Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях

СИНТЕЗ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНИХ ПОТРІЙНИХ СПЛАВІВ З ВИСОКОЮ МІКРОТВЕРДІСТЮ

2024-11-06T11:15:47+02:00

Електроосадження електролітичних сплавів, що складаються з металів підгрупи заліза і цирконію, дозволяє отримувати покриття з унікальним поєднанням фізико-хімічних властивостей, які не можуть бути досягнуті іншими методами нанесення покриттів. Однією з причин, що обмежують використання електролітичних покриттів на основі таких сплавів, є складність керування процесом та прогнозування складу. Властивості сплавів підгрупи заліза, що містять тугоплавкі метали, та їх композитів залежать не тільки від хімічного складу, тобто вмісту тугоплавкого компоненту, але й від умов осадження. Варіювання густини струму поляризації дозволяє осаджувати покриття різного складу, а відповідно, і різних функціональних властивостей. Метою роботи було вивчення впливу параметрів електролізу на хімічний склад, структуру, морфологію поверхні та фізико-механічні властивості покриттів потрійними сплавами CoNiZr. Досліджено формування потрійних сплавів CoNiZr з цитратного електроліту на поверхні міді в імпульсному режимі. Встановлено вплив рН електроліту, перемішування та густини струму на склад, морфологію поверхні та вихід за струмом і мікротвердість потрійних електролітичних сплавів. Отримані покриття характеризуються рівномірно розвиненою поверхнею без тріщин і достатньо високою та відтворюваною мікротвердістю. За результатами проведених експериментів встановлено, що мікротвердість покриття СоNіZr залежить від умов електролізу та властивостей електроліту, а вміст цирконію суттєво не впливає. На підставі проведених досліджень щодо визначення впливу параметрів електролізу на мікротвердість гальванічних покриттів виявлено, що властивості тернарних CoNiZr покриттів залежать від pH електроліту, температури та густини імпульсного струму. Проведені дослідження дозволяють визначити умови отримання якісних покриттів із заданими функціональними властивостями.

ДОСЛІДЖЕННЯ ДИФУЗІЙНОЇ ДОВЖИНИ НЕРІВНОВАЖНИХ НОСІЇВ ЗАРЯДУ В БАЗОВИХ ШАРАХ ТЕЛУРИДУ КАДМІЮ

2024-12-01T00:45:09+02:00

Тонкоплівкові зразки телуриду кадмію були виготовлені за допомогою термічного вакуумного випарювання з метою дослідження дифузійної довжини неосновних носіїв заряду. Аналіз початкового стану проводили за допомогою рентгеноструктурних досліджень телуриду кадмію, конденсованого на скляних підкладках. Аналіз виявив два дифракційних відбиття, що відповідають віддзеркаленням сімейств кристалографічних площин (111) і (333). Розрахунки показали, що розміри областей когерентного розсіювання склали 93 нм і 56 нм, а значення мікродеформацій визначено як 11,6×10⁻³ і 4,8×10⁻³ для цих площин відповідно. Електронографічні дослідження ідентифікували вісь зони сформованих плівкових структур [110]. Крім того, спостерігалося двійникування та формування шаруватої субструктури всередині тонких плівок телуриду кадмію. Мікроскопічні дослідження поверхні дозволили зрозуміти рельєф поверхні, виміряний на рівні приблизно 130 нм, і розмір полікристалічного зерна, визначений як 1 мкм. Для дослідження електрофізичних властивостей тонких плівок телуриду кадмію застосовано метод спектральної залежності малосигнальної поверхневої фотоелектричної напруги. Розрахована довжина дифузії неосновних носіїв заряду становить 0,45 мкм, що становить половину розміру зерна в 1 мкм. Крім того, досліджено коефіцієнт пропускання телуриду кадмію в діапазоні довжин хвиль 800–900 нм. Енергія оптичної забороненої зони становила 1,4 еВ, що трохи менше, ніж 1,5 еВ, що спостерігається для монокристалічного телуриду кадмію. Підсумовуючи, плівкові структури телуриду кадмію, отримані термічним вакуумним випаровуванням, демонструють електрофізичні та електричні параметри, нижчі за монокристалічний телурид кадмію. Ці характеристики, зокрема низька дифузійна довжина неосновних носіїв і короткий час загасання електричного сигналу, роблять такі плівкові структури придатними для використання в пристроях, що вимагають тривалої стабільності під впливом часу, екстремальних температур, електричних полів і випромінювання.

