Дисертації з теми "Обчислювальна модель"

Задачі ідентифікації зводяться до того, що за експериментально отриманими перехідними або частотними характеристиками об’єкту визначаються чисельні значення коефіцієнтів його диференціального рівняння або передаточної функції. Загалом розрізняють структурну і параметричну ідентифікацію, а за способом накопичення експериментальних даних методи ідентифікації поділяються на пасивні і активні.

Одним з наслідків стрімкого розвитку засобів обчислювальної техніки стало зміна технології обробки інформації в усіх сферах людської діяльності. Сучасні ЕОМ дозволяють накопичувати величезні обсяги інформації і виробляти її ефективну обробку. Одні й ті ж дані можуть багаторазово використовуватися в різних прикладних задачах.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення ефективності роботи заглибного електровідцентрового насоса при його роботі на реальній рідині, що представляє собою суміш в'язкої неньютонівської рідини, води та газу, за рахунок вдосконалення математичних моделей. Виконано аналіз концепцій розвитку насособудування в Україні. Описано методи математичного моделювання тривимірних течій в'язкої реальної рідини та їх переваги над фізичними експериментами. Обрано пакет програм для проведення чисельного експерименту в каналах заглибних насосів OpenFOAM. Для моделювання течії рідини в проточній частині насоса використовувалась система рівнянь нерозривності та Навье-Стокса. Для її замикання було обрано k-ε модель турбулентності. Досліджено вплив реологічних властивостей неньютонівських рідин на характеристики відцентрового насоса. Наведено математичну модель турбулентної тривимірної течії неньютонівської рідини. Для розрахунків обрано модель неньютонівської рідини Гершеля-Балклі, що найбільш точно описує поведінку рідин даного типу. Вдосконалено залежності для перерахунку характеристик насосу при його роботі на реальній рідині. Визначено та обрано підхід та математичну модель для моделювання тривимірної течії в'язкої газорідинної суміші та показані особливості при розрахунках такого типу рідин в пакеті OpenFOAM. Розглянуто шляхи підвищення ефективності заглибних насосів шляхом зміни проточної частини. Визначено раціональний кут нахилу вихідної кромки. Запропоновано модифіковану ступінь насоса, котра захищена патентом України, для перекачування рідини з підвищеним вмістом газу. Розглянуто та вдосконалено математичну модель сумісної роботи реальної свердловини та заглибного відцентрового насоса у вигляді пакета прикладних програм. Це дало змогу визначати основні фізичні характеристики рідини в залежності від термодинамічних умов.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.16 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Politechnic Institute", 2018. The dissertation is devoted to the solution of an important scientific and technical problem of increasing the efficiency of a submersible electric centrifugal pump when it operates on a real liquid, which is a mixture of viscous non-Newtonian fluid, water and gas by improving mathematical models. An analysis of the concepts of development of pumping plant in Ukraine is carried out. The methods of mathematical modeling of three-dimensional flows of a viscous real liquid and their advantages over physical experiments are described. Selected software package for numerical experiment in OpenFOAM submersible pump channels. A system of indeterminate and Navier-Stokes equations was used to simulate the flow of fluid in the flow section of the pump. For its closure a k-ε turbulence model was chosen. The influence of rheological properties of non-Newtonian fluids on the characteristics of a centrifugal pump is investigated. The mathematical model of the turbulent three-dimensional flow of the non-Newtonian fluid is given. For calculations, a model of the Herschel-Bulkley non-Newtonian fluid is chosen, which most accurately describes the behavior of liquids of this type. The dependencies for the recalculation of the characteristics of the pump during its operation on the real liquid have been improved. The approach and mathematical model for modeling the three-dimensional flow of a viscous gas-liquid mixture are determined and chosen, and features are shown in the calculations of this type of fluid in the OpenFOAM package. The ways of increasing the efficiency of submersible pumps by changing the flow part are considered. The rational angle of inclination of the initial edge is determined. The modified degree of the pump, protected by the Ukrainian patent, is offered for pumping a liquid with an increased gas content. The mathematical model of a compatible operation of a real well and a submersible centrifugal pump in the form of a package of applied programs is considered and improved. This made it possible to determine the basic physical characteristics of the liquid, depending on the thermodynamic conditions.