Електронне моделювання

Том 43, № 4 (2021)

https://doi.org/10.15407/emodel.43.04

ЗМІСТ

  С.І. Кліпков
Узагальнений аналіз алгебр з діленням розмірності два


5-21
  О.А. Владимирський, І.А. Владимирський
Просторовий і частотний кореляційні параметричні методи визначення координат витоків підземних трубопроводів


22-36
  В.І. Гавриш
Математична модель теплообміну в елементах цифрових технологічних пристроїв
37-50

Застосування методів та засобів моделювання

  К.Б. Остапченко, О.І. Лісовиченко, В.А. Євдокімов, З.Х. Борукаєв
Створення інформаційно-моделюючої системи аналізу процесів ціноутворення на ринку електричної енергії


51-68
  Г.О. Кравцов, Н.В. Кравцова, О.В. Ходаківська, В.В. Нікітченко, А.Н. Примушко
Математика мозку і мова. II


69-88
  А.П. Сафоник, І.М. Грицюк, М.М. Міщанчук, І.В. Ільків
Апаратно-програмний комплекс для визначення заліза в коагулянті на основі спектрофотометричного аналізу


89-102
  О.О. Бакалинський, Д.В. Пахольченко
Аналіз вимог до кіберзахисту автоматизованих систем управління технологічними процесами як об’єктів критичної інформаційної інфраструктури


103-112
  Д.В. Савельєв
Управління ризиками та їх оцінка при розробці програмного забезпечення

113-124

Узагальнений аналіз алгебр з діленням розмірності два

С.І. Кліпков, канд. техн. наук
Приватне акціонерне товариство НЕК «Укренерго»
Україна, 01032, Київ, вул. С. Петлюри, 25
тел. (044) 2491216, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2021, 43(4):05-21

https://doi.org/10.15407/emodel.43.04.005

АНОТАЦІЯ

Досліджено математичні властивості алгебр з діленням розмірності 2 на основі аналізу можливих значень параметрів, введених в закони композиції базисних елементів. Наве­дено узагальнені вирази для обчислення обернених і нейтральних елементів зазначених алгебр. Визначено співвідношення параметрів, що задають нормовані алгебри з ділен­ням. Розглянуто можливості застосування лінійних ортогональних перетворень для ана­лізу ізоморфізму таких алгебр. Введено поняття експоненційної функції для подання еле­ментів одної некомутативної алгебри з діленням в показниковій формі.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

комплексні числа, подвійні числа, дуальні числа, алгебраїчні системи, комутативні алгебри, некомутативні алгебри, нейтральні елементи, нормовані алгебри, ізоморфізм.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Кантор И.Л., Солодовников А.С. Гиперкомплексные числа. М.: Мир, 1984, 455 с.
  2. Калиновский Я.А., Бояринова Ю.Е. Высокоразмерные изоморфные гиперкомп­лекс­ные числовые системы и их использование для повышения эффективности вычислений. Київ: Інфодрук, 2012, 183 с.
  3. Baez J.C. The octonions // Bulletin of the American Mathematical Society, 2001, 39, 145 p.
  4. Kervaire M. Non-parallelizability of the n sphere for n > 7 // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1958, 44, pp. 280—283
  5. Bott R, Milnor J. On the parallelizability of the spheres // Bulletin of the American Mathematical Society, 1958, 64, pp. 87—89

КЛІПКОВ Сергій Іванович, канд. техн. наук, провід. інженер Приватного акціонерного товариства Національної енергетичної компанії «Укренерго». В 1974 р. закінчив Київсь­кий політехнічний інститут. Область наукових досліджень — електро­енер­гетика, гіперкомплексні числові системи.

Повний текст: PDF

Просторовий і частотний кореляційні параметричні методи визначення координат витоків підземних трубопроводів

О.А. Владимирський, д-р техн. наук, І.А. Владимирський, канд. техн. наук
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
Україна, 03164, Київ, вул. Генерала Наумова, 15
тел. +38 (050) 2503612, +38 (050) 7116930
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2021, 43(4):22-37

https://doi.org/10.15407/emodel.43.04.022

АНОТАЦІЯ

Розроблено два параметричних методи визначення координат витоків у підземних тру­бопроводах, які є розвитком відомого кореляційного методу визначення координат ви­токів з урахуванням ускладнень, внесених множинністю типів хвиль та пошкоджень у сукупності зі сторонніми завадами. В обох методах використано вторинну обробку даних, а саме обробку кореляційних функцій для визначення параметрів їх якості, які потім максимізуються. За просторовим методом максимізація відбувається за допомо­гою просторового зсуву датчиків у місцях доступу до трубопроводу, за частотним мето­дом — вибором частотного діапазону сигналів. При цьому кореляційна функція має вигляд частотної залежності параметрів її якості та координати. Використано зручне для аналізу поняття «координатна поличка». Наведено приклади, які пояснюють роботу методів.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