КРИСТАЛІЧНА СТРУКТУРА БАЗОВИХ ШАРІВ ТЕЛУРИДУ КАДМІЮ ПЛАНАРНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ЗАХИСТУ НВЧ АПАРАТУРИ ВІД ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ІМПУЛЬСІВ

2024-12-29T00:41:38+02:00

Для створення фізичних основ промислової технології планарних елементів захисту рентгендифрактометричним методом були досліджені базові шари телуриду кадмію, які були отримані методом термічного вакуумного випаровування при різних температурах підкладки на полікорових пластинах з прошарком молібдену. Було визначено температурні інтервали, які відповідають якісній зміні кристалічної структури плівок телуриду кадмію. Показано, що плівки телуриду кадмію, отримані при температурі підкладки, яка не перевищує 100^оС, містять тільки гексагональну метастабільну фазу, мають переважну орієнтацію в напрямку [002], рівень мікродеформації становить 0.088 - 0.110, розмір областей когерентного розсіювання – 15.6 - 21.5 нм. Визначені періоди гексагональної кристалічної решітки a = 4.586 Å та с = 7.505 Å свідчать про наявність значних макродеформацій розтягнення. Збільшення температури осадження до 200^оС призводить до появи поряд з метастабільною гексагональною фазою телуриду кадмію стабільної кубічної фази, орієнтованої в напрямку [111]. При цьому орієнтація гексагональної фази в напрямку [002] зменшується з G_H = 1.74 до G_H= 1.45. Поява кубічної фази також призводить до зменшення мікродеформацій та розмірів областей когерентного розсіювання гексагональної фази до 0.029 - 0.043 нм та 12.1 - 15.8 нм, відповідно. Подальше збільшення температури підкладки призводить до формування плівок телуриду кадмію, в яких наявна тільки стабільна кубічна фаза без переважної орієнтації. При цьому збільшення температури підкладки до 300^оС призводить до зменшення макродеформацій кубічної фази, про що свідчить наближення періоду кристалічної решітки до теоретичного значення: з a = 6,4870 Å до a = 6.4858 Å. Таким чином, експериментально показано, що для забезпечення стабільних вихідних параметрів елементів захисту отримання плівок телуриду кадмію необхідно проводити при температурі підкладки 300^оС, оскільки це унеможливлює наявність деградаційних процесів, обумовлених термодінамічно активованим перетворенням метастабільної гексагональної фази в стабільну кубічну фазу.

ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ ВИМІРЮВАННЯ ПІД ЧАС ВИПРОБУВАННЯ ОБ’ЄКТУ НА ВПЛИВ ПРЯМОГО УДАРУ БЛИСКАВКИ

2024-10-25T20:50:30+03:00

Проаналізовано сучасний стан проблеми оцінки осцилограм під час виконання випробувань на дію імпульсних струмів та напруг, показано відсутність засобів інтерпретації, які відповідали б вимогам спеціалізованих стандартів з випробування на електромагнітну сумісність. Розроблено алгоритм програми для інтерпретації результатів випробовування технічних об’єктів на стійкість до прямого удару блискавки в частині обробки осцилограм різних компонент струму. Використання методу трапецій для чисельного інтегрування дозволило виконати реалізацію алгоритму у вигляді програмного засобу для інтерпретації осцилограм в середовищі програмування Embracadero RAD Studio XE8. Під час реалізації було враховано стандартизовані способи визначення фронту імпульсу, часу наростання та тривалості імпульсу. Крім того, програма дозволяє визначати величину заряду та інтеграл дії струму у відповідності з нормованими значеннями. Додана можливість ручного корегування інтервалу аналізу, що дозволяє відсіяти вплив інших компонент струму та «шумів». Розроблений програмний засіб знайшов практичне застосування під час верифікаційних випробувань комплексу генераторів струму штучної блискавки. Підтвердження коректності роботи програми виконано емпіричним методом. Для отримання осцилограм було використано вимірювальний шунт з діапазоном до 300 кА, генератори імпульсних струмів компонент блискавки та імітаційний об'єкт випробування. Аналіз виконано для усіх чотирьох компонент штучної блискавки, включно з укороченою постійною компонентною С*. Порівняння результатів інтерпретації з "ручним" аналізом довели високу точність розрахунку (відхилення до 3 %) при значно менших (5-10 разів) часових затратах. Широкі можливості дозволяють використовувати засіб в техніці високих напруг для виконання випробувань та досліджень в електроенергетичній та інших галузях.