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі підвищення ефективності роботи заглибного електровідцентрового насоса при його роботі на реальній рідині, що представляє собою суміш в'язкої неньютонівської рідини, води та газу, за рахунок вдосконалення математичних моделей. Виконано аналіз концепцій розвитку насособудування в Україні. Описано методи математичного моделювання тривимірних течій в'язкої реальної рідини та їх переваги над фізичними експериментами. Обрано пакет програм для проведення чисельного експерименту в каналах заглибних насосів OpenFOAM. Для моделювання течії рідини в проточній частині насоса використовувалась система рівнянь нерозривності та Навье-Стокса. Для її замикання було обрано k-ε модель турбулентності. Досліджено вплив реологічних властивостей неньютонівських рідин на характеристики відцентрового насоса. Наведено математичну модель турбулентної тривимірної течії неньютонівської рідини. Для розрахунків обрано модель неньютонівської рідини Гершеля-Балклі, що найбільш точно описує поведінку рідин даного типу. Вдосконалено залежності для перерахунку характеристик насосу при його роботі на реальній рідині. Визначено та обрано підхід та математичну модель для моделювання тривимірної течії в'язкої газорідинної суміші та показані особливості при розрахунках такого типу рідин в пакеті OpenFOAM. Розглянуто шляхи підвищення ефективності заглибних насосів шляхом зміни проточної частини. Визначено раціональний кут нахилу вихідної кромки. Запропоновано модифіковану ступінь насоса, котра захищена патентом України, для перекачування рідини з підвищеним вмістом газу. Розглянуто та вдосконалено математичну модель сумісної роботи реальної свердловини та заглибного відцентрового насоса у вигляді пакета прикладних програм. Це дало змогу визначати основні фізичні характеристики рідини в залежності від термодинамічних умов.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.16 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Politechnic Institute", 2018. The dissertation is devoted to the solution of an important scientific and technical problem of increasing the efficiency of a submersible electric centrifugal pump when it operates on a real liquid, which is a mixture of viscous non-Newtonian fluid, water and gas by improving mathematical models. An analysis of the concepts of development of pumping plant in Ukraine is carried out. The methods of mathematical modeling of three-dimensional flows of a viscous real liquid and their advantages over physical experiments are described. Selected software package for numerical experiment in OpenFOAM submersible pump channels. A system of indeterminate and Navier-Stokes equations was used to simulate the flow of fluid in the flow section of the pump. For its closure a k-ε turbulence model was chosen. The influence of rheological properties of non-Newtonian fluids on the characteristics of a centrifugal pump is investigated. The mathematical model of the turbulent three-dimensional flow of the non-Newtonian fluid is given. For calculations, a model of the Herschel-Bulkley non-Newtonian fluid is chosen, which most accurately describes the behavior of liquids of this type. The dependencies for the recalculation of the characteristics of the pump during its operation on the real liquid have been improved. The approach and mathematical model for modeling the three-dimensional flow of a viscous gas-liquid mixture are determined and chosen, and features are shown in the calculations of this type of fluid in the OpenFOAM package. The ways of increasing the efficiency of submersible pumps by changing the flow part are considered. The rational angle of inclination of the initial edge is determined. The modified degree of the pump, protected by the Ukrainian patent, is offered for pumping a liquid with an increased gas content. The mathematical model of a compatible operation of a real well and a submersible centrifugal pump in the form of a package of applied programs is considered and improved. This made it possible to determine the basic physical characteristics of the liquid, depending on the thermodynamic conditions.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми зі створення нового загального способу математичного опису динамічної поведінки роторів в системах з магнітними підшипниками різних типів, який відрізняється узагальненістю підходу і повнотою врахування нелінійного взаємозв'язку процесів, що відбуваються в такій системі – електричних, магнітних і механічних, що дозволяє домогтися можливості адекватного моделювання та пошуку різних динамічних явищ і режимів роботи для знаходження раціональних або оптимальних варіантів конструкцій роторних машин зі зниженою віброактивністю і підвищеною надійністю, а також верифікація цього способу за допомогою порівняльного аналізу для експериментальної лабораторної моделі, що реалізує комбінований пасивно-активний магнітний підвіс ротора, і практичне його використання для аналізу та синтезу складних промислових роторних машин з магнітними підшипниками. На основі розроблених способів, методик, алгоритмів і засобів моделювання, розрахунку та аналізу силових і жорсткісних характеристик пасивних і активних МП, а також динамічних характеристик роторів, встановлених в них, створено новий науково обґрунтований комплексний підхід до синтезу систем обпирання роторів турбомашин в повних магнітних підвісах, виходячи з результатів поглибленого варіантного аналізу роторної динаміки, який відрізняється повнотою врахування різних чинників, властивостей і явищ, в тому числі нелінійних, підтверджений реалізацією лабораторної роторної установки з повним пасивно-активним магнітним підвісом і узгодженістю з достатньою точністю розрахункових і експериментальних даних, що має новизну, достовірність, теоретичне і практичне значення, та дозволяє знизити вібраційну навантаженість машини, її вартість і експлуатаційні витрати, підвищити динамічну стійкість, надійність і безвідмовність, а значить і конкурентоспроможність.
The thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (13 – Mechanical Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkіv, 2018. The thesis deals with a solution of the scientific and applied problems of creating a new general method for the mathematical description of the dynamic behavior of rotors in systems with magnetic bearings of various types that is characterized by a generalization of the approach and the completeness of taking into account the nonlinear interconnection of the processes occurring in such a system – electrical, magnetic and mechanical ones, which allows achieving the possibility of adequate modeling and searching for various dynamic phenomena and operating modes for finding rational or optimal designs of rotor machines with a reduced vibroactivity and increased reliability, as well as the verification of this method by means of a comparative analysis for the experimental laboratory model realizing the combined passive-active magnetic suspension of the rotor and its practical use for an analysis and a synthesis of complex industrial rotor machines with magnetic bearings. Based on the developed methods, techniques, algorithms and tools for modeling, calculating and analyzing the strength and stiffness characteristics of passive and active magnetic bearings, as well as the dynamic characteristics of the rotors installed in them, a new scientifically grounded complex approach for a synthesis of rotor support systems of turbomachines in full magnetic suspensions is created on a basis of the results of an in-depth variant rotor dynamics analysis. It is characterized by a completeness of taking into account various factors, properties and phenomena, including nonlinear ones, and is verified by a realization of a laboratory rotor installation with a full passive-active magnetic suspension and a consistency of calculated and experimental data with a sufficient accuracy. This approach has novelty, authenticity, theoretical and practical value, and allows to reduce the vibration loading of the machine, its production and operating costs, as well as to increase the dynamic stability and reliability, and hence a competitiveness.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2018. Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми зі створення нового загального способу математичного опису динамічної поведінки роторів в системах з магнітними підшипниками різних типів, який відрізняється узагальненістю підходу і повнотою врахування нелінійного взаємозв'язку процесів, що відбуваються в такій системі – електричних, магнітних і механічних, що дозволяє домогтися можливості адекватного моделювання та пошуку різних динамічних явищ і режимів роботи для знаходження раціональних або оптимальних варіантів конструкцій роторних машин зі зниженою віброактивністю і підвищеною надійністю, а також верифікація цього способу за допомогою порівняльного аналізу для експериментальної лабораторної моделі, що реалізує комбінований пасивно-активний магнітний підвіс ротора, і практичне його використання для аналізу та синтезу складних промислових роторних машин з магнітними підшипниками. На основі розроблених способів, методик, алгоритмів і засобів моделювання, розрахунку та аналізу силових і жорсткісних характеристик пасивних і активних МП, а також динамічних характеристик роторів, встановлених в них, створено новий науково обґрунтований комплексний підхід до синтезу систем обпирання роторів турбомашин в повних магнітних підвісах, виходячи з результатів поглибленого варіантного аналізу роторної динаміки, який відрізняється повнотою врахування різних чинників, властивостей і явищ, в тому числі нелінійних, підтверджений реалізацією лабораторної роторної установки з повним пасивно-активним магнітним підвісом і узгодженістю з достатньою точністю розрахункових і експериментальних даних, що має новизну, достовірність, теоретичне і практичне значення, та дозволяє знизити вібраційну навантаженість машини, її вартість і експлуатаційні витрати, підвищити динамічну стійкість, надійність і безвідмовність, а значить і конкурентоспроможність.
The thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines (13 – Mechanical Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkіv, 2018. The thesis deals with a solution of the scientific and applied problems of creating a new general method for the mathematical description of the dynamic behavior of rotors in systems with magnetic bearings of various types that is characterized by a generalization of the approach and the completeness of taking into account the nonlinear interconnection of the processes occurring in such a system – electrical, magnetic and mechanical ones, which allows achieving the possibility of adequate modeling and searching for various dynamic phenomena and operating modes for finding rational or optimal designs of rotor machines with a reduced vibroactivity and increased reliability, as well as the verification of this method by means of a comparative analysis for the experimental laboratory model realizing the combined passive-active magnetic suspension of the rotor and its practical use for an analysis and a synthesis of complex industrial rotor machines with magnetic bearings. Based on the developed methods, techniques, algorithms and tools for modeling, calculating and analyzing the strength and stiffness characteristics of passive and active magnetic bearings, as well as the dynamic characteristics of the rotors installed in them, a new scientifically grounded complex approach for a synthesis of rotor support systems of turbomachines in full magnetic suspensions is created on a basis of the results of an in-depth variant rotor dynamics analysis. It is characterized by a completeness of taking into account various factors, properties and phenomena, including nonlinear ones, and is verified by a realization of a laboratory rotor installation with a full passive-active magnetic suspension and a consistency of calculated and experimental data with a sufficient accuracy. This approach has novelty, authenticity, theoretical and practical value, and allows to reduce the vibration loading of the machine, its production and operating costs, as well as to increase the dynamic stability and reliability, and hence a competitiveness.

Дальність розповсюдження ПЕМВН обчислюється десятками, сотнями, а іноді й тисячами метрів. Найбільш небезпечними джерелами ПЕМВН є дисплеї, з дисплеїв можна зняти інформацію за допомогою спеціальної апаратури на відстані до 500-1500 метрів.

