Computational Problems Of Electrical Engineering. – 2013. – Vol. 3, No. 1
Permanent URI for this collectionhttps://ena.lpnu.ua/handle/ntb/23376
The scientific-technical journal
Computational Problems of Electrical Engineering = Обчислювальні проблеми електротехніки : the scientific-technical journal / Lviv Politechnic National University ; editor-in-chief Yuriy Bobalo. – Lviv : Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013. – Volume 3, number 1. – 110 р.
Browse
Search Results
Item Parametrized orthogonal transforms for data encryption(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Puchala, Dariusz; Stokfiszewski, KamilIn this paper a scheme of data encryption and decryption that takes advantage of fast parametrized orthogonal transforms has been proposed. A way of mapping the private key to the values of transform parameters has been formulated and the effectiveness of the proposed scheme has been verified experimentally. Moreover, the authors propose the directions of further research and development of the considered data encryption scheme. У даній роботі пропонується схема шифрування й дешифрування даних, яка використовує переваги швидкого параметричного ортогонального перетворення. Сформульовано спосіб відображення сскрстного ключа до значень параметрів перетворення. Ефективність запропонованої схеми підтверджено експериментально. Крім того, автори пропонують напрямки подальших досліджень і розвитку розглянутої схеми шифрування даних.Item Spectral based approach to subpixel image formation(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Prudyus, Ivan; Tkachenko, Viktor; Kondratov, Petro; Fabirovskyy, Serhiy; Lazko, LeonidCurrent approach to the increase of the resolution is based on receiving images from several image sensor arrays shifted by subpixel distance [1,2]. The analysis of the image forming process has shown that a pixel aperture works as a low-pass spatial filter and decreases spatial resolution even if several image sensors shifted by subpixel distance are used. The proposed by the authors approach uses both shifted image sensor arrays and data processing based on inverse filtering. That technique is more advantageous in comparison to existing approaches based on image sensors positioning or masks. The main results of the investigation are: discussion of problems of increase in the resolution of remote sensing; simulation of the image forming process for estimation of the impact of a pixel aperture on the image forming process; a new technique for eliminating the influence of a pixel aperture. The simulation performed on the basis of the proposed approach has shown that it is possible to get a restored image with the resolution almost similar to the resolution of a test high-resolution image, what indicates the effective reduction of the influence of the pixel aperture. It has been shown that for a blurred test image received by using the aperture of 8 pixels its normalized absolute error is of 0.123 and for a restored by inverse filter image its error reduces to0.019. Існуючі підходи до підвищення роздільної здатності базуються на конструктивному розміщенні декількох масивів давачів зображення, зміщених на субпіксельну віддаль [1,2]. Аналіз процесу формування зображення масивом давачів зображення показує, що апертура пікселя працює як просторовий фільтр нижніх частот і погіршує просторову роздільну здатність, навіть якщо використовувати декілька давачів зображення, зміщених на субпіксельну відстань. Пропонований підхід використовує конструктивне розміщення давачів зображення й обробку даних на основі інверсної фільтрації. Це дає переваги в порівнянні з існуючими сучасними підходами, заснованими на розміщенні давачів зображення або використанні маски. У результаті проведеного дослідження розглянуто проблеми підвищення роздільної здатності систем дистанційного зондування Землі та побудовано модель процесу формування зображень з урахуванням впливу апертури пікселя. До отриманого субпіксельним формуванням зображення застосовано метод інверсної фільтрації з регуляризацією Тихонова, що усуває вплив апертури пікселя. За допомогою математичного моделювання показано, що вдається отримати відновлене зображення, яке за якістю наближається до тестового зображення з високою роздільною здатністю, що свідчить про ефективне зменшення впливу апертури пікселя. Відновлено зображення, яке було розмите апертурою шириною 8 пікселів; нормована абсолютна похибка розмитого зображення становила 0.123, а після відновлення зображення інверсним фільтром похибка зменшилась до 0.019.Item Design of flowmeters for fluid energy carriers by means of “Raskhod-RU” CAD(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Pistun, Yevhen; Lesovoy, Leonid; Fedoryshyn, RomanA new methodology for designing the differential pressure flowmeters for fluid energy carriers has been developed in order to provide the minimum uncertainty of flowrate measurement results. This methodology is implemented in “Raskhod-RU” CAD system for the computer aided design and calculation of differential pressure flowmeters. “Raskhod-RU” CAD meets the requirements of new Standards (DSTU GOST 8.586.1,2,3,4,5-2009 and GOST 8.586.1,2,3,4,5-2005). Розроблено нову методологію проектування витратомірів змінного перепаду тиску, оптимальних за точністю вимірювання витрати, яка забезпечує мінімальну невизначеність результатів вимірювання витрати. Цю методологію реалізовано у системі автоматизованого проектування та розрахунку витратомірів змінного перепаду тиску САПР “Расход-РУ”, яка відповідає вимогам нових стандартів (ДСТУ ГОСТ 8.586.1,2,3,4,5-2009).Item Investigation of the influence of data finite precision on realization of digital control systems(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Moroz, Volodymyr; Solskyi, MarianThe existence of the problem of impact of the Unite precision of hardware in