трубопровід, хвиля, кореляція, витік.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Баранов В.М. Акустические измерения в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1990, 320 с.
  2. Дробот Ю.Б., Грешников В.А., Бачегов В.Н. Акустическое контактное течеискание. М.: Ма­шиностроение, 1989, 120 с.
  3. Каллакот Р. Диагностика повреждений. М.: Мир, 1989, 512 с.
  4. Патент US4083229A; G01M3/24; (IPC1-7): G01M3/00; G01M3/243 (EP); Method and apparatus for detecting and locating fluid leaks/ Anway Allen R; Plaunt & Anderson. Заяв. 28.09.1976. Опубл. 11.04.1978.
  5. Патент US5205173A; G01M3/24; (IPC1-7): G01M3/00; G01M3/243 (EP); Method and apparatus for detecting leaks in pipelines using cross-correlation techniques/ Allen Trevor J [GB]; Palmer Environmental Services [GB]. Заяв. 21.06.1991. Опубл. 27.04.1993.
  6. Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. Собр. соч. Т. 2. М.: Гостехиздат, 1948, 422 с.
  7. Rewerts L.E., Roberts R., Clark M.A. Dispersion compensation in acoustic emission pipeline leak location. Review of Progress in QNDE, 16A, D.O. Thompson and D.E. Chimenti, eds., Plenum Press, New York, pp. 427—434.
  8. Владимирский А.А., Владимирский И.А., Семенюк Д.Н. Уточнение диагностической мо­дели трубопровода для повыше­ния достоверности течеискания// Акустичний вісник Інституту гідро­механіки НАН України, 2005, 3, № 8, с. 3—16.
  9. Владимирський О.А. Параметричні методи діагностування підземних трубопрово­дів з урахуванням багатохвильового поширення інформаційних сигналів//Електрон. моделювання, 2019, 41, № 1, с. 3—17.
  10. Патент JP2001108563A; G01M3/24; Abnormal part detector / Kameyama Shunpei, Kimura Tomonori, Wadaka Shuzo. Заяв. 05.10.1999. Опубл. 20.04.2001.
  11. Патент CA2397174A1; G01M3/24; PC multimedia-based leak detection system for water transmission and distribution pipes/ Hunaidi Osama . Заяв. 12.01.2001. Опубл. 07.2001.
  12. Овчинников А.Л., Лапшин Б.М., Чекалин А.С., Евсиков А.С. Опыт применения тече­искателя ТАК-2005 в городском трубопроводном хозяйстве // Изв. Томского по­ли­технического университета, 2008, 312, № 2: Математика и механика. Физика. При­ложение: Неразрушающий контроль и диагностика. С. 196—202.
  13. Аврамчук В.С.., Чан В.Т. Частотно-временной корреляционный анализ цифровых сигналов// Там же, 2009, 315, № 5, с.112—115.
  14. Гоноровский И.С. Радио-технические цепи и сигналы. Учебник для ВУЗов. М.: «Радио и связь», 1986, 512 с.
  15. Владимирский А. А., Владимирский И. А. Способ частотного анализа характеристик корреляционных функций вибросигналов. Тези ХХ науково-технiчної конференцiї «Моделювання». Iнститут проблем моделювання в енергетицi ім. Г. Є. Пухова НАН України. Київ, 2000, с. 23—24.
  16. Патент на корисну модель № 144444; G01M 3/24, G01M 3/18, F17D 5/02. Владимирський О.А., ВладимирськийІ.А. Параметричний кореляційний спосіб визначення координат витоків трубопроводів. Публікація відомостей 25.09.2020, Бюл. №18.
  17. Владимирський О.А., Владимирський І.А. Кореляційні параметричні методи визна­чен­ня координат витоків підземних трубопроводів// Електрон. моделювання, 2021, 43, № 3, с. 3—17.

