№ 828 (2015)

UDK 519.6:621.396

M. Andriychuk
Pidstryhach Institute for Applied Problems of Mechanics and Mathematics, NASU
CAD Department, Lviv Polytechnic National University

NEW SOLUTIONS TO A LINEAR ANTENNA SYNTHESIS PROBLEM ACCORDING TO THE GIVEN AMPLITUDE PATTERN

© Andriychuk M., 2016

Отримано явну форму розв’язку задачі амплітудно-фазового синтезу лінійної антени за заданою амплітудною діаграмою спрямованості. Наведено числові результати, які демонструють залежність точності одержаного розв’язку від вхідних параметрів задачі.
Ключові слова: амплітудно-фазовий синтез антен, амплітудна діаграма, явна форма розв’язку.

Closed form of solution to the problem of linear antenna amplitude-phase synthesis according to the given amplitude pattern is obtained. The computational results, related to dependence of the exactness of solution on the problem’s input parameters, are discussed.
Key words: antenna amplitude-phase synthesis, amplitude pattern, closed form of solution.

References 16

UDC 004.93'12

N. Andrushchak, В. Vasylyshyn, V. Chornenkyy
Computer-Aided Design Systems
Lviv Polytechnic National University

COMPARATIVE ANALYSIS OF ALGORITHMS FOR PROJECTED LASER LINE IDENTIFICATION AND RECOGNITION FOR 3D SCANNING DEVICES

© Andrushchak N., Vasylyshyn В., Chornenkyy V., 2015

Проведено порівняльний аналіз алгоритмів визначення та розпізнавання лінії лазерного випромінювання, описано принцип дії, негативні і позитивні сторони кожного методу, а також показано можливості їхнього застосування для пристроїв 3D-сканування. Тестування алгоритмів проведено на експериментальній установці з використанням засобів С++ і бібліотеки OpenCV. Показано, що залежно від розмірів зображення та деталізації вхідного зображення слід рекомендувати той чи інший алгоритм.
Ключові слова: медіанний метод, метод середніх квадратів, апроксимація, 3D-сканер.

This paper is devoted to the comparative analysis of algorithms for identification and recognition of the projected laser line. The principles of these methods, their negative and positive aspects and the possibilities of their implementation for 3D-scanning devices are described. Algorithms approbation was conducted on experimental setup using C++ programming language and OpenCV library. It is shown that, depending on the image size and details of the input image, one or another algorithm should be applied.
Key words: median method, least square method, approximation, 3D-scanner.

References 12

UDC 519.711; 681.5; 621.382

A. Holovatyy1, V. Teslyuk2, R. Panchak2, S. Koshyrets1
1The National Forestry and Wood-Technology University of Ukraine,
Department of information technologies
2Lviv Polytechnic National University,
Department of computer-aided design systems

MATHEMATICAL MODELLING AND SIMULATION OF THE MECHANICAL COMPONENT OF THE FULLY DIFFERENTIAL CAPACITIVE MEMS ACCELEROMETER USING MATLAB/SIMULINK ENVIRONMENT

© Holovatyy A., Teslyuk V., Panchak R., Koshyrets S., 2015

Розроблено імітаційну модель механічної компоненти повністю диференційного ємнісного МЕМС акселерометра в середовищі MATLAB/Simulink. Модель дає змогу моделювати переміщення робочої маси, зміну ємностей вимірювальних конденсаторів чутливого елемента, чутливість мікродавача від прикладеного прискорення, а також проводити часовий аналіз інтегрального пристрою на системному рівні проектування.
Ключові слова: Мікроелектромеханічні системи (МЕМС), повністю диференційний ємнісний МЕМС акселерометер, прискорення, математичне моделювання, імітаційна модель, поведінковий аналіз, САПР, MATLAB/Simulink.

Simulation model of the mechanical component of the fully differential capacitive MEMS accelerometer has been developed using MATLAB/Simulink environment. The model allows to simulate movement of the proof mass, capacitance changes of the sense capacitors of the sensitive element, sensitivity of the sensor depending on the applied force of acceleration, and to perform the transient analysis of the integrated device at the system level of computer-aided design.
Key words: Microelectromechanical systems (MEMS), fully differential capacitive MEMS accelerometer, acceleration, mathematical modeling, simulation model, transient analysis, CAD system, MATLAB/Simulink.

