CC BY
9
"Львшська полтехнжа". - Сер.: Комп'ютерн науки та шформацшт технологи. - Львш : Вид-во НУ "Львшська подлетка". - 2011. - № 719. - С. 184-190.
18. Соколовський Я.1. Математичне моделювання та анал1з деформацшно-релаксацшного стану в деревин у процес сушшня / Я.1. Соколовський, А.В. Бакалець, О.В. Мокрицька // Вюник Нащонального ун1верситету "Львшська полггехнжа". - Сер.: Комп'ютерн науки та шформацшш технологй. - Львш : Вид-во НУ "Львшська полггехнжа". - 2011. - № 711. - С. 82-90.
19. Соколовський Я.1. Математична модель в'язкопружного деформування кашлярно-порис-тих матер1ал1в / Я. I Соколовський, О.В. Мокрицька // Науковий вюник НЛТУ Украши : зб. наук.-техн. праць. - Львш : РВВ НЛТУ Украши. - 2011. - Вип. 21.2. - С. 320-328.
Соколовский Я.И., Криштапович В.И., Мокрицькая О.В. Математическое моделирование вязкоупругого состояния древесины в процессе сушения как многофазной системы
Решена важная для процесса сушения задача определения вязкоупругого деформирования древесины как трехфазной системы с учетом анизотропии тепломеханических характеристик.
Сформулирована математическая модель тепломассопереноса для периодов постоянной и ниспадающей скорости сушения капиллярно-пористых материалов. Построена математическая модель реологического поведения древесины как трехфазной среды с учетом анизотропии тепломеханических характеристик. Разработано прикладное программное обеспечение для численной реализации математических моделей на основе адаптации метода конечных элементов. Установлены закономерности влияния технологических параметров сушения на процессы вязкоупругого деформирования и тепломас-сопереноса в твердой, жидкой и паровой фазах для древесины.
Ключевые слова: математическая модель, вязкоупругое деформирование, тепло-массоперенос, многофазная система, метод конечных элементов, объектно-ориентированное программирование, сушение древесины.
Sokolovskyy Ya.l., Kryshtapovich V.I., Mokrytska O. V. Mathematical simulation of viscoelastic state of wood during drying as a multiphase system
An important task of defining visco-elastic deformation of wood as a three-phase system, taking into account the anisotropy of mechanical properties, is solved. Mathematical model of heat and mass transport for periods of constant and falling drying rate of capillary-porous materials is formulated. Mathematical model of the rheological behavior of wood as a three-phase environment, taking into account the anisotropy of heat and mechanical properties, is developed. Applied software for numerical implementation of mathematical models based on adaptation of finite element method is developed. New regularities for influence of technological parameters on visco-elastic deformation and heat and mass transport in solid, liquid and vapor phases in the process of drying wood were found out.
Keywords: mathematical model, viscoelastic state, heat and mass transfer, multiphase system, finite element method, object-oriented programming, drying wood.
УДК 004.[832.34+896] Проф. Р.О. Ткаченко, д-р техн. наук;
acnip. I. О. Вербенко - НУ "Лheiecbm nолiтехнiкa"
л1нгв1стична стратег1я управл1ння крановими установками
Проанал1зовано традицшш модел1 управлшня такими крановими установками: на основ1 П1Д регулятор1в; на основ1 використання математично! модел1 крану в основ1 мо-дел1 контролера; на основ1 нечико!' логши. Дослщжено, що класичш методи управлшня добре працюють за повшстю описаного i визначеного об'екта управлшня i знаного сере-довища, а для систем, таких як крановi установки, з неповною шформащею та високою складшстю об'екта керування, оптимальними е нечиш методи управлшня. Проаналiзова-но використання лшгастичних змшних для створення лшгвютично! стратеги управлшня
5. !нформацшш технологи raay3i
309
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
портальними кранами на 0CH0Bi знань та досвщу оператора крана, що використовувати-меться у розробленш продукцiйних правил. Отримаш результати застосовують у розробленш автоматизовано! системи нечiткого управлiння крановими установками для контролю коливання вантажу пiд час його перевезення.
Ключов1 слова: кранова установка, портальний кран, П1Д регулятори, нечiтка логь ка, нечiткi системи управлiння, неч^ю правила, лiнгвiстична змшна, лiнгвiстична стра-тегiя управлiння.
