https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/2858 2026-04-14T21:37:48Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/46360 Автогенераторні перетворювачі фізичних величин та пристрої на їх основі для комп’ютерних систем і мереж загального та спеціального призначення Осадчук, Ярослав Олександрович; Osadchuk, I. O. Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню науково – прикладної проблеми, яка полягає у необхідності розроблення нових та вдосконалення відомих методів вимірювання фізичних величин та створення нових автогенераторних приладів вимірювання цих величин на основі автогенераторних пристроїв, що забезпечують їх динамічний режим роботи при електричному перелаштуванню параметрів автоколивальної системи при дії зовнішніх факторів та розроблення на їх базі пристроїв для перетворення інформації в комп’ютерних та інформаційно-вимірювальних системах і мережах загального та спеціального призначення. На основі принципу перетворення енергії у квантових і мікроелектронних транзисторних структурах запропоновано нові методи розрахунку основних характеристик пристроїв, які дозволили отримати вихідні характеристики у параметричній залежності від діючих зовнішніх факторів та параметрів первинних перетворювачів і параметрів автогенераторів. Розроблено математичні моделі автогенераторних перетворювачів вимірювання температури, оптичної потужності, тиску, індукції магнітного поля, концентрації газів, вологості, в яких значно простіше розраховуються аналітичні формули параметричної залежності функцій перетворення і чутливості, які враховують вплив вхідного інформативного сигналу параметрів первинних перетворювачів і параметрів автогенераторів на функції перетворення і чутливості у порівнянні з існуючими методами розрахунку цих функцій з рівнянь Кірхгофа. Розроблено і досліджено схеми, конструкції, автогенераторних приладів вимірювання температури, оптичної потужності, індукції магнітного поля, тиску, концентрації газів, вологості у вигляді квантових і мікроелектронних транзисторних структур, які працюють у діапазоні 103-109 Гц. На основі розроблених приладів побудовано багатоканальні пристрої вимірювання запахів і концентрацій газів, параметрів навколишнього середовища, систему моніторингу характеристик маслонаповнених енергетичних установок, систему моніторингу параметрів спортсмена – весляра, які працюють у реальному масштабі часу з бездротової передачею інформації, багатоканальні підривні пристрої наземного та повітряного типів.; The dissertation work is devoted to solving a scientific and applied problem, which consists in the need to develop new and improve known methods for measuring physical quantities and create new self-generator devices for measuring these quantities based on self-generator devices that ensure their dynamic operation during electrical adjustment of the parameters of the self-oscillating system under the influence of external factors and develop on their basis devices for converting information in computer and information-measuring systems and networks of general and special purpose. The work proposes a new principle for the construction of self-generator devices for measuring physical quantities, which is based on the conversion of the energy of a constant electric field into the energy of an alternating electric field in quantum and microelectronic transistor structures with negative differential resistance, which provides a wide dynamics of output frequency tuning. Based on the principle of energy conversion in quantum and microelectronic transistor structures, new methods for calculating the main characteristics of devices have been proposed, which allowed obtaining output characteristics in parametric dependence on the operating external factors and parameters of primary converters and parameters of oscillators. This allows design developers to calculate and select optimal operating frequencies and optimal operating modes of devices. Mathematical models of oscillator devices for measuring temperature, optical power, pressure, magnetic field induction, gas concentration, and humidity have been improved, in which analytical formulas for the parametric dependence of the conversion and sensitivity functions are calculated much more easily, which clearly demonstrate the influence of the input informative signal of the parameters of primary converters and parameters of oscillators on the conversion and sensitivity functions in comparison with existing methods for calculating these functions from Kirchhoff's equations. The mathematical model of the oscillator based on the quantum structure of a tunnel-resonant diode with negative differential resistance when operating in a quasi-linear mode based on the solution of the differential equation of the oscillatory system was improved, which made it possible to obtain conditions for stable operation and the dependence of the output voltage on time. Schemes, designs, self-oscillating devices for measuring temperature, optical power, magnetic field induction, pressure, gas concentration, humidity in the form of quantum and microelectronic transistor structures operating in the range of 103-109 Hz were proposed, developed and investigated. Theoretical principles, operating principles, schemes and designs of multi-channel devices for simultaneous measurement of frequency and digital information, the parameters of which are coordinated with computer and