Однією з основних тенденцій розвитку сучасних систем на кристалі є їх трансформація в мережі на кристалі (МнК). МнК – це множина обчислювальних модулів, об'єднаних загальною підсистемою зв'язку, яка складається з роутерів і з’єднань між ними.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти (123 – Комп'ютерна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню наукового завдання розробки методів і засобів розподілу ресурсів між композитними застосунками в розподіленому середовищі з метою підвищення якості виконання композитних застосунків. Метою роботи є підвищення ефективності використання ресурсів розподілених комп'ютерних систем на основі розроблення нових та удосконалення існуючих моделей і методів оброблення транзакцій композитних застосунків. У дисертаційній роботі вперше запропонована математична модель процесу розподілу ресурсів між композитними застосунками у розподіленому хмарному середовищі, яка на відміну від існуючих, враховує часові вікна за допомогою введення віртуального часу на протязі розглядаємого часового інтервалу обробки інформації, що дозволяє враховувати періодично виникаючі обмеження щодо доступності певних ресурсів. Вдосконалено критерій оцінки якості розподілу ресурсів розподіленого хмарного середовища, який на відміну від існуючих використовує показник утилізації ресурсів, що дозволило підвищити збалансованість навантаження при виконанні транзакцій композитних застосунків. Набув подальшого розвитку метод планування виконання транзакцій композитних застосунків за рахунок сумісного використання жадібного, кластеризаційного та мурашиного алгоритмів оптимізації, що дозволило зменшити час виконання оптимального плану транзакцій у порівнянні з існуючими методами у середньому до 8%.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.13.05 – computer systems and components (123 – Computer engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The dissertation is devoted to solving the problem of resource allocation between composite applications in distributed cloud environments on the basis of mathematical model development (mathematical models and methods) of transaction processing of a composite application. The aim of the work is to increase the efficiency of the use of distributed computer systems resources, based on the development of new and improved existing models and methods of handling the transactions of composite applications. In the dissertation the mathematical model of the process of distribution of resources between composite applications in a distributed cloud environment was proposed for the first time, which, in contrast to the existing ones, takes into account time windows by introducing virtual time during the considered time interval of information processing, allowing to take into account periodically arising restrictions on availability of certain resources. The criterion for assessing the quality of distribution of distributed, cloud-based resources is improved, which, unlike existing ones, uses the utilization rate of resources, and allowed to increase the balance of load when executing transactions of composite applications. Has further developed the method of planning the implementation of transactions of composite applications due to the joint use of greedy, clustering and ant methods of optimization, which reduced the time to execute the optimal plan of transactions in comparison with existing methods up to 8%.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.13.05 – комп'ютерні системи та компоненти (123 – Комп'ютерна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2019. Дисертаційна робота присвячена вирішенню наукового завдання розробки методів і засобів розподілу ресурсів між композитними застосунками в розподіленому середовищі з метою підвищення якості виконання композитних застосунків. Метою роботи є підвищення ефективності використання ресурсів розподілених комп'ютерних систем на основі розроблення нових та удосконалення існуючих моделей і методів оброблення транзакцій композитних застосунків. У дисертаційній роботі вперше запропонована математична модель процесу розподілу ресурсів між композитними застосунками у розподіленому хмарному середовищі, яка на відміну від існуючих, враховує часові вікна за допомогою введення віртуального часу на протязі розглядаємого часового інтервалу обробки інформації, що дозволяє враховувати періодично виникаючі обмеження щодо доступності певних ресурсів. Вдосконалено критерій оцінки якості розподілу ресурсів розподіленого хмарного середовища, який на відміну від існуючих використовує показник утилізації ресурсів, що дозволило підвищити збалансованість навантаження при виконанні транзакцій композитних застосунків. Набув подальшого розвитку метод планування виконання транзакцій композитних застосунків за рахунок сумісного використання жадібного, кластеризаційного та мурашиного алгоритмів оптимізації, що дозволило зменшити час виконання оптимального плану транзакцій у порівнянні з існуючими методами у середньому до 8%.
Dissertation for the degree of candidate of technical sciences (doctor of philosophy) in specialty 05.13.05 – computer systems and components (123 – Computer engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2019. The dissertation is devoted to solving the problem of resource allocation between composite applications in distributed cloud environments on the basis of mathematical model development (mathematical models and methods) of transaction processing of a composite application. The aim of the work is to increase the efficiency of the use of distributed computer systems resources, based on the development of new and improved existing models and methods of handling the transactions of composite applications. In the dissertation the mathematical model of the process of distribution of resources between composite applications in a distributed cloud environment was proposed for the first time, which, in contrast to the existing ones, takes into account time windows by introducing virtual time during the considered time interval of information processing, allowing to take into account periodically arising restrictions on availability of certain resources. The criterion for assessing the quality of distribution of distributed, cloud-based resources is improved, which, unlike existing ones, uses the utilization rate of resources, and allowed to increase the balance of load when executing transactions of composite applications. Has further developed the method of planning the implementation of transactions of composite applications due to the joint use of greedy, clustering and ant methods of optimization, which reduced the time to execute the optimal plan of transactions in comparison with existing methods up to 8%.

Роговенко, А. І. Методи та інформаційна технологія прискореного обчислення великих даних для систем розподіленої обробки інформації : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 / А. І. Роговенко. - Чернігів, 2021. - 178 с.
