореляційний аналіз, адаптивний поріг, критерій Неймана–Пірсона, час відновлення, серцево-судинна система.
ІНТЕГРОВАНА ПУПІЛОМЕТРІЯ ЯК ІНСТРУМЕНТ АВТОМАТИЗОВАНОГО МОНІТОРИНГУ ПСИХОФІЗІОЛОГІЧНОГО СТАНУ ЛЮДИНИ
В умовах соціально-економічної нестабільності та тривалого стресового навантаження, зокрема спричиненого воєнним конфліктом, зростає необхідність у своєчасній та об’єктивній діагностиці психофізіологічного стану людини, включаючи рівень тривожності та стресу. Ці стани безпосередньо корелюють із дисрегуляцією вегетативної нервової системи (ВНС). Метою роботи є розроблення автоматизованої системи зворотного зв’язку з інтегрованою пупілометрією для моніторингу та діагностики психофізіологічного стану людини. Проведено аналіз наукових праць, що підтверджують зв'язок динаміки зіничних реакцій з активацією симпатичної ланки ВНС, когнітивним навантаженням та емоційними станами. На основі цих даних розроблено програмно-апаратний комплекс, що використовує пупілометрію для об'єктивного відстеження змін вегетативного балансу. Система передбачає механізм зворотного зв'язку для інтеграції психокорекційних методик, таких як арттерапія. В основу системи покладено об'єктивний маркер — Індекс симпатичної активації (ІСА), розрахований як відсоткове відношення площі зіниці до площі рогівки. Розроблена автоматизована система дозволяє неінвазивно та безперервно фіксувати параметри зіниці (зокрема, розмір та швидкість реакції), які слугують маркерами рівня тривожності. Використання пупілометрії як інтегрованого показника дозволяє оцінити психологічний стан та ефективність психорелаксуючого впливу в режимі реального часу.
пупілометрія, автоматизована система, стрес, вегетативний баланс.
МІКРОМЕХАНІЧНИЙ КАЛОРИМЕТРИЧНИЙ СЕНСОР КОЛИВАЛЬНОЇ ШВИДКОСТІ ЧАСТИНОК ГАЗУ ДЛЯ ПАСИВНОГО АКУСТИЧНОГО ПЕЛЕНГАТОРА БПЛА
У статті розглянуто проблему виявлення безпілотних літальних апаратів (БПЛА) за допомогою пасивних методів, зокрема акустичних. Проаналізовано сучасні технології детекції БПЛА, наведено їхні переваги та обмеження. Обґрунтовано доцільність застосування інфразвукових сенсорів для створення пасивних акустичних пеленгаторів, що дають змогу виявляти об’єкти без активного випромінювання. Описано принцип роботи мікромеханічного калориметричного сенсора коливальної швидкості частинок газу, побудованого на основі теплового потоку, який забезпечує високу чутливість у широкому діапазоні частот. Показано, що такий тип сенсорів, виготовлених за МЕМС-технологією, дає змогу визначати вектор акустичної швидкості в просторі, що є основою для точної пеленгації джерела інфразвукового та низькочастотного акустичного діапазону випромінювання. Зазначено, що чутливість сенсорів Microflown узгоджується зі спектральними характеристиками шумів як електричних, так і реактивних двигунів БПЛА. Проведений аналіз підтверджує перспективність використання мікромеханічних теплових сенсорів у системах пасивного акустичного виявлення та ідентифікації безпілотних апаратів.
БПЛА, сенсор коливальної швидкості частинок газу, акустична пеленгація, шумовий спектр, Microflown.
КЛАСИФІКАЦІЯ ПІДХОДІВ ТА МЕТОДІВ МОДЕЛЮВАННЯ ІНДИВІДУАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО ПУНКТУ
Встановлено, що ІТП забезпечують ефективний розподіл теплової енергії між системами опалення, вентиляції та гарячого водопостачання, адаптуючи параметри теплоносія до потреб конкретної будівлі незалежно від режимів централізованої мережі. Проаналізовано залежні та незалежні схеми підключення, їх переваги та недоліки. Розглянуто підходи до математичного, фізичного та емпіричного моделювання індивідуальних теплових пунктів (ІТП). Моделювання є важливим інструментом для аналізу та оптимізації різних систем, зокрема в теплопостачанні. Вибір методу моделювання залежить від специфіки завдання, доступних ресурсів та необхідної точності результатів. Математичні моделі є ефективними для вирішення задач, де важлива швидкість обчислень, але вони можуть бути менш точними порівняно з фізичними. Фізичні моделі надають високу точність завдяки детальному опису процесів, проте потребують значних обчислювальних потужностей. Емпіричне моделювання дозволяє працювати з реальними даними, але точність таких моделей залежить від якості та обсягу доступної інформації.У роботі проведено аналіз типових схем роботи індивідуальних теплових пунктів
індивідуальні теплові пункти, схеми підключення, моделювання.
