VOL-1-No-49-49-2020

No 49 (2020)
Р.1
The scientific heritage
(Budapest, Hungary)
The journal is registered and published in Hungary.
The journal publishes scientific studies, reports and reports about achievements in different scientific
fields. Journal is published in English, Hungarian, Polish, Russian, Ukrainian, German and French.
Articles are accepted each month. Frequency: 12 issues per year.
Format - A4
ISSN 9215 — 0365
All articles are reviewed
Free access to the electronic version of journal
Edition of journal does not carry responsibility for the materials published in a journal. Sending the
article to the editorial the author confirms it’s uniqueness and takes full responsibility for
possible consequences for breaking copyright laws
Chief editor: Biro Krisztian
Managing editor: Khavash Bernat
 Gridchina Olga - Ph.D., Head of the Department of Industrial Management and Logistics
(Moscow, Russian Federation)
 Singula Aleksandra - Professor, Department of Organization and Management at the University
of Zagreb (Zagreb, Croatia)
 Bogdanov Dmitrij - Ph.D., candidate of pedagogical sciences, managing the laboratory
(Kiev, Ukraine)
 Chukurov Valeriy - Doctor of Biological Sciences, Head of the Department of Biochemistry of
the Faculty of Physics, Mathematics and Natural Sciences (Minsk, Republic of Belarus)
 Torok Dezso - Doctor of Chemistry, professor, Head of the Department of Organic Chemistry
(Budapest, Hungary)
 Filipiak Pawel - doctor of political sciences, pro-rector on a management by a property complex
and to the public relations (Gdansk, Poland)
 Flater Karl - Doctor of legal sciences, managing the department of theory and history of the state
and legal (Koln, Germany)
 Yakushev Vasiliy - Candidate of engineering sciences, associate professor of department of
higher mathematics (Moscow, Russian Federation)
 Bence Orban - Doctor of sociological sciences, professor of department of philosophy of religion
and religious studies (Miskolc, Hungary)
 Feld Ella - Doctor of historical sciences, managing the department of historical informatics,
scientific leader of Center of economic history historical faculty (Dresden, Germany)
 Owczarek Zbigniew - Doctor of philological sciences (Warsaw, Poland)
 Shashkov Oleg - Сandidate of economic sciences, associate professor of department (St. Peters-
burg, Russian Federation)
«The scientific heritage»
Editorial board address: Budapest, Kossuth Lajos utca 84,1204
E-mail: public@tsh-journal.com
Web: www.tsh-journal.com

CONTENT
TECHNICAL SCIENCES
Bolkot P., Hrabchak V., Kharchyshyn B.
THE INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE VALUE OF
THE OUTPUT CHARACTERISTICS OF THE INDUCTION
SENSOR OF A LIMITED TURNING ANGLE WITH A
TRANSVERSE MAGNETIC SYSTEM ...............................3
Dekhtiar M.
SIMULATION OF SYSTEM WORK "REPAIR ZONE -
TRANSPORT FLOW" ACCORDING TO ENERGY SAVING
CRITERIA......................................................................9
Evdokimov P.
SYNTHESIS OF FUZZY CORRECTOR OF THE
ELECTROMECHANICAL SYSTEM OF WORKING BODY
GUIDANCE.................................................................14
Zakharova I.
DEVELOPMENT OF EQUIPMENT FOR ARC
METALLIZATION WITH PULSATING SPRAYING
AIRFLOW TO IMPROVE THE TECHNOLOGICAL
PROPERTIES OF THE COATING ..................................18
Al-Ammouri A., Dyachenko P., Klochan A.,
Semaiev A., Al-Ammori H., Semaieva A.
FORMING SYSTEM EFFICIENCY OF PROCESSES
PROGRAMMED OPERATION OF AIRCRAFT ...............22
Maksimov V., Khrapovitsky I.
NEW COMPOSITE BARKER CODES ............................28
Belikov A., Rabich O.,
Meshcheriakova I., Kreknina V., Chumak L.
COMPREHENSIVE ASSESSMENT OF WORKING
CONDITIONS OF OPERATORS BY LIGHT
ENVIRONMENTAL FACTOR........................................36
Shumilova K., Onishchenko O.
ACTION PLANNING IN COMPREHENSIVE SHIPPING
RISK IDENTIFICATION ................................................40
Salamov O., Aliyev F., Efendieva N.
CALCULATION OF THE TEMPERATURE FIELD IN THE
LONGITUDINAL DIRECTION OF THE
THERMOCHEMICAL REACTOR OF A HIGH-
TEMPERATURE SOLAR PLANT FOR GASIFICATION OF
BIOMASS AND SOLID WASTE ....................................46
Salamov O., Aliyev F.
CALCULATION OF THE HEAT BALANCE OF A HIGH-
TEMPERATURE SOLAR INSTALLATION WITH
PARABOLIC HUB FOR GASIFICATION OF BIOMASS
AND SOLID WASTE ....................................................55
Tikhanychev O.
ON MODELING THE INFLUENCE OF CHANGES IN THE
LEVEL OF AVERAGE PASSIONARITY OF SOCIETY ON
THE STABILITY OF SOCIAL SYSTEMS ..........................65
Kinev E., Tyapin A., Litovchenko A.
ANALYSIS OF THE CLOSED CIRCUIT NETWORK IN THE
POWER SUPPLY SYSTEM OF A METALLURGICAL
ENTERPRISE...............................................................69

