Запропоновано теорію створення економічних високопродуктивних спеціалізованих цифрових обчислювачів із гнучкою архітектурою для швидкої обробки великих інформаційних масивів на основі нейромережного підходу на базі нейромережі CMAC (Cerebellar Model Articulator Controller), методів і засобів сплайн-апроксимації та функціональної регенерації. Наведено методи практичної економічної реалізації нового покоління обчислювальних структур на базі традиційних для України технологій. Увагу приділено спеціалізованим процесорам для колориметричної обробки зображень, методам і технічним засобам збільшення точності формування зображень на растрових засобах візуалізації, базовим структурам відеопроцесорів.

Предложена теория создания экономических высокопродуктивных специализированных цифровых вычислителей с гибкой архитектурой для быстрой обработки больших информационных массивов на основе нейросетевого подхода на базе нейросети CMAC (Cerebellar Model Articulator Controller), методов и средств сплайн-аппроксимации и функциональной регенерации. Приведены методы практической экономической реализации нового поколения вычислительных структур на базе традиционных для Украины технологий. Уделено внимание специализированным процессорам для колориметрической обработки изображений, методам и техническим средствам повышения точности формирования изображений на растровых средствах визуализации, базовым структурам видеопроцессоров.

Розроблено основні положення загальної теорії ближньопольової НВЧ діагностики, необхідної для подальшого розвитку НВЧ пристроїв і систем для визначення параметрів матеріалів, середовищ та об'єктів природного та штучного походження. Запропоновано нові аналітико-числові методи та підходи щодо дослідження резонаторних вимірювальних перетворювачів (РВП), які є перспективними для діагностики напівпровідників і діелектриків. Вивчено фізичні особливості метрологічної взаємодії об'єктів з електромагнітним полем у ряді типів конструкцій РВП. Вперше розроблено аналітико-числові методи моделювання РВП з коаксіальною вимірювальною апертурою, що відрізняються ступенем коректності постановки та розв'язку електродинамічних задач. Розроблено та реалізовано аналітико-числовий алгоритм, який базується на поданні поля у різних частинах системи за допомогою функцій Гріна для рівнянь Максвелла та напівобертань інтегрального оператора, що формує характеристичне рівняння РВП. Розвинуто наближення заданого поля у розрізі апертури й алгоритм його використання. Розроблено теорію та фізичне обгрунтування методів підвищення просторової та параметричної роздільної здатності мікрохвильової сканувальної мікроскопії (МСМС) напівпровідників за допомогою коаксіальних мікрозондових РВП шляхом збільшення внеску нормальної електричної складової поля у порівнянні з тангенціальною. Вперше запропоновано ефективний метод підвищення просторової роздільної здатності за рахунок двохетапної комп'ютерної обробки сигналів сканування під час реконструкції неоднорідностей.

Робота присвячена створенню та впровадженню проблемно-орієнтованих цифрових обчислювальних систем і комплексів швидкої обробки великих масивів інформації. Розроблено теорію та методи проектування спеціалізованих цифрових обчислювачів на основі нейромережневого підходу, сплайн-апроксимації та функціональної регенерації. Методи засновано на представленні й апаратно-програмній реалізації складних функцій простими, що забезпечило виконання широкого класу перетворень, високу продуктивість, технологічність та економічність виготовлення. Розроблено багаторівневу структуру системної інтеграції із застосуванням нових інформаційних технологій. Запропоновано новий тип високопродуктивної комп'ютерної системи (КС) на одному кристалі класу "Процесор-в-пам'яті" й її операційного середовища. Розроблено теорію, архітектури та структури КС, що забезпечують ефективне поєднання універсальності КС з їх спеціалізацією у процесах створення, розвитку та використання приладних систем. Зокрема, розроблено засоби проблемної орієнтації універсальних КС в складі високопродуктивних пристроїв обчислення функцій, арифметичних операцій, цифро-аналогових інтерполяторів, теорію побудови архітектури КС за зразком системи обробки знань, представлених у формі наукової теорії, та машини баз знань на основі апаратних процесорів. Створені технічні засоби впроваджено в численні об'єкти та комплекси народного господарства України та СНД у металургійній, цеметній, будівельній, авіаційній, космічній, машинобудівній галузях.

Розглянуто основні види первинних перетворювачів потужності надвисоких частот (НВЧ) для вимірювання середньої, імпульсної, а також прохідної і поглиненої потужності. Проаналізовано переваги та недоліки наведених видів первинних перетворювачів. Викладено методи їх узгодження НВЧ-трактом. Наведено методи компенсації нелінійності датчиків.

