Автореферати та дисертаційні роботи
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/2995
Browse
5 results
Search Results
Item Комп’ютерна система для випробувань стрілочних вимірювальних приладів(Вінницький національний технічний університет, 2016) Ліщук, Роман ІгоровичДисертація присвячена розробці нової комп’ютерної системи для випробувань стрілочних вимірювальних приладів у статичному та динамічному режимах роботи. Запропоновано структурну схему комп’ютерної системи, яка складається з веб-камери, генератор випробувальних сигналів та програмного забезпечення, що дає змогу керувати випробувальним сигналом в статичному та динамічному режимах роботи та розпізнавати покази зі шкал стрілочних вимірювальних приладів. Проаналізовано та запропоновані нові методи обробки цифрових зображень: метод адаптивної бінаризації зображень та метод скелетизації, які лежать в основі розробленого програмного забезпечення. Отримано аналітичні залежності знаходження кута відхилення стрілки для приладів з дугової та круговою шкалами. Основні результати дослідження впроваджені на ПАТ "Уманський завод "Мегомметр". Диссертация посвящена разработке новой компьютерной системы для испытаний стрелочных измерительных приборов в статическом и динамическом режимах работы. Предложена структурная схема компьютерной системы, которая состоит с веб-камеры, генератор испытательных сигналов и программного обеспечения, что дает возможность управлять испытательным сигналом в статическом и динамическом режимах работы и распознавать показания со шкал стрелочных измерительных приборов. Проанализированы и предложены новые методы обработки цифровых изображений: метод адаптивной бинаризации изображений и метод скелетизации, которые лежат в основе разработанного программного обеспечения. Получены аналитические зависимости нахождения угла отклонения стрелки для приборов с дуговой и круговой шкалами. Основные результаты исследования внедрены на ПАТ "Уманский завод "Мегомметр". The dissertation’s subject matter is the development of a new computer system for testing of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes. The basic requirements to existing computer systems for testing of pointer-and-scale measuring instruments are analyzed and formulated. As a result it is defined that the existing computer systems for testing of pointer-and-scale measuring instruments don’t work in dynamic mode. Besides, the number of instruments that are tested simultaneously is limited, on the one hand, by the formation of a test signal, and, on the other hand, by the type of instruments scale and their metrological characteristics. Therefore, the use of the analyzed computer systems in production is primarily determined by the availability of high-speed image processing algorithms, measurement accuracy, simplicity of hardware components and decision-making time about the quality of the instrument under testing. The ways of implementation of the method of optical reading of the scales of pointer-and-scale measuring instruments are investigated and prerequisites for the formation of a new computer system for testing of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes are created. The structural diagram of a computer system consisting of webcam, test-signal generator and software is suggested. Test-signal generator is built on microcontroller ATmega8. It allows to operate the test signal in static and dynamic modes. The choice of test signal for testing of pointer indicators intended to visualize the measured value of amperage (amperemeters), constant and variable magnitude of voltage (voltmeters) and measured value of resistance (ohmers) is implemented. The software, which consists of the following units: binarization of images, difference of images, filtration of images, skeletonization of images and identification of instrument indices is developed. The proposed software allows to identify readings of the scales of pointer-and-scale measuring instruments in static and dynamic modes. A method of adaptive binarization of images is developed. It is based on an integral representation of the image. With the use of the integral representation of the image a significant reduction of the time of algorithm operating is obtained due to the fact that all the calculation components are saved in an integral matrix and the calculation takes four accesses to the file and three arithmetic operations. The proposed method allows to avoid sharp contrasting lines and to ignore small gradient changes. The flooding method of skeletonization of binary images is improved. It differs from the well-known one by the way of circles generation. Each successive circle is generated on the determined point of center axis of the object. As a result of the execution of algorithm we find points of center axis of the object that can be used to represent skeletal image. The proposed method can consider the expansion (narrowing) and rotational motion of the object. It is resistant to noise on the image. Analytical dependences of identifying the angle of deflection of cursor of the instruments with arc and circular scales