ВЛАДИМИРСЬКИЙ Олександр Альбертович, д-р техн. наук., пров. наук. співробітник Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. В 1981 р. закінчив Київський політехнічний інститут. Область наукових досліджень — моделі, методи, апаратні і програмні засоби діагностування енергетичних і енергоємних об'єктів.

ВЛАДИМИРСЬКИЙ Ігор Альбертович, канд. техн. наук., ст. наук. співробітник Інсти­туту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. В 1987 р. закін­чив Київський політехнічний інститут. Область наукових досліджень — діагностика технічного стану енергетичних об'єктів, зокрема підземних трубопроводів за допомогою акустичних та теплофізичних методів, цифрова обробка сигналів.

Повний текст: PDF

Математична модель теплообміну в елементах цифрових технологічних пристроїв

В.І. Гавриш, д-р техн. наук
Національний університет «Львівська політехніка»
Україна, 79013, Львів, вул. С. Бандери, 12
тел. (032) 2582578, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2021, 43(4):37-50
https://doi.org/10.15407/emodel.43.04.037

АНОТАЦІЯ

Розроблено математичну модель аналізу теплообміну між ізотропною двошаровою плас­тиною, яка нагрівається точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, і навколишнім середовищем. Для цього з використанням теорії узагальнених функцій коефіцієнт теплопровідності матеріалів шарів пластини зображено як єдине ціле для всієї системи. З огляду на це, замість двох рівнянь теплопровідності для кож­ного із шарів пластини в умовах ідеального теплового контакту між ними отримано одне рівняння тепло­провідності в узагальнених похідних із сингулярними коефіцієнтами. Для розв'я­зування крайової задачі теплопровідності, що містить це рівняння та крайові умо­ви на межових поверхнях пластини, використано інтегральне перетворення Фур'є і внас­лідок отримано аналітичний розв'язок задачі в зображеннях. Обернене інтегральне перетворення Фур'є дало змогу отримати остаточний аналітичний розв'язок вихідної за­дачі, який подано у вигляді невласного збіжного інтегралу. За методом Сімпсона отри­мано числові значення цього інтегралу з певною точністю для заданих значень товщини шарів, просторових координат, питомої потужності точкового джерела тепла, коефі­цієн­та теплопровідності конструкційних матеріалів пластини та коефіцієнта тепловіддачі з межових поверхонь пластини. Матеріалом першого шару пластини є мідь, а другого — алюміній. Для визначення числових значень температури в наведеній конструкції, а також аналізу теплообміну між пластиною та навколишнім середовищем, зумовленим різ­ними температурними режимами внаслідок нагрівання пластини точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів, розроблено обчислювальні програми. За допомогою цих програм побудовано графіки з використанням числових значень розподілу температури залежно від просторових координат. Отримані числові значення температури свідчать про відповідність розробленої математичної моделі результатам аналізу теплообміну між двошаровою пластиною з точковим джерелом тепла, зосередженим на поверхнях спряження шарів і нав­колишнім середовищем, реальному фізичному процесу. Розроблені програмні засоби дають змогу аналізувати також неоднорідні середовища щодо їх термостійкості під час нагрівання. Крім того, стає можливим підсилення захисту конструкції від перегрівання, яке може спричинити руйнування не тільки окремих елементів, а й всієї конструкції.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