Розглянуто вільні коливання системи з одним ступенем вільності за умови, що сила пружності пружини пропорційна квадрату її деформації. Побудовано дві форми аналітичного розв'язку нелінійного диференціального рівняння. В першій, розв'язок виражено через еліптичний косинус, а в другий - через Ateb-функції. Складено таблиці для обчислень значень цих функцій і побудовано в безрозмірних координатах графіки, які спрощують розрахунки переміщень осцилятора у часі. Виведено формули для обчислення періодів коливань при наданні осцилятору початкового відхилення від положення рівноваги, або початкової швидкості (миттєвого імпульса). Наведено приклади розрахунків з використанням відомих таблиць неповного еліптичного інтеграла першого роду та з використанням складеної таблиці періодичних Ateb-функцій.

Названим методом побудовано наближені розв'язки нелінійного диференціального рівняння усталеного осесиметричного руху шару вібророзрідженої зернової суміші по циліндричному решету вертикальної віброцентрифуги. При виведенні диференціального рівняння руху було використано нелінійну реологічну залежність типу Севіджа, між дотичним напруженням і швидкістю деформацій зсуву. Запропоновано два варіанти розрахункових формул для обчислення швидкості потоку та об'ємної продуктивності решета, які грунтуються на різних апроксимаціях розподілу швидкості по товщині рухомого шару суміші. У ході порівнянь максимальних значень швидкості встановлено задовільну узгодженість результатів, до яких призводять запропоновані наближені розв'язки та числовий розв'язок крайової задачі на комп'ютері.

З використанням квадратичної реологічної залежності типу Севіджа описано усталений рух шару дрібнозернистої суміші змінної пористості по плоскому віброрешету, що нахилене до горизонту. При цьому розподіл питомої маси по висоті рухомого шару апроксимовано квадратним трьохчленом, у якого коефіцієнти залежать від амплітуди і частоти коливань віброрешета, а також від механічних властивостей зерносуміші. У виразах коефіцієнтів є множник, яким врахована наявність на поверхні решета інтенсифікаторів процесу сегрегації (ребер, рифлів, тощо). Завдяки вказаній апроксимації вдалося аналітичним способом розв'язати складене нелінійне диференціальне рівняння руху першого порядку. Розв'язок подано у вигляді квадратури, яка не виражається в замкненій формі через відомі функції. Тому запропоновано два варіанти наближеного обчислення інтеграла. Перший варіант грунтується на розкладанні підінтегральної функції в степеневий ряд і замінні ряду його частковою сумою. У другому варіанті через елементарні функції виражена головна частина інтеграла, а додаткова частина (нев'язка) знайдена наближено по формулі Сімпсона. У такий спосіб виведено наближені розрахункові формули для обчислення швидкості зернопотоку, продуктивності віброрешета і питомого його завантаження. Досліджено вплив різних чинників, зокрема реологічних сталих, на розрахункові кінематичні характеристики зернопотоку. Проведено порівняння числових результатів, до яких призводить запропонований спосіб розрахунку, з надрукованими в літературі. Встановлено гарну відповідність числових результатів, одержаних різними методами, чим підтверджена вірогідність виведених розрахункових формул. На відміну від відомих досліджень, розроблена модель не потребує числового інтегрування диференціальних рівнянь другого порядку при розрахунках кінематичних характеристик зернопотоку по нахиленому віброрешету.

Виведено нелінійне диференціальне рівняння першого порядку, яке описує усталений вертикальний рух шару віброзрідженої дрібнозернистої суміші по внутрішній поверхні циліндричного решета віброцентрифуги, що обертається зі сталою кутовою швидкістю навколо вертикальної вісі. В основу рівняння покладено нелінійну квадратично-полігональну залежність дотичного напруження в суміші від швидкості деформації зсуву. Припущено, що реологічні сталі в цій залежності параметрично пов'язані з фізико-механічними характеристиками зерносуміші та характеристиками механічних коливань віброцентрифуги. Додатково до рівняння сформульовано крайову умову. Вона виражає відсутність ковзання суміші по поверхні віброрешета. Одержано аналітичний розв'язок поставленої крайової задачі у вигляді квадратури, яка не виражається через елементарні або затабульовані спеціальні функції. Тому для обчислення квадратури (або швидкості потоку) запропоновано два наближених способи, які грунтуються на відомій в інтегральному численні формулі Сімпсона. У першому способі названа формула безпосередньо застосовується для обчислення інтеграла, а в другому додатково проведено попередню апроксимацію підінтегральної функції, завдяки чому основна частина інтеграла виражається окремим доданком у аналітичному вигляді. Показано, що другий спосіб обчислень більш точний, ніж перший. Його похибка не перевищує десятих долей відсотка, що встановлено порівнянням наближених і точних результатів, одержаних числовим комп'ютерним інтегруванням. Ефективне використання формули Сімпсона можливе завдяки відносно малій товщині рухомого шару зерносуміші. Наведено перелік останніх публікацій, де раніше в континуальних моделях руху сипкого матеріалу використовували квадратичну реологічну залежність. Сформульована мета дослідження, яка полягає а виведенні компактних формул для наближеного обчислення швидкості усталеного зернопотоку на поверхні циліндричного решета віброцентрифуги. В результаті проведених розрахунків досліджено вплив товщини рухомого шару та реологічних сталих на швидкість потоку зерносуміші.