Дисертація присвячена дослідженню актуальних проблем підвищення ефективності цифрових обчислювальних засобів алгоритмів кодування/декодування завадостійких кодів шляхом зменшення складності реалізації за умови високої швидкості й великого об’єму вхідного потоку даних, із використанням особливостей і властивостей апаратної платформи сучасної мікропроцесорної техніки. У першому розділі дисертаційної роботи проаналізовано сучасний стан і перспективи прискорення обчислень у сучасних системах розподіленої обробки інформації. Особлива потреба в прискорювачах виникає у криптографічних системах та системах завадостійкого кодування, де суттєву частину всіх обчислювальних перетворень над великими даними становлять операції в полях Галуа. Проведений аналіз задачі прискорення обчислень у системах розподіленої обробки інформації виявив необхідність зменшення обчислювальної складності реалізації базових операцій, які використовуються в технологіях вирішення задачі виявлення та виправлення помилок у системах розподіленої обробки інформації, зокрема в сучасних системах радіозв’язку. Проаналізовано коди, що використовуються для коригування помилок у сучасних системах радіозв’язку, та визначені основні напрямки прискорення процесу кодування/декодування при використанні алгебраїчних кодів. На основі аналізу було визначено, що процес кодування/декодування базується на апараті арифметики скінчених полів. Таким чином, спрощення та прискорення виконання операції в полях Галуа має привести до зменшення обчислювальної складності реалізації процедур кодування/декодування завадостійких кодів. Проведений аналіз основних методів обчислень операцій у полях Галуа, виявив, що більш пріоритетною є задача спрощення та прискорення виконання операцій додавання, як складових операцій множення, піднесення до степеня та інших. На основі аналізу існуючих методів обчислень операцій у полях Галуа було зроблено висновок, що сучасні широко представлені реалізації блоків обчислення операцій у скінчених полях мають обмеження та недоліки, які призводять до зменшення використовуваності алгебраїчних кодів у вирішеннях задачі виявлення та виправлення помилок. Отже, необхідно розробити методи підвищення продуктивності спеціалізованих обчислювальних засобів із урахуванням особливостей і властивостей апаратної платформи сучасної мікропроцесорної техніки, складності реалізації та швидкодія яких задовольняла б існуючі вимоги та була прогнозованою залежно від розрядності (розміру) оброблюваних послідовностей. У другому розділі роботи проводиться удосконалення методу прискорення та зменшення апаратних витрат на реалізацію блоків виконання операцій за модулем, розробка структурних рішень та модифікація алгоритмів виконання операцій за модулем. Розроблено та запропоновано метод зменшення апаратних витрат суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів з однорідною структурою. Цей метод базується на введенні у схему ланцюгів наскрізного переносу. Ефект від впровадження цього удосконалення полягає у зменшенні обчислювальної ємнісної складності, що забезпечує зменшення апаратних витрат у середньому на 10 % порівняно з наявним базовим методом. Розроблено та запропоновано удосконалений метод зменшення обчислювальної ємнісної складності реалізації моделі суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів, який, на відміну від раніше запропонованого, використовує конструктивні модулі нерегулярного типу. Встановлено, що модифікацію методу можна застосовувати для зменшення обчислювальної складності в разі некритичності вимог до регулярності структури обчислювача. Використання модифікованого методу дозволяє зменшити обчислювальну ємнісну складність, що забезпечує зменшення апаратних витрат у середньому на 50 % порівняно з наявним базовим методом. Розроблено та запропоновано метод збільшення швидкодії суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів, який, на відміну від відомих, використовує ланцюги групового переносу, що дозволяє підвищити швидкість виконання операцій у 8 разів порівняно з реалізацією базовим методом. Запропоновано модифікацію алгоритму множення та піднесення до степеня за змінним модулем, з урахуванням особливостей застосування моделей суматорів на основі одновимірних каскадів конструктивних модулів, в якому зменшене значення нижньої оцінка часової складності. У третьому розділі запропоновано модель обчислювальних структур завадостійких кодів для виконання операцій за змінним простим модулем над числами великої розрядності, виконано її реалізацію та дослідження. Модель була створена з орієнтацією на адаптацію до елементів операційного обчислювального середовища для забезпечення можливості конструювання необхідних комбінацій виконавчих пристроїв для виконання однотипних арифметичних інструкцій за модулем над числами великої розрядності. Також у цьому розділі виконана адаптація алгоритму обчислення операції множення та піднесення до степеня за модулем з урахуванням особливостей її побудови раніше запропонованим методом одновимірного каскаду. Запропонована структура моделі та алгоритм роботи спрощеного завантаження багаторозрядних операндів до блоків виконання операції за модулем. При реалізації моделі використовувався структурний опис з використанням бібліотеки стандартних ресурсів Xilinx мовою опису апаратури VHDL. Запропонований алгоритм роботи блоку спрощеного завантаження операндів. Цей блок являє собою блок керування без логіки вибору операції, оскільки для дослідження одного конкретного обчислювача вона не потрібна, але може справляти додатковий вплив на характеристики. Розроблена модель обчислювальних структур завадостійких кодів для виконання операцій за змінним простим модулем, як і більшість подібних до неї, рідко використовуються як окрема одиниця та зазвичай являють собою частину складнішої синхронної системи. Таким чином, проведені експерименти вирішили задачу визначення максимальної тактової частоти, на якій може працювати розроблена модель без помилок у обчисленнях вихідної функції. Четвертий розділ присвячений розробці інформаційної технології прискореного обчислення великих даних для систем розподіленої обробки інформації. Інформаційна технологія базується на розроблених раніше удосконалених методах зменшення апаратних витрат та прискорення обчислення великих даних. Інформаційна технологія ґрунтується на розроблених раніше, удосконалених методах зменшення апаратних витрат та прискорення обчислення великих даних. Додатково, для доповнення технології було розроблено: проєкт обчислювальної системи на основі софтпроцесора, проєкт співпроцесора з драйверами до обчислювальної системи, набір програмних функцій мовою С, які реалізують програмне виконання базових операцій, та засоби тестування для моделі обчислювальних структур. Для автоматизації процесу створення та тестування моделей був реалізований набір скриптів та бібліотека моделей мовою VHDL, яка містить моделі обчислювальних структур. Також було розроблено архітектуру та систему команд функціональної моделі співпроцесора, орієнтованого на виконання операцій у скінченних полях.