are received. The main results of the research have industrial implementation at joint-stock partnership "Uman plant" Megommetr" during acceptance testing.Item Методи та програмно-апаратні засоби опрацювання сигналів з поліпараметричною інформаційною ентропією(Тернопільський національний економічний університет, 2015) Мельничук, Степан ІвановичУ дисертації започатковано нові та розвинуто уже відомі теоретичні і методологічні засади в області створення нових ефективних технологій опрацювання сигналів у комп’ютерних системах, зокрема компонентах первинного перетворення інформації, цифрових компонентах реалізації обміну даними а також ідентифікації та діагностування у інформаційно-вимірювальних системах. Запропоновано методи опрацювання широкосмугових вимірювальних сигналів зі змінною інформаційною ентропією, що формуються в наслідок взаємодії контрольованого середовища і формувача випадкових сигналів за яким ентропія використовується як опосередкований параметр величини витрати; методи формування та опрацювання широкосмугових сигналів, які ґрунтуються на маніпуляції реалізаціями випадкового процесу значення інформаційної ентропії амплітуд якого поставлено у відповідність до інформаційних символів бінарного повідомлення; проекційний метод ідентифікації об’єктів, за якими побудова проекцій здійснюється шляхом статистичного оцінювання значень варіативної інформаційної ентропії фрагментів матриць їх представлень а також метод опрацювання діагностичних сигналів, що ґрунтується на використанні імовірнісних представлень послідовних фрагментів їх амплітуд для формування векторів інформативних ознак з подальшим кореляційним опрацюванням. Моделювання в обчислювальному експерименті, експериментальні дослідження та практичне впровадження розроблених цифрових засобів та алгоритмічно-програмних рішень підтвердили адекватність запропонованих підходів та ефективність розроблених методів. The thesis launched new and advanced already known theoretical and methodological principles in the development of new efficient technologies for signal processing in computer systems, including primary components data convert, digital data exchange communications components implementation and identification and diagnosis of information and measurement systems. In the study, methods of implementation gas flow meters proposed to use additional measurement information sources, random fluctuations of variable amplitude information entropy, which are generated by the measuring environment, including, at a flow generator and broadband measurement signals. This processing method insensitivity to zero drift signal amplitudes of the primary device. Investigated the frequency spectrum measurement signals and set the frequency spectrum band information flow noise of the medium, which are characterized by maximum entropy dependent changes in estimates of the value of the current signal flow that allowed to realize the optimization procedure processing measurement data limited the relevant portions of the spectrum. In order to create information-measuring system flow of gaseous media for standard calibration facilities developed appropriate structural solutions, algorithms and software. The analysis of existing information transfer methods possible to propose alternative approaches to the formation and digital processing of wideband signals in the data paths. In particular character representation of the information entropy values posts random signals when creating a statistical estimation and entropy values during processing, creates a number of advantages: efficient use of the frequency band of the data channel, simplifying the hardware and software, provide adequate immunity at low signal / noise ratios. First obtained characteristics of the developed method, which found an increase in speed signal processing, increased noise immunity at the same time complexity of computer systems and communication, as well as uniformly bandwidth usage compared to conventional correlation methods. Developed and structural concepts of digital imaging devices and processing of broadband signals with manipulated information entropy based on universal chip microcomputer. The investigation and analysis of digital signal processing techniques in computer systems, traditionally, allocating the informative part of the signal is realized on the basis of statistical methods, spectral and correlation analysis. Consider effective correlation methods, but they do not work for signals that do not have acceptable correlation properties. Digital processing system based on the analysis of amplitude, frequency, phase, etc. signals characteristics require significant computational costs and allow us to estimate the characteristics of the overall signal. Proposed the use of new additional signal parameters, in particular, estimates of the information entropy. Developed projection methods for identifying objects on which to build projections realized by statistical estimation of the information entropy values pieces of binary matrices their representations, the processing method of diagnostic signals, based on the use