Вступ та аналiз лiтературних джерел. Пiд час розроблення штелекту-альних систем знания про конкретну предметну область, для яко!' створюеться система, рiдко бувають повними й абсолютно достовiрними. 1нформацда, якою заповнюються експертнi системи, отримують за результатами опитування ек-спертiв, думки яких е суб'ективними i можуть розходитися. Пiд час оброблення знань iз застосуванням механiзмiв формально!' лопки виникае суперечнiсть мiж нечiткими знаннями i чiткими методами логiчного виведення. Розв'язати цю су-перечнiсть можна шляхом подолання нечiткостi знань, коли це можливо, або ви-користанням спещальних методiв подання й оброблення нечиких знань. За ос-танш роки проектувальники систем зiткнулися з досить стрним обговоренням ново!' технологи шд назвою "Fuzzy Logic". Нечггку логiку вважають одним з ба-гатьох iнструмеитiв, необхвдних для створення системних рiшень у швидкiй, економiчно ефективнiй та прозорiй формах [3].
Нечика логiка може бути використана для швидкого створення автомати-зованих систем керування, для яких неможливо вивести вiдповiдну математичну модель. Одшею з таких систем е автоматизована система керування крановими установками, де досвщ оператора може бути описаний нечикою логiкою i вико-ристаний у процес управлiния розгойдуванням вантажу крана.
Мета дослщження. Основним завданням роботи е аналiз рiзних моделей управлшня крановими установками дослiджения лшгвктичних змiнних та !х ви-користання для створення лiнгвiстичноí стратегií управлшня, а також подальшо-го ii застосування у розробленнi системи автоматизованого управлшня крановими установками на основi нечико!' логiки. Метою роботи е розроблення продук-цiйних правил для автоматизовано!' системи управлiния портальними кранами на основi створено!' л^вктично1 стратегii.
Альтернативнi моделi управлiння краном. Багато iнженерiв намагали-ся автоматизувати цю задачу управлшня краном в останш роки. Вони дослвджу-вали управлiния на основi П1Д регуляторiв, управлiния на основi моделi, управлшня на основi нечiткоi лопки.
Використання П1Д- пропорцшно-штегрально-диференщальних регуля-торiв не було успiшним тому, що управлiння по сво'й суп завдання нелiнiйне. Наприклад, мiнiмiзацiя розгойдування важлива тiльки тода, коли контейнер зна-ходиться близько до мкця призначення. Iншi намагалися вивести математичну модель крана, використовуючи ii в основi моделi контролера. Вони прийшли до п'ятого ступеня диференцiального ршняння, що описуе механiчну поведiнку. Хо-ча в теорii контролер, розроблений на основi цiеi моделi, мае працювати, нас-правдi це не так [3]. Причинами цього е:
• вага контейнера, яка е невщомою;
• поведшка двигуна крана далеко не лшшна, як передбачалося в моделi, i noTpi6Ho
враховувати сповшьнення коробки передач;
• "голова" крана перемiщуeться тшьки з тертям i кабелi включають еластичтсть;
• порушення, такi як пориви виру, не можуть бути включет в модель.
Отже, класичнi методи управлшня добре працюють за повнктю описано-го i визначеного об'екта управлшня i знаного середовища, а для систем з непов-ною шформащею та високою складнiстю об'екта керування оптимальними е не-чiткi методи управлшня [1, 2].
Лшгшстична стратепя управлiння. Нечiтка логiка заснована на вико-ристаннi таких виразiв природно!' мови, як "далеко", "близько", "холодно", "тепло" . Дiапазон ïï застосування дуже широкий, вiд побутових приладiв до управ-лiння складними промисловими процесами, наприклад керування крановими установками. Проблема управлшня кранами не може бути просто виртена за до-помогою класичних методiв через складнiсть математично!' моделi крана [4].
Проте людина-оператор здатна управляти краном без диференщальних ршнянь. Оператор навиъ не використовуе давач довжини кабелю. Оператор т-дiймае контейнер за допомогою крана, надае крану середню потужнкть двигуна, щоб побачити, наскшьки розхитаетъся контейнер. Залежно вщ реакцiï, вiн регу-люе потужнкть двигуна, щоб втримати контейнер трохи позаду " голови" крана. У цьому положеннi максимальна швидкiстъ може бути досягнута з мiнiмалъним впливом. Ближче до кiнцевоï позици оператор знижуе потужнiстъ двигуна. Таким чином, контейнер стае трохи вперед "голови" крана i майже досягае потрiбного мкця. Поим потужнкть двигуна збшьшуемо так, щоб "голова" крана знаходилася над об'ектом i при цьому розхитування було наближене до нуля. У цьому випадку немае диференщальних ршнянь, необхвдних для реалiзацiï цього, а рiзного роду порушення та нелМйнкть компенсуеться спостереженням оператора за позицiею контейнера та регулюванням ним швидкостi перемiщення вантажу [2].
