Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
4 results
Search Results
Item Моделі та методи мультимасштабного проектування рідинних мікросистем(Національний університет "Львівська політехніка", 2015) Матвійків, Олег МихайловичУ дисертації вирішено науково-прикладну проблему розроблення моделей і методів мультимасштабного проектування рідинних мікросистем, які дало змогу підвищити рівень автоматизації процесу проектування. В роботі розроблено методологію мультимасштабного проектування рідинних мікросистем, яка за рахунок наскрізного автоматизованого вибору проектних процедур з різних проблемних та ієрархічних рівнів дозволяє формувати ефективний адаптивний маршрут проектування та підвищити ефективність автоматизованого проектування. Розвинено структурну модель мультимасштабного проектування, отримав подальший розвиток блочно-ієрархічний підхід до проектування рідинних мікросистем, запропоновано та обгрунтовано гібридний метод скінчених елементів Гальоркіна для розв’язання задачі мультимасштабного моделювання мікропотоку рідинної суміші, вдосконалено гетерогенний метод зв’язування макро/мезо/мікро рівнів, в якому різнорідні моделі об’єднано в мультимасштабну модель потоку, отримало подальший розвиток середовище гетерогенного розподіленого проектування, в якому реалізовано підтримку розробленої методики мультимасштабного проектування мультидисциплінарних рідинних мікросистем. В диссертации решено научно-прикладную проблему разработки моделей и методов автоматизированного мультимасштабного проектирования жидкостных микросистем, что позволило повысить уровень автоматизации и эффективность процесса проектирования. В первом разделе проанализировано особенности развития и применения микропотоковых систем, рассмотрено особенности их функционирования и проектирования, как мультимасштабных систем. Указано, что для повышения уровня автоматизации проектирования следует разработать современную методологию мультимасштабного проектирования, эффективные модели и программные средства анализа микрофлюидных смесей в микроканалах. Во втором разделе разработана методология мультимасштабного проектирования жидкостных микросистем, которая, за счет сквозного автоматизированного выбора проектных процедур с разных проблемных и иерархических уровней, позволяет формировать эффективный адаптивный маршрут проектирования и повысить качество и производительность самого процесса проектирования. Дальнейшее развитие получила структурная модель процесса проектирования, которая, за счет динамического включения на разных иерархических уровнях новых аспектов проектирования (гидравлического, биохимического, опто-механического и т.п.), и использования гетерогенной среды, обеспечила распределенное проектирование мультифизических жидкостных микросистем. Получил дальнейшее развитие блочно-иерархический подход к проектированию жидкостных микросистем, который за счет введения дополнительного мезоскопического уровня позволяет избежать затратного молекулярного моделирования и обеспечивает возможность моделирования с помощью модифицированных процедур вычислительной гидродинамики. В третьем разделе разработано мультимасштабную модель потока, которая дает возможность точнее описать макросостояние смеси в микроканалах Лаб-чипов за счет описания фазового состава и сил взаимодействия между компонентами смеси на мезо- и микро- уровнях. Разработанная мультимасштабная модель базируется на физике процессов тепломассопереноса и включает уравнения сохранения импульса, энергии и массы для потока Стокса на макроуровне, уравнение Кана-Хилларда для многофазных смесей и уравнение Ланжевена для переноса мезочастиц - на мезоуровне, а также уравнения движения отдельных молекул для микроуровня. В четвертом разделе предложено и обосновано гибридный метод конечных элементов Галеркина, который за счет использования гетерогенного связывания уровней, обеспечил решение задачи мультимасштабного моделирования микрофлюидных потоков жидкостных микросистем в единой вычислительной процедуре. Усовершенствовано гетерогенный метод связывания процедур макро / мезо / микро уровней, в котором за счет параллельного использовання геометрического, процедурного и временного связывания, разнородные модели объединены в единую мультимасштабну модель потока. В пятом разделе получила дальнейшее развитие среда гетерогенного распределенного проектирования, в которой за счет модификации информационного, программного и методического обеспечений САПР, реализовано поддержку разработанной методики мультимасштабного проектирования мультидисциплинарных жидкостных микросистем. Вцелом, в диссертационном исследовании показало, что полноценное мультимасштабное проектирование может быть реализовано только при