АНАЛОГОВІ І ЦИФРОВІ ІНФОРМАЦІЙНІ СИСТЕМИ ОПТИЧНОГО ДІАПАЗОНУ
У сучасному світі оптичні технології відіграють важливу роль у забезпеченні високошвидкісного передавання, обробки і зберігання інформації. Оптичні аналого-цифрові (АЦП) і цифро-аналогові (ЦАП) перетворювачі відіграють центральну роль у гібридних системах, де необхідно поєднувати безперервні аналогові сигнали з цифровим представленням інформації. Замість традиційного електронного підходу, оптичні АЦП/ЦАП використовують світлові хвилі для перетворення сигналів, що значно підвищує швидкодію і знижує втрати енергії. Нелінійні оптичні ефекти дозволяють реалізувати пристрої, здатні реагувати на зміну інтенсивності сигналу, змінювати свою поведінку в реальному часі та виконувати функції логіки, обчислень і фільтрації. Одним з найбільш поширених ефектів є ефект Керра, при якому показник заломлення середовища змінюється пропорційно до інтенсивності світла. Аналогові оптичні системи, що створені на фотонних кристалах і нелінійних ефектах, демонструють разючу швидкодію та здатність до обробки сигналів у реальному часі. Водночас цифрові системи забезпечують точність, масштабованість і стійкість до завад, що є критично важливим для складних обчислювальних завдань, телекомунікацій і систем штучного інтелекту. Дослідження з використанням глибокого навчання для проєктування оптичних пристроїв свідчать про новий рівень адаптивності та автоматизації в оптичній інженерії. Перспективи впровадження таких систем охоплюють не лише науку та промисловість, а й повсякденне життя: автономні транспортні засоби, медична діагностика, розумні міста, віртуальна реальність.
оптична система, АЦП, ЦАП, сигнал, інформація, фотонний кристалах, нелінійний ефект.
ДОСЛІДЖЕННЯ НАДПРОВІДНОСТІ В НАНОСТРУКТУРАХ BI2SE3
У статті проведено огляд сучасних підходів до реалізації надпровідного стану в наноструктурах Bi₂Se₃ — топологічного матеріалу, перспективного для створення квантових логічних елементів. Розглянуто ключові механізми індукції надпровідності: епітаксійне гетероструктурування з NbSe₂, інтеркаляція атомів Ag, легування Sr, формування інтерфейсних фаз з Pd, а також контактна модифікація за допомогою сфокусованого іонного пучка. На основі експериментального порівняння проаналізовано, як змінюються критичні параметри (Tc, Bc₂), морфологія та тип парування електронів залежно від обраного методу. Особливу увагу приділено результатам, отриманим у власному дослідженні над ниткоподібними кристалами PdxBi₂Se₃, де зафіксовано двоступеневий перехід у надпровідний стан з Tc₁ = 5.3 К і Tc₂ = 3.5 К та високими критичними магнітними полями до 1.45 Тл. Показано, що інтеграція Pd у ґратку Bi₂Se₃ призводить до формування об’ємної стабільної фази з ознаками нетрадиційної надпровідності та участю сильних електронних кореляцій. Порівняння з сучасними публікаціями дозволяє узагальнити вплив морфології, методу синтезу та типу металевого контакту на властивості надпровідного стану, а також підкреслити унікальність підходу, реалізованого в роботі, тому у цій роботі аналізуються особливості надпровідного стану в наноструктурах Bi₂Se₃ на основі порівняння власних експериментальних результатів з даними сучасної наукової літератури. Такий підхід дозволяє не лише верифікувати отримані результати, а й встановити характерні риси надпровідності, що виникає в різних умовах: при легуванні, інтерфейсному контакті, інтеркаляції або під тиском.
наноструктури Bi₂Se₃, надпровідність, нетрадиційні надпровідники, топологічні матеріали, критична температура, електрон-фононна взаємодія, магнітотранспорт.