information-measuring systems and networks of general and special purpose, have been developed. Theoretical principles, operating principles, schemes and designs of a multi-channel computer information-measuring system for monitoring the parameters of powerful oil-filled power plants based on the developed self-oscillating measuring devices have been developed. A computer information-measuring system for the physical parameters of a rower during his work and the boat's movement mode has been developed based on the developed self-oscillating measuring devices. A computer information-measuring system for measuring and controlling the parameters of a gas environment has been developed based on the proposed self-oscillating devices. Theoretical principles, operating principles, schemes and designs of multi-channel subversive devices of ground and air types have been developed based on the developed self-oscillating devices for civil and military equipment. 2025-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/46358 Методи та засоби формування графічних примітивів на гексагональному растрі Мельник, Олександр Васильович; Melnyk, O. V. У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-прикладну задачу, що полягає в розробці високопродуктивних методів і засобів формування графічних примітивів на гексанональному растрі. На основі проведеного аналітичного аналізу та оцінювання сучасного стану задачі обґрунтовано необхідність розробки методів і засобів формування графічних примітивів на гексагональному растрі. Отримано співвідношення для визначення типів крокових переміщень для еліпсів і кіл залежно від ділянки формування крокової траєкторії, що спрощує методи формування примітивів за рахунок вилучення надлишкових обчислень. Вперше запропоновано метод кругової інтерполяції на гексагональному растрі, особливість якого полягає у використанні апріорно визначеного стохас-тичного розподілу крокових приростів залежно від ділянки формування кроко-вої траєкторії, що дало можливість в 1,7 збільшити швидкодію інтерполяції за рахунок прогнозування найбільш вірогідної комбінації кроків.; The thesis solves an actual scientific and applied problem, which consists in the development of high-performance methods and means of forming graphic primitives on a hexagonal grid. In connection with the increase in the productivity of graphic tools, the issue of increasing the realism of image formation in order to more accurately reproduce real objects and processes is particularly acute. One of the cardinal directions is related to increasing the resolution capacity of screens. To increase the number of pixels on the screen, a hexagonal raster is often used instead of a square raster. Discrete representation of curves on a hexagonal grid better conveys the shape of the trajectory. When using the hexagonal pixel model, the number of points on the screen increases, which implies the use of a larger number of pixels for the formation of primitives, which affects the speed of primitive formation. Interpolation methods on a hexagonal grid are more complex compared to using a square grid. This is explained by the different ordinate dimensions of the hexagonal pixel. On the basis of the analytical analysis and evaluation of the current state of the problem, the necessity of developing methods and means of forming graphic primitives on the hexagonal grid is substantiated. 2024-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/31755 Методи та засоби підвищення візуальної якості зображень у комп’ютеризованих оптико-електронних системах Одайська, Христина Савеліївна; Одайская, Кристина Савельевна; Odaiska, Kh. S. Дисертаційну роботу присвячено розробленню математичних моделей, методів і програмно-апаратних засобів підвищення візуальної якості формування зображень, що дозволило одержати нове рішення важливого науково-технічного завдання підвищення точності та швидкодії оброблення зображень у комп’ютеризованих оптико-електронних системах (КОЕС), які як джерело початкових зображень використовують цифрові відеокамери. Підвищення якості зображень виконано шляхом зниження рівня шуму та адаптивної зміни параметрів відеокамер. Розроблено математичну модель та метод зменшення рівня шуму на цифрових зображеннях, які враховують усереднені характеристики корисного сигналу та шуму, що забезпечує підвищення точності та швидкодії оброблення зображень у КОЕС. Показано, що розроблений метод є квазіоптимальним. Розроблено методи адаптивної зміни параметрів «Яскравість» і «Контраст» відеокамер у КОЕС. Розроблено метод визначення рівня шуму зображень з використанням паралельних обчислень, що забезпечує збільшення швидкодії оброблення зображень. На основі одержаних математичних моделей і методів розроблено високоточні та швидкодіючі апаратно-програмні засоби для КОЕС. Комп’ютерне моделювання, експериментальні дослідження та впровадження розроблених засобів у КОЕС підтвердили адекватність розроблених математичних моделей і ефективність запропонованих методів.; Диссертационная работа посвящена разработке математических моделей, методов и программно-аппаратных средств повышения визуального качества формирования изображений, что позволило получить новое решение важной научно-технической задачи повышения точности и быстродействия обработки изображений в компьютеризированных оптико-электронных системах (КОЭС), которые как источник изображений используют видеокамеры. Повышение качества изображений выполнено