наличии: а) библиотеки мультимасштабних моделей, которые обеспечивают полное описание потока смеси на всех иерархических уровнях; б) методов мультимасштабного моделирования, которые учитывают стационарные и динамические взаимодействия между уровнями; в) эффективных вычислительных процедур мультимасштабного анализа и верификации; г) информационной среды (framework) поддержки технологии распределенного гетерогенного проектирования. The dissertation solved the scientific-applied problem of the development models and methods for multiscale design of fluidic microsystems, that allowed to increase the automation level of the design process. In the work, the methodology of multiscale design of fluid microsystems, which uses the end-to-end automated selection of design procedures from various problem and hierarchical levels and enables efficient and adaptive workflow, which increase the effectiveness of the computer-aided design process. The design process model have been developed, the block-hierarchical approach to the design of fluid microsystems received further development, the hybrid Galerkin finite element method which provides solving of multiscale fluid flow model in single computational procedure was developed. The heterogeneous coupling method of macro /meso / micro levels was improved, which due to use of parallel geometric, procedural and time coupling, aloes to combine models in multiscale flow model, adapted to the specific liquid microsystems. The distributed heterogeneous design environment received further development by modifying the information, software and CAD methodical components, which supports the developed multiscale design methodology for multidisciplinary fluid microsystems.Item Методи та компоненти комп’ютерної системи автоматичного контролю резистивних параметрів мікроелектромеханічних систем(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Пукач, Андрій ІгоровичУ дисертаційній роботі розв’язано наукову задачу розроблення методів та засобів автоматичного контролю резистивних параметрів мікроелектромеханічних систем. Розроблено метод автоматичного визначення величини електричного опору резистивних параметрів МЕМС, який ґрунтується на побудованому алгоритмі збалансування мостової схеми та моделях, що дає змогу повністю автоматизувати процес визначення величини електричного опору резистивних параметрів МЕМС, а також розроблений відповідний алгоритм оптимізації даного методу. Розроблено мікроконтролер автоматичного контролю величини електричного опору резистивних параметрів МЕМС на базі мікроконтролера сімейства Arduino, та спеціалізоване програмне забезпечення для нього. Крім того, в роботі розроблено метод автоматичного визначення наближеного значення величини електричного опору резистивних параметрів МЕМС, а також метод автоматичного визначення діапазону значень величини електричного опору резистивних параметрів МЕМС, що ґрунтується на розробленому алгоритмі та розробленій схемній моделі, і дає змогу здійснити вибір границь діапазону значень величини електричного опору в автоматичному режимі. Методи, розроблені в дисертаційній роботі, закладені в основу розробленої спеціалізованої комп’ютерної системи автоматичного контролю резистивних параметрів МЕМС, і в сукупності виступають в якості ефективного механізму розв’язання поставленої задачі автоматизації контролю резистивних параметрів мікроелектромеханічних систем. В диссертационной работе решена научная задача разработки методов и средств автоматического контроля резистивных параметров микроэлектромеханических систем. Разработан метод автоматического определения величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС, основанный на построенном алгоритме сбалансирования мостовой схемы и моделях, и позволяет полностью автоматизировать процесс определения величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС. Разработан алгоритм оптимизации метода автоматического определения величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС, позволяющий уменьшить количество рабочих итераций до 7 раз путем оптимизации процесса сбалансирования электрического моста на основе прогнозирования изменения величины остаточного напряжения дисбаланса, возникающее около точки равновесия электрического моста. Также в работе разработан микроконтроллер автоматического контроля величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС на базе микроконтроллера семейства Arduino и специализированное программное обеспечения для него. Кроме того, в работе разработан метод автоматического определения приблизительного значения величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС, основанный на разработанном алгоритме и моделях, который позволяет