References 12

UDC 004.9

R.-A. Ivantsiv, Yu. Khanas
Department of Computer Aided Design Systems

DEVELOPMENT OF ALGORITHM TRANSFORMATION MATRICES BY THEIR REDUCTION

© Ivantsiv R.-A., Khanas Yu., 2015

Описано суть розробленого алгоритму, котрий полягає в перетворенні матричних масивів через зміну їх розмірності за допомогою поглинання другого роду. Під час роботи алгоритму початкова матриця буде змінена так – зміниться розмір матриці та її вміст. Алгоритм оснований на порівняно простих математичних діях, що, своєю чергою, залежать від виконання низки правил та зауважень, наявність, манера застосування та послідовність котрих не завжди збігається із загально прийнятими нормами математики чи арифметики. Також тут наведено своєрідну класифікацію матриць, кожна з котрих відповідає певному правилу чи теоремі.
Ключові слова: поглинання другого роду, вхідна (початкова) матриця, ітерація скорочення матриці, ітерація зміщення матриці, ітерація доповнення матриці.

The essence of the algorithm is to convert the matrix arrays through changing their dimensions by means of absorption of the second kind. During the initial matrix of the algorithm be changed as follows – change the size of the matrix and its contents. The algorithm is based on a relatively simple mathematical operations, which in turn depend on the performance of a number of rules and observations, availability, and manner of use of the sequence which do not always coincide with the generally accepted rules of mathematics or arithmetic. It also awarded the original classification matrix, both of which fall under any rule or theorem.
Key words: absorption of the second type, the input (primary) matrix, reducing iteration matrix iteration shift matrix, matrix iteration completion.

References 2

UDC 004.925

N. Jaworski, P. Shmigelskyi, I. Farmaga
Lviv Polytechnic National University, Department of Computer-Aided Design

VISUALIZATION OF REPRESENTATIVE VOLUME ELEMENTS OF COMPOSITE MATERIALS CELLULAR MODELS BASED ON THREE DIMENSIONAL TEXTURING

© Jaworski N., Shmigelskyi P., Farmaga I., 2015

На основі використання технологій тривимірного текстурування запропоновано метод візуалізації елементарних об’ємів коміркових моделей композиційних матеріалів, що на відміну від відомих підходів відображає композицію взаємно ортогональних площин текстурних перерізів, з можливістю обертання не текстури, а самого об’єкта.
Це дає можливість краще деталізувати кінцеве зображення під час збереження відносної простоти обчислень.
Ключові слова: об’ємний рендеринг, композиційний матеріал, елементарний об’єм, коміркова модель.

Basing on three dimensional texturing technologies was proposed a visualization method of representative volume elements of composite materials cellular models. In contrast to the known approaches, the method renders a composition of mutually orthogonal texture cut planes with the ability to rotate no texture, but the object itself. This enables better detailed final image with maintaining of the relative calculations simplicity.
Key words: volume rendering, composite material, representative volume element, cellular model.

References 10

UDC 621.396.6:681.3

B. Karkulovskyi1, V. Karkulovskyy2, R. Kryvyy2, R. Panchak2, O. Pauchok2
1Lviv Polytechnic National University, ISM Department,
2Lviv Polytechnic National University, CAD Department

APPLICATION OF STRUCTURAL MATRICES FOR THE SIMULATION OF MEMS DEVICES

© Karkulovskyi B., Karkulovskyy V., Kryvyy R., Panchak R., Pauchok O., 2015

Розглянуто підхід до моделювання МЕМС пристроїв із використанням методу структурних матриць. Розроблено структуру підсистеми для визначення основних характеристик широкого класу пристроїв.
Ключові слова: МЕМС пристрій, математична модель, диференціальне рівняння, структурні матриці.

In the article the approach to modeling of MEMS devices using the method of structural matrices is presented. The structure of the subsystem to determine the basic characteristics of a broad class of devices.
Key words: MEMS device, mathematical model, differential equation, structural matrices.

References 3

UDC 534.231.1

P. Kosoboutskyy, M. Karkulovska
Department of Computer-Aided Design (CAD)
Department of Physics (DP)
Lviv Polytechnic National University

SUPPRESSION OF INTERFACE IMPEDANCE CONTRAST IN PLANE-PARALLEL COATINGS

© Kosoboutskyy P., Karkulovska M., 2016

Досліджено спектральні та кутові умови для просвітлення границь за допомогою подавлення імпедансного контрасту, застосовуючи метод теоретичного і комп'ютерного аналізу функції обвідних спектрів багатопроменевої інтерференції. Дослідження проводились у резонансній області дисперсії діелектричної проникності в одинарних та бінарних плоско паралельних структурах. Одержані аналітичні співвідношення між кутом Брюстера/псевдо-Брюстера і параметрами структури.
Ключові слова: спектри нормального та похилого відбивання, багатопроменева інтерференція, кут Брюстерата кут псевдо-Брюстера, тонкі плівки, просвітлюючий діелектричний шар.

The paper focuses on the study of spectral and angular conditions for interface antireflection by means of impedance contrast suppression, applying the method of theoretical and computer analysis of the envelope functions of spectra of multibeam interference. The research is conducted in the resonance dispersion region of dielectric constant of the single and binary boundaries that form a plane-parallel structure. The analytical relations between the Brewster/Pseudo-Brewster angles and structure parameters are.
Key words: spectra of normal and oblique reflection, multi-beam interference, Brewster and pseudo Brewster angle, thin films, antireflection of dielectric layer.