The scientific heritage No 49 (2020) 3
TECHNICAL SCIENCES
THE INFLUENCE OF TEMPERATURE ON THE VALUE OF THE OUTPUT CHARACTERISTICS
OF THE INDUCTION SENSOR OF A LIMITED TURNING ANGLE WITH A TRANSVERSE
MAGNETIC SYSTEM
Bolkot P.
adjunct, junior scientific assistant National Academy of
Land Forces named after Hetman Petro Sahaidachnyi, Lviv, Ukraine
Hrabchak V.
Doctor of Engineering, senior researcher,
Chief of the Land Forces Scientific Center National Academy of
Land Forces named after Hetman Petro Sahaidachnyi, Lviv, Ukraine
Kharchyshyn B.
Ph.D. in Engineering, senior researcher,
Associate Professor of the Department of Electromechatronics and
Computerized Electromechanical Systems Lviv Polytechnic National University, Lviv, Ukraine
Abstract
The article provides an experimental research of the influence of temperature on the value of initial charac-
teristic of the limited swing induction sensor with a transverse magnetic system. The values of the swing angle,
voltages of the signal windings and the excitation winding of the sensor are experimentally determined; the results
of their processing are given and the functional dependence of an angle sensor code from the code of the set angles
is established, taking into account the influence of temperature.
Keywords: induction angle sensor, transverse magnetic system, experiment, digital angle code, calibration
curve, temperature.
Problem statement and literature analysis.
To date, various analog and digital angle sensors
have been widely used in devices and automatic appli-
ances. The correct choice and use of sensors determines
stable and reliable operation of individual components
and stages as well as the whole device. Sensors signifi-
cantly affect the basic parameters of equipment and de-
vices, their reliability and durability, as well as perfor-
mance [1, 2].
With the development of discrete technology, in-
duction angle sensors, which are angle-to-code con-
verters, have found their wide application. The analysis
of the angle sensors showed that to ensure the required
accuracy (error does not exceed a few angular seconds),
special measures have been applied to the induction an-
gle sensors manufacture technology or electric reduc-
tion have been used, which increases the gear ratio of
electric reduction.
The design of induction sensors is determined by
various circuit-design features of winding structures
and structures of the magnetic system, which are by de-
sign and technologically adapted to obtain the desired
functional amplitude or phase dependencies.
Of particular importance among the performance
characteristics is the reliability of induction angle sen-
sors. From this point of view, in most cases, preference
is given to sensors that do not contain sliding contacts.
In addition, the absence of a brush contact on the sensor
rotor reduces the friction moment, significantly reduc-
ing the value of error, due to the lack of transient elec-
trical contact.
The principle of operation of the angle sensor with
a transverse magnetic system is based on changing the
magnetic conductivity of the stator system by a mag-
netic passive element of the rotor during its movement,
resulting in a high-frequency magnetic flux generated
by the excitation winding. It induces a high-frequency
transformer signal in the signal windings and allows the
induction angle sensor to proportionally convert the co-
ordinates of the angular position of the moving ele-
ments into the amplitude of the electric voltage [3, 4].
The use of the angle sensor in angular measuring
systems of a limited swing determines its mode of op-
eration as automatic, which eliminates any mainte-
nance during its operation, and, accordingly, the need
for any maintenance staff [5, 6].
Induction angle sensors must keep their parame-
ters and characteristics within the norms established by
the technical task for their development or technical
conditions, during the service life and shelf life.
Given the technological features of manufacturing
sensors of limited swing with a transverse magnetic
system, special attention is paid to experimental (full-
scale) study of the values of output voltages of signal
windings and development of technical solutions to
minimize their deviation from the ideal shape, which
are caused by a change in the temperature of the envi-
ronment in which the sensor operates.
Thus, the purpose of the article are experimental
studies of the temperature effect on the output charac-
teristics value of the induction sensor of a limited swing
with a transverse magnetic system.
Main body.
For experimental research, an angle sensor in arc
stator design has been made, which provides the closest
geometric parameters and technical characteristics and
consists of two mechanically unrelated main structural
parts of the stator and armature (Fig. 1).
Stator magnetic conductor of special configura-
tion, made of ferrite brand 2000NM1. The design of the
magnetic circuit in the form of individual ferrite ele-
ments is accepted [7, 8].

4 The scientific heritage No 49 (2020)
The stator of the angle sensor is installed by means
of screw connections articulated with a fixed stator (ar-
mature) of the torque sensor. Its position, similar to the
position of the anchor, is fixed by two pins. The stator
of the angle sensor consists of two elements: the stator
housing is made of steel (Steel 20), and a wound mag-
netic conductor bonded together with an epoxy-based
compound.
Figure 1. General image of the induction angle sensor with transverse magnetic system
The excitation winding with the output ends B1
and B2 and two identical signal windings with the out-
put ends Л1, Л2 and Л3, Л4, respectively, are placed in
the radial and tangential grooves of the stator magnetic
circuit. The structure and schemes of windings are
shown in Fig. 2.
a) signal winding scheme windings b) winding circuit excitation
Figure 2. Winding diagram of the induction angle sensor windings with a transverse magnetic system
Signal windings are made of enamel wire of
ПЕТВ-2 brand 0.1 mm, and contain 70 turns in each
of the radial grooves. The excitation winding is made
concentric and covers all the teeth of the magnetic cir-
cuit with 90 turns. The length of the output ends of all
windings made of wire type MLP 0,12 not less than 0,2
m. The armature of the angle sensor is installed by
means of screw connections fixed on the rotating induc-
tor of the torque sensor and is made in the form of a
ferrite plate, the width of which is equal to the toothed
division of the stator and fixed on the bracket. The ar-
mature consists of two elements: the case made of the
steel brand 20, and the magnetic circuit made of the
2000NM1 ferrite. For tests of the induction angle sen-
sor, the structural and logical scheme of its research is
provided (fig. 3 a) and made a special stand, the general
design of which is presented in Fig. 3 b.
Stator
Armature

Figure 3. Experimental studies of the induction angle sensor with a transverse magnetic system
The stand consists of a rotating spindle 1, made on
the basis of an electric motor 2 type VEM 1146,9 with
spring-loaded base bearing units, which ensure the ab-
sence of backlash in the radial and axial directions. In
the lower part of the spindle on the shaft is the wheel 3
of the worm gear with a gear ratio of 1:108. On the
spring-loaded worm, for elimination of backlashes, the
rotary pointer 4 for mechanical setting of an angle by
means of a digital scale with a gradation of 0,5 angular
degrees or 720 points on a circle is installed. Thus, the
resolution of the angle setting device is 16,6 (6) angular
seconds.
In the lower part of the stand on the spindle shaft,
connected an absolute encoder of type 6 MEGATRON
M600 with a bit rate of 16 bit is connected by means of
a high-precision bellows coupling of 5 TOOLFLEX
brand, which provides validation of the angular device
of the experimental stand.
On the upper part of the stand there is a friction
device 7, which allows to carry out the technological
angular rotation of the stator of the angle sensor with a
transverse magnetic system without the use of a worm
gear.
In the upper part of the spindle on the bracket, there
is an armature of an angle sensor 8, the distance to the sta-
tor 9 which is changed by backlash-free linear movement
of the micrometer head 10, the scale division value of
which is 0,01 mm of its linear movement. The stand al-
lows you to change the value of the bevel between the
magnetic circuit of the armature and the stator  in the
range from 0°
to 10°
.
The excitation of the angle sensor was carried out
by a sinusoidal voltage with an amplitude of 10 V, a
frequency of 20 kHz using a low-frequency signal gen-
erator ГЗ-109. The signal voltages of the signal wind-
ings were measured with one multimeter of the
PROTEK
608 type with the resolution of determining the
measured value of 0,1 mV using a galet switch 11.
The amplitude, polarity and phase shift of the sig-
nal windings of the angle sensor were monitored using
a two-channel digital oscilloscope Velleman
PCSU1000 together with the software PC-LAB2000
SE.
The effective value of the excitation current was
defined as the ratio of the voltage drop across the addi-
tional active resistance installed in the circuit of the ex-
citation winding to the value of this resistance and was
If = 32,3 mA.
The values of the mutual displacement of the sta-
tor and armature were measured with accuracy ±5·106
m. The effective values of the output voltages of the
signal windings were measured with accuracy ± 1·10-4
V, and the difference between these voltages is accurate
± 5·10-5
V.
Table 1, for example, presents the results of one of
the experiments at ambient temperature t=3°
C, pro-
vided that the excitation voltage Uf = 7,07 V, the re-
sistance of the excitation winding Rf =35,26 ohms and
the air gap between the stator and rotor =0,5 mm. The
measured values of the resistances of the signal wind-
ings Rs1=27,94 ohms and Rs2=27,95 ohms (to reduce the
calculations, the first and last five experimentally taken
values of the angle and voltage of the excitation wind-
ing and signal windings of the induction angle sensor
with a transverse magnetic system are presented).