определить образцовое электрическое сопротивление с заранее заданного множества образцовых резисторов, в окружности значение которого находится величина электрического сопротивления исследуемого резистивного параметра, а также метод автоматического определения диапазона значений величины электрического сопротивления резистивных параметров МЭМС, основанная на разработанном алгоритме и разработанной схемной модели, который позволяет осуществить выбор границ диапазона значений величины электрического сопротивления в автоматическом режиме. Методы, разработанные в диссертационной работе, были заложены в основу разработанной специализированной компьютерной системы автоматического контроля резистивных параметров МЭМС, а также ее информационного, лингвистического, математического, технического и программного обеспечения. В совокупности все разработанные в работе методы, модели и средства, а также соответствующая специализированная компьютерная система, представляющая их программную реализацию, выступают в роли эффективного механизма решения поставленной задачи автоматизации контроля резистивных параметров микроэлектромеханических систем. This thesis provides solution for scientific task of development methods and means for automatic control of the resistive parameters of microelectromechanical systems. A method of automatic determination of the electric resistance of MEMS resistive parameters, which is based on the bridge circuit balancing algorithm and appropriate models, and allows to fully automate the process of determining the electric resistance value of MEMS resistive parameters, is developed. The optimization algorithm for the method of automatic determination of the electric resistance of MEMS resistive parameters, which allows to reduce the number of operating iterations up to 7 times by optimization the electric bridge balancing process with forecasting changes in the magnitude of imbalance residual voltage, which occurs in a neighborhood of the electrical bridge equilibrium point, is developed. Also the microcontroller of automatic determination of the electric resistance of MEMS resistive parameters, which is based on microcontroller of Arduino family, and it’s specialized software, are developed. Furthermore, the method of automatic determining the approximate value of the electric resistance of MEMS resistive parameters, which is based on the developed algorithm and models, and allows to determine the exemplary electric resistance from the set of pre-specified exemplary resistors, in a neighborhood of which the value of the electric resistance of investigated MEMS resistive parameter is located, is developed, as well as the method of automatic determining the value range of the electric resistance of MEMS resistive parameters, based on the algorithm and developed circuit model, which allows to choose the value range limits of the electric resistance automatically. All the methods laid the foundation of the developed a specialized computer system for automatic control of MEMS resistive parameters, and its informational, linguistic, mathematical, technical support and software. Together all developed methods, models and means, as well as corresponding specialized computer system, which represents their software implementation, serve as an effective mechanism for solving the task of automatic control of the resistive parameters of microelectromechanical systems.Item Інформаційна технологія формування динамічного складу вітрової електростанції(Національний університет "Львівська політехніка", 2013) Шуневич, Олег БорисовичДисертація присвячена розробленню методу управління вітровою електричною станцією (ВЕС) з врахуванням сили вітру і динаміки навантаження, що забезпечило енергоефективні режими роботи станції. MVVM (Model View ViewModel). The current state of the automated dispatcher's supervisory control system with the energo - dynamic modes of the powerful wind turbines is characterized by the fact, that besides the problem of the electricity production as according to the given schedule equally with such objects other tasks are assigned such as reactive power compensation, peak load covering, etc. Moreover, the implementation of such modes often happens on the assumption of uncertainty of many parameters. At the same time, such structural peculiarities of the wind power station as space distribution, the presence of wind turbines with different nominal parameters, the systems’ functioning peculiarities of each individual wind turbine, the dynamic random nature of the primary power potential do not directly allow to apply the known results for solving the optimization problems as to wind power station’s