The dissertation is devoted to research of actual problems of increase of efficiency of digital computing means of algorithms of coding / decoding of noise - tolerant codes by reduction of complexity of realization at the condition of high speed and big volume of an input data stream, using features and properties of a hardware platform of modern microprocessor technics. In the first section of the dissertation the current state and prospects of acceleration of calculations in modern systems of distributed information processing are analyzed. A special need for accelerators arises in cryptographic systems and noise-tolerant coding systems, where a significant part of all computational transformations over big data are operations in Galois fields. The analysis of the problem of computing acceleration in distributed information processing systems revealed the need to reduce the computational complexity of the basic operations used in technologies to solve the problem of detecting and correcting errors in distributed information processing systems, in particular in modern radio systems. The codes used to correct errors in modern radio communication systems are analyzed, and the main directions of accelerating the encoding / decoding process when using algebraic codes are identified. Based on the analysis, it was determined that the encoding / decoding process is based on the finite field arithmetic apparatus. Thus, simplifying and speeding up the operation in Galois fields should reduce the computational complexity of implementing encoding / decoding procedures for noise-tolerant codes. An analysis of the main methods of calculating operations in Galois fields, found that the priority is to simplify and accelerate the execution of addition operations, as components of multiplication, multiplication and others. Based on the analysis of existing methods of computing operations in Galois fields, it was concluded that modern widely implemented implementations of computing units in finite fields have limitations and shortcomings that lead to reduced use of algebraic codes in solving problems of error detection and correction. performance of specialized computing facilities, taking into account the features and properties of the hardware platform of modern microprocessor technology, the complexity of implementation and speed of which would meet existing requirements and be predicted depending on the bit size of the processed sequences. In the second section of the work is the development of improving the method of acceleration and reduction of hardware costs for the implementation of units of operations on the module, development of structural solutions and modification of algorithms for operations on the module. A method for reducing the hardware costs of the adder per module based on a one-dimensional cascade of structural modules with a homogeneous structure is developed and proposed. This method is based on the introduction into the circuit of through transmission circuits. The effect of implementing this improvement is to reduce the computational complexity, which reduces hardware costs by an average of 10% compared to the existing basic method. An improved method for reducing the computational capacity of the modulator adder model implementation based on a one-dimensional cascade of structural modules is developed and proposed, which, in contrast to the previously proposed, uses structural modules of irregular type. It is established that the modification of the method can be used to reduce the computational complexity in the case of non-critical requirements for the regularity of the computer structure. The use of a modified method reduces the computational complexity, which reduces hardware costs by an average of 50% compared to the existing basic method. A method of increasing the speed of the adder modulo based on a onedimensional cascade of structural modules is developed and proposed, which, unlike the known ones, uses group transfer chains, which allows to increase the speed of operations 8 times compared to the basic method. A modification of the algorithm of multiplication and exponentiation by a variable module is proposed, taking into account the peculiarities of the application of adder models based on one-dimensional cascades of structural modules, in which the value of the lower estimate of time complexity is reduced. The third section proposes a model of computational structures of noise-tolerant codes for performing operations on a variable simple module over high-digit numbers, its implementation and research. The model was created with a focus on adaptation to the elements of the operational computing environment to provide the ability to design the necessary combinations of actuators to perform the same type of arithmetic instructions modulo over high-digit numbers. Also in the section the adaptation of the algorithm for calculating the operation of multiplication and exponentiation modulo taking into account the peculiarities of its construction by the previously proposed method of one-dimensional cascade. The structure of the model and the algorithm of work of the simplified loading of multi-bit operands to blocks of performance of operation on the module are offered. The model was implemented using a structural description using the Xilinx standard resource library in the VHDL hardware description language. The algorithm of operation of the block of the simplified loading of operands is offered. This unit is a control unit without the logic of the choice of operation, as for the study of one particular computer, it is not required, but can have an additional impact on performance. Keep in mind that the contribution of the FSL interface and the simplified load scheme to the values of resources and delays may not have characteristics with a high coefficient of determination, as their implementation uses a behavioral description. The model of computational structures of noise-tolerant codes for performing operations on a variable simple module, like most similar ones, is rarely used as a separate unit, and is usually part of a more complex synchronous system. Thus, the experiments solved the problem of determining the maximum clock frequency at which the developed model can work without errors in the calculations of the original function. The fourth section is devoted to the development of information technology for accelerated computation of large data for distributed information processing systems. Information technology is based on previously developed advanced methods to reduce hardware costs and speed up the calculation of big data. Information technology is based on previously developed, improved methods to reduce hardware costs and speed up the calculation of big data. In addition, to complement the technology, a computer processor-based computer system project, a coprocessor project with computer system drivers, a set of C-program functions that implement software execution of basic operations, and testing tools for the computer structure model were developed. To automate the process of creating and testing models, a set of scripts and a library of models in VHDL, which contains models of computational structures, was implemented. The architecture and command system of the functional model of the coprocessor, focused on performing operations in finite fields, were also developed.

1. Konakhovych H., Kozlyuk I., Kovalenko Y. (2020) Specificity of optimization of performance indicators of technical operation and updating of radio electronic systems of aircraft. System research and information technologies, no. 3, pp. 41-54. 2. Kovalenko Y., Konakhovych H., Kozlyuk I. (2020) Specificity of optimization of performance indicators of technical operation and updating of radio electronic systems of aircraft. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), vol. 10 (09), pp. 48-58. 3. Kozlyuk І., Kovalenko Y. (2020) Functional bases of the software development and operation in avionics. Problems of Informatization and Management, no. 63, pp. 49-63. 4. Bogatyrov V., Bogatyrov S. (2009) Ob'edinenie rezervirovannyih serverov v klasteryi vyisokonadezhnoy kompyuternoy sistemy. Informatsionnyie tehnologii, no. 6, pp. 41-47. 5. Vidin B., Zharinov I., Zharinov O. (2010) Dekompozitsionnyie metodyi v zadachah raspredeleniya vyichislitelnyih resursov mnogomashinnyih kompleksov bortovoy avioniki. Informatsionno-upravlyayuschie sistemy, no. 1, pp. 2-5. 6. Gatchin Yu. (2010) Modeli i metodyi proektirovaniya integrirovannoy modulnoy avioniki. Vestnik kompyuternyih i informatsionnyih tehnologiy, no. 1, pp. 12-20.
Onboard digital computing systems (ODCS) modern aircraft (MA) are complex technical design objects that solve various functional tasks as part of MA: determination of flight and navigation parameters in takeoff, level flight, MA landing; tracking the technical condition of onboard equipment; coordination of the work of all onboard subsystems; collection, storage, processing and delivery to the pilot on the means of indication of objective information received both from the informationmeasuring system MA and from the controls of the information-control field of the cockpit.
