Browsing by Author "Дивак, Микола Петрович"

Now showing 1 - 6 of 6

Засоби автоматизованого тестування спеціалізованого програмного забезпечення вбудованих систем
(Національний університет "Львівська політехніка", 2019) Чопей, Ратібор Степанович; Федасюк, Дмитро Васильович; Національний університет «Львівська політехніка»; Дивак, Микола Петрович; Мельничин, Андрій Васильвич
У дисертаційній роботі розв’язано актуальне наукове завдання удосконалення наявних методів тестування тривалості виконання програмного коду вбудованих систем реального часу й розроблення відповідного програмного засобу для автоматизації процесу тестування тривалості виконання програмного коду вбудованих систем реального часу. Розроблене математичне забезпечення включає в себе: метод динамічного аналізу тривалості виконання програмного коду, методу віддаленого аналізу тривалості виконання програмного коду вбудованих систем, метод статичного аналізу тривалості виконання програмного коду для мікроконтролерних вбудованих систем, метод формування плану тестування на підставі моделі функціонування програмного забезпечення з урахуванням поведінки периферійних пристроїв, метод прогнозування тривалості виконання програмного коду з урахуванням впливу зовнішніх та внутрішніх факторів. На підставі цих методів розроблено алгоритми роботи програмних модулів “Аналізу програмного коду”, “Формування плану тестування”, “Тестування тривалості виконання програмного коду” та “Прогнозування тривалості виконання програмного коду”, що були об’єднанні в програмний засіб для автоматизованого тестування тривалості виконання програмного коду EXTT. В диссертационной работе решено актуальное научное задание усовершенствования существующих методов тестирования продолжительности выполнения программного кода встраиваемых систем реального времени и разработки соответствующего программного средства для автоматизации процесса тестирования продолжительности выполнения программного кода встраиваемых систем реального времени. Разработанное математическое обеспечение включает в себя: метод динамического анализа продолжительности выполнения программного кода, метода удаленного анализа продолжительности выполнения программного кода встраиваемых систем, метод статического анализа продолжительности выполнения программного кода для микроконтроллерных встраиваемых систем, метод формирования плана тестирования на основе модели функционирования программного обеспечения с учетом поведения периферийных устройств, метод прогнозирования продолжительности выполнения программного кода с учетом влияния внешних и внутренних факторов. На основании этих методов разработаны алгоритмы работы программных модулей: “Анализ программного кода”, “Формирование плана тестирования”, “Тестирование продолжительности выполнения программного кода” и “Прогнозирование продолжительности выполнения программного кода”, которые были объединены в программное средство для автоматизированного тестирования продолжительности выполнение программного кода EXTT. The scientific task of improving the existing methods of execution time testing of the real time embedded system software for automation of the process of testing and increasing the efficiency of this process has been solved in the dissertation work. The study is relevant due to the necessity of modern methods for automated execution time testing against the backdrop of growing requirements for reducing the testing time of embedded systems while ensuring their reliability and safety. Therefore, the method of predicting the software execution time was developed, that takes into account the influence of external and internal factors. It allows to increase the adequacy of the results obtained. The method of dynamic testing of the embedded system software execution time were improved, which, in contrast to the existing ones, does not affect the software execution time. This gives an opportunity to increase the accuracy of the obtained results by 3-5%. Improvement of this method consisted not only in increasing the accuracy of the measurement, but also in adapting this method for its using in embedded systems that based on microcontrollers with the ARM architecture. It is these microcontrollers that are used in 37% of embedded systems currently available. In addition, the coverage of ARM architecture will ensure the relevance of the developed method for the next 5 years, and thus ensure a steady increase in the number of its potential users. We have developed the method of forming a plan for testing the program functions of the embedded system. This method, in contrast to the existing one, takes into account the behavior of peripherals of embedded systems, which makes it possible to create a test plan that reduces the time spent on testing up to 15% and thus to raise the effectiveness of the testing process. Therefore, the task of increasing the efficiency of testing the execution time of the embedded system software by increasing the accuracy of the obtained results and reducing the time spent on testing process, as well as the increasing of the level of automation the testing process was solved. The software tool EXTT for automated testing the embedded software execution time was created. EXTT consist of software modules that realized the developed algorithms: "Static firmware analysis", "Creating the test plan", "Test firmware execution time" and "Predicting the firmware execution time". EXTT software tool can be easily integrated into the manufacturing processes of companies involved in the development or testing of embedded systems.