formation at the present requirement level. The well-known methods of the wind power station’s composition argumentation are used for the one-time problem solving, that is they do not provide the opportunity for the parameters’ simultaneous analysis of the energo-dynamic mode and structure of the object. The thesis is dedicated to the method’s development of wind power station (WPS) managing with regard to the power of wind and dynamic load, which provided power efficient modes of the station. For the first time the generalized criterion of the wind power station’s (WPS) efficiency is developed, using reasonable and standardized regime’s parameters, on the basis of which the usefulness of each WT is being evaluated. The method of determining the structure (WPS), is based on the developed production rules and algorithms, and allows passing decisions under conditions of uncertainty. The evaluation method of the weight importance coefficients of the wind tribunes’ mode parameters is improved, by averaging the results that were obtained by different methods, what gave the opportunity to justify the regularity of the vector’s weight importance coefficients. The method of determining the generalized criterion of wind turbines’ efficiency is developed, by using Saaty’s fundamental scale of relative importance, which enabled to solve the problem of optimization of the wind power station’s structure correctly. A method of structure optimization is developed, taking into account the instantaneous power and the generalized efficiency of each wind turbine by applying dynamic programming which is based on the development of expert support system. The wind power station’s control system structure is developed, which is built by using the OPC standard and provides functioning of expert support system in the management of energo-dynamic processes. The main scientific and practical results of the work are used in developing the expert support system, which is implemented in production. Вперше розроблено узагальнений критерій ефективності вітроенергетичної установки (ВЕУ) з використанням обґрунтованих і нормованих параметрів режиму, на підставі чого здійснюється оцінювання корисності кожної установки. Обґрунтовано метод визначення складу (ВЕС), який ґрунтується на розроблених продукційних правилах та алгоритмах, і дає змогу приймати рішення в умовах невизначеності. Удосконалено метод оцінювання вагових коефіцієнтів важливості параметрів режиму вітрових електроустановок, шляхом усереднення результатів отриманих різними методами, що дало можливість обґрунтувати розмірність вектора вагових коефіцієнтів важливості. Розроблено метод визначення узагальненого критерію ефективності ВЕУ з використанням фундаментальної шкали відносної важливості Сааті, що дало можливість коректно розв’язати задачу оптимізації структури вітрової електростанції. Розроблено метод оптимізації структури з врахуванням миттєвої потужності і узагальненої ефективності кожної ВЕУ, шляхом застосування динамічного програмування, що покладено в основу розроблення системи підтримки прийняття рішення. Розроблено структуру системи управління ВЕС, яка побудована з використанням стандарту OPC і забезпечує функціонування системи підтримки прийняття рішення при управлінні енергодинамічними процесами. Основні наукові та практичні результати роботи використані при розробленні системи підтримки прийняття рішення, яку впроваджено у виробництво.Item Математичне та лінгвістичне забезпечення автоматизації написання програм восьмирозрядних мікроконтролерів(Національний університет "Львівська політехніка", 2012) Малий, Олександр ЮрійовичДисертацію присвячено подальшому розвитку математичного та алгоритмічного забезпечення автоматизації написання програм мікроконтролерів (МК), опису мікроконтролерів як технічних об’єктів у САПР радіоелектронних пристроїв. Знайшли подальший розвиток математичні моделі й методи автоматизації програмування. Запропоновані в роботі розширення мови УАМПМ дають змогу моделювати властивості будь-яких розповсюджених мов програмування мікроконтролерів, тим самим створюється більш конструктивна основа для здійснення оптимізуючих перетворень програмних моделей МК. Розроблена модель опису мікроконтролеру з урахуванням як програмних, так і апаратних особливостей зі збереженням чіткого взаємозв'язку між ними. Розроблений метод перетворення програм проміжною мовою УАМПМ, на відміну від відомих у теорії компіляції методів оптимізуючих перетворень програм, що працюють над графами потоків керування, дозволяє одержувати програмний продукт вихідною мовою програмування будь-якого мікроконтролеру описаного в базі системи. Розроблені методи оптимізації відрізняються від відомих тим, що використовують у якості вхідних даних вхідну мову програмування, яка має однакову структуру для всіх видів мікроконтролерів. Розроблено програмний комплекс автоматизації написання програм мікроконтролерів для радіоелектронних пристроїв на їх основі. Основні результати роботи впроваджено на промислових підприємствах при проектуванні радіоелектронних пристроїв, для проведення науково-дослідних робіт та в навчальний процес.