ДИСТАНЦІЙНА ІНТЕЛЕКТУАЛЬНА ПІДСИСТЕМА КЕРУВАННЯ МАНІПУЛЯТОРОМ РОБОТА

2024-12-15T00:46:04+02:00

Розглянуте питання розширення функціональних можливостей інтелектуальної програмно-апаратної підсистеми захоплення об’єкта роботом-маніпулятором. Показано, що задача розширення функціональних можливостей підсистеми захоплення об’єкта вільної форми роботом-маніпулятором із технічним зором на основі операцій побудови глибинної карти по отриманому стереозображенню є недостатньо проробленою та може бути вирішена шляхом вбудовування в роботизований комплекс підсистеми дистанційного керування роботом, що підключена до локальної мережі або Інтернету. Підсистема розроблена із використанням мікрокомп’ютера Raspberry Pi, плати Stereo Pi, плати для підключення восьми сервоприводів Adafruit PCA9865, камер Raspberry Pі. Наведено структуру та електричну схему підсистеми, опис програмного забезпечення та основний фрагмент коду програми веб-застосунку. На підставі аналізу результатів досліджень встановлено, що запропонована підсистема дистанційного керування забезпечує розширення функціональних можливостей інтелектуальної програмно-апаратної підсистеми захоплення об’єкта роботом-маніпулятором, оскільки додатково до функцій автоматичного захоплення предмета, за рахунок дистанційного коригування точності та технологічності захоплення об’єкту забезпечує функції високоточного позиціонування об’єктів один щодо одного та особливо зусилля на робочому маніпуляторі для виконання точних операцій з вибухонебезпечними об’єктами та в точному машинобудуванні. Надійність захоплення об’єкту також підвищується внаслідок того, що підсистема дозволяє задіяти додатково колектив компетентних користувачів. Запропонована система підвищує ступінь автоматизації, забезпечує можливість модерування, колективного адміністрування, зворотного зв’язку з користувачами під час експлуатації робота.

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ЧАСОВИХ РЯДІВ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ ТЕХНОЛОГІЙ ПАРАЛЕЛЬНИХ ОБЧИСЛЕНЬ

2024-12-11T03:42:03+02:00

Розглядається проблема ефективної обробки часових рядів з метою прогнозування, використовуючи технології розподілених обчислень у хмарному середовищі. Акцентовано увагу на адаптації сучасних підходів до аналізу часових рядів для роботи з великими обсягами даних та їх інтеграції з інфраструктурою хмарних обчислень. Особливий акцент зроблено на обробці ультра-довгих часових рядів, які відзначаються низьким сигнал-шум співвідношенням, складною структурою та довготривалими трендами. Проаналізовано широкий спектр методів прогнозування, включаючи класичні статистичні моделі, такі як авторегресійні інтегровані моделі з рухомим середнім, та сучасні підходи машинного навчання, зокрема нейронні мережі з довгою короткотривалою пам’яттю. Продемонстровано переваги використання паралельних обчислень у забезпеченні значного прискорення обробки великих обсягів даних. Зокрема, у роботі підтверджено ефективність запропонованого підходу з використанням хмарної інфраструктури Amazon Web Services, що дозволяє оптимізувати ресурси та підвищити точність прогнозування. Розроблено програмний пакет на основі технологій Apache Spark для аналізу часових рядів у розподілених середовищах. Проведено тестування продуктивності програмного забезпечення, результати якого свідчать про доцільність його використання у реальних умовах для вирішення задач прогнозування та виявлення аномалій у великих часових рядах. Зокрема, обґрунтовано застосування адаптованої авторегресійної інтегрованої моделі з рухомим середнім у поєднанні з паралельними обчисленнями для забезпечення ефективності прогнозування часових рядів. Розглянуто виклики, пов’язані із впровадженням паралельних обчислень у задачі прогнозування часових рядів, включаючи необхідність оптимізації алгоритмів та забезпечення масштабованості рішень у хмарному середовищі. Окреслено перспективи подальшого вдосконалення програмного забезпечення, зокрема шляхом впровадження адаптивних алгоритмів і розширення їх застосування у сферах кібербезпеки, фінансової аналітики, моніторингу інфраструктурних систем, а також прогнозування в економіці та промисловості. Проаналізовано результати численних обчислювальних експериментів, які довели ефективність розроблених алгоритмів у підвищенні точності прогнозів та зниженні часу обробки даних. Отримані результати формують основу для майбутніх досліджень у напрямі створення комплексних систем аналізу часових рядів, що враховують специфіку різних галузей.