Table 1
The results of experimentally recorded values of the angle and voltage of the excitation winding and signal
windings of the induction angle sensor with a transverse magnetic system at ambient temperature t=3 °
C
Count
number i
Specified angles values ai
(angular min)
Excitation voltage
Uf (V)
Voltage of the 1st signal
winding U1i (V)
Voltage of the 2 nd signal
winding U2i (V)
1 2 3 4 5
0 0 7,07 0,3944 1,3246
1 93,3333 7,07 0,4137 1,3047
2 186,6666 7,07 0,4372 1,2812
3 280 7,07 0,4624 1,2554
4 373,3332 7,07 0,4895 1,2285
… … … … …
33 3266,666 7,07 1,3227 0,4191
34 3360 7,07 1,3428 0,4023
35 3453,332 7,07 1,3565 0,3904
36 3546,665 7,07 1,3665 0,3819
37 3639,999 7,07 1,3608 0,3849
Table 2 presents the processing results of experimentally taken values, namely:
‒ the value of the digital angle code
 ,c/αroundA ii  (1)
where 8203125,0233602 1212
(min)  
operationc  is the price of the sample of the 12-bit code
of the angular system;
‒ the value of the digital code of the sensor iD [relative units]
,
UU
UU
UU
UU
D
ii
ii
i
00
00
21
21
21
21





 (2)
where 00 21 U,U are the voltage values of the 1st and 2nd signal windings at zero value of the set angles;
‒ the value of the digital code of the sensor in discretes id
;37
37






 A
D
D
roundd i
i
(3)
‒ the value of the calibration curve code iT [discretes]
  ,,,,int ii dYXSerproundT  where
iAX  , idY  ;  VZsplineS , ; )even(ii AZ  ; )odd(ii dV  .
Calibration curve Ti is obtained by assigning the values of the real (given) angle Ai the value of the sensor
angle code id in discrete for pairwise points of the experiment. The equation of the calibration curve as the de-
pendence of the real angle on the value of the code in the discrete is defined as cubic spline interpolation.
Table 2
The processing results of the experimentally recorded values of the angle and voltage of the excitation
winding and signal windings of the induction angle sensor with a transverse magnetic system at ambient temper-
ature t=3 °
C
Count
number i
Digital code of
given angles
Ai (discretes)
Digital sensor code Di
(relative units)
Digital code of the sensor
di (discretes)
Calibration curve value Ti
(discretes)
1 2 3 4 5
0 0 0,0000 0 0
1 106 0,0226 82 110
2 212 0,0499 182 227
3 318 0,0794 290 342
4 424 0,1109 405 455
… … … … …
33 3,716 1,0599 3,794 3,753
34 3,822 1,0800 3,872 3,868
35 3,929 1,0941 3,946 3,983
36 4,035 1,1042 3,998 4,095
37 4,141 1,1001 4,035 4,197

Dependence of the code of the angle sensor id from the code of the set angles iA and its calibration curve
are shown in Fig. 4.
Figure 4. Dependence of the code of the angle sensor from the code of given angles and its calibration
curve
Table 3 presents the results of experiments with variations in ambient temperature from t=13°
C to t=53°
C and
the value of the digital code of the induction angle sensor with a transverse magnetic system.
Table 3
The results of experimentally determined values of the digital code of the induction angle sensor with a
transverse magnetic system under the influence of ambient temperature with variation t=13 °
C to t=53 °
C
Count
number i
Digital sensor code
Di (relative units),
at t = 13 °
C
Digital sensor code
at t = 23 °
C
Digital sensor code
at t = 33 °
C
Digital sensor code
at t = 43 °
C
Digitalsensor code Di
(relative units), at t =
53 °
C
1 2 3 4 4 4
0 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000
1 0,0247 0,0227 0,0207 0,0254 0,0228
2 0,0531 0,0498 0,0501 0,0533 0,0510
3 0,0838 0,0780 0,0759 0,0844 0,0822
4 0,1161 0,1087 0,1049 0,1168 0,1147
… … … … … …
33 1,0780 0,9996 0,9778 1,0601 1,0589
34 1,1000 1,0226 1,0011 1,0843 1,0825
35 1,1198 1,0425 1,0217 1,1062 1,1050
36 1,1361 1,0611 1,0403 1,1254 1,1247
37 1,1481 1,0772 1,0553 1,1416 1,1411
Based on the obtained experimental values, we construct the dependence of the output characteristic of the
induction angle sensor, namely the digital code of the angle sensor iD (relative units) from the values of the
specified angles ia (angular min) taking into account the influence of changes in ambient temperature, which are
presented in Fig. 5.

Figure 5. Dependence of the digital code of the angle sensor from the value of the specified angles taking into
account the effect of temperature
Conclusions.
The article provides an experimental research of
the influence of temperature on the value of initial char-
acteristic of the limited swing induction sensor with a
transverse magnetic system. The value of the angle and
voltages of the signal windings and the excitation wind-
ing of the sensor is experimentally determined and the
results of their processing are provided. The research
has shown:
‒ functional dependence of the sensor code on
the code of the set angles at fixed values of ambient
temperature and their calibration curve;
‒ that when the temperature returns to the initial
value, the digital code of the angle sensor is returned
with an accuracy of 0,3% (non-return is due to the ac-
curacy of temperature measurement);
‒ the readings of one signal winding decrease
and the other increases, which is identical to the physi-
cal change of angle;
‒ the change of the code is not caused by the
change of the working interval between the stator and
the rotor during heating and cooling, which is con-
firmed by additional experiments.
A further area of research is the mathematical pro-
cessing of the output characteristics values of the induc-
tion sensor of a limited swing with a transverse mag-
netic system.
References
1. Завгородній В.Д. Квантово-механічна мо-
дель давачів кута індукційного типу (Ч. 6: Безкон-
тактні давачі обмеженого кута повороту) / В.Д. Зав-
городній // Електротехніка і електромеханіка. –
Львів: НУ "ЛП", 2005. – № 4. – С. 45-50.
2. Ахмеджанов А.А. Системы передачи угла
повышенной точности / А.А. Ахмеджанов. –
Ленинград: Энергия, 1966. – 272 с.
3. Бойко А.С. Основи проектного розрахунку
давачів обмеженого кута повороту з трансверсною
магнітною системою / А.С. Бойко, Завгородній В.Д.
// Електротехніка і електромеханіка. – Львів: НУ
"ЛП", 2008. – № 5. – С. 10-15.
4. Пат. на корисну модель Україна, МПК G 01
B 7/30. Давач обмеженого кута повороту / Болкот
П.А., Грабчак В.І., Хай М.В., Харчишин Б.М.; заяв-
ник та власник НУ ЛП. – № 135951; заявл. 18.02.19;
опубл. 25.07.19, Бюл. No.14.
5. Мороз В. Вплив розрядності даних на точ-
ність визначення кута в індукційних давачах кута /
В. Мороз, П. Болкот, К. Снітков // Вісник Нац. ун-
ту "Львівська політехніка" "Електроенергетичні та
електромеханічні системи". – Львів: НУ "ЛП",
2016. – №840. – С. 90-97.
6. Kharchyshyn B.M. Functional testing of an-
gle-data transmitters of the limited rotation angle /
M.V. Khai, P.A. Bolkot // Bulletin of NTU "KhPI". Se-
ries: "Electric machines and electromechanical energy
conversion." – Kharkiv: NTU "KhPI", 2017. – No. 1
(1123). – P. 48–51.
7. Болкот П. Математична модель визначення
магнітних провідностей давачів кута з трансверс-
ною магнітною системою / П. Болкот, М. Хай, Б.
Харчишин // Вісник Нац. ун-ту "Львівська політех-
ніка" "Електроенергетичні та електромеханічні си-
стеми". – Львів: НУ "ЛП", 2019. – №1. – С. 3-11.
8. Харчишин Б.М. Спосіб покращення метро-
логічних характеристик давачів обмеженого кута
повороту / Б.М. Харчишин // Вісник Нац. ун-ту
"Львівська політехніка" "Електроенергетичні та
електромеханічні системи". – Львів: НУ "ЛП",
2010. – № 671. – С.113-117.

МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ СИСТЕМИ «ЗОНА РЕМОНТУ – ТРАНСПОРТНИЙ ПОТІК» ЗА
КРИТЕРІЄМ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ
Дехтяр М.М.
асистент кафедри Інформаційно-аналітичної діяльності та інформаційної безпеки
Національного транспортного університету, Київ, Україна
SIMULATION OF SYSTEM WORK "REPAIR ZONE - TRANSPORT FLOW" ACCORDING TO
ENERGY SAVING CRITERIA
Dekhtiar M.
Assistant Department of Information Analysis and Information Security,
National Transport University, Kyiv, Ukraine
Анотація
В статті розглянуто моделі визначення енерговитрат учасників системи «зона ремонту-транспортний
потік» - транспортних засобів, що рухаються повз зону проведення дорожньо-ремонтних робіт та спецте-
хніки (дорожні машини та автосамоскиди), що працюють в зоні. Засобами імітаційного та об’єктно-орієн-
тованого моделювання визначаються енерговитрати та виконується їх оптимізація для всіх учасників сис-
теми.
Abstract
The article considers the models for determining the energy consumption of the participants of the system
"repair zone-traffic flow" - vehicles moving past the area of road repairs and special equipment (road machines
and dump trucks) operating in the area. Simulation and object-oriented modeling are used to determine energy
consumption and optimize them for all participants in the system.
Ключові слова: транспортний потік, дорожні машини, енерговитрати, паливно-енергетичні ресурси,
структура транспортного потоку, об`єктно-орієнтоване моделювання інформаційних систем.
Keywords: transport flow, road machines, energy consumption, fuel and energy resources, structure of
transport flow, object-oriented modeling of information systems.
Вступ. Сучасні тенденції розвитку світової
економіки характеризуються постійним збільшен-
ням обсягів зовнішньої торгівлі, транзитних пере-
везень та посилення міжнародної співпраці у сфері
виробництва товарів та надання послуг. Тому од-
ним з пріоритетних напрямків державної розбудови
України став розвиток транспортної інфраструк-
тури, в т. ч. будівництво нових, ремонт та реконст-
рукція автомобільних доріг існуючої мережі. За-
вдяки розвитку інформаційних технологій значно
полегшуються умови контролю стану автомобіль-
них доріг та з`являєтьс можливість оптимізувати
витрати на їх утримання.
Кожного року зростає кількість автомобілів на
автошляхах. Імпорт легкових автомобілів в період
2017 – 2019 р.р. збільшився на 352% [2]. Всього за
11 місяців з початку 2019 року в Україні було зіб-
рано 6740 од. автотранспортних засобів або на 6%
більше, ніж за аналогічний період 2018 року. В 2018
році в Україні було виготовлено 6 616 автотранспо-
ртних засобів, що на 23% менше, ніж у 2017 році.
Виробництво автобусів у 2018 році зросло на 2,5%
[3].
Світові виробники автомобілів випускають рі-
зні типи транспортних засобів – починаючи від мі-
кролітражного, Класу А, (з шириною — до 1,6 мет-
рів, довжиною — не більше 3,6 метрів, двигун –
двоциліндровий) і закінчуючи автобусами, вантаж-
ними автомобілями та спецтехнікою. Всі ці транс-
портні засоби – частини транспортного потоку і їх
витрата енергетичних ресурсів залежить не тільки
від технічних характеристик, але і від стану пок-
риття, яким вони рухаються по дорожньому поло-
тну.
За останні три роки в Україні майже на 800 тис
т. збільшився обсяг використання палива (Табл. 1)
[1].
Таблиця 1.
Використання палива в Україні згідно обробки даних Державної служби статистики України
за 2017 - 2019 роки, тис т.
Вид палива
2017 рік 2018 рік 2019 рік
Всього протягом періоду
2017-2019 р. р.
тис. т % тис. т % тис. т % тис. т %
Бензин моторний 1976,18 26% 1747,76 22% 1691,67 20% 5416,10 22%
Газойлі (паливо
дизельне) 4913,76 64% 5331,22 67% 5582,82 66% 15829,11 66%
Пропан і бутан
скраплені 810,69 11% 928,16 12% 1127,06 13% 2866,13 12%
Всього 7700,63 100% 8007,15 100% 8401,55 100% 24111,33 100%

Споживачами паливно-мастильних матеріалів
виступають також дорожні мацини, які виконують
роботи в зонах ремонту автомобільних доріг. У
зв’язку з різким зростаням виконання ремонтних
робіт дорожньої мережі України, обумовленої реа-
лізацією державної програми «Велике будівниц-
тво», зросла необхідність здешевшання вартості
цих робіт без впливу на якість кінцевого продукту.
І одним з шляхів економії є впровадження енерго-
збереження при проведенні дорожньо-ремонтних
робіт.
Постановка проблеми. Для пошуку оптима-
льної зони перекриття смуг руху транспорту при
проведенні дорожньо-ремонтних робіт необхідно
враховувати не тільки технологічні парамери згідно
ГБН Г.1-218-182:2011, але і енерговитрати транспо-
ртного потоку, який рухається повз зону.
Об`єктно-орієнтоване моделювання системи
«зона ремонту – транспортний потік» може значно
зменшити енерговитрати учасників – транспортних
засобів, що рухаються повз перекриту для прове-
дення ремонних робіт ділянку дорги та спецтех-
ніки, яка виконує ремонтні роботи.
Аналіз останніх досліджень публікацій. Ене-
рговитрати транспортних засобів при експлуатації
досліджувались в працях Ільченка В. Ю., Деркача
О. Д., на перетині міських магістралей в роботах -
Тарасюка В.; енергозбереження при роботі доро-
жно-будівельної техніки – в роботах Ремарчука М.
П. [4]. Модель енерговитрат всіх учасників системи
«зона ремонту – транспортний потік» не досліджу-
валась.
Основна частина. Для визначення енерговит-
рат транспортними потоками (ТП) при проведенні
дорожньо-ремонтних робіт, необхідно розділити
ділянку дороги, що досліджується за умовами руху
і ввести позначення зон зміни стану ТП. Основний
параметр, за яким визначаються межі зон – швид-
кість руху ТЗ – v. Цей параметр обрано через його
вплив на витрати автомобілем пального, яке пере-
творюється в рушійну енергію ТЗ.
Дана система розглядається для чотирисмуго-
вої дороги без роздільної смуги (Рис. 1). Надамо
смугам, на яких виконуються ремонтні роботи, но-
мери 1 та 2 (1 – зовнішня, 2 – внутрішня смуги). На
деякій ділянці довжиною LЗР ці смуги перекрива-
ються для руху і ТП переводяться на суміжну смугу
3. Вона є внутрішньою смугою для зустрічного по-
току транспорту. І остання, смуга 4 – зовнішня
смуга руху зустрічного транспорту. Надамо інтен-
сивності руху транспортного потоку, що рухаються
по смугах, перекритих для проведення дорожньо-
ремонтних робіт позначку N1, а зустрічному пото-
кові – N2.
При об’їзді ТП зони ремонту відбувається
зміна умов руху – зниження швидкості ТЗ, перехід
їх в інший ряд, пропуск або обгін іншого ТЗ. Всі ці
процеси можна досліджувати завдяки натурному
спостереженню або імітаційному моделюванню.
Натурне спостереження потребує великих вит-
рат праці та часу. Тому більш доцільним в даному
випадку є імітаційне моделювання.
Рис. 1. Траекторія руху транспортних потоків на підходах до зони ремонту та в її межах
Найбільш придатними при використанні
аналітичного методу дослідження для опису втрат
часу ТЗ в зоні ремонту є залежності теорії масового
обслуговування. Відомо, що задачі масового обслу-
говування виникають в тому випадку, коли де-які
об’єкти, що потребують обслуговування, або
обладнання, що обслуговує можуть виявитись
бездіяльними. В залежності від їх структури задачі
масового обслуговування можна розділити на дві
групи [5]. Задачі оптимізації енерговитрат транс-
портних потоків відносяться до першого класу за-
дач – поток вимог та тривалість часу обслуго-
вування є випадковими.
Для опису повних енерговитрат транспорт-
ними потоками необхідно виокремити дві системи
масового обслуговування (СМО). Перша - це СМО,
яка описує рух ТП по смугах, на яких є ділянка, що
перекривається для ведення ремонтних робіт та
об’їзд ТП цієї ділянки. Друга – СМО, яка описує
рух зустрічного потоку.
Складовими елементами процесу обслуго-
вування є: вхідний потік, черга, система пунктів об-
слуговування, вихідний потік.
При фіксованих параметрах потоку вимог в за-
даному обсязі обслуговуючик каналів довжина
черги є функцією часу. При дослідженні СМО
вхідний потік вважають пуассоновським.
Час обслуговування окремих вимог вважають
випадковим з експоненційним законом розподілу і