Математичне та програмне забезпечення для розроблення дискретно-неперервних стохастичних моделей поведінки відмовостійких програмно-технічних комплексів
(Національний університет "Львівська політехніка", 2018) Волочій, Сергій Богданович; Федасюк, Дмитро Васильович; Харченко, В’ячеслав Сергійович; Дивак, Микола Петрович
У дисертаційній роботі розв’язано актуальне наукове завдання розроблення математичного та програмного забезпечення для автоматизації процесу побудови дискретно-неперервних стохастичних моделей поведінки відмовостійких програмно-технічних комплексів у вигляді графа станів та переходів. В основу математичного забезпечення покладено структурно-автоматну модель. Розроблене математичне забезпечення включає в себе: метод визначення компонент структурно-автоматних моделей на основі опорного графа станів та перехо-дів, метод побудови опорного графа станів та переходів на основі базових подій, метод валідації структурно-автоматних моделей поведінки відмовостійких програмно-технічних комплексів, метод модифікації структурно-автоматних моделей для використання методу фаз Ерланга. Ці методи покладені в основу методик реалізації окремих етапів розроблення дискретно-неперервних стохастичних моделей поведінки відмовостійких програмно-технічних комплексів. На основі цих методик розроблено алгоритми роботи програмних модулів «Побудова опорного графа станів на основі базових подій», «Визначення компонент структурно-автоматних моделей на основі опорного графа станів», «Валідація структурно-автоматних моделей». В диссертационной работе решено актуальное научное задание разработки математического и программного обеспечения для автоматизации процесса создания дискретно-непрерывных стохастических моделей поведения отказоустойчивых программно-технических комплексов в виде графа состояний и переходов. В основу математического обеспечения положено структурно-автоматную модель. Разработанное математическое обеспечение включает в себя: метод определения компонент структурно-автоматных моделей на основе опорного графа состояний и переходов, метод построения опорного графа состояний и переходов на основе базовых событий, метод валидации структурно-автоматных моделей поведения отказоустойчивых программно-технических комплексов, метод модификации структурно-автоматных моделей для использования метода фаз Эрланга. Эти методы положены в основу методик реализации отдельных этапов разработки дискретно-непрерывных стохастических моделей поведения отказоустойчивых программно-технических комплексов. На основе этих методик разработаны алгоритмы работы программных модулей «Построение опорного графа состояний на основе базовых событий», «Определение компонент структурно-автоматных моделей на основе опорного графа состояний», «Валидация структурно-автоматных моделей». In the practice of system engineering design of hardware-software systems, it is ne-cessary to develop discrete-continuous stochastic models of statistical representation of their behavior. The development of such models is based on the space-state method, the main difficulty of which lies in the development of a state graph. This approach has two limitations. First – an engineer needs to develop the states dia-gram for each variant of system’s configuration in a limited timeframe (40-80 hours). For systems with thousands of states, this is an impossible problem to solve manually. Second limitation – Chapman–Kolmogorov differential equations are developed from states dia-gram with an assumption that duration of all procedures, and time interval between events are random values with the exponential distribution law. In practice, such assumption is not valid and it decreases the reliability of modeling results. There is a known approach, based on so-called “structural-automaton models”, which allows to automate the states diagram development. Therefore, it allows to remove these limitations. This dissertation presents a solution for an actual scientific problem of the development of the software and the mathematical support for automating the process of development of structural-automaton models of fault-tolerant hardware-software systems behavior. Presented solution includes the method of automated development of structural-automaton models from sample states diagram, method of automatized development of sample states diagram by basic events, method of structural-automaton model validation, and method of usage of Erlang phase method inside the structural-automaton model. Listed methods are the basis of developed software tool prototype for the development of states diagrams of behavior of fault-tolerant hardware-software systems.