путем снижения уровня шума и адаптивного изменения параметров видеокамер. Предложено архитектуру компьютеризированной системы для повышения качества формирования изображений, которая состоит из подсистем определения уровня шума, фильтрации шума и адаптивного изменения параметров видеокамер. На основе полученных математических моделей и методов разработано высокоточные и быстродействующие аппаратно-программные средства для КОЭС. Компьютерное моделирование, экспериментальные исследования и внедрение разработанных средств в КОЭС подтвердили адекватность разра-ботанных математических моделей и эффективность предложенных методов.; The dissertation is devoted to the development of mathematical models, software and hardware means and methods to improve the visual quality of images formation, which allowed obtaining a new solution to the important scientific and technical problem of improving the accuracy and speed of image processing in computerized optoelectronic systems (COES), which use digital video cameras as the source of the original images. Improved image quality is achieved by reducing noise level and adaptive change of the video cameras settings. A mathematical model and a method of noise reduction on digital images have been developed, which take into account the average characteristics of the useful signal and noise, which provides increased accuracy and speed of image processing in the COES. It is shown that the developed method is quasi-optimal. Methods for automatic optimization of «Brightness» and «Contrast» parameters of video cameras in the COES have been developed. A technique for determining the noise level of images using parallel computations has been developed, which increases the image processing speed. Based on the obtained mathematical models and methods, high precision and high-speed hardware and software tools for the COES have been developed. Computer modeling, experimental research and implementation of the developed tools in the COES confirmed the adequacy of the mathematical models and the effectiveness of the suggested methods. 2020-01-01T00:00:00Z https://ir.lib.vntu.edu.ua//handle/123456789/31754 Метод та засоби генерування пилкопобідних сигналів підвищеної лінійності на базі ЦАП із низькоглітчевим кодуванням Муращенко, Олександр Геннадійович; Муращенко, Александр Геннадьевич; Murashchenko, O. G. Проведено аналіз існуючих математичних моделей глітчів у ЦАП та показано їх недосконалість та неточність. Розглянуто негативний вплив глітчів на динамічні похибки в ЦАП та на швидкість Ц-А перетворення. Запропоновано метод зменшення глітчів у генераторах пилкоподібних сигналів підвищеної лінійності. Складено та проаналізовано математичну модель глітчів в ЦАП із ваговою надлишковістю. Доведено доцільність застосування ЦАП на основі СЧВН, зокрема p-кодів золотої пропорції та р-кодів Фібоначчі. Запропоновано метод побудови швидкодіючих лічильників із використанням модифікованої системи числення Фібоначчі (МФ-системи числення), що дозволяє розширити діапазон лічби та зменшити кількість обладнання. Оцінено ефективність застосування вагової надлишковості для зменшення рівня глітчів у ЦАП та запропоновано оптимальні параметри систем числення, на основі яких побудовано ЦАП. Розроблено загальні структурні схеми кожного виду лічильника та структурні схеми їх окремих розрядів. Розроблено структурні і принципові схеми двотактних підсилювачів постійного струму (ДППС) з параметричним коригуванням зсуву нуля та з вхідним каскадом на польових транзисторах. Запропоновано структурну організацію генераторів аналогових сигналів на основі фібоначчієвого ЦАП та з використанням швидкодіючих фібоначчієвих лічильників Розроблено програмні засоби для моделювання роботи швидкодіючих фібоначчієвих лічильників.; Проанализировано существующие математические модели глитчей в ЦАП и показано их неточность. Рассмотрено негативное влияние глитчей на динамические погрешности в ЦАП и на скорость Ц-А преобразования. Предложено метод снижения глитчей в генераторах пилообразных сигналов повышенной линейности. Составлено и проанализировано математическую модель глитчей в ЦАП с весовой избыточностью. Доказано целесообразность ЦАП на основе ССВИ, в частности р-кодов золотой пропорции и р-кодов Фибоначчи. Предложено метод построения быстродействующих счетчиков с использованием модифицированной системы счисления Фибоначчи (МФ-системы), что позволяет расширить диапазон счета и уменьшить количество оборудования. Оценено эффективность использования весовой избыточности для уменьшения глитчей в ЦАП и предложено оптимальные параметры систем счисления. Разработано обобщенные структурные схемы счетчиков каждого вида, а также схемы их отдельных разрядов. Разработано структурные и принципиальные схемы двухтактных усилителей постоянного тока (ДУПП) с параметрической корректировкой сдвига нуля и с входным каскадом на полевых транзисторах. Предложено структуру генераторов аналоговых сигналов на основе фибоначчиевого ЦАП и с использованием быстродействующих фибоначчиевых счетчиков. Разработано программные средства для моделирования работы быстродействующих фибоначчиевых счетчиков.; This dissertation work is devoted to the development of methods and means of high linearity ramp generation based on DAC with low-glitch coding. The aim of the research is to improve the linearity of digital ramp generators, which differs from the existing in application of low-cellular coding based on