ДО ПИТАННЯ ВИЗНАЧЕННЯ МОМЕНТУ ІНЕРЦІЇ ГВИНТОВОГО КОНВЕЄРА із секційним робочим органом
У статті наведено результати теоретичних досліджень моменту інерції гвинтових конвеєрів із секційними робочими органами для трьох режимів роботи: тихохідного, середньошвидкісного та швидкохідного. Розроблено аналітичні залежності для визначення моментів інерції гнучких гвинтових конвеєрів з урахуванням маси транспортованого сипкого матеріалу, кінематичних параметрів і конструктивних особливостей секційного робочого органу. Встановлено вплив механіко-технологічних властивостей сипкого матеріалу на динамічні характеристики гнучких конвеєрів та взаємозв’язок між моментом інерції і режимом їх роботи. Отримані залежності дозволяють уточнити математичні моделі руху матеріалу в конвеєрах, що сприятиме підвищенню точності розрахунків при проєктуванні транспортно-технологічних систем. Результати дослідження можуть бути використані при розробленні нових конструкцій гнучких шнекових механізмів з поліпшеними експлуатаційними характеристиками.
гвинтовий конвеєр, секційний робочий орган, момент інерції, сипкий матеріал.
МЕТОДИЧНІ АСПЕКТИ КАЛІБРУВАННЯ АВТОКЛАВІВ ТА СТЕРИЛІЗАТОРІВ
Метою даної роботи є розроблення процедури калібрування автоклавів та стерилізаторів парових, які застосовуються для стерилізації вологим теплом об’єктів та виробів у закладах медичної, харчової та інших галузей, з метою знищення усіх форм життєздатних мікроорганізмів. Процедура (методика) калібрування стерилізаторів встановлює методи й засоби їх калібрування, що передбачає, серед іншого, складання модельного рівняння (математичної моделі), формування бюджету і оцінювання невизначеності результатів вимірювання. Забезпечення єдності та метрологічної простежуваності результатів вимірювання – одне з основних завдань калібрувальних лабораторій під час калібрування засобів вимірювальної техніки та випробувального обладнання. У роботі наведено методи та засоби, процедуру проведення калібрування автоклавів та стерилізаторів парових, визначення метрологічних характеристик вказаних засобів вимірювальної техніки, складання математичної моделі, формування бюджету і оцінювання невизначеності вимірювання за результатами калібрування. Наведений матеріал надає практичні рекомендації калібрувальним лабораторіям щодо розроблення нестандартизованих методик калібрування обладнання, зокрема, автоклавів та стерилізаторів парових.
автоклави та стерилізатори парові, калібрувальна лабораторія, методика калібрування, невизначеність вимірювань.
ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛИВУ НАЦІОНАЛНОЇ І МІЖНАРОДНОЇ СТАНДАРТИЗАЦІЇ НА РОЗВИТОК ЕЛЕКТРОМОБІЛЬНОЇ
У роботі досліджено сучасний стан та перспективи розвитку ринку електромобілів в Україні й світі. Визначено основні переваги електротранспорту – екологічні, соціально-психологічні, інноваційні, енергетичні та економічні. Проведено аналіз динаміки зростання кількості електромобілів за останні п’ять років, показано, що в Україні їх кількість зросла більш ніж у 20 разів. Розглянуто чинні українські стандарти (ДСТУ EN IEC 61851-1:2021, ДСТУ 9222:2023, ДСТУ EN IEC 63110-1:2024, ДБН В.2.5-23:2025) та законодавчі ініціативи, спрямовані на розвиток зарядної інфраструктури. Окремо наведено нові європейські нормативи, зокрема Регламент AFIR, стандарти EN ISO 15118, оновлену директиву EPBD і технічні рекомендації SCALE. Зроблено висновок про необхідність прискорення гармонізації українських нормативних документів із європейськими стандартами для забезпечення сталого розвитку електромобільної галузі.
стандартизація, електромобіль, електротранспорт, інфраструктура, стандарт.