теплообмін, ізотропна двошарова пластина, теплопровідність, температурне поле, теплоізольована поверхня, ідеальний тепловий контакт.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Carpinteri A., Paggi M. Thermoelastic mismatch in nonhomogeneous beams // J. Eng. Math., 2008, 61, No. 2-4, рр. 371—384.
  2. Noda N.Thermal stresses in materials with temperature-dependent properties // Appl. Mech. Rev., 1991, 44, рр. 383—397.
  3. Otao Y., Tanigawa O., Ishimaru O.Optimization of material composition of functionality graded plate for thermal stress relaxation using a genetic algorithm // J. Therm. Stresses, 2000, 23, рр. 257—271.
  4. Tanigawa Y., Akai T., Kawamura R.Transient heat conduction and thermal stress problems of a nonhomogeneous plate with temperature-dependent material properties // J. Therm. Stresses, 1996, 19, No. 1, рр. 77—102.
  5. Tanigawa Y., Otao Y.Transient thermoelastic analysis of functionally graded plate with temperature-dependent material properties taking into account the thermal radiation // Nihon Kikai Gakkai Nenji Taikai Koen Ronbunshu, 2002, Vol, 2, pp. 133—134.
  6. Yangian Xu, Daihui Tu. Analysis of steady thermal stress in a ZrO2/FGM/Ti-6Al-4V composite ECBF plate with temperature-dependent material properties by NFEM //WASE Int. Conf. on Informa. Eng., 2009, Vol. 2 –2, pp. 433—436.
  7. Турій О. Нелінійна контактно-крайова задача термомеханіки для опромінюваної двошарової пластини, з'єднаної проміжковим шаром // Фізико- математичне моде­лювання та інформаційні технології, 2008, № 8, c. 118—132.
  8. Немировский Ю.В., Янковский А.П. Асимптотический анализ задачи нестационарной теплопроводности слоистых анизотропных неоднородных пластин при граничных условиях первого и третьего рода на лицевых поверхностях // Мат. методи та фіз.-мех. поля, 2007, 50, № 2, c. 160—175.
  9. Havrysh V.I., Fedasjuk D.V.Modelling of temperature regimes in piecewise-homoge­neous structures. Lviv: Publishing house of Lviv Politechnic National University, 2012, 176 p.
  10.  Havrysh V.I., Baranetskiy Ya. O., Kolyasa L.I. Investigation of temperature modes in thermosensitive non-uniform elements of radioelectronic devices // Radio electronics, computer science, management, 2018, № 3(46), pp. 7—15.
  11. Havrysh V.I., Kolyasa L.I., Ukhanska O.M. Determination of temperature field in thermally sensitive  layered medium with inclusions // Naukovyi Visnyk NHU, 2019, № 1, pp. 94—100.
  12. Подстригач Я.С., Ломакин В.А., Коляно Ю.М. Термоупругость тел неоднородной структуры. М.: Наука, 1984, 368 с.
  13. Коляно Ю.М. Методы теплопроводности и термоупругости неоднородного тела. Киев: Наук. думка, 1992, 280 с.
  14. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977, 720 с.
  15. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976, 1008 с.

ГАВРИШ Василь Іванович, д-р техн. наук, професор, професор кафедри програмного забезпечення Національного університету «Львівська політехніка». У 1982 р. закінчив Львівський державний університет ім. І. Франка. Область наукових досліджень — моделювання про­цесів теплопровідності в середовищах кусково-однорідної структури та розроблення методів визначення розв’язків лінійних і нелінійних крайових задач теплопровідності.

Повний текст: PDF

Створення інформаційно-моделюючої системи аналізу процесів ціноутворення на ринку електричної енергії

К.Б. Остапченко, канд. техн. наук, О.І. Лісовиченко, канд. техн. наук
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського»
Україна, 03056, Київ, пр-т Перемоги, 37
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.;
В.А. Євдокімов, канд. наук з держ. управл., З.Х. Борукаєв, д-р техн. наук
Інститут проблем моделювання в енергетиці імені Г.Є. Пухова НАН України
Україна, 03164, Київ, вул. Генерала Наумова, 15
e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.; Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам необхідно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Èlektron. model. 2021, 43(4):51-68
https://doi.org/10.15407/emodel.43.04.051

АНОТАЦІЯ

Розглянуто необхідність створення інтегрованої інформаційної системи аналізу процесів функціонування суб’єктів конкурентного ринку електричної енергії в нових умовах складних взаємовідносин та потенційних ризиків після впровадження в Україні лібе­ралізованої моделі ринку. Визначено особливості функціонування такого ринку, які вимагають нових комп’ютерних засобів моделювання, що забезпечують учасникам ринку можливість формулювати та акцептувати стратегії власної поведінки на різних сегментах конкурентного ринку. Проаналізовано існуючі рішення та дослідження в області створення сучасних програмних засобів моделювання, прогнозування та оптимізації функціонування енергетичних ринків у світі. Визначено напрямок розвитку таких за­со­бів та запропоновано структурно-функціональний склад системи організаційного управ­ління, яка подається функціональними складовими процесу підготовки та прийняття рі­шень стосовно стратегії власної поведінки учасника ринку на його сегментах. Наведено інтерфейси основних модулів інформаційно-моделюючої системи аналізу процесів функціонування конкурентного ринку, яка стає складовою інтегрованої системи орга­ні­заційного управління ринком електричної енергії.