середнім часом обслуговування 1/, де  - середня
швидкість обслуговування.
Для спрощення опису даної системи введемо
нові позначення – зони зміни стану ТП.
Зони І, ІІ, ІІІ – розташовані на ділянках до
зони ремонту за напрямком руху ТП по смугах, де
ведуться ремонтні роботи
Зона ІV – ділянка дороги проїзду транспорту в
межах зони ремонту
Зони І`, ІІ`, ІІІ` - розташовані після зони ре-
монту за напрямком руху ТП на смугах, де ведуться
ремонтні роботи.
Для покращення ведення розрахунків, до-
сліджувана область розбивається на квадранти, в
яких змінюється рух ТП (Табл. 2).
Таблиця 2
Розбивка ділянки дороги на квадранти
Квадрант Опис руху транспортного потоку
І1, І2, І`3, I`4 ТП рухується з вільною швидкістю в межах розрахункових значень
ІI1, IІ2,
ІI`3, II`4
ТП знижує швидкість через необхідність переходу з смуги 1 в смугу 2 та з смуги
3 – на 4, тобто два транспортних потоки зливаються в один.
ІII2-III3 ТЗ виконують маневр для переміщення на смугу 3, швидкість руху зменшується
IV3, III4, III`4 ТЗ рухаються з умовно постійною швидкістю
ІII`3, III`2 ТЗ виконують маневр для переходу на смугу 2, швидкість зростає
ІI4 - ІI3,
IІ`2- II`1
ТП розділяється на два потоки по двох смугах руху, швидкість зростає
I3, І4,
І’1, I’2
ТП рухується з вільною швидкістю в межах розрахункових значень після проход-
ження зони ремонту
При побудові функції розподілу імовірностей
для одиниці черги (тобто одниничного транспорт-
ного засобу) необхідно враховувати деякі особли-
вості, які є складовою процесу виникнення черг:
1. Порядок, відповідно до якого замовлення
(автомобілі на підході до зони ремонту, квадранти
ІІ1, ІІ2, ІІ`1, II`2) надходять та займають своє місце
в черзі.
2. Кількість пунктів обслуговування (тобто
смуг руху, що пропускають транспортний потік,
квадранти ІІІ`4, ІV`4, IІІ4, IV`3), виконують замов-
лення та стратегію обслуговування, тобто обме-
ження, які накладаються на можливості та потреби
обслуговування.
3. Послідовність обслуговування – порядок
черги.
4. Характер обслуговування та його три-
валість. Це - вихід системи (розходження транс-
портного потоку після проходження зони ремонту
на два транспортних потоки, квадранти ІІ3, ІІ4, ІІ`3,
II`4).
Максимальні витрати пального будуть в квад-
рантах ІІ1, ІІ2, ІІІ2, ІІІ3, ІІ`3, III`4. Це пов’язано з
переключенням передач та зміною швидкості, адже
при злитті потоків, одиночні ТЗ мають змінити тра-
екторію руху і пропустити або випередити авто-
мобіль, що переміщується з іншого потоку.
Як зазначено вище, основні причини збіль-
шення витрат пального автомобілем – зростання
сил опору трансмісії, дороги і повітря. Отже, необ-
хідно зробити висновок, що витрати пального зале-
жать також від стану проїзної частини в зонах ІІ, ІІІ,
та ІІ’, ІІІ’, IV’. Якість дорожнього покриття в цих
зонах може різко знизитись у зв’язку зі зростанням
інтенсивності руху, що призведе до збільшення зна-
чення коефіцієнту опору коченню - значно підви-
щиться.
Крім вищеперелічених факторів, слід зазна-
чити вплив на витрати пального складу транспорт-
ного потоку. Основні показники - тип пального, що
використовується та об’єм двигуна. В свою чергу,
об’єм двигуна залежить від типу транспортного за-
собу та його маси.
При моделюванні СМО для смуги 1 та 2
вхідний потік визначається в квадрантах ІІ1 та ІІ2,
система пунктів обслуговування – ІІІ2, ІІІ3, IV3,
III`2, III`3, II`2, ІІ`1 та вихідний потік - в квадранті
І`1. Прораховуючи енерговитрати в цих зонах,
визначимо сумарні витрати транспортного потоку,
що рухується по смугам, які перекриваються зоною
ремонту.
Для визначення енерговитрат в зонах пропону-
ється використовувати алгоритм, наданий на Рис.2.

Рис. 2. Алгоритм розрахунку енерговитрат транспортного потоку
Початок
визначення часу проходження
транспортними засобами І зони
визначення енерговитрат транспорт-
них засобів в І зоні
розрахунок умов, при яких утво-
рюється затор
визначення часу проходження
транспортними засобами ІІ зони
визначення енерговитрат в ІІ зоні
затор
існує?
розрахунок часу та швидкості про-
ходження з урахуванням затору
розрахунок часу та швидкості про-
ходження без урахування затору
так ні
дублікація алгоритму
до 8 зони
визначення сумарних енерго-
витрат
Кінець
Введення інтенсивності руху (N), складу
руху ( r - типів) p, довжини зони ре-
монту(Lз.р.), вільна швидкість руху транс-
портних засобів(vв), енерговитрати транс-
портних засобів за типами (Er)
Дорога має
розмежувальн
у смугу
Розрахунок траекторії з врахуван-
ням ширини розмежувальної смуги
Розрахунок траекторії без врахування
ширини розмежувальної смуги
так ні
Блок 1
Блок 2
Блок 3
Блок 7
Блок 5
Блок 4
Блок 6