ЦИФРОВІ ФІЛЬТРИ У СИСТЕМАХ ЦИФРОВОЇ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ
Вибір і проєктування цифрових фільтрів проводиться з урахуванням специфіки застосування і технічних обмежень. Широкого застосування у системах цифрової обробки сигналів знайшли цифрові фільтри: зі скінченною імпульсною характеристикою (FIR-фільтри) і з нескінченною імпульсною характеристикою (IIR-фільтри).Існує багато методів проектування FIR-фільтрів, і деякі з поширених включають техніку віконного зважування. Поширені віконні функції включають вікна Геммінга, Ханнінга та Блекмана. Для проектування FIR-фільтрів можуть використовуватися і методи оптимізації, такі як алгоритм Паркса-Макклеллана (алгоритм обміну Ремеза). Класичними методами проектування IIR-фільтрів є проектування Баттерворта, Чебишева та еліптичні (Кауера), кожен з яких пропонує різні підходи щодо характеристик частотної реакції фільтра. Залежно від вимог, можливим є використання фільтра будь-якого типу. Таким чином, вибір між IIR- і FIR-фільтрами залежить від конкретних потреб і використання. FIR-фільтри зазвичай застосовують, коли вирішальне значення мають лінійна фаза та стабільність, тоді як IIR-фільтри – для обчислювальної ефективності в обробці реального часу та в системах з менш жорсткими вимогами до фази.
цифровий фільтр, імпульсна характеристика, FIR-фільтр, IIR-фільтр, проєктування, алгоритми оптимізації.
АНАЛІЗ ПЕРЕХІДНИХ ПРОЦЕСІВ В СИСТЕМІ МЕХАНІЧНО ПОЄДНАНИХ ВАЛІВ З ПЕРЕМІННИМ ЦЕНТРОМ МАС ОДНОГО З НИХ НА ПРИКЛАДІ КАРТОРОБНОЇ МАШИНИ «DORIS»
У статті досліджуються перехідні процеси в електромеханічній системі, що складається з двох механічно поєднаних валів з індивідуальними приводами, один з яких зазнає значної періодичної зміни центру мас. Перехід промисловості до децентралізованих приводів спрощує механічні конструкції, але ускладнює динамічну взаємодію між вузлами, особливо за наявності змінних інерційних параметрів, що може призводити до параметричного збудження та втрати стійкості системи. Метою роботи є експериментальний аналіз впливу зміни центру мас одного з валів на динаміку та коефіцієнт пропорційності моментів на головному та допоміжному приводах. Методологія дослідження полягає у вимірюванні та аналізі миттєвих значень моменту на валах приводних двигунів карторобної машини «Doris» під час технологічного циклу скидання рулону. Експеримент проводився для трьох різних мас намотаного картону: 100 кг, 250 кг та 530 кг, що дозволило оцінити динаміку системи при різному ступені ексцентриситету. Результати показали, що зі збільшенням маси рулону та, відповідно, зміщення центру мас, проста лінійна кореляція між моментами головного та допоміжного приводів втрачається. Однак детальний аналіз процесу скидання рулону виявив складний, але стійкий нелінійний зв'язок, що апроксимується поліномом третього ступеня з високим рівнем кореляції. Графік цієї залежності має характерну точку перегину, що відповідає зміні напрямку зміщення центру мас барабана. Встановлено, що значна періодична зміна центру мас є ключовим дестабілізуючим фактором, що призводить до виникнення параметричної нестійкості. Виявлений нелінійний характер взаємозв'язку моментів є емпіричним підтвердженням цього явища. Це доводить принципову недостатність стандартних систем керування зі стабілізацією швидкості та обґрунтовує необхідність розробки адаптивних алгоритмів, здатних ідентифікувати змінні параметри системи та активно демпфувати параметричні коливання
механічно поєднані вали, перехідні процеси, змінний центр мас, роторна динаміка, параметричне збудження, кореляція моментів, стабілізація швидкості.