of probabilistic representations of sequential fragments of their amplitudes. This approach yields a number of significant advantages, including: low dependence on the signal strength, insensitivity to zero drift amplitude of the primary device, simplifying the hardware and software. Modeling in computational experiments, experimental research and practical application of the developed digital tools and algorithmic software solutions confirmed the adequacy of the proposed approaches and the effectiveness of the developed methods. В диссертации предложено новые и развитого уже известные теоретические и методологические основы в области создания новых эффективных технологий обработки сигналов в компьютерных системах, в частности компонентах первичного преобразования информации, цифровых коммуникационных компонентах реализации обмена данными а также идентификации и диагностики в информационно-измерительных системах. Предложены методы обработки широкополосных измерительных сигналов с переменной информационной энтропией, что формируются в результате взаимодействия контролируемой среды и формирователя сигналов по которому энтропия используется как параметр расхода; методы формирования и обработки широкополосных сигналов, основанные на манипуляции реализациями случайного процесса значение информационной энтропии которого поставлены в соответствие с символов бинарного сообщения; проекционный метод идентификации объектов, по которым построение проекций осуществляется путем статистического оценивания значений вариативной информационной энтропии фрагментов матриц их представлений а также метод обработки диагностических сигналов, основанный на использовании вероятностных представлений последовательных фрагментов их амплитуд для формирования векторов информативных признаков с последующим корреляционной обработкой. Моделирование в вычислительном эксперименте, экспериментальные исследования и практическое внедрение разработанных цифровых средств и алгоритмически-программных решений подтвердили адекватность предложенных подходов и эффективность разработанных методов.Item Методи та засоби аналізу надійності функціонування програмного забезпечення з урахуванням етапів життєвого циклу(Національний університет "Львівська політехніка", 2016) Яковина, Віталій СтепановичУ дисертації вирішено науково-прикладну проблему створення моделей, методів та засобів аналізу надійності програмного забезпечення (ПЗ), що враховують його складність, архітектуру та етапи життєвого циклу. Розроблено модель надійності ПЗ з показником складності на основі неоднорідного пуассонового процесу, яка, на відміну від існуючих, враховує складність ПЗ і належить до класу узагальнених пуассонових моделей. Розроблено метод оцінювання показників надійності ПЗ, який базується на моделі надійності з показником складності та критерії достатності процесу тестування, що дає можливість більш достовірно оцінювати показники надійності ПЗ з урахуванням їх складності, але без урахування їх архітектури. Розроблено три моделі оцінювання показників надійності складних програмних систем, що використовують ланцюги Маркова вищого порядку – з дискретним часом; з неперервним часом; з неперервним часом та урахуванням відмов інтерфейсів модулів. Розроблено метод подання марковського процесу вищого порядку через еквівалентний процес першого порядку, що дає можливість звести роботу з ланцюгами Маркова вищого порядку до класичних ланцюгів Маркова. Розроблено узагальнений метод аналізу надійності ПЗ з урахуванням його складності, архітектури та процесів життєвого циклу. Розроблено програмний засіб прогнозування відмов ПЗ з використанням штучних нейронних мереж та досліджено вплив параметрів та архітектури нейронних мереж Елмана та RBF на ефективність прогнозування відмов ПЗ. В диссертации решена научно-прикладная проблема создания моделей, методов и средств анализа надежности программного обеспечения (ПО), учитывающие его сложность, архитектуру и этапы жизненного цикла. В первой главе проведен анализ современного состояния теории и практики анализа надежности ПО и тенденций их развития. Осуществлен сравнительный анализ подходов к трактовке свойства надежности программных и аппаратных средств, показаны наиболее существенные различия и задачи анализа их надежности. Осуществлен обзор и анализ моделей надежности ПО, при этом особое внимание уделено моделям на основе неоднородного пуассоновского процесса и моделям на основе компонентного подхода; показаны основные ограничения и недостатки существующих моделей и возможные пути их устранения. Показано, что существующие модели и методы анализа надежности ПО не учитывают его возрастающей сложности и не обеспечивают необходимый уровень точности оценки показателей его надежности. Во второй главе рассмотрена модель надежности ПО на основе неоднородного пуассоновского процесса, которая включает в качестве параметра динамический показатель сложности программного средства. Эта модель используется для оценки таких показателей надежности ПО, как общее количество ошибок в коде, параметр потока отказов, интенсивность отказов, вероятность безотказной работы и т.