Отже, для визничення основних факторів, що
впливають на енерговитрати транспортних потоків
при проведенні дорожньо-ремонтних робіт необ-
хідно враховувати такі параметри, як склад, швид-
кість руху та час проходження транспортним пото-
ком зони ремонту.
Довжина ділянки дороги, що перекривається
для ремонту автомобільної дороги – один з фак-
торів, маніпулюючи яким, можна досягти
мінімізації витрат енергетичних ресурсів. Для кож-
ного методу організації робіт існує мінімальна тех-
нологічно обумовлена довжина ділянки, що пере-
кривається. При мінімальній довжині продук-
тивність дорожньо-ремонтної техніки буде
низькою, але годинні та добові транспортні витрати
будуть мінімальними. При збільшенні довжини
ділянки дороги, що перекривається енергетичні
витрати знижаються за рахунок підвищення про-
дуктивності праці машин. Однак, енергетичні вит-
рати транспортних потоків збільшуються. Отже,
існує така оптимальна довжина ділянки дороги, що
перекривається для кожного методу організації
робіт, при якії сумарні приведені енерговитрати бу-
дуть мінімальними.
Для визначення енерговитрат дорожніх машин
в зоні ремонту можна використовувати схему, на-
ведену на рис. 3.
Рис. 3. Множини споживачів та ресурсів в зоні проведення дорожньо-ремонтних робіт
Одним з найважливіших параметрів, що впли-
ває на виконання робіт є фронт комплекту L – діля-
нка траси, в межах якої діє комплект машин та зна-
ходиться місце для стоянки дорожньо-будівельної
техніки. Фронт робіт в свою чергу ділиться на за-
хватки l, де машини або ланки машин часткового
потоку виконують технологічний цикл робіт в зоні
і; 

n
i
ill
1
- захватка ланки, що працює в і=1, … n
зонах одночасно.
Фронт комплекту та захватка ланки в потоці
виконання робіт по ремонту дорожнього покриття
переміщується в темпі виконання робіт.
При вирішенні задачі оптимального розподілу
виробничих ресурсів з точки зору теорії множин, є
обмеження рівнем рішення системи множин «ресу-
рсів», що підлягають розподілу і множин «спожи-
вачів». Розглянемо систему більш детально. Вона
включає в себе:
- множину видів робіт на об’єкті (л1, … лn),
тобто підготовка підстильного шару, укладання ас-
фальтобетону, його ущільнення і т. ін.;
- множину методів виконання видів робіт
(л1, … лn), технології, які можуть застосовува-
тись;
- множину “споживачів” .
);;,...,1;,...,1;,...,1( ллялJ
л
л  

 ,

де =1 …- методи виконання робіт;
=1, … - різновиди робіт
Існує об’єднання множин імовірних методів 
виконання різновидів  робіт на об’єкті л.
Підсистема множин “ресурсів” включає:
- множину типорозмірів машин на ремонтній
ділянці {11, …, qd… , ШD};
- множину одиниць машин кожного з типороз-
мірів в зоні ремонту {М11, …, Мqd… , МШD};
- множину сполучень типорозмірів q, що
об’єднуються з урахуванням вимог технології робіт
та характеристик машин в групи v, {1, … v, … p};
- множина схем  виконання робіт різно-
видів  сполученями v типорозмірів машин {11, …,
 v , …p}. Перетин множини схем  та сполучень
машин дозволяє знайти множнину способів  вико-
нання робіт  видів J= J. Множина “ресурсів” –
це об’єднання множин способів  виконання різно-
видів  робіт сполученнями v типорозмірів q ма-
шин.










;;;,...,1
;,...,1;,...,1;,...,1(
qшq
pJ
Перетин множини “ресурсів” та “споживачів”
J*=  дає множину елементів, що співпада-
ють за ознакою – множину способів імовірного ви-
конання різновидів робіт на об’єктах.
Дана система надає можливість підібрати оп-
тимальний склад ресурсів по типорозміру та кіль-
кості машин за критерієм енергозбереження, при
проведенні робіт методами і, оптимальними з ряду
= 1, …, і, … , в зонах і= 1, …, n оптимального
розподілу обсягів різновидів за методами вико-
нання.
Висновок: моделюючи множину варіантів ро-
боти учасників системи «зона ремонту-транспорт-
ний потік» можна досягти мінімізації енерговитрат
як дорожніх машин в зоні ремонту, так і транспорт-
ного потоку.
Список літератури
1. Офіційний сайт Державної служби статис-
тики України/http://www.ukrstat.gov.ua/
2. https://fra.org.ua/uk/st/statistika/infoghrafika/
import-legkovikh-avtomobiliv-2015-2019
3. https://www.ukrinform.ua/rubric-
economy/2836971-virobnictvo-avtomobiliv-v-ukraini-
zroslo-na-6.html
4. Ремарчук М.П. Енергозберігаючі силові
передачі будівельно-дорожніх машин: Дис... д-ра
наук: 05.05.04 – 2009
5. У. Черчмен, Р. Акоф, Л. Арноф. Введение в
исследование операций. / М.: «Наука». - 1968.-488с.
СИНТЕЗ FUZZY КОРЕКТОРА ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНОЇ СИСТЕМИ НАВЕДЕННЯ
РОБОЧОГО ОРГАНУ
Євдокімов П.М.
кафедра електромеханіки та електроніки
Національна академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного,
SYNTHESIS OF FUZZY CORRECTOR OF THE ELECTROMECHANICAL SYSTEM OF WORKING
BODY GUIDANCE
Evdokimov P.
Hetman Petro Sahaidachnyi National Army Academy,
Department of Electromechanics and Department of Electromechanics and Electronics
Анотація
Виконано синтез Fuzzy коректора електромеханічної системи наведення робочого органу з системою
підпорядкованого регулювання координат та з нечітким коректором положення. Сформовано структуру
системи нечіткого висновку. Вибрано лінгвістичні змінні і задані множини їх значень. Визначено діапазон
зміни, тип і параметри функцій приналежності лінгвістичних змінних. Вибрано алгоритм нечіткого висно-
вку Mamdani. Сформовано базу правил нечіткого висновку.
Abstract
Fuzzy synthesis of the corrector of the electromechanical guidance system of the working body with the
system of subordinate coordinate control and with the fuzzy position corrector is performed. The structure of the
fuzzy conclusion system is formed. Linguistic variables are chosen and sets of their values are given. The range
of change, type and parameters of membership functions of linguistic variables are determined. The Mamdani
fuzzy inference algorithm is chosen. The base of rules of a fuzzy conclusion is formed.
Ключові слова: позиційна електромеханічна система, нечітке керування, Fuzzy коректор.
Keywords: electomechanical positioning system, fuzzy control, Fuzzy corrector.
Постановка проблеми. Електромеханічні си-
стеми наведення робочого органу характеризу-
ються багатокомпонентністю та особливостями їх
елементів. При синтезі оптимальної динаміки такої
системи, а також отримання інваріантності цих вла-
стивостей від параметричних змін і координатних
збурень необхідно використовувати методики,які .
враховувати зміну параметрів та моменту інерції кі-
нематичної схеми, люфт в механічній передачі,