Розглянуто установлений потік шару сепарованої зерносуміші на плоскому віброрешеті, нахиленому до горизонту. Прийнята нелінійна реологічна залежність типу Севіджа між дотичним напруженням у суміші та швидкістю деформацій зсуву. Побудовано замкнутий аналітичний розв'язок нелінійного диференціального рівняння руху, внаслідок чого одержано компактні розрахункові формули для обчислення швидкості потоку суміші та об'ємної продуктивності решета. З метою спрощення експериментів при визначенні реологічних констант математичної моделі, побудовано також аналітичний розв'язок оберненої задачі руху. Цей розв'язок надає можливість проводити ідентифікацію констант за даними вимірювань кінематичних параметрів потоку суміші для двох кутів нахилу решета до горизонту.

Досліджено коливання системи з одним ступенем вільності, спричинені механічним ударом твердого тіла. Пружна характеристика осцилятора апроксимована відрізками двох прямих ліній. Методом припасовування побудовано аналітичні розв'язки задачі динаміки підресореної платформи для варіантів непружного та частково пружного ударів. Виведено компактні формули для розрахунків переміщення у часі та обчислення максимальних зусиль у деформованих елементах системи. Встановлено умови, за яких крім основного пружного елемента (ресори), піддається деформуванню і додатковий пружний елемент (підресорник). Для порівняння теоретичних результатів розглянуто також енергетичний варіант розв'язку задачі удару. Він дає можливість досить просто обчислити максимальні переміщення і зусилля в системі, підданій удару, без розв'язування диференціального рівняння руху. Наведено приклади розрахунків.

Описано згасаючі коливання пружної системи з сухим тертям, спричинені механічним ударом по ньому твердим тілом. Використана технічна теорія удару, за якою він вважається миттєвим. Розглянуто два варіанти одноактного удару: неідеально пружний горизонтальний і абсолютно непружний вертикальний, коли додатково враховується також дія миттєво прикладеної ваги тіла, що вдаряє. Методом припасовування розв'язків побудовано компактні аналітичні вирази для обчислення амплітуд переміщень і максимумів пружних відновлюючих сил в осциляторі. Виведено також формули для обчислення часу, коли досягаються екстремуми переміщення і пружної сили після удару. Показано, що із одержаних теоретичних результатів, як окремий випадок, випливає формула Кокса, відома в технічній теорії удару для ідеально пружних систем. Наведено приклади розрахунків, де показано обмежену кількість розмахів коливальної дисипативної системи після удару. Встановлено узгодженість результатів розрахунку за виведеними формулами з результатами числового інтегрування диференціального рівняння руху на комп'ютері.

Розглянуто вільні коливання механічної системи з одним ступенем вільності, яка має несиметричну кусково-лінійну характеристику пружності. Системи з несиметричною кусково-лінійною характеристикою жорсткості поширені в техніці, зокрема в транспортних засобах, де поряд з основним пружним елементом (ресори) використовують додатковий пружний елемент-підсилювач (підресорник). Виведено замкнені формули для обчислення періоду і частоти коливань. Для досягнення поставленої мети вибрано метод припасування розв'язків диференціальних рівнянь. Встановлено умови, коли коливання відбуваються без деформування підресорника. Показано, що ці характеристики руху залежать від амплітуди коливань. Показано, що розрахунок амплітудного відхилення можна одержати й за допомогою іншого методу. А саме, прирівняти потенціальні енергії системи у крайньому верхньому і крайньому нижньому положеннях. Встановлено, що період вільних коливань залежить від початкового амплітудного відхилення, що властиво нелінійним системам. Виведено випадки, коли коливання ізохорні. Визначено умови, за яких система має найменший період коливань. Встановлено, що внаслідок несиметрії характеристики пружності період і частота коливань залежать від того, в який бік надано початкове відхилення системи від положення рівноваги. Доведено, що для обчислень періоду і частоти коливань можна скористатись виведеними формулами і у випадку так званого миттєвого імпульсу, коли системі надано початкову швидкість. Для цього треба перерахувати початкову швидкість на початкове еквівалентне відхилення, скориставшись їх енергетичним співвідношенням. Наведено приклади розрахунків. В результаті розрахунків встановлено, що період і частота коливань залежать від величини конструктивного зазору. Як і в нелінійній системі, частота і період залежать не тільки від конструктивних параметрів системи, а також і від величини початкового відхилення її від положення рівноваги. Їх обчислення зводиться до використання компактних розрахункових формул, які побудовано в роботі.