ОПТИМІЗАЦІЯ ТА УПРАВЛІННЯ АВТОНОМНИМИ МОБІЛЬНИМИ РОБОТАМИ ДЛЯ ЛОГІСТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ: ОГЛЯД ТЕХНОЛОГІЙ І ПЕРСПЕКТИВ

2024-11-01T16:51:51+02:00

Проведено аналіз загальної інформації про мобільні роботичні платформи, їх типи та особливості. Висловлена думка про те, що у сфері переміщення та сортування роботичні платформи сприяють більш ефективному управлінню складськими процесами та доставці товарів. Сортування предметів або посилок на мобільних роботичних платформах здійснюється в зонах консолідації замовлень або відправлень на складах і перевантажувальних центрах, часто з використанням автоматизованих конвеєрних систем. Сортування таких елементів, як окремі товари, посилки чи контейнери за визначеними критеріями, є важливою логістичною функцією і відіграє ключову роль у багатьох складах і центрах розподілу. Цей процес стає необхідним, особливо коли в зоні підбору використовуються методи упаковки та зонування для підвищення ефективності роботи. Висловлена думка, що технологічні досягнення в області автоматизованих мобільних роботів (AMR) значно підвищили оперативну гнучкість, продуктивність, якість і, в деяких випадках, економічну ефективність. Використання штучного інтелекту для автономного прийняття рішень сприяє децентралізації процесів, пов’язаних з AMR. Ці системи часто впроваджуються швидко, особливо там, де є досвід з попередніми проектами. Проте оцінка користі від використання AMR та вибір оптимальних стратегій для досягнення максимальних результатів залишаються складними завданнями. Дане дослідження літератури ретельно аналізує ключові технологічні розробки і визначає області прийняття рішень для планування та контролю в області AMR. Констатовано, що нові технології в робототехніці, засновані на мобільних платформах, дозволяють роботам виходити з ізольованих умов у більш хаотичні й динамічні середовища, де вони співпрацюють із людьми і виконують завдання, що виходять за межі їхньої програмованої поведінки.

РОБОТА ПРОГРАМНОГО КОМПЛЕКСУ «РЕЖИМ» У РЕЖИМІ РЕАЛЬНОГО ЧАСУ

2024-11-03T09:57:42+02:00

Представлено програмне забезпечення для аналізу режимів роботи електроенергетичних систем та мереж. Розглянута теорія розрахунків, загальний опис програмного комплексу (ПК) та рекомендації щодо його роботи. Теоретичним фундаментом є вузлові рівняння та модифікації методу Ньютона. В ПК застосовані нелінійні рівняння вузлових напруг, де джерела струму представлені нелінійною функцією. Математичний апарат використовує рівняння балансу потужності та представлений у матричній формі. Ітераційний процес закінчується за допомогою контролю збіжності, що реалізовано за допомогою вектора небалансів. Докладно представлено принципи та послідовність роботи з ПК. Розглянуто вікно під час запуску програми. Наведено приклад вводу даних для схем з восьми та трьох вузлів. Представлено вікно налаштування параметрів гілок. Розглянуто режим швидкого перегляду. Показано приклад змісту файлу ‘DAN’. Представлено вибір варіантів розрахунку, корегування початкових даних та установка кількості ітерацій. Розглянуто приклад вікна по виводу результатів та виходу з програми. Вивід результатів здійснюється по гілкам мережі. Програма забезпечує швидкий перегляд результатів розрахунку. Апаратне забезпечення ПК: IBM-сумісний комп’ютер з процесором 650 МГц, оперативною пам’яттю від 512 МБ і 10 МБ вільного дискового простору. Програма сумісна з операційними системами Windows. ПК здійснює роботу в режимі реального часу. Розробником розрахункової програми є кафедра передачі електричної енергії НТУ «ХПІ». Початкові версії програми були написані на BASIC, а останні — на Python 3.5. ПК використовується співробітниками у навчальному процесі та в наукових дослідженнях.