д., по результатам его тестирования. Исследованы зависимости между параметрами модели и установлены диапазоны показателя сложности ПО. Рассматриваемая модель надежности ПО, за счет введения динамического показателя сложности, относится к классу обобщенных моделей на основе неоднородного пуассоновского процесса и позволяет определять показатели надежности ПО с большей степенью достоверности по сравнению с известными моделями этого класса. Приведены результаты исследования влияния модели надежности ПО на оценку показателей надежности отказоустойчивой программно-аппаратной системы, и показано, что модель надежности с показателем сложности позволяет повысить достоверность оценки интенсивности отказов ПО на три порядка, и, соответственно, повысить достоверность оценки функции и коэффициента готовности программно-аппаратной системы. В третьей главе представлены разработанные модели и методы анализа сложных программных систем с использованием процессов Маркова высших порядков, позволяющие учесть взаимозависимость выполнения модулей ПО, и таким образом повысить достоверность оценки показателей его надежности. Описаны модели надежности ПО на основе цепей Маркова высшего порядка с дискретным и непрерывным временем, а также для случая неидеальной интеграции модулей. Показано преимущество использования цепей Маркова высшего порядка над моделями, использующими аппарат классических процессов Маркова. Разработан обобщенный метод анализа надежности программных систем, который включает использование различных моделей надежности в зависимости от сложности системы на различных этапах жизненного цикла. Четвертая глава посвящена средствам повышения эффективности разработки ПО с учетом требований к его надежности. Обоснованы критерий достаточности процесса тестирования ПО и усовершенствованная процедура прогнозирования количества ошибок ПО, которые дают возможность на этапе тестирования обоснованно принимать решения касательно достижения заданных показателей надежности и распределения ресурсов проекта по разработке ПО. Описаны новая модель функционирования ПО, которая учитывает его архитектуру и переменные программного кода, и методы автоматизированного формирования сценариев тестирования, которые позволяют повысить эффективность процесса тестирования ПО и достоверность оценки показателей его надежности. В пятой главе представлены разработанные программные средства оценки и прогнозирования показателей надежности ПО, пригодные для использования при разработке программных систем. Спроектировано и реализовано средство предварительной обработки данных об отказах ПО, интегрированное с системой JIRA. Разработано программное средство для эмпирического оценивания вероятностей переходов между модулями программной системы. Описана система оценивания надежности ПО с использованием архитектурных моделей. Создано программное средство прогнозирования отказов ПО на основе нейронных сетей, и проведено исследование влияния параметров и архитектуры нейронной сети на эффективность прогнозирования отказов ПО. The applied problem of creating models, methods and tools to analyze software reliability, taking into account its complexity, architecture and life cycle processes has been solved in this thesis. The nonhomogeneous Poisson process (NHPP) software reliability model with complexity index has been created. This model, in contrast to the existing ones, takes into account the complexity of the software and belongs to generalized NHPP models. The method of software reliability assessment has been developed on the basis of generalized NHPP model and the criteria of testing sufficiency. This method enables more accurate software reliability assessment considering software complexity, but excluding its architecture. To assess the reliability of complex software systems, three higher order Markov chains (HOMC) software reliability models have been created – discrete time; continuous time; as well as imperfect modules integration continuous time one. The method of a HOMC representation through an equivalent first order process has been proposed, thus enabling processing of HOMC as classical ones. The generalized method of software reliability analysis considering its complexity, architecture and life cycle processes has been elaborated. Software tool for software failures prediction using artificial neural networks has been developed. The influence of Elman and RBF nets parameters and architecture on software failures forecasting efficiency has been studied.Item Алгоритмічне та програмне забезпечення для розміщення різногабаритних елементів електронних пристроїв комбінованими методами ієрархічної оптимізації(Національний університет "Львівська політехніка", 2008) Щерб’юк, Ігор ФедоровичДисертацію присвячено питанням розробки та дослідження алгоритмічних та програмних засобів розміщення різногабаритних елементів на конструктиві. Досліджено особливості задач розміщення для різногабаритних елементів. Розроблено алгоритм багаторівневого низхідного ієрархічного розміщення з можливістю оптимізації на кожному рівні декомпозиції сканувальною областю для макромоделей. Розроблено алгоритм на основі дворівневого групування за висхідною стратегією. Розвинуто алгоритм сканувальної області з врахуванням особливостей реалізації для різногабаритних елементів. Вперше реалізовано алгоритм сканувальної області для макромоделей. Розроблено алгоритм точкового сканування елементом та групою елементів конструктиву. Проведено експериментальні дослідження розроблених алгоритмів та дано порівняльний аналіз ефективності кожного з них. Для розробленого алгоритмічного забезпечення створено комп’ютерну систему для використання в проектуванні електронних пристроїв, зокрема друкованих плат.