Диссертация посвящена дальнейшему развитию математического и алгоритмического обеспечения автоматизации написания программ микроконтроллеров, описания микроконтроллеров как технических объектов в САПР радиоэлектронных устройств. Проведен анализ устройств на основе микроконтроллеров, возможностей современных САПР при проектировании и отладке программ микроконтроллеров, методов и средств автоматизации разработки программ, а также методов и моделей описания микропроцессорных устройств. В диссертационной работе разработана общая математическая модель микроконтроллеров, которая позволяет описывать любой тип микроконтроллеров в независимости от производителя и на ее основе разработан метод описания функционального состава микроконтроллеров, что позволит определить структуру микроконтроллеров различных типов. Разработан унифицированный язык (УАЯПМ) для описания функционирования микроконтроллеров, периферийных устройств, встроенных в микроконтроллеры и радиоэлектронных устройств на основе микроконтроллеров. Разработана модель описания функционального состава микрокотроллеров, основанный на математической модели микроконтроллеров, и представляет собой структуру данных с плавающей длиной, что позволяет проводить разработку информационного обеспечения в виде баз данных для САПР микроконтроллеров. Разработана модель описания системы команд восьмиразрядных микроконтроллеров на основе УАЯПМ, что позволяет описывать наборы инструкций и их влияние на аппаратное обеспечение микроконтроллера. Разработан метод описания инженерных задач при проектировании радиоэлектронных устройств на основе микроконтроллеров, что позволяет упростить процесс составления технического задания для систем автоматизации написания программ микроконтроллеров. Разработан алгоритм автоматизированного выбора микроконтроллера, основанный на десяти критериях, которые учитывают как технические так, и экономические показатели, что позволяет выбирать оптимальный с точки зрения быстродействия при заданном наборе встроенной периферии микроконтроллер с минимальной стоимостью из базы данных САПР. Разработан метод автоматизации создания программ микроконтроллеров на основе введенного пользователем алгоритма работы проектируемого радиоэлектронного устройства и используя теорию трансляции, что позволит повысить скорость написания программного кода управляющего микроконтроллера от 2 до 15 раз в зависимости от сложности поставленной инженерной задачи. Разработано базовое программное обеспечение для автоматизации написания программ микроконтроллеров и алгоритм его применения и проведен сравнительный анализ результатов, полученных благодаря ему результатам написания программ непосредственно программистами без использования автоматизации. Основные результаты работы внедрены на промышленных предприятиях при проектировании радиоэлектронных приборов, для проведения научно-исследовательских работ и в учебный процесс. The disertation is devoted to the further development of mathematical and algorithmic software automation writing programs of microcontrollers, microcontrollers describe how technical objects in CAD of electronic devices. Found a further development of mathematical models and methods of automatic programming. The suggested language extensions UALPM allow you to simulate the properties of any common programming languages microcontrollers, thus creating a more constructive basis for optimizing transformations of program models MC. The model describes the microcontroller including both software and hardware features while maintaining a clear relationship between them. The developed method of Programs intermediate language UALPM, unlike famous theory of compilation methods optimizing transformations applications running on control flow graphs, can receive software source language programming any microcontroller described in a system. The methods of optimization are different from the known fact that using as input the input programming language that has the same structure for all types of microcontrollers. A program complex automation of programming microcontrollers for electronic devices based on them. The main results are implemented at industrial enterprises in the design of electronic devices, for scientific research and educational process.