КЕРУВАННЯ ГРУПОЮ БПЛА ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ КОМП'ЮТЕРНОГО ЗОРУ В ПРОСТОРОВОМУ КОРИДОРІ НА БАЗІ ГЕТЕРОГЕННОЇ МЕРЕЖІ
У статті розглянуто проблему керування групою безпілотних літальних апаратів (БПЛА) або дронів, що виконують завдання у просторових коридорах із високою швидкістю зміни характеристик середовища. Робота акцентує увагу на неоднорідності дронів, їх різній конструкції, функціях, обчислювальних можливостях і типах каналів зв’язку, що утворюють складну динамічну гетерогенну мережу. Систематизовано міжнародні класифікації БПЛА та визначено актуальність дослідження в умовах зростання масштабу та складності операційних сценаріїв. Значна увага приділена поняттю швидкодинамічних процесів, які визначають вимоги до алгоритмів обробки інформації та прийняття рішень у групових системах. У роботі проаналізовано сучасні дослідження у сфері комп’ютерного зору, децентралізованої координації та мережевих рішень для роїв дронів. Показано, що інтеграція алгоритмів, моделювання, симуляції та візуальних методів дозволяє суттєво підвищити точність навігації та можливість виявлення перешкод у стислому просторі (вузьких коридорах) при груповій взаємодії. Автори пропонують модель вибору цілей та розподілу задач між суброями БПЛА, що базується на аналізі матриці відстаней, а також застосування алгоритмів типу нейронної мережі Гопфілда для швидкого досягнення стабільного режиму спільної роботи. Окремо підкреслюється важливість симуляції руху БПЛА у 3D-просторі для дослідження поведінки рою та оптимізації уникнення зіткнень. Запропонований підхід дозволяє ефективно моделювати взаємодію елементів рою в умовах обмеженої інформації та динамічного середовища. Результати роботи можуть бути використані у системах логістики, автоматизованих складах, критичних інфраструктурах і для проєктування систем керування роями БПЛА.
безпілотний літальний апарат (БПЛА), субрій дронів, гетерогенна мережа, розподілена система, маршрутизація, стислий простір, безпечна навігація, комп’ютерний зір, обробка зображень, нейронна мережа Гопфілда, система автоматичного керування, інформаційно-комп'ютерна система, багаторівневий аналіз відео-зображення.
РОЗРОБЛЕННЯ СУШИЛЬНОЇ УСТАНОВКИ З МІКРОХВИЛЬОВИМИ ОБ’ЄМНИМИ НАГРІВАЧАМИ ОСНАЩЕНОЇ ШНЕКАМИ ДЛЯ ТРАНСПОРТУВАННЯ, ПЕРЕМІШУВАННЯ ТА РОЗПУШУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ
Сушіння є серйозним етапом післязбиральної обробки зернової сировини, оскільки безпосередньо детермінує збереження її якісних показників та забезпечує перспективу довготривалого зберігання. Тому, з метою забезпечення ефективності даного процесу, було проведено розроблення конструкції сушильної установки, інтегрованої з мікрохвильовими об’ємними нагрівачами та оснащеної гвинтовими елементами, функціонально призначеними для транспортування, перемішування та розпушування матеріалів, що реалізується шляхом проведення структурно–схемного синтезу із застосуванням морфологічного аналізу. При побудові моделі системи сушильної установки з морфологічної таблиці до першого ієрархічного рівня були віднесені пріоритетні ознаки, що максимально детермінують ефективність та реалізацію технологічного процесу сушіння зернових матеріалів. До пріоритетних ознак (першого ієрархічного рівня) були віднесені: тип приводу, камера нагріву, магнетрон з НВЧ–резонатором, блок керування магнетроном та діелектричний патрубок. Слід зазначити, що об’єм камери нагріву має пряму кореляційну залежність від потужності магнетрона з НВЧ–резонатором, у зв'язку з чим ці елементи інтегровано в одну підгрупу ієрархічного рівня. Крім того, критичним технологічним аспектом функціонування установки є забезпечення ефективного видалення вологи. Вентиляторну систему охолодження було віднесено до другого ієрархічного рівня. Усі інші структурні елементи класифіковано як третій ієрархічний рівень. На підставі проведеного дослідження було розроблено та запатентовано дві конструкції сушильних установок з мікрохвильовими об’ємними нагрівачами.
мікрохвильовий об’ємний нагрівач, НВЧ резонатор, магнетрон, морфологічний аналіз, структурно-схемний синтез, гвинтовий
HARDWARE–SOFTWARE PLATFORM ARCHITECTURE FOR CLOUD COMPUTING ACCELERATION USING FPGA
The increasing computational load in cloud infrastructures driven by large-scale data analytics and machine-learning tasks requires efficient hardware acceleration solutions. This paper presents a hybrid hardware–software architecture integrating FPGA-based accelerators into a cloud platform for data-intensive and inference-driven applications. The proposed approach combines reconfigurable hardware logic with containerized software environments, achieving 3–5× improvement in performance and up to a 40% reduction in energy consumption compared to CPU-based systems. Experimental evaluation shows that the FPGA-enabled architecture provides scalable, low-latency execution suitable for high-throughput workloads in modern data centers.
FPGA, cloud computing, hardware acceleration, reconfigurable computing, hardware–software co-design, machine learning.