Диссертация посвящена вопросам разработки и исследованию алгоритмических и программных средств размещения разногабаритных элементов на конструктиве. Исследовано особенности задач размещения для разногабаритных элементов. В работе развивается иерархическое макромоделирование на основе многоуровневой кластеризации схемы, которое позволяет выделить группы сильносвязанных элементов – макроэлементы, которые желательно размещать вплотную. Как базовый используется метод оптимального свертывания схемы, в котором математической моделью иерархической кластеризации служит дерево оптимального свертывания. Разработан алгоритм многоуровневого нисходящего иерархического размещения с возможностью оптимизации сканируюющей областью для макромоделей на всех уровнях декомпозиции. Разработан алгоритм начального размещения элементов, основанный на двууровневом группировании по восходящей стратегии при объединении элементов в группы на одном уровне декомпозиции. Развит алгоритм сканирующей области с учетом особенностей реализации для разногабаритных элементов, который используется как средство оптимизации положения элементов на каждом уровне иерархической декомпозиции. Впервые разработана реализация алгоритма сканирующей области для макроэлементов. Разработан алгоритм точечного сканирования элементом и группой элементов конструктива. Проведены экспериментальные исследования разработанных алгоритмов и дан сравнительный анализ эффективности каждого из них. Для разработанного алгоритмического обеспечения создана компьютерная система с целью использования при проектировании электронных устройств, в частности печатных плат, с помощью которой размещение, сформированное системой P-CAD, может модифицироваться. Исходные данные об элементах и их размещении получаются из PDF-файлов системы P-CAD. Дальнейшее формирование размещения элементов осуществляется компьютерной системой с помощью реализованных в ней алгоритмов и средств. The dissertation deals with the elaboration and investigation of algorithms and software of placement of variouse size elements of the electronic devices. Peculiarities of tasks of placement various size elements is investigated. The algorithm of multilevel top-down hierarchical placement with further optimization of scanning area for macromodels is developed. The algorithm based on two-level botton-up strategy is developed. The point scanning algorithm with provision for particularities for various size elements is proposed. The scanning area algorithm for macromodels is developed. The algorithm of point scanning by element or group of elements is suggested. The experimental investigations at the basis of proposed algorithms are made and the comparative analysis of efficiency is given. The computer system with proposed algorithms is developed.Item Метод та засоби формування і оброблення широкосмугових сигналів зі змінною ентропією в розподілених комп’ютерних системах(Національний університет "Львівська політехніка", 2008) Козленко, Микола ІвановичДисертаційна робота присвячена дослідженню в області створення нових високоефективних комунікаційних технологій в розподілених комп’ютерних системах та мережах загального і спеціального призначення. В роботі проведено огляд сучасного стану розвитку розподілених комп’ютерних систем та мереж промислового призначення, обґрунтовано доцільність застосування широкосмугових сигналів для організації обміну даними в них. Вперше розроблено новий метод формування та оброблення широкосмугових сигналів, який ґрунтується на використанні реалізацій випадкового процесу, як розширюючого спектр сигналу, значення ентропії розподілу ймовірностей амплітуд якого поставлено у відповідність до символів інформаційного повідомлення, а виділення символів повідомлення відбувається шляхом статистичного оцінювання значень ентропії фрагментів сигналів. Висока ефективність розробленого методу теоретично обґрунтована і практично підтверджена. Одержано показники завадостійкості та часової складності реалізації розробленого методу. Встановлено покращення завадостійкості в порівнянні з традиційними кореляційними методами при обробленні сигналів в умовах однакової часової складності. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження під час проектування розподіленої комп’ютерної системи контролю критичних параметрів віддалених об’єктів розташованих в місцях промислового газо- та нафтовидобутку з проявами аномальної загазованості.The thesis is dedicated to creating a new high performance communication technology in distributed computer systems and networks. Modern industrial distributed computer systems and networks development state, their main characteristics and parameters have been examined. The analysis of different information channels in such systems as low frequency channels, high frequency manipulation channels, radio channels and others has been presented. The new methods and ways of the spread spectrum signals forming and processing has been developed. Expediency of spread spectrum signals using for data exchange organizing in distributed systems and networks has been motivated. The new method of spread spectrum signals forming and their processing has been developed. The essence of the elaborated method concerns using spectrum spreading signal as the realization of random process. The entropy of probability distribution of this process realizations is made to correspond to transmitted information symbols. Detection of the received message symbols is conducted by the statistical estimation of the values of fragments entropy of the processed signals with further deciding of the descrete value of the received information symbol. The elaborated method using does not need signal form templates storing on processing side and compicated algorithms do not huge to be used for pseudorandom sequences forming. Frequency resource using evenness has been evaluated for forming such signals and spread spectrum signals formed on the basis of the offered method have been estimated to use the frequency band more evenly than in comparison with traditional methods. The effectivness examination of various probable characteristics have been done such as variance, root mean square standard deviation, central moments of various exponents, entropy. The differential entropy formula by variance has been proved the most effective entropy estimation for the method developed. Intermediate signal sample values regeneration influencing these signal processing effectivness has been researched. This procedure positive influencing processing effectiveness while using Shennon and Hartly formulas for the entropy estimation has been proved. At the same time, effectiveness depending on intermediate calculation ways has been proved to be of no serious importance. Signal using possibilitties and effectiveness of various time domain forms have been examined. The random signal with a flat power spectral density and a gaussian probability distribution has been proved the most effective for the method developed. Time complexity of the method developed has been obtained. It has been proved that the time needed for signal processing according to this methods is 8 times less that that index in traditional correlative signal processing. Noise proof feature index of the developed method in form of dependens of bit error probability on normalized signal/noise ratio has been obtained. It has been proved that the noise proof feature index (needed normalized signal/noise ratio) improvement is at least 2 dB better under condition of equal time complexity by the bit error probability level of 10-6. Analogue and digital methods of random signals generation have been researched. The high efficiency of the developed method has been confirmed by the theoretical investigations and by the results of the practical experiments. The results of the work have found the utility in creations of the distributed computer system for control of critical parameters of distant objects of industrial, corporate and domestic purpose. The structure of specialized communication signal processor has been developed. The communication components of such system based on the universal one-chip microcomputers have been realized. The developed computer system is intended for control of gas contamination condition of the premises basements in population aggregates where there are cases of gas contamination of ground layers as a result of industrial oil and gas recovery. Диссертационная работа посвящена исследованию в области создания новых высокоэффективных коммуникационных технологий в распределенных компьютерных системах и сетях. В работе проведен обзор современного состояния развития промышленных распределенных компьютерных систем и сетей. Обоснована целесообразность применения широкополосных сигналов для обмена данными в таких системах. Впервые разработан новый метод формирования и обработки широкополосных сигналов, с использованием расширяющего спектр сигнала в виде реализаций случайного процесса, значение энтропии распределения амплитуд которых поставлено в соответствие символам информационного сообщения. Выделение символов принятого сообщения происходит путем статистического оценивания значений энтропии фрагментов сигналов. Высокая эффективность метода теоретически обоснована и подтверждена практически. Установлено улучшение помехоустойчивости, в условиях одинаковой временной сложности устройств, по сравнению с традиционными корреляционными методами. Результаты работы нашли применение при создании распределенной компьютерной системы контроля критических параметров удаленных объектов размещенных в местах промышленного газо- и нефтедобычи з проявлениями аномальной загазованности.