Аналiз дiй оператора показуе, що оператор використовуе деяю "правила великого пальця" у свош стратеги управлшня:
• почниъ 3i середньо'1 потужноси;
• якщо ви все ще далекi вiд точки призначення, то регулювати потужнiсть двигуна так, щоб контейнер став трохи далi за "голову" крана;
• якщо ви перебуваете близько до точки призначення, то потрiбно знизити швид-юсть так, щоб контейнер став трохи вперед "голови" крана;
• коли контейнер знаходиться дуже близько до точки призначення, надайте мшъ мальну потужнкть двигуну;
• коли контейнер досягнув точки призначення i розгойдування дорiвнюе нулю, вимкниъ двигун.
Для автоматизацп управлiння цього крана застосовано давачi для визна-чення положения крана "Вiдстанъ" i кута його нахилу "Кут". Використовуючи щ входи, можна описати правила у "ЯКЩО-ТО" форматi для визначення правильного значення швидкостi:
ЯКЩО Вщстань = далеко I Кут = нуль, ТО Швидюсть = позитивна середня. "ЯКЩО-ТО" правила завжди описують реакцш на певну ситуацiю як: ЯКЩО <умова> ТО <дiя>.
У разi управлiння контейнером крана, кожна ситуащя визначаеться двома умовами. Перша умова описуе значення ввдсташ, друга - значення кута. Умови об'еднаш оператором I, що свдаить про те, що обидв умови мають обов'язково виконуватись для вiдповiдноï ситуаци [5]. Кiлъкiстъ правил е необмеженою, то-
5. Iнформацiйнi технологи галул
311
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраХни
му за потреби можна добавити бшьше правил, яш будуть детальшше описувати роботу системи та до, що вона мае виконувати у конкретних ситуащях.
Висновки. Дослщивши альтернативш модел1 управлшш крановими установками, встановлено, що використання неч1тких систем управлшня е найкра-щим способом реал1зацц тако! складно!' системи, як кранов1 установки. Нечита системи управлшня використовують нечита правила, як1 базуються на лшгвк-тичних зм1нних.
Використання лшгвктичних зм1нних у багатьох застосуваннях зменшуе загальну складшсть обчислень програми, що е особливо корисним у складних нелшшних застосуваннях. Таким чином, природною мовою можна описати ri операцй' та до, як1 виконуе оператор крана шд час управлшня крановою установкою. Можна використати досввд та знания оператора крана в автоматизованому процес управл1ння краном для забезпечення яккного та безпечного перевезення вантажу без його розгойдування.
Лггература
1. Popadic T. A fuzzy control scheme for the gantry crane position and load swing control / T. Po-padic, F. Kolonic, A. Poljugan // University of Zagreb. - 6 p.
2. Burul I. The control system design of a gantry crane based on control theory / I. Burul, F. Kolonic, J. Matusko // MIPRO 2010. - Croatia. - 183-188 p.
3. Practical Fuzzy Logic Design. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.fuzzytech.com/e/e_a_pfd.html
4. Banks W. Linguistic Variables: Clear Thinking with Fuzzy Logic / W. Banks. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.phaedsys.com/principals/bytecraft/bytecraftdata/Linguistic Variables .pdf.
5. Zadeh L.A. The concept of a Linguistic Variable and its Application to Appproximate Reasoning - I / L.A. Zadeh. [Electronic resource]. - Mode of access http://www.cs.berkeley.edu/ ~zadeh/pa-pers/The Concept of a Linguistic Variable and its Applications to Approximate Reasoning I-1975.pdf.
Ткаченко Р.А., ВербенкоИ.О. Лингвистическая стратегия управления крановыми установками
Проведен анализ традиционных моделей управления такими крановыми установками: на основе ПИД регуляторов; на основе использования математической модели крана в основе модели контроллера; на основе нечеткой логики. Исследовано, что классические методы управления хорошо работают при полностью описанном и определенном объекте управления и известной среде, а для систем, таких как крановые установки, с неполной информацией и высокой сложностью объекта управления, оптимальными являются нечеткие методы управления. Проанализировано использование лингвистических переменных для создания лингвистической стратегии управления портальными кранами на основе знаний и опыта оператора крана, которая будет использоваться в разработке производительных правил. Полученные результаты применяются в разработке автоматизированной системы нечеткого управления крановыми установками для контроля колебания груза при его перевозке.