зміну сумарного моменту статичного навантаження
у процесі на різні кути, тощо. Виконати це на основі
класичних методів та підходів теорії автоматичного
керування неможливо.
Доцільним підходом для отримання оптималь-
ної динаміки та статики робочого органу є викори-
стання інтелектуального керування, зокрема вико-
ристання в структурі системи керування нечітких
коректорів та регуляторів.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. У
разі, коли технологічні процеси є занадто склад-
ними для задач синтезу керування за допомогою за-
гальноприйнятих класичних методів, ефективним
стає нечітке керування. Нечітке керування дає
кращі результати у порівнянні з отримуваними за
використання типових загальноприйнятих (класич-
них) алгоритмів керування..
Число робіт присвячених нечітким системам
керування набирає популярності і продовжує збіль-
шуватися. В роботах [1-7] розглянуто перспективи
розвитку нечітких систем керування та підходи до
вирішення проблем нечіткого моделювання. В [8]
запропоновано підхід щодо розробки нечіткого ре-
гулятора з меншою кількістю правил, що дає змогу
зменшити обчислювальний час.
Формування цілей статті. Метою роботи є
синтез Fuzzy коректора, реалізованого в системі
MATLAB, для позиційної електромеханічної сис-
теми наведення робочого органу з нечітким корек-
тором регулятора положення.
ВИКЛАД ОСНОВНОГО МАТЕРІАЛУ
Для синтезу та моделювання систем нечіткого
виведення в середовищі MATLAB слугує спеціаль-
ний пакет Fuzzy Logic Toolbox, якій дає змогу роз-
робляти і тестувати нечіткі моделі у інтерактив-
ному режимі та у режимі команд.
Вхідними сигналами fuzzy коректора є похи-
бка регулювання ɛ та її похідна ɛ'. Нечіткий корек-
тора подається моделлю Мамдані (Mamdani Fuzzy
Inference System). Сума вихідного сигнала пропор-
ційного регулятора положення та нечіткого корек-
тора формує керуючу дію Uс – задаючий сигнал ко-
нтура регулювання швидкості.
Для проектованої системи нечіткого виве-
дення (fuzzy inference system (FIS)), що представляє
собою нечітку модель Мамдані, використаємо такі
алгоритмічні степені свободи:
оператор імплікації  мінімум-оператор;
оператор агрегації – максимум-оператор.
Для дефазифікації використає модель гравіта-
ційного методу (centroid).
Діапазони зміни вказаних вище вхідних ɛ, ɛ' та
вихідної Uс лінгвістичних змінних FIS отримуються
за результатами модельних та експериментальних
досліджень. Зокрема, на прикладі результатів моде-
лювання одної з раніше варіфікованої системи ке-
рування механізмом наведення дали змогу визна-
чити інтервали зміни вхідних та вихідних величин.
Похибка регулювання змінюється в інтервалі [–
35,35], похідна змінюється в інтервалі [–25,25].
Аналіз часових залежностей зміни похибки регу-
лювання, її похідної та швидкості двигуна при від-
працювання різних задаючих та збурюючих впли-
вів дали змогу визначити інтервал зміни вихідної
величини як [–160,160].
Для проектування fuzzy коректора необхідно
для вибраних лінгвістичних змінних задати терм-
множини. У якості лінгвістичних вхідних змінних
приймаємо похибку регулювання – Error та її похі-
дну – D–Error, яким відповідають п’ять лінгвістич-
них термінів:
NL – Negative Large (негативна велика);
N – Negative (негативна);
Z – Zero (нуль);
P – Positive (позитивна);
PL – Positive Large (позитивна велика).
Як терм-множини використовуватимемо мно-
жини T1,2,3 = {"негативна велика", "негативна",
"нуль", "позитивна", "позитивна велика"}. Функції
приналежності кожного терма кожної множини за-
даються далі.
Для скорочення запису правил використовува-
тимемо наступні символічні позначення для найме-
нування окремих термів вхідних і вихідних лінгвіс-
тичних змінних: NL – негативна велика; N – нега-
тивна; Z – нуль; P – позитивна; PL – позитивна
велика. Тоді терм-множини всіх лінгвістичних
змінних можна записати в скороченому вигляді:
T1,2,3 = {NL, N, Z, P, PL}.
Форму граничних термінів NL та PL прийма-
ємо трапецієподібною. Форму термінів N, Z, P
приймаємо трикутною. Вибираємо трикутну та тра-
пецієподібну форми функцій приналежності вжи-
ваються, бо у техніці нечіткого керування вони най-
частіше застосовуються за причини малих витрат
машинного часу при виконанні обчислювальної
процедури Мамдані.
Прийняті для лінгвістичних змінних Error та
D–Error, функції приналежності зображені на Рис.
1..
а б
Рис. 1. Функції приналежності вихідної змінної: а – Error; б – D–Error

Параметри функцій приналежності лінгвістичних змінних Error приведені в табл. 1., а D–Error  при-
ведені в табл. 2.
Таблиця 1
Параметри функції приналежності вхідної змінної Error
Терм Форма терму Характерні точки
NL – (Negative Large) трапеція [–35 –35 –12.32 –5.096]
N – (Negative) трикутник [–11.02 –4.914 –0.5572]
Z – (Zero) трикутник [–4.87 –0.37 –4.13]
P – (Positive) трикутник [0 5.642 11.76]
PL – (Positive Large) трапеція [4.816 9.198 34.58 34.86]
Таблиця 2
Параметри функції приналежності вхідної змінної D–Error
NL – (Negative Large) трапеція [–25 –25 –8.25 –3.373]
N – (Negative) трикутник [–6.7 –2.976 0.1985]
Z – (Zero) трикутник [–3.5 0 3.4]
P – (Positive) трикутник [0.397 3.64 7.738]
PL – (Positive Large) трапеція [4.165 8.399 25,25]
Для вихідній змінній Uc (сorrection signal) ви-
бираємо дев’ять лінгвістичних термінів:
NL – Negative Large (негативна велика);
NM – Negative Middle (негативна середня);
NS – Negative Small (негативна мала);
N – Negative (негативна);
Z – Zero (нуль);
P – Positive (позитивна);
PS – Positive Small (позитивна мала);
PM – Positive Middle (позитивна середня);
PL – Positive Large (позитивна велика).
Як у випадку вхідних, форму граничних термів
PL та NL приймаємо трапецеподібною, а форму
"внутрішніх" термів NM, NS, N, Z, P, PS, PM – три-
кутною. Обрати параметри термів для змінної скла-
дніше, ніж для вихідних змінних, точно встановити
їх можна лише після багаторазового моделювання.
У результаті виконання відповідно поставлених
комп’ютерних експериментів на створеній Sim-
ulink-моделі та опрацюванні їх результатів, отри-
мано остаточні значення параметрів функцій при-
належності вихідної лінгвістичної змінної, зна-
чення яких показано в Табл3, а самі їх графічне
зображення функції приналежності корегуючого
сигналу  на Рис.2.
Таблиця 3
Параметри функції приналежності вхідної змінної Korrection
NL – (Negative Large) трапеція [–160 –160 –112 –80]
NM – (Negative Middle) трикутник [–112 –80 –48]
NS – (Negative Small) трикутник [–80 –48 –24]
N – (Negative) трикутник [–48 –24 0]
Z – (Zero) трикутник [–19 0 24]
P – (Positive) трикутник [0 24 48]
PS – (Positive Small) трикутник [24 48 80]
PM –( Positive Middle); трикутник [48 80 112]
PL – (Positive Large) трапеція [80 112 160 160]
На підставі аналізу експериментальних перехі-
дних процесів сформовано базу правил нечітких
продукцій. Оскільки розглядаються дві вхідні лінг-
вістичні змінні, кожна з яких має 5 термів, то сис-
тема нечіткого висновку міститиме 25 правил нечі-
тких продукцій наступного виду:
ПРАВИЛО_1: ЯКЩО "Error є PL" І "D–Error є
PL" ТО Korrection "є NL".
Складені таким чином та уточнені в процесі
модельних досліджень правила для зручності пока-
зані у вигляді табл. 4