References 24

UDC 004.9

Yu. Kvych, D. Lohush, B. Dupak, K. Kolesnyk
Lviv Polytechnic National University, CAD Department

RESEARCH ON SOFTWARE FOR VIRTUAL GUIDE

© Kvych Yu., Lohush D., Dupak B., Kolesnyk K., 2016

Розглянуто та проаналізовано найпопулярніші прикладні програми для створення 3d-моделей, а також рушіїв для створення ефекту присутності.
Ключові слова: моделювання, рушій, рендер.

This article discusses and analyzes the most popular applications for creating 3d-models and engines to create the effect of presence.
Key words: modeling, engine, render.

References 5

UDC 004.9

D. Lizanets, O. Matviykiv, I. Yurchak
Department of Computer Aided Design Systems

MODELING OF BIOLOGICAL CELLS DEFORMATION IN MICROFLUIDIC SYSTEMS

© Lizanets D., Matviykiv O., Yurchak I., 2016

Запропоновано методи моделювання деформації біологічних клітин у мікрофлюїдних пристроях. Описані передумови і цілі розроблення механічної моделі живої біологічної клітини для поліпшення моделювання та автоматизованого проектування пристроїв для мікрофлюідних пристроїв біоаналізу та діагностики.
Ключові слова: мікрофлюїдика, біологічна клітина, автоматизоване проектування.

This paper is devoted to the modeling of biological cells deformation in microfluidic systems. The background and purposes of development of the mechanical model of the living biological cell to improve modelling and computer aided design of microfluidic devices for bioanalisys and diagnostics were described.
Key words: microfluidics, biological cell, computed aided design.

References 5

UDC

M. Lobur, M. Kulpa
Department of Computer Aided Systems
Lviv Polytechnic National University

DESIGN OF A SHORT-TIME ENERGY SAVING TANK FOR LIGHT WEIGHT ELECTRIC TRANSPORT VEHICLES

© Lobur M., Kulpa M., 2016

Запропоновано підхід до проектування резервуару для колеса електромобіля, який має коротку енергозбережну дію. Обґрунтовано, що новий продукт буде не лише енергозбережним, але й дасть змогу зекономити потужність під час гальмування та набирання швидкості. Для проектування обрано спеціалізовані бібліотеки ПЗ CATIA, оскільки вони є найвідповіднішими для розв’язку питань машинобудування.
Ключові слова: електромобіль, енергозбереження, колесо, резервуар, сенсор, CATIA.

The paper suggests the approach to the design of a short-time energy saving reservoir for light-weight electric transport vehicles. It is substantiated that the new product will be energy-saving and will ensure gains in traction and braking force. CATIA was chosen as the most proper environment for the design as its libraries are the most suitable for machine-building.
Key words: electromobile, power-saving, wheel, reservoir, dynamics, sensor, CATIA.

References 5

UDC 004.89

U. Marikutsa, О. Narushynska, A. Medvid
Lviv Polytechnic National University

APPLYING COMSOL MULTIPHYSICS FOR RESEARCH AND DEVELOPMENT OF CAPACITIVE PRESSURE SENSOR

© Marikutsa U., Narushynska О., Medvid A., 2015

Спроектовано та досліджено моделі давача тиску ємнісного типу в середовищі Comsol. Застосовано алгоритм побудови моделі за допомогою пакета Comsol.
Ключові слова: ємнісний давач тиску, конденсатор, чутливий елемент, COMSOL Multiphysics, система автоматизованого проектування, МЕМС –мікроелектромеханічні системи.

Article contains design and researching of capacitive pressure sensor's model in the Comsol environment. Model constructing algorithm applied by using Comsol package.
Key words: capacitive pressure sensor, capacitor, sensor, COMSOL Multiphysics, сomputer-aided design, MEMS – Microelectromechanical systems.

References 7

UDC 519.685

I. Nevlyudov, V. Yevsieiev, S. Miliutina, V. Bortnikova
Kharkiv National University of Radio Electronics

ACCELEROMETER PARAMETERS DECOMPOSITION MODEL FOR TECHNOLOGICAL PROCESS DESIGN AUTOMATION

© Nevlyudov I., Yevsieiev V., Miliutina S., Bortnikova V., 2016

Запропоновано нову узагальнену модель акселерометра та графа ідентифікації вихідних параметрів для виконання завдання з автоматизації проектування технологічних процесів.
Ключові слова: автоматизація, технологічний процес, акселерометр, мікроелектромеханічні системи