digital control systems which significantly influences on their practical realization was shown. The influence of data finite precision of digital control systems on their behavior using popular discretization methods (the Tustin method and the method of the correspondence of zeros and poles) and forms of discrete transfer functions and different representation of discrete transfer functions has been investigated by the computer model. The existence of the influence of data finite precision on digital control systems practical realization was confirmed and the method of partial reduction of the impact was proposed according to the results of computer simulation. Показано, шо у цифрових системах керування існує проблема обмеженої розрядності апаратної частини, яка суттєво впливає на їх синтез та практичну реалізацію. На основі комп’ютерної моделі досліджено вплив обмеженої розрядності задавання параметрів цифрових систем керування на їх поведінку у випадку використання популярних методів дискретизації (підстановки Тастіна, методу відповідності нулів та полюсів) та на форму запису дискретних передатних функцій. Відповідно до результатів комп’ютерного моделювання, підтверджено існування впливу обмеженої розрядності на практичну реалізацію цифрових систем керування та запропоновано спосіб часткового зменшення даного впливу.Item Radio frequency resonances inside a human head(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Nikolayev, DenysRF equipment compliance tests employ electromagnetic field calculation in a head phantom to derive Specific Absorption Rate values. We have hypo-thesized that a biological tissue in certain conditions could act like a dielectric resonator hence affecting the field estimation. To study the resonance effects in a human head, we have formulated an eigenfrequency problem for a structurally realistic 2D human head phantom and solved it by the finite element method. The results have revealed 124 underdamped eigenfrequencies within a 0,2-2 GHz frequency band. Для сертифікації побутових радіопристроїв на відповідність гранично допустимим нормам випромінювання використовують розрахунок поля у фантомі голови людини для визначення питомого коефіцієнту поглинання електромагнітної енергії. Ми припустили, шо особливості побудови тканин голови можуть підтримувати специфічні резонанси і, таким чином, впливати на розподіл поля та, відповідно, на питомий коефіцієнт поглинання електромагнітної енергії. Для вивчення резонансних явищ у голові людини ми сформулювали задачу розрахунку власних частот для структурно-реалістичного двовимірного фантому та розв'язали її методом скінченних елементів. Аналіз виявив 124 власні частоти з високою добротністю у діапазоні частот 0,2-2 ГГц.Item Analysis of distributed slot discontinuity in the ground plane of a microstrip line(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Rassokhina, Yulia; Krizhanovski, VladimirThis paper presentsa a method of analysis of distributed slot discontinuity in a microstrip line ground plane based on transverse resonance technique. The scattering characteristics of symmetrical and nonsymmetrical slot resonators of a complex shape have been calculated by Galerkin’s procedure and taking into account the harmonics of current density in the microstrip line and waveguide modes in the slot aperture. As a computational example the analysis of a finite cell periodic structure on the basis of П- and O-shaped slot resonators in the ground plane of a microstrip line are presented. The effectiveness and accuracy of the proposed algorithm has been verified by the comparison with measurements conducted on experimental prototypes. У роботі представлено метод аналізу розподілених шілинних неоднорідностей в уземлюючому шарі мікросмужкової лінії пересилання методом поперечного резонансу. Характеристики розсіювання симетричних та несиметричних щілинних резонаторів складної форми розраховано за методом Гальоркіна з урахуванням гармонік густини струму в мікросмужковій лінії та хвилевідних мод на апертурі щілини. Як приклад проектування представлено аналіз періодичних структур на базі П- та О-подібних щілинних резонаторів в уземлюючому шарі. Ефективність та точність запропонованого методу демонструється шляхом порівняння розрахованих характеристик із даними, отриманими в результаті вимірювань на експериментальних макетах.Item Symmetry of energy(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Tchaban, VasylBased on the principle of symmetry, we propose a universal expression of the energy of physical system. If we accept a generalized coordinate as an argument, we come to potential energy; if we accept a generalized velocity as an argument, we come to kinetic co-energy. Here, like in the variational principle, the concept of kinetic energy does not work. The examples of application relate to electromagnetic fields, electro¬magnetic circuits, and mechanics of concentrated masses. Виходячи з принципу симетрії, запропоновано універсальний вираз енергії фізичної системи. Якщо прийняти за аргумент узагальнену координату, то приходимо до потенціальної енергії, якщо узагальнену швидкість, то - до кінетичної ко-енергії. Поняття кінетичної енергії тут, як і у варіаційних принципах, не діє. Приклади стосуються електромагнетного поля, електромагнетних кіл і механіки зосереджених мас. Концепції ко-енерії надається фізичне значення (характеристика).Item Analysis of electromagnetic processes in a turbogenerator with equivalent rotor tooth zones at no-load(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Kovivchak, YaroslavFor the purpose of providing a much fuller analysis of electromagnetic processes in electrodynamic devices, it is necessary to carry out the calculation of electromagnetic field in movable and immovable elements of their structure taking into account coordinate systems of moving and stationary