Бортові цифрові обчислювальні системи (ODCS) сучасних літальних апаратів (МА) - це складні об'єкти технічного проектування, що вирішують різні функціональні завдання в рамках МА: визначення параметрів польоту та навігації при зльоті, польоту рівня, посадки МА; відстеження технічного стану бортового обладнання; координація роботи всіх бортових підсистем; збір, зберігання, обробка та доставка пілоту за допомогою засобів індикації об'єктивної інформації, отриманої як від інформаційно-вимірювальної системи МА, так і від органів управління інформаційно-контрольним полем кабіни.

У дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-прикладну проблему – розроблення концепції побудови програмно-технічної системи для автоматизації управління ГТС на основі розроблених математичних моделей, методів і алгоритмів для керування процесами транспортування газу МГ. У процесі розв’язання цієї проблеми розроблено дворівневу математичну модель структури газотранспортної системи (ГТС), що враховує можливі зміни її конфігурації в процесі експлуатації, а також її розмірну гетерогенність. З використанням рівнянь динаміки газу розроблені нелінійні математичні моделі течії газу в лінійних та вузлових елементах МГ із врахуванням можливої негерметичності цих елементів. З використанням цих рівнянь сформульовані крайові задачі, які моделюють технологічні процеси керування режимами роботи ГТС, забезпечують виявлення витоків і моніторингу цілісності трубопроводів та оперативне балансування маси газу в МГ. З використанням методу скінченно-різницевої дискретизації ключових рівнянь за просторовою координатою, ітераційного підходу та методів Рунге-Кутти розроблені методи розв’язування сформульованих нелінійних прямих задач. Розроблено математичну модель поширення малих збурень параметрів потоку газу в трубопроводі, яка описує хвильові процеси, спричинені нестабільністю роботи компресорів, локальною розгерметизацією, флуктуаціями тиску, густини й температури. Розроблені моделі керування перехідними процесами, з використанням яких будь-який процес переходу з одного стаціонарного режиму в інший визначається скінченним набором параметрів. Проведені кількісні дослідження перехідних процесів течії газу в секції МГ за різних моделей керування. З використанням розроблених обчислювальних методів проведені кількісні дослідження параметрів перехідних процесів течії газу, які виникають у МГ під час його локальної розгерметизації та кількісно досліджені параметри течії, які можна використати для виявлення та ідентифікації витоків. Запропонована концепція автоматизації управління ГТС України, яка базується на теорії MES систем та моделі PERA відповідно до вимог міжнародного стандарту ANSI/ISA-95. Визначені функції та розроблена структура програмної системи для автоматизації управління ГТС, а також системи моніторингу цілісності МГ у її складі та запропонований підхід до її поетапного впровадження зі збереженням наявних засобів, які відповідають сучасним вимогам. У дисертаційній роботі розв’язано важливу науково-прикладну проблему – розроблення концепції побудови програмно-технічної системи для автоматизації управління ГТС на основі розроблених математичних моделей, методів і алгоритмів для керування процесами транспортування газу МГ. У процесі розв’язання цієї проблеми розроблено дворівневу математичну модель структури газотранспортної системи (ГТС), що враховує можливі зміни її конфігурації в процесі експлуатації, а також її розмірну гетерогенність. З використанням рівнянь динаміки газу розроблені нелінійні математичні моделі течії газу в лінійних та вузлових елементах МГ із врахуванням можливої негерметичності цих елементів. З використанням цих рівнянь сформульовані крайові задачі, які моделюють технологічні процеси керування режимами роботи ГТС, забезпечують виявлення витоків і моніторингу цілісності трубопроводів та оперативне балансування маси газу в МГ. З використанням методу скінченно-різницевої дискретизації ключових рівнянь за просторовою координатою, ітераційного підходу та методів Рунге-Кутти розроблені методи розв’язування сформульованих нелінійних прямих задач. Розроблено математичну модель поширення малих збурень параметрів потоку газу в трубопроводі, яка описує хвильові процеси, спричинені нестабільністю роботи компресорів, локальною розгерметизацією, флуктуаціями тиску, густини й температури. Розроблені моделі керування перехідними процесами, з використанням яких будь-який процес переходу з одного стаціонарного режиму в інший визначається скінченним набором параметрів. Проведені кількісні дослідження перехідних процесів течії газу в секції МГ за різних моделей керування. З використанням розроблених обчислювальних методів проведені кількісні дослідження параметрів перехідних процесів течії газу, які виникають у МГ під час його локальної розгерметизації та кількісно досліджені параметри течії, які можна використати для виявлення та ідентифікації витоків. Запропонована концепція автоматизації управління ГТС України, яка базується на теорії MES систем та моделі PERA відповідно до вимог міжнародного стандарту ANSI/ISA-95. Визначені функції та розроблена структура програмної системи для автоматизації управління ГТС, а також системи моніторингу цілісності МГ у її складі та запропонований підхід до її поетапного впровадження зі збереженням наявних засобів, які відповідають сучасним вимогам. The dissertation is aimed at developing methodological bases for automating the management of gas transmission systems using the methods of mathematical modeling and computerization. The aim of the work is to develop mathematical models of methods and algorithms for solving problems of control of stationary and transient modes of gas flow in main gas pipelines (MGP), detection and identification of leaks, as well as elaboration of concept and methodological bases of gas transmission system (GTS) automation and determination of structure and functions. -technical control automation systems. To achieve this goal in the dissertation solved a number of problems and obtained new scientific results. Mathematical models have been developed to describe the structure of the GTS, which take into account changes in its configuration during operation and dimensional heterogeneity. Based on the equations of dynamics, nonlinear mathematical models of gas flow in MGP elements are developed taking into account their leaks and on this basis boundary value problems are formulated, which model technological processes of GTS operation control, leak detection and MGP integrity control. Using known computational methods, developed methods for solving formulated problems