The paper proposes a new generalized accelerometer model and input parameters identification graph for solving technological processes design automation problem.
Key words: automation, technological process, accelerometer, microelectromechanical systems

References 5

UDС 004.94,674.047

Ya. Sokolovskyy, A. Zdolbytskyy, V. Krishtapovich, O. Mokrytska
NFWTU of Ukraine

MATHEMATICAL SIMULATION OF HIGHT-TEMPERATURE DRYING OF WOOD

© Sokolovskyy Ya., Zdolbytskyy A., Krishtapovich V., Mokrytska O., 2015

Здійснено математичне моделювання процесів тепломасоперенесення і в’язкопружного деформування у гігроскопічних капілярно-пористих матеріалах зі змінними анізотропними тепломеханічними характеристиками, що має важливе значення для раціонального вибору та обґрунтування енергозбережних технологій високотемпературного сушіння деревини за умови забезпечення необхідної якості продукції. Зреалізовано сформульовану математичну модель деформування деревини під час сушіння, яка дає змогу визначити двовимірний напружено-деформівний стан в умовах дифузійно-фільтраційного тепловологовологоперенесення, методом скінченних елементів. Побудовано алгоритм методу скінченних елементів для дослідження двовимірного анізотропного напружено-деформівного стану під час сушіння капілярно-пористих матеріалів у в’язкопружній області деформування. У результаті обчислювальних експериментів встановлено закономірності впливу анізотропії теплофізичних та механічних характеристик деревини, її початкової вологості, геометричних параметрів і характеристик агента сушіння на зміну двовимірного температурно-вологісного та в’язкопружного стану деревини під час конвективного сушіння.
Ключові слова: математична модель, метод скінченних елементів, тепломасо-перенесення, в’язкопружний стан, конвективне сушіння, деревина.

The article implemented mathematical modelling of processes of heat-mass-transfer and viscous-elastic deformation in in hygroscopic capillary-porous materials with variable anisotropic heat and mechanics characteristics what is of importance for the rational choice and substantiation of energy conservative technologies of timber drying under the conditions of necessary qualitative production providing. There has been implemented the formulated mathematical model of timber deformation during the drying process which enables to identify two-dimensional intense-deforming state under the conditions of diffusion-filtration heat and moisture transfer of the finite elements method. This method has been developed for the research of the two-dimensional anisotropic intense-deforming state during the capillary-porous materials drying process in an viscous-elastic area of deformation. As a result of calculable experiments regularity of anisotropy influence of thermo-physical and mechanical descriptions of wood were set it initial humidity on changing of two-dimensional temperature-humidity and viscous-elastic state of wood during the convective drying.
Key words: mathematical model, the method of finite elements, heat and mass transfer, viscous-elastic state, convective drying process, timber.

References 18

UDC 004.032.026

P. Tymoshchuk, S. Shatnyi
L’viv Polytechnic National University, CAD Department

A HARDWARE IMPLEMENTATION OF NEURAL CIRCUIT OF MAXIMAL/MINIMAL VALUE DISCRETE-TIME SIGNAL IDENTIFICATION

© Tymoshchuk P., Shatnyi S., 2015

Подано апаратну реалізацію на основі програмованої користувачем вентильної матриці (ПКВМ) нейронної схеми, призначеної для ідентифікації К максималь¬них за значенями серед N невідомих дискретизованих сигналів, де . Схема має низьку обчислювальну складність і складність схемотехнічної реалізації, високу швидкість опрацювання сигналів, здатністю обробляти сигнали з довільного скінченного діапазону, властивість збереження впорядкованості сигналів, а також відсутність потреби скидання і необхідної для цього схеми, що додатково підвищує швидкість опрацювання сигналів. Описано апаратну реалізацію схеми на основі ПКВМ. Пояснено структуру ПКВМ, а також її VHDL кодування. Наведено приклад моделювання, який демонструє ефективність схеми.
Ключові слова: нейронна схема опрацювання дискретизованих сигналів, реконфігурована обчислювальна архітектура, мова опису апаратного забезпечення, ВІС-технологія.

A hardware implementation in FPGA based reconfigurable computing architecture of discrete-time neural circuit that is capable of identifying the K largest/smallest of any unknown finite value N distinct inputs, where is presented. The circuit has low computational and hardware implementation complexity, high speed of signal processing, it is capable to process signals of any finite range, possesses signal order preserving property and does not require resetting and corresponding supervisory circuit that increases a speed of signal processing. The hardware implementation based on the results of mathematical modeling KWTA Neural Network with the FPGA-based reconfigurable computing architecture has been described. The issues of using hardware blocks combining VHDL coding have been discussed. Simulation example demonstrating the circuit performance is presented.
Key words: discrete-time neural circuit, -winners-take-all property, FPGA hardware implementation, reconfigurable computing architecture, hardware description language, VLSI technology.

References 33

Syndicate content