Методи та засоби побудови математичних моделей характеристик складних об’єктів в умовах інтервальної невизначеності
(Національний університет «Львівська політехніка», 2021) Пукас, Андрій Васильович; Дивак, Микола Петрович; Національний університет «Львівська політехніка»; Лупенко, Сергій Анатолійович; Гребеннік, Ігор Валерійович; Мороз, Борис Іванович
У дисертаційній роботі вирішено науково-прикладну проблему зниження обчислювальної складності процесів побудови математичних моделей характеристик складних об’єктів в умовах інтервальної невизначеності з одночасним забезпеченням гарантованої точності цих моделей у межах необхідних для розв’язування задач прийняття рішень. Розроблено метод параметричної ідентифікації інтервальних моделей характеристик статичних та динамічних об’єктів на основі аналізу інтервальних даних, який грунтується на процедурах самоорганізації та самоадаптації обчислювальних процедур за аналогією з поведінковими моделями бджолиної колонії. Розроблено метод структурної ідентифікації інтервальних моделей характеристик статичних та динамічних об’єктів на основі аналізу інтервальних даних з процедурами самоорганізації та самоадаптації структур моделей. Удосконалено метод еліпсоїдного оцінювання множини значень параметрів інтервальних моделей характеристик статичних об’єктів на основі ітераційної обчислювальної схеми оптимального насиченого планування експерименту, який грунтується на розпаралеленні процедур обчислень. Створено програмну систему для побудови інтервальних моделей характеристик статичних та динамічних об’єктів, яка об’єднує методи структурної та параметричної ідентифікації, реалізовані на основі поведінкових моделей бджолиної колонії, що забезпечило цілісний підхід до побудови моделей з гарантованою точністю в умовах інтервальної невизначеності та суттєво спростило використання засобів моделювання. Апробовано нові й удосконалені методи та розроблену програмну систему для розв’язування прикладних задач побудови моделей характеристик статичних та динамічних об’єктів в умовах інтервальної невизначеності, зокрема для моніторингу забруднень атмосфери автотранспортом на прикладі м. Тернополя; ідентифікації зворотного гортанного нерва в процесі хірургічної операції на щитоподібній залозі; моделювання і прогнозування потужності малої гідроелектростанції «Топольки»; моделювання відвідування веб-сервісів надання адміністративних послуг. В диссертационной работе решена научно-прикладная проблема снижения вычислительной сложности процессов построения математических моделей характеристик сложных объектов в условиях интервальной неопределенности с одновременным обеспечением гарантированной точности этих моделей в пределах необходимых для решения задач принятия решений. Разработан метод параметрической идентификации интервальных моделей характеристик статических и динамических объектов на основе анализа интервальных данных, основанный на процедурах самоорганизации и самоадаптации вычислительных процедур по аналогии с поведенческими моделями пчелиной колонии. Разработан метод структурной идентификации интервальных моделей характеристик статических и динамических объектов на основе анализа интервальных данных с процедурами самоорганизации и самоадаптации структур моделей. Усовершенствован метод эллипсоидного оценивания множества значений параметров интервальных моделей характеристик статических объектов на основе итерационной вычислительной схемы оптимального насыщенного планирования эксперимента, основанный на распараллеливании процедур вычислений. Создано программную систему для построения интервальных моделей характеристик статических и динамических объектов, которая объединяет методы структурной и параметрической идентификации, реализованные на основе поведенческих моделей пчелиной колонии, что обеспечило целостный подход к построению моделей с гарантированной точностью в условиях интервальной неопределенности и существенно упростило использование средств моделирования. Апробированы новые и усовершенствованные методы и разработанная программная среда для решения прикладных задач построения моделей характеристик статических и динамических объектов в условиях интервальной неопределенности, в частности для мониторинга загрязнения атмосферы автотранспортом на примере г. Тернополя; идентификации обратного гортанного нерва в процессе хирургической операции на щитовидной железе; моделирования и прогнозирования мощности малой гидроэлектростанции «Топольки»; моделирования посещения веб-сервисов предоставления административных услуг. In the thesis, the scientific and applied problem of reduction the computational complexity of processes for construction the mathematical models of complex objects characteristics in the conditions of interval uncertainty with simultaneous maintenance of guaranteed accuracy of these models within the limits necessary for decision making is solved. A method of parametric identification of interval models of characteristics of static and dynamic objects based on the analysis of interval data based on procedures of selforganization and self-adaptation of computational procedures by analogy with behavioral models of bee colony is created. The method of structural identification of interval models of characteristics of static and dynamic objects on the basis of the analysis of interval data with procedures of selforganization and self-adaptation of structures of models is developed. The method of ellipsoid estimation of the set of values of parameters of interval models of characteristics of static objects on the basis of the iterative computational scheme of optimum saturated planning of experiment based on parallelization of computational procedures is improved. A software system for constructing interval models of static and dynamic object characteristics has been created, which combines structural and parametric identification methods based on behavioral models of the bee colony, which provided a holistic approach to building models with guaranteed accuracy in interval uncertainty and greatly simplified the use of modeling tools. New and improved methods and the developed software environment for solving the applied problems of construction the models of characteristics of static and dynamic objects in the interval uncertainty conditions, in particular for monitoring the pollution of the atmosphere by motor transport on an example of Ternopil; identification of the reverse laryngeal nerve during thyroid surgery; modeling and forecasting the capacity of the small hydroelectric power station "Topolki"; modeling the visiting web services of providing administrative services, were approved.