Ключевые слова: крановая установка, портальный кран, ПИД регуляторы, нечеткая логика, нечеткие системы управления, нечеткие правила, лингвистическая переменная, лингвистическая стратегия управления.
Tkachenko R.O., Verbenko 1.О. Linguistic Strategy for Managing Crane Systems
Traditional models for managing crane systems such as a model based on the use of PID controllers, a model based on the use of mathematical model in the crane model-based controller, and a model based on fuzzy logic were analyzed. It was investigated that classical management methods work well when the object is fully described and defined and the environment is known. However, for managing systems such as crane installation with incomplete information
and high complexity of management object the best way is to use fuzzy logic. The use of linguistic variables for creating gantry cranes linguistic strategy based on knowledge and experience of crane operator and its further usage for the development of production rules was analyzed. The results obtained are used in designing the automated fuzzy crane management system to control load position during its transporting.
Keywords: crane system, gantry crane, PID controllers, fuzzy logic, fuzzy control systems, fuzzy rules, linguistic variable, linguistic management strategy.
УДК 34.03:004.056.5 Проф. Ю.1. Грицюк, д-р техн. наук -
НУ "Львiвська полiтехнiка "
особливост1 реал1зацн принципу розумно1 достатност1 функцюнування комплексно! системи захисту 1нформацн на п1дпри6мств1
Розглядаються питания обгрунтування особливостей реалiзацii принципу розумно! достатност та екож^чно! ефективност функцюнування комплексно! системи захисту шформацп (КСЗ1) на шдприемита, яю дають змогу встановити його номшальш величи-ни, а також оцiиювати якiсть роботи системи захисту та здшснювати налаштування параметров експлуатаци. Виявлено, що на сьогодш розробити i впровадити абсолютно непере-борну КСЗ1 принципово неможливо. При достатньому обсягу часу i наявносй сучасних програмно-технiчиих засобгв можна подолати будь-який опiр системи захист. Тому йдеться про достатнш рiвень якост роботи КСЗ1, при якому фiиаисовi витрати на 11 побу-дову та експлуатацвд, ризик успешно! реалiзалii iнформацiйних атак i розмiр можливого збитку вiд них були б стввишрними мiж собою та прийнятними для пiдприeмства.
Ключовi слова: шформацшна безпека (1Б), комплексна система захисту шформацн (КСЗ1), iиформацiйнi ресурси (1Р), оргаиiзалiйна та математична модель 1Б шд-приемства.
Вступ. Вщомо, що iнформацiйнi ресурси (1Р) будь-якого пiдприeмства е одним з головних джерел його ефективно!' економiчноí дiяльностi [4]. Фактично iснуе тенденция, коли вс сфери дiяльностi пiдприемства стають залежними вiд iнформацiйного розвитку, в процес якого вони самi породжують iнформацiю та самi ж ц споживають [17]. Тому використання ефективно!' системи зберiгання, накопичення та використання 1Р е самостiйною складовою загально!' дiяльностi пiдприемства, значення яко! з кожним роком зростае [9].
Стршкий розвиток 1Т призводить до рiзкого накопичення 1Р шд-приемства [1, 16], якi постiйно шддаються рiзним iнформацiйним атакам з боку конкурентов, зловмисникiв чи просто хакерiв [5]. Наслiдками успiшного проведения таких атак можуть стати компрометащя конфщенцшно1 або спотворення цiлiсноí шформацп, нав'язування керiвництву помилково! iнформацií, порушен-ня встановленого регламенту доступу до достовiрноí iнформацií, а також вiдмо-ви i збо1 в робоп програмно-технiчних систем [2]. Все це також пов'язано з нав-мисними i випадковими дiями як з боку пращвнитв пiдприемства [13, 14, 19, 23, 30], так i з боку потенцiйних конкурентiв чи злочинних органiзацiй [32]. Реалií ж сьогодення свiдчать про те, що кшьккть зловмисних дiй стосовно певного виду шформацп не тшьки не зменшуеться, але й мае достатньо спйку тенденцiю до зростання [8, 18, 28]. Розумдачи це, керiвники пiдприемств вимушенi запрова-джувати рiзнi органiзацiйнi та програмно-технiчнi заходи щодо захисту 1Р, важ-ливих для них [7, 11, 17].
5. !нформацшш технологи" галул
313