КЛЮЧОВІ СЛОВА:

організаційне управління, ринок електричної енергії, програмне забезпечення, інформаційно-моделююча система.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

  1. Директива2009/72/ЄС. Директива Європейського парламенту та Ради від 13 липня 2009 року про спільні правила внутрішнього ринку електроенергії. Режим доступу: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/ALL/?uri=celex%3A32009L0072
  2. Мохор В.В., Євдокімов В.А. Створення мультиагентної імітаційної моделі процесів ціноутворення на ринку електроенергії // Електрон. моделювання, 2020, 42, № 6, с. 3—17.
  3. Саух С.Е. Методология и методы математического моделирования энергетики в рыночных условиях // Электрон. моделирование, 2018, 40, № 3, с. 3—32.
  4. The National Energy Modeling System: An Overview 2018. Режим доступу: https://www.eia.gov/outlooks/aeo/nems/documentation/
  5. Plexos market simulation software.  Режим доступу: https://energyexemplar.com/solutions/ plexos/
  6. Aurora electric modeling, forecsting and analysis software. Режим доступу: https:// energyexemplar.com/solutions/aurora/
  7. Eom S.B. Decision support systems research: current state and trends // Industrial Management & Data Systems, 1999, vol. 99(5), pp. 213—220.
  8. Eom S.B. DSS, BI, and Data Analytics Research: Current State and Emerging Trends (2015—2019). Decision Support Systems X: Cognitive Decision Support Systems and Technologies. Springer International Publishing, 2020, рр. 167—179.
  9. Ларичев О.И., Петровский А.Б. Системы поддержки принятия решений: современное состояние и перспективы развития // Итоги науки и техники. Т. 21. Техническая кибернетика. М.: ВИНИТИ, 1987, с. 131—164.
  10. Трахтенгерц Э.А. Компьютерные системы поддержки принятия управленческих решений // Информационные технологии в управлении: Проблемы управления, 2003, № 1, с. 13—28.
  11. Борукаев З.Х., Остапченко К.Б., Лисовиченко О.И. Концепция построения информационно-технологической платформы проектирования систем поддержки принятия решений для организационного управления энергорынком // Адаптивні системи автоматичного управління, 2018, № 1(32), с. 3—14.
  12. Тиханычев О.В. Теория и практика автоматизации поддержки принятия решений. М.: Эдитус, 2018, 76с.
  13. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: Теория и практика. М.:Наука, 1986, 288c.
  14. Макаров И.М., Евтихиев Н.М., Дмитриева Н.Д. и др. Основы автоматизации управления производством. Под ред. И.М. Макарова. М.: Высшая школа, 1983, 504 с.
  15. Ямпольський Л.С., Мельничук П.П., Остапченко К.Б., Лісовиченко О.І. Гнучкі комп’ютерно-інтегровані системи: планування, моделювання, верифікація, управ­ління. Житомир: ЖДТУ, 2010, 786 с.
  16. Ostapchenko K., Lisovychenko O., Evdokimov V. Functional organization of system of support of decision-making of organizational management // Адаптивні системи автоматичного управління, 2020, № 1(36), с. 17—31.

ОСТАПЧЕНКО Костянтин Борисович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри тех­нічної кібернетики Національного технічного університету України «Київський полі­технічний інститут ім. Ігоря Сікорського». У 1986 р. закінчив Київський політехнічний інститут. Область наукових досліджень — моделювання і програмне забезпечення комп'ютеризованих інтегрованих систем.

ЛІСОВИЧЕНКО Олег Іванович, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедри технічної кі­бернетики Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського», який закінчив в 1999 р. Область наукових досліджень — моделювання складних систем і систем інтелектуалізованого прийняття рішень.

ЕВДОКІМОВ Володимир Анатолійович, канд. наук з державного управління, докторант Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. У 1995 р. закінчив Київський політехнічний інститут. Область наукових досліджень — мате­матичне і комп'ютерне моделювання енергоринків.

БОРУКАЄВ Зелімхан Харитонович, д-р техн. наук, ст. наук. співробітник, зав. лабора­торією математичного моделювання енергоринків Інституту проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України. У 1971 р. закінчив Ростовський державний університет. Область наукових досліджень — математичне моделювання фізичних полів і процесів, моделювання інформаційних процесів і систем.

Повний текст: PDF