DAC with weight redundancy. The analysis of existing mathematical models of glitches in DAC was performed and their imperfection and inaccuracy are shown, which limits the possibility of their usage in the development and analysis of DACs and systems based on them. The impact of glitches on the dynamic errors in the DAC and on the speed of bitwise analog-to-digital conversion is considered and their negative effects on the dynamic characteristics of the DAC are shown, especially with increasing the bit capacity of the converter. The analysis of traditional methods and means of reducing glitches in DAC was performed and their disadvantages were pointed out. It is shown how these disadvantages lead to one or more of the following negative consequences: reduction of the DAC performance, increase of dynamic errors of the converter, increase of equipment quantity, increase of algorithmic complexity of transformation. The method for reducing glitches in high linearity ramp generators is proposed, a feature of which is the use of low-glitch coding based on DAC with weight redundancy. The mathematical model of glitches in DAC with weight redundancy has been developed that allows you to estimate the duration and amplitude of glitches while switching DAC bits depending on various factors, such as: parameters of key elements, number of bits, amplitude of control signals and load resistance. The analysis of the specified mathematical model was performed. The causes and specifics of the occurrence of glitters in α-DAC were considered. It has been shown that the appearance of glitches in the DAC significantly limits the possibility of its use, in particular, in the direct digital synthesis of analog signals. Using the proposed mathematical model, it was proved that the amplitude of the glitch is significantly influenced by the control voltage of the DAC and the parasitic capacities of the digital keys, and the value of the load resistance significantly affects the damping time (duration) of the glitch. The expediency of using DAC based on weight redundancy has been proved, in particular with fractional digit weights of bits, namely golden p-ratio numbers, with whole number weights of bits, namely Fibonacci p-codes. It was proved that with increasing of p parameter, the characteristics of glitches are greatly improved, and the amplitude and time of their attenuation decrease. A structural diagram of a low-glitch DAC based on a modified Fibonacci calculus system (MF calculus) was proposed. The efficiency of the use of weight redundancy to reduce the level of glitches in the DAC was evaluated and the optimal parameters of the numerical systems on the basis of which the DAC was built were proposed. It was proved that the use of p = 3 of the Fibonacci code and p = 3, p = 4 of the golden ratio codes is optimal. Further development took the approach to modify the Fibonacci calculus system. A modified Fibonacci calculus system (MF-system) is proposed for the construction of highspeed counters, which is characterized by an extension of the digit range, which makes it possible to reduce the number of equipment when constructing mentioned counters. A formal description of this system of calculus is given using the alphabet and the Fibonacci ratio, which specifies the basis, and the methods of counting in it are proposed. The proposed calculus system has less redundancy than the known Fibonacci calculus system. The rules for representing integers in the MF calculus system are described. The statement about the limitation of the length of the transfer, which can occur at each cycle, which leads to an increase in the speed of the counting, is proved. On the basis of theoretical research, the method for the construction of high-speed Fibonacci counters in the MF-system of calculus of three types was first proposed: the adding counter, the subtracting counter and the reversing counter. The general schemes of the structural organization of each type of counter and the schemes of the structural organization of their individual digits have been developed. Structural and schematic diagrams for two-stroke DC amplifier have been developed. The use of the proposed high-linear and high-speed two-stroke DC amplifier circuits will improve their static and dynamic characteristics and multi-bit analog-digital systems as a whole. Recommendations for the design of analog and digital ramp generators of high-line signals based on DAC with low-glitch coding were provided on the basis of the methods and tools proposed in this work. The structural organization of the generators of the specified analog signals based on the Fibonacci digital-to-analog converter and using highspeed Fibonacci counters is proposed. The structural organization of such generators and the functional circuits of their meters are described, and their work is reviewed and analyzed in detail. It is substantiated that the use of the proposed generators in comparison with the corresponding solutions based on the binary number system allows to increase the speed and reduce the level of glitches in the process of generating analog signals that change linearly. The development of software for modeling the operation of high-speed Fibonacci counters is described. The simulation confirmed analytically calculated characteristics. Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, Азаров Олексій Дмитрович 2020-01-01T00:00:00Z