Для спрощення аналізу міцності елементів конструкцій при дії імпульсних динамічних навантажень в інженерних розрахунках використовують коефіцієнт динамічності. Цей коефіцієнт не залежить ні від параметрів системи, ні від величини динамічного навантаження, і для лінійних систем він дорівнює двом. У нелінійних системах він приймає інші значення. Значення коефіцієнта динамічності залежить від жорсткості нелінійної системи і у випадку жорсткої силової характеристики він менше двох, а у випадку м'якої характеристики він більший двох. Мета роботи - обчислення коефіцієнта динамічності системи з кусково-лінійною характеристикою пружності при дії миттєво прикладеною сталої сили. Розглянуто визначення коефіцієнту динамічності для системи з кусково-лінійною характеристикою жорсткості. Встановлено, що від величини прикладеної сили можливі три випадки навантаження. Перший з них відповідає дії порівняно "малої" сили. У цьому випадку маємо лінійну систему, бо не деформується додаткова пружина жорсткості і коефіцієнт динамічності дорівнює двом. Другий варіант навантаження маємо для "середнього" значення сили. Для нього коефіцієнт динамічності менше двох, і при цьому він залежить від параметрів механічної системи та величини прикладеної сили, що і підтверджується наведеними розрахунками. В третьому випадку "порівняно великої сили" він також я і в другому випадку менше двох. Але, на відміну від лінійної системи він залежить від коефіцієнтів жорсткості пружин, величини зазору і величини прикладеної сили. Доведено, що для кожного з варіантів навантаження системи з кусково-лінійною характеристикою пружності при деформуванні додаткової пружини коефіцієнт динамічності менше двох. Зі збільшенням миттєво прикладеного навантаження коефіцієнт динамічності зменшується і при деформуванні додаткової пружини він менше двох, що властиво нелінійним системам з жорсткою силовою характеристикою.

Використання секційної лабораторної установки з оргскла надало змогу провести досліди щодо ефективності виділення легких домішок пневмосепаруючим пристроєм вібровідцентрових зернових сепараторів. За результатами дослідів одержано чітку картинку візуалізації потоків зернової суміші та повітряного потоку. Встановлено траєкторії їх руху.

Розглянуто контактну взаємодію з грунтом овочів, які тривалий час зростають, а потім дозрівають на поверхні землі. Для моделювання контактної взаємодії використано відомий в теорії пружності розв'язок задачі Г. Герца. Грунт змодельовано пружним півпростором, а овочі - пружним тілом, яке обмежене в зоні контакту з землею поверхнею другого порядку. Одержано формули для обчислення розмірів еліптичної області контакту та розподілу на ній надлишкового тиску, спричиненого дією ваги овочевого тіла. Показано, що цей тиск може бути суттєвим для масивних овочів, таких як: кавуни, дині, гарбуз и та ін. З метою спрощення розрахунків складено спеціальну таблицю, що надає змогу знайти ексцентриситет області контакту та значення повних еліптичних інтегралів першого та другого роду, задіяних у розрахункових формулах, за відомого відношення головних радіусів кривизни граничної поверхні тіла, що давить на пружний півпростір. Наведено приклад розрахунку.

Розглянуто методи, які надають змогу дослідити рух зернового матеріалу в пневмосепаруючому пристрої вібровідцентрових зернових сепараторів. Встановлено, що для підтвердження траєкторій і швидкостей зернового матеріалу і вилучених легких домішок найпростішим і наглядним методом є відео зйомка з покадровою розшифровкою.

Розглянуто визначення траєкторій руху легких домішок в основній зоні очистки експериментальним та теоретичним шляхом. Встановлено їх залежність від конструктивно-технологічних параметрів.

Визначено методи і представлені результати експериментальних досліджень щодо визначення діапазонів варіювання параметрів процесу пневмосепарації зернових сумішей.

За допомогою методу енергетичного балансу виведено розрахункові формули для наближеного обчислення амплітуд затухаючих коливань осцилятора з кубічною нелінійністю в характеристиці пружності за наявності опору, пропорційного квадрату швидкості руху. Реалізовано дві форми методу енергетичного балансу, який не потребує розв'язання нелінійного диференціального рівняння коливань осцилятора.

Розглянуто вільні коливання лінійно пружного осцилятора, за наявності сили опору, що включає три складові. Для дослідження вільних коливань системи з одним ступенем вільності використано метод енергетичного балансу. Наближено реалізовано два варіанту цього методу.