and fast algorithms for their implementation. A mathematical model for the propagation of small perturbations of gas flow parameters in a pipeline has been developed, which describes wave processes caused by compressor instability, local depressurization, fluctuations in pressure, density and temperature. Quantitative studies have revealed a significant dependence of the parameters of wave processes on the flow regime in which the disturbance occurs, as well as the location of fluctuations along the pipeline. Transition control models have been developed, using which any process of transition from one stationary mode to another is determined by a finite set of parameters. Quantitative studies of gas flow transients in the MGP section under different control models have been carried out. Integral parameters have been introduced that determine the efficiency of gas transportation during the transition mode according to various criteria. Quantitative estimates of the efficiency of MGP gas transportation during the transition regime are obtained, depending on the applied transition control models. Mathematical models of local leakage from MGP have been developed, which determine the intensity of gas leakage through a small hole in the pipe wall depending on the pressure and temperature of the gas in the pipe near the depressurization site. Using the developed computational methods, quantitative studies of the parameters of gas flow transients that occur in the MGP during its local depressurization and quantitatively studied flow parameters that can be used to detect and identify leaks. On this basis, mathematical methods for detecting and identifying leaks from MGP based on the measurement of gas flow parameters at control points have been developed and their accuracy has been investigated using the method of computational experiment. The concept of automation of control of GTS of Ukraine which is based on the theory of MES of systems and PERA model according to requirements of the international ANSI / ISA-95 standard is offered. The functions and structure of the software system for automation of GTS management, as well as the system of monitoring the integrity of the MGP in its composition are defined and the approach to its step-by-step implementation with the preservation of existing tools that meet modern requirements is proposed. Introduced integrated parameters of gas flow allow to quantify the efficiency of the transition process by energy and time parameters. Using the developed fast algorithms for solving boundary value problems, it can be used to control the transient modes of operation of the MGP in order to achieve a given process duration or specified energy performance. The proposed mathematical models of local leakage and gas dynamics in MGP with leakage, as well as the developed fast algorithms for solving boundary value problems form a theoretical and mathematical basis for the method of detecting and identifying parameters of leakage MGP using an approach based on modeling mass, momentum and real-time energy and flow measurement data at control points along the pipeline. The introduction of the GTS control automation system, based on the theory of MES systems, the PERA model and the international standard ANSI / ISA-95, the structure and functions of which are proposed in the work, will preserve the existing automation tools. This will create the preconditions for the transition from a functional to a process management model.

Нагорний М. С. Алгоритмізація процесу математичного моделювання складних систем: розв’язання проблеми обчислювальної складності : кваліфікаційна робота магістра спеціальності 113 "Прикладна математика" / наук. керівник Н. О. Кондрат’єва. Запоріжжя : ЗНУ, 2020. 113 с.
UA : Робота викладена на 113 сторінках друкованого тексту, містить 19 рисунків, 12 таблиць, 19 джерел, 6 додатків. Об’єкт дослідження: математична модель складної системи. Мета роботи: алгоритмізація процесу математичного моделювання складних систем та розгляд проблеми обчислювальної складності. Метод дослідження: аналітичний. Для реалізації даної цілі дослідження розглядаються наступні питання: класифікація етапів проведення емпіричного дослідження, розгляд методології дослідження складних систем за допомогою визначення початкової системи на об’єкті та її параметрів, побудови початкової системи і приведення її до систем з поведінкою нейтрального та направленого типу. Після цього, для отриманих систем розглядається питання визначення оптимальних систем з поведінкою за допомогою змістовних підмасок та виділення ентропій для кожної з них. Останнім етапом є спрощення визначених систем даних за допомогою першого і другого родів спрощення складності. Практична частина присвячена розгляду алгоритмізації всіх висвітлених питань у теоретичній частині. Для її реалізації розробляються наступні програмні продукти: «Elementary system with mask», «Directed generating system with behavior», «Content masks for elementary system with mask», «Entropies for content masks», «Entropies of content masks and 1 simplication», «Entropies for content masks and 2 simplication».
EN : The work is presented on 113 pages of printed text, 19 figures, 12 tables, 19 references, 6 supplements. The object of the study is mathematical model of the entangled system. The aim of the study is to algorithmize the process of mathematical modeling of complex systems and to consider the problem of computational complexity. The method of research is analytical. In order to realize this research goal, the following questions are considered: classification of stages of conducting empirical research, reviewing the methodology of researching complex systems by determining the initial system on the object and its parameters, building the initial system and bringing it to systems with behavior of neutral and directional type. After that, the obtained systems are considered to determine the optimal behavior systems with the help of meaningful sub-masks and the entropy allocation for each of them. The last step is to simplify certain data systems by simplifying the first and second types of complexity. The practical part is devoted to the consideration of the algorithmization of all illuminated issues in the theoretical part. The following software products are being developed for its implementation: «Elementary system with mask», «Directed generating system with behavior», «Content masks for elementary system with mask», «Entropies for content masks», «Entropies of content masks and 1 simplication», «Entropies for content masks and 2 simplication».