Ідентифікація параметрів інтервальних моделей статичних систем методами оптимального планування насичених експериментів
(Тернопільський національний економічний університет, 2018) Олійник, Ірина Степанівна; Дивак, Микола Петрович; Тернопільський національний економічний університет; Костробій, Петро Петрович; Гребеннік, Ігор Валерійович
Дисертаційна робота присвячена розв’язуванню актуального науково-прикладного завдання зниження обчислювальної складності методів параметричної ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з гарантованими прогностичними властивостями, за рахунок створення нових методів еліпсоїдного оцінювання множини значень параметрів. Розроблено метод еліпсоїдного оцінювання множини значень параметрів інтервальних моделей статичних систем, в якому, на відміну від існуючих, застосовано ітераційну обчислювальну схему оптимального планування експерименту, що забезпечило зниження обчислювальної складності у порівнянні із відомими методами. Розроблено метод оптимального насиченого планування експериментів у випадку інтервального представлення вихідних змінних моделей статичних систем, який, на відміну від існуючих, ґрунтується на ітераційній обчислювальній процедурі оптимізації прогностичних властивостей інтервальних моделей. Удосконалено метод параметричної ідентифікації інтервальних моделей статичних систем, який побудовано на поєднанні удосконаленого методу редукції інтервальної системи лінійних алгебричних рівнянь та нового розробленого методу еліпсоїдного оцінювання множини значень параметрів інтервальних моделей статичних систем. На основі розроблених у дисертаційному дослідженні методів, із застосуванням створеної програмної системи побудовано інтервальну модель характеристик малої гідроелектростанції та інтервальну модель добової зміни концентрації шкідливих викидів діоксиду азоту, в залежності від інтенсивності транспортних потоків, відносної вологості та температури повітря. адного задания снижения вычислительной сложности методов параметрической идентификации интервальных моделей статических систем с гарантированными прогностическими свойствами, за счет создания новых методов эллипсоидного оценивания множества значений параметров. Разработан метод эллипсоидного оценивания множества значений параметров интервальных моделей статических систем, в котором, в отличие от существующих, применено итерационную вычислительную схему оптимального планирования эксперимента, что обеспечило снижение вычислительной сложности по сравнению с известными методами. Разработан метод оптимального насыщенного планирования экспериментов в случае интервального представления исходных переменных моделей статических систем, который, в отличие от существующих, основывается на итерационной вычислительной процедуре оптимизации прогностических свойств интервальных моделей. Усовершенствован метод параметрической идентификации интервальных моделей статических систем, построенный на сочетании усовершенствованного метода редукции интервальной системы линейных алгебраических уравнений и нового разработанного метода эллипсоидного оценивания множества значений параметров интервальных моделей статических систем. На основе разработанных в диссертационном исследовании методов, с применением созданной программной системы построено интервальную модель характеристик малой гидроэлектростанции и интервальную модель суточного изменения концентрации вредных выбросов диоксида азота, в зависимости от интенсивности транспортных потоков, относительной влажности и температуры воздуха. Dissertation is devoted to solving the actual scientific and applied problem of reducing the computational complexity of the methods of parametric identification of interval models of static systems with guaranteed prognostic properties, by creating new methods of ellipsoid estimation of a set of parameters values. It is analyzed and substantiated that in order to solve problems in conditions of bounded error values. It is expedient to use methods of interval analysis of data. Methods of solving the interval system of linear algebraic equations, in particular methods of interval estimation, ellipsoid estimation and allocation of the "saturated" block by interval system of linear algebraic equations are analyzed, and their defects are established. Based on the results of the analysis of the methods of estimating the area of parameters, the using of the method with localization of interval system of linear algebraic equations solutions in the form of a "saturated" block