Науково-дослідна робота кафедри

Серед наукових розробок треба відмітити роботи, що пов’язані з розробкою теоретичних основ побудови нейро-автоматних сіткових структур, проведених під керівництвом і за участю професора, д.т.н. Філіппенка Ігоря Григоровича, який є автором цього нового наукового напрямку.

Значення нового наукового напрямку полягає у тому, що він закладає основи побудови нейрон-автоматних надійних, відмовостійких і живучих сіток структур, на яких можна реалізувати алгоритми різного призначення, зокрема, алгоритми цифрового керування.

В рамках цього напрямку в університеті була проведена науково-дослідна робота за темами:

1. “Розробка концепції побудови інтелектуальних відмовостійких та живучих систем керування”.
2. “Розробка концепції побудови нейромережних та нейрокомп’ютерних технологій високопродуктивних оброблювачів інформації”.

Основні висновки з цих робіт полягають в наступному:

• вперше запропоновано концепцію побудови надійних, відмовостійких та живучих нейросіток для реалізації на них обчислювальних та керуючих систем реального часу;
• вперше визначено клас цифрових фільтрів, які можуть бути реалізовані на нейро-автоматно сіткових структурах;
• вперше розроблено методи перетворення різницевих рівнянь цифрових фільтрів до цілочисельного та цілозначного виду, що дозволяє їх подання у нейро-автоматно сітковому вигляді;
• вперше запропоновано процедури структурних зображень операцій цифрових фільтрів на нейро-автоматно сіткові операції, що дозволило формально зображати структури цілочисельних, цілозначних фільтрів на нейрон-автоматні сіткові структури;
• вперше розроблено методи реалізації алгоритму пропорційно-диференційного закону регулювання на нейро-автоматно сітковому базисі;
• вперше запропоновано концепцію багаторівневих передатних функцій, що дозволило запропонувати концепцію побудови багаторівневих нейро-автоматно сіткових фільтрів;
• запропонований вперше метод синтезу багаторівневого нейро-автоматно сіткового ПД-регулятора повною мірою використовує увесь накопичений людством теоретичний та практичний досвід проектування систем автоматичного регулювання на відміну від методів синтезу штучних нейронних систем регулювання, проектування яких більшою мірою базується на евристичних методах;
• для синтезованого ПД-регулятора розроблені комп’ютерні моделі його компонентів і комп’ютерна модель ПД-регулятора в цілому за допомогою об’єктно-орієнтованого програмування мовою СИ++;
• отримані наукові результати доцільно використовувати при побудові відповідальних і техногенно-небезпечних систем, та побудови нейрочипів, нейрокомп’ютерів та синергетичних нейросіток для реалізації на них надійних, відмовостійких та живучих систем керування у реальному часі;
• отримані результати дають підґрунтя для можливості перетворенню отриманих математичних та комп’ютерних моделей на мову проектування (VHDL або Verilog) понад великих інтегральних схем;
• після створення основних базисних компонентів імовірнісно-детермінованих нейроподібних сіткових структур на VHDL або Verilog можна переходити на виготовлення понад великих інтегральних схем, і після цього перейти до промислового використання отриманих науково-технічних досягнень;
• ліцензійна спроможність отриманих результатів підтверджується 9 авторськими свідоцтвами щодо компонентів нейро-автоматно сіткової бази;
• інвестиційна привабливість отриманих результатів може зацікавити тільки ті галузі виробництва, які створюють системи керування складними, техногенно-небезпечними об’єктами, неполадки в яких можуть призвести до катастрофічних наслідків;
• отримані результати можуть бути використані також в перспективних проектах, пов’язаних з удосконаленням систем регулювання на об’єктах залізничного транспорту, для яких буде забезпечена задана надійність, відмовостійкість та живучих систем на заданий період функціонування системи без втручання людини в роботу системи;
• отримані в роботі результати можуть бути використані в вищих навчальних закладах при викладанні дисциплін з новітніх інформаційних технологій;
• отримані результати щодо побудови нейро-автоматних сіток можна віднести до новітніх інформаційних технологій XXI століття.

Під керівництвом і участю д.т.н., професора Філіппенка І.Г. викладачем кафедри Головко О.В. у 2012 році була написана та захищена дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи на тему: «Математичне моделювання процесу розповсюдження пожежі в системах транспортної інфраструктури».

Дисертація присвячена прогностичній оцінці загроз об’єктам транспортної інфраструктури від ландшафтної пожежі. Дані для визначення параметрів загроз обчислюються за допомогою розроблених математичної та комп’ютерної моделей процесу поширення пожежі. Для синтезу вищезгаданих моделей макропроцес пожежі представлений множиною адекватних мікропроцесів горіння. Для цього розроблено моделі тривимірних клітинних автоматів, здатних моделювати мікроскопічні процеси горіння, використовуючи опис фізики горіння.

У 2019 викладачем кафедри Яровим Р.О. була захищена дисертаційна робота на тему «Підвищення експлуатаційних характеристик маневрових тепловозів шляхом використання комбінованих накопичувачів енергії», в рамках якої була проведена:

• методика оцінки ефективності застосування комбінованих накопичувачів енергії при модернізації маневрових тепловозів ЧМЕЗ;
• методика вибору параметрів комбінованого накопичувача енергії для модернізованого маневрового тепловоза ЧМЕЗ;
• на базі патенту №124916, кл. В60Л 13/00 «пристрій накопичення рекуперативної електричної енергії електротехнічного комплексу локомотива» розроблена методика модернізації маневрових тепловозів серії ЧМЕ3.

За найближчий період часу на кафедрі при провідній ролі Ярового Р.О. була проведена науково-дослідна робота за темами:

1. “Розробка методології модернізації маневрових локомотивів на основі накопичення рекуперативної енергії”. Звіт про НДР – №ДР0116U005783.
2. “Методологія управління технічною експлуатацією модернізованого рухомого складу залізниць України протягом його життєвого циклу”. Звіт про НДР – № ДР 0113U001029.

При кафедрі постійно працює студентське наукове товариство. Щорічно студенти доповідають на наукових конференціях результати своєї роботи, тези доповідей яких публікуються в збірнику наукових праць університету.

Підготовка доповідей на СНТК
к.т.н., доцентом Головко О.В.