items. Besides, another important problem while developing mathematical field models of electric devices consists in the reproduction of the mode of given voltages rather than currents, as the currents in windings are the result rather than the cause of the general electromagnetic phenomenon. In most scientific works dedicated to the calculation of electromagnetic field in movable media the difference between reference systems in which the process is considered is not taken into account while the mode of given currents is used. That fact causes errors in the results obtained from the analysis of real physical phenomena in the devices. In this paper, 2-D mathematical field models for calculating a quasi-stationary electromagnetic field in the cross-section of a turbogenerator at no-load with an equivalent rotor zone at the given voltage of the excitation winding have been developed. The models suggested provide the calculation of an electromagnetic field in all zones of the device on the basis of a vector potential in both a single system of coordinates of the moving rotor, and coordinate systems of the rotor and stator simultaneously. The results of computer simulation of the electromagnetic processes on the basis of the developed models show that while developing mathematical models of electrodynamic devices, it is necessary to consider the coordinate systems in which the calculation of electromagnetic phenomena is performed. In addition, the character of electromagnetic processes occurring in real structures of the object cardinally differs from those obtained on the basis of equivalent schemes of the device zones. З метою повнішого аналізу електромагнітних процесів в електродинамічних пристроях необхідно здійснювати розрахунок електромагнітного поля в рухомих і нерухомих елементах їх конструкції з урахуванням систем координат рухомих і нерухомих тіл. Також важливим питанням при побудові польових математичних моделей електротехнічних пристроїв є відтворення режиму заданих напруг, а не струмів, оскільки струми в обвитках є одним із наслідків загального електромагнітного явиша, а не його причиною. У більшості наукових праць, присвячених розрахунку електромагнітного поля у рухомих середовишах, нехтують відмінністю між системами відліку, в яких розглядається процес, та використовують режим заданих струмів, що приводить до спотворення результатів аналізу реальних фізичних явиш у пристроях. У роботі розроблено двохвимірні польові математичні моделі розрахунку квазістаціонарного електромагнітного поля у поперечному перерізі турбогенератора в режимі неробочого ходу з еквівалентною зубцевою зоною ротора при заданій напрузі обмотки збудження. Запропоновані моделі передбачають розрахунок електромагнітного поля у всіх зонах пристрою на основі векторного потенціала як в одній системі координат рухомого ротора, так і в системах координат ротора та статора одночасно. Результати комп’ютерного симулювання електромагнітних процесів на основі розроблених моделей показують, що при побудові польових математичних моделей електродинамічних пристроїв необхідно враховувати системи координат, в яких здійснюється розрахунок електромагнітних явищ. Крім того, характер електромагнітних процесів у реальних структурах конструкції об’єктів кардинально відрізняється від процесів, отриманих на основі еквівалентних заступних схем для окремих зон пристроїв.Item Development of "surface" shape elements on the basis of invariant approximations technique(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Howykowycz, MariyaTwo objectives have been formulated: to guarantee the invariance of algebraic analogues of integral-differential equations corresponding to the invariance of the original integral-differential equations system and to include boundary conditions directly into approximating dependences (shape functions) describing the field inside finite elements pertaining to the border. The above problem has been solved using the technique of invariant approximation of functions. As it has been shown, this approach reduces the order of the original system of equations. Перед нами було поставлено три завдання: забезпечити інваріантність алгебричних аналогів інтегро-диференційних рівнянь, шо відповідає інваріантності вихідної інтегро-диференційної системи рівнянь; врахувати граничні умови безпосередньо у апроксимаційних залежностях, шо описують поле всередині скінченних елементів, дотичних до границі. Вказані завдання було розв’язано застосуванням методики інваріантного наближення функцій. У результаті показано, шо такий підхід забезпечус зниження порядку вихідної системи рівнянь.Item Modeling the radiation field of a slot antenna in a finite size screen(Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 2013) Hoblyk, Viktor; Liske, OleksiyA radiating structure based on a slot line has been investigated using a decomposition method in combination with the concept of induced electromotive forces. The influence of the size of a screen on the distribution of surface currents has been analyzed. Co- and cross-polarized radiation patterns of a slot rhombic antenna have been computed. It has been found that the slot rhombic antenna has broadside radiation in the 1.85-2.8 GHz frequency band. The radiation pattern and voltage standing-wave ratio (VSWR) of the constructed slot rhombic antenna have been measured. Декомпозипійним методом із застосуванням методу наведених електрорушійних сил досліджено випромінюючу структуру на базі щілинної лінії передачі. Проаналізовано вплив розмірів екрану на розподіл поверхневих струмів. Обчислені ко та крос-поляризовані діаграми спрямованості щілинної ромбічної антени. Встановлено, що щілинна ромбічна антена має поперечне випромінювання у смузі частот 1.85-2.8 ГГп. Здійснено вимірювання діаграми спрямованості та коефіцієнта стоячої хвилі напруги сконструйованої щілинної ромбічної антени.