was substantiated. The method for ellipsoid estimation of the set of parameters values of interval models of static systems is developed, in which, unlike the existing ones, iterative computational scheme of optimal design of the experiment was applied which provided decrease of computational complexity in comparison with known methods. The method of optimal saturated design of experiments in the case of interval representation of output variables of static systems models is developed, which, unlike existing ones, is based on the iterative computational procedure of optimization of predictive properties of interval models. The method of parametric identification of interval models of static systems is improved, which is constructed by combining the advanced ISLAE reduction method and the newly developed method of ellipsoid estimation of the set of parameters values of the interval models of static systems. Based on the methods developed in the dissertation research, with the application of the created software system, an intermediate model of the characteristics of a small hydroelectric power station and an interval model of the daily change in the concentration of harmful emissions of nitrogen dioxide, depending on the traffic intensity, relative humidity and air temperature, were constructed.
Інтервальне моделювання процесів у біогазових установках в умовах структурної та параметричної невизначеності
(Тернопільський національний економічний університет, 2018) Гураль, Ірина Володимирівна; Дивак, Микола Петрович; Тернопільський національний економічний університет; Лупенко, Сергій Анатолійович; Степашко, Володимир Семенович
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукового завдання побудови та дослідження математичних моделей анаеробного мікробіологічного бродіння в біогазових установках із врахуванням технологічних відхилень змінних процесу на різних його стадіях на основі розробки та застосування методу параметричної ідентифікації дискретних динамічних моделей процесів з інтервальним представленням їх параметрів та методу структурної ідентифікації цих моделей із застосуванням алгоритмів бджолиної колонії. Проаналізовано існуючі математичні моделі процесів у біогазових установках, а також методи їх структурної та параметричної ідентифікації. Уперше запропоновано та обґрунтовано метод параметричної ідентифікації дискретних динамічних моделей процесів з інтервальним представленням їх параметрів. Удосконалено метод структурної ідентифікації дискретних динамічних моделей на основі аналізу інтервальних даних та з використанням поведінкових моделей бджолиної колонії. Розроблено програмний комплекс із розширеними функціональними можливостями та на його основі побудовано математичні моделі процесів анаеробного мікробіологічного бродіння на стадіях ацидогенезу, ацетогенезу та метаногенезу. Диссертация посвящена решению актуального научного задания построения и исследования математических моделей анаэробного микробиологического брожения в биогазовых установках с учетом технологических отклонений переменных процесса на различных его стадиях на основе разработки и применения метода параметрической идентификации дискретных динамических моделей процессов с интервальным представлением их параметров и метода структурной идентификации этих моделей с применением алгоритмов пчелиной колонии. Проанализированы существующие математические модели процессов в биогазовых установках, а также методы их структурной и параметрической идентификации. Впервые предложено и обосновано метод параметрической идентификации дискретных динамических моделей процессов с интервальным представлением их параметров. Усовершенствован метод структурной идентификации дискретных динамических моделей на основе анализа интервальных данных и с использованием поведенческих моделей пчелиной колонии. Разработан программный комплекс с расширенными функциональными возможностями, и на его основе построены математические модели процессов анаэробного микробиологического брожения на стадиях ацидогенеза, ацетогенеза и метаногенеза. представлением их параметров. Усовершенствован метод структурной идентификации дискретных динамических моделей на основе анализа интервальных данных и с использованием поведенческих моделей пчелиной колонии. Разработан программный комплекс с расширенными функциональными возможностями, и на его основе построены математические модели процессов анаэробного микробиологического брожения на стадиях ацидогенеза, ацетогенеза и метаногенеза.
Інтервальні моделі процесів забруднення атмосфери шкідливими викидами автотранспорту та методи їх ідентифікації
(Тернопільський національний економічний університет, 2019) Маслияк, Юрій Богданович; Дивак, Микола Петрович; Тернопільський національний економічний університет; Лупенко, Сергій Анатолійович; Гребеннік, Ігор Валерійович
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі розвитку методів структурної ідентифікації інтервальних дискретних динамічних моделей (ІДДМ) у вигляді різницевих рівнянь, а також засобів їх реалізації, інтегрованих в єдине середовище для математичного та комп’ютерного моделювання процесів забруднення атмосфери шкідливими викидами автотранспорту в умовах використання інтервальних даних, отриманих за допомогою сенсорів для вимірювання концентрацій шкідливих викидів. У роботі проаналізовано особливості існуючих математичних моделей та методів моделювання процесів забруднення атмосфери шкідливими викидами автотранспорту; проведено аналіз існуючих методів структурної та параметричної ідентифікації математичних моделей у вигляді різницевих рівнянь; досліджено часові характеристики методу структурної ідентифікації ІДДМ, який ґрунтується на поведінковій моделі бджолиної колонії, та удосконалено його з метою зниження обчислювальної складності; розроблено інформаційну технологію для комп’ютерного моделювання процесів забруднення атмосфери шкідливими викидами автотранспорту в умовах використання інтервальних даних; розроблено ряд нових ІДДМ для моделювання динаміки зазначених процесів; проведено апробацію розробленої інформаційної технології та математичних моделей для розв’язування задач моніторингу забруднень атмосфери автотранспортом на прикладі м. Тернополя. Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи развития методов структурной идентификации интервальных дискретных динамических моделей (ИДДМ) в виде разностных уравнений, а также средств их реализации, интегрированных в единую среду для математического и компьютерного моделирования процессов загрязнения атмосферы вредными выбросами автотранспорта в условиях использования интервальных данных, полученных с помощью сенсоров для измерения концентраций вредных выбросов. В работе проанализированы особенности существующих математических моделей и методов моделирования процессов загрязнения атмосферы вредными выбросами автотранспорта; проведен анализ существующих методов структурной и параметрической идентификации математических моделей в виде разностных уравнений; исследованы временные характеристики метода структурной идентификации ИДДМ, основанного на поведенческой модели пчелиной колонии, и усовершенствован он с целью снижения вычислительной сложности; разработана информационная технология для компьютерного моделирования процессов загрязнения атмосферы вредными выбросами автотранспорта в условиях использования интервальных данных; разработан ряд новых ИДДМ для моделирования динамики указанных процессов; проведена апробация разработанной информационной технологии и математических моделей для решения задач мониторинга загрязнений атмосферы автотранспортом на примере г. Тернополя. The dissertation is devoted to solving of the actual scientific task of development of structural identification methods for interval discrete dynamic models (IDDM) in the form of difference equations. Also, tools for their realization integrated into a single environment for mathematical and computer modeling of atmospheric pollution by harmful emissions of motor vehicles using interval data obtained by sensors. In the work, features of existing mathematical models and methods of modeling of atmospheric pollution by harmful emissions of motor vehicles have been analyzed; the analysis of existing methods of structural and parametric identification of mathematical models in the form of difference equations for modeling of atmospheric pollution processes by harmful emissions of motor vehicles has been conducted; time characteristics of the IDDM structural identification method which is based on behavioral model of bee colony have been investigated; the method of IDDM structural identification based on behavioral model of bee colony has been improved, which, unlike the existing one, contains procedures of automated formation of initial structural elements set; to implement these procedures, the method of subtractive clustering of input data sample has been used, that ensured increase in quality of formation of initial set of structural elements and reduction in computational complexity of implementation of the structural identification method in general; information technology for computer modeling of atmospheric pollution by harmful emissions of motor vehicles using interval data obtained by sensors has been developed; a number of new IDDMs in the form of difference equations for modeling of dynamics of atmospheric pollution by harmful emissions of motor vehicles has been developed; approbation of the developed information technology and mathematical models for solving of problems of atmospheric pollution monitoring on the example of Ternopil city has been conducted. The developed information technology allows to solve the problem of establishing of daily cycle of concentrations of harmful emissions from motor vehicles taking into account the influence of traffic flow intensity.