Рис. 2. Функції приналежності вихідної змінної Korrection
Таблиця 4
База правил формування лінгвістичних змінних Fuzzy коректора
Похибка регулювання – Error
NL N Z P PL
Похіднапо-
хибкирегу-
лювання–
D–Error
NL PL PL Z N NS
N PM PS Z Z N
Z PS P Z Z N
P Z Z Z N NM
PL PS P Z NS NL
Представлену інформацію досить для проекту-
вання нечіткої системи. Така система матиме 2
входи, один вихід, двадцять п'ять правил типу
«якщо..., то...» (відповідно до Табл. 4) і по п'ять фу-
нкцій приналежності входів і сім для виходу. Побу-
дуємо дану систему, використовуючи алгоритм ви-
ведення Mamdani.
Як вказано вище, діапазон зміни змінних, тип і
параметри функцій уточнюються в процесі на-
стройки fuzzy коректора.
Для перевірки системи у дії скористаємось фу-
нкцією перегляду правил (Rule Viewer). У лівій ча-
стині вікна в графічній формі представлені функції
приналежності аргументів «Error» та її похідної
«D–Error», в правій – функції приналежності змін-
ної виходу «Korrection» з поясненням механізму ух-
валення рішення.
Вертикальна межа, що перетинає графіки в
правій частині вікна, яку можна переміщати, дає
змогу змінювати значення змінних входу (це ж саме
можна робити, задаючи числові значення в полі
Input (Вхід)), при цьому відповідно змінюються
значення «Error» і «D–Error» в правій верхній час-
тині вікна і, відповідно, значення вихідної змінної
«Korrection». Таким чином, за допомогою побудо-
ваної моделі і вікна перегляду правил можна вирі-
шувати задачу синтезу корегування параметрів
Fuzzy регулятора. Зміна аргументу шляхом перемі-
щення червоної вертикальної лінії дуже наочно де-
монструє, як система визначає значення виходу.
У вікні перегляду поверхні виходу (Рис.3)
представлено поверхневий графік залежності вихі-
дної змінної (корегуючого сигналу) від вхідних.
Рис. 3 Функція приналежності вихідної величини Uc.fuz на 3D поверхні спроектованого нечіткого корек-
тора FIS
Як показали дослідження, змінюючи тип і па-
раметри функцій приналежності, діапазон їх зміни
Range можна синтезувати Fuzzy коректор, що дає
змогу отримати бажані чи оптимізувати закони
руху робочого органу, і, тим самим, реалізувати не-

обхідні показники динаміки та динамічні наванта-
ження в багатомасовій системі механізму наве-
дення.
Висновки з цього дослідження і перспек-
тиви подальших робіт у цьому напрямку
У статті обґрунтовано алгоритмічні степені
свободи моделі системи нечіткого виведення типу
Мамдані для реалізацї коректора регулятора поло-
ження робочого органу.
Виконано параметричний синтез Fuzzy корек-
тора, його тестування та комп’ютерну реалізацію в
середовищі Simulink математичного пакету
МatLAB.
Аналіз результатів моделювання показав, що
перехідні процеси змінних стану системи в замкну-
тій системі з Fuzzy коректором в режимі позиціону-
вання є неколивними без режимів дотягування і ма-
ксимально допустимим прискоренням та сповіль-
ненням.
Список літератури
1. Mamdani E.H. Applications of fuzzy logic to
approximate reasoning using linguistic synthesis //
IEEE Trans-actions on Computers. – Vol. 26, no. 12. –
1977. – Pp. 1182-1191.
2. Герман Э.Е. Проектирование нечетких моде-
лей интеллектуальных промышленных регулято-
ров и систем управления / Э.Е. Герман, Л.А. Климе-
нко // Інформаційно-керуючі системи на залізнич-
ному транспорті. – 2015. – № 3.– C. 24-31.
3. Sharma D. Designing and Modeling Fuzzy
Control Systems / D. Sharma // International Journal of
Computer Applica- tions. – 2011. – № 1(16). – Р. 46-
53. https://doi.org/10.5120/1973-2644.
4. Filo G. Modelling of fuzzy logic control system
using the MATLAB SIMULINK program / G. Filo //
Technical Trans- actions. – 2010. – № 8(107). – Р. 73-
81.
5. Singhala P. Temperature Control using Fuzzy
Logic / P. Singhala, D.N. Shah, B. Patel // International
Journal of Instrumentation and Control Systems
(IJICS). – 2014. – № 1(4). – Р. 1-10.
https://doi.org/10.5121/ijics.2014.41011.
6. Saudagar P.A. Design of Fuzzy Logic
Controller for Humidity Control in Greenhouse / P.A.
Saudagar, D.S. Dhote, K.D. Chinchkhede //
International Journal of Engineering Inventions. –
2012. – № 1(11). – Р. 45-49.
7. Solanke D.R. Design & Implementation of
Fuzzy Inference System For Automatic Braking
System / D.R. Solanke, K.D. Chinchkhede, A.B.
Manwar // International journal of Reseach in Science
and Engineering. – 2017. – № 6(9).– Р. 1242-1255.
8. Chopra S. Fuzzy Controller: Choosing an
Appropriate and Smallest Rule Set / S. Chopra, R.
Mitra, V. Kumar // International Journal of
Computational Cognition. – 2005. – № 4(3). – Р. 73-
79.
DEVELOPMENT OF EQUIPMENT FOR ARC METALLIZATION WITH PULSATING SPRAYING
AIRFLOW TO IMPROVE THE TECHNOLOGICAL PROPERTIES OF THE COATING
Zakharova I.
Associate Professor
Pryazovskyi State Technical University, Ukraine
Abstract
In the global practice of the applications, more than 50% of metal coatings applied by the method of electric
arc metallization, which has the following advantages: high productivity, simplicity of equipment, low power
consumption, the possibility of obtaining coatings with high operational properties through the use of scarce and
inexpensive wires of industrial production.
At arc spraying, there is intensive oxidation of metal sprayed with air oxygen, which leads to a considerable
burnout of alloying elements and significantly reduces the properties of the applied coating.
To reduce the oxidative effect of the spraying airflow on the liquid metal of the electrodes, the method of
pulsating air supply to the electrode melting zone by introducing an additional element - the pulsator valve in the
spray system of the electroarc metallizer is proposed.
This paper presents the design of the device - the pulsator valve to create a controlled pulsating atomizing
flow with certain pulses at arc metallization. The optimal design is provided, which allows reducing the impact of
the transport flow (namely air oxygen) on the atomized material of the electrodes as much as possible.
Keywords: arc metallization, pulsating jet, pulsator, oxygen, frequency, micro-hardness.
During electroarc spraying, there is an intensive
chemical reaction of the spraying airflow with the ma-
terial that is sprayed, which leads to a significant burn-
out of alloying elements [1-5]. The intensity of oxida-
tion increases with the growth of such parameters as
compressed air pressure, distance from the nozzle of the
device to the sprayed part, which has a negative impact
on the mechanical properties of coatings and reduces
their quality.
This is one of the main challenges of arc metalli-
zation, and considerable attention is paid to its solution
by scientists.
The lack of scientifically grounded economical
technology to reduce the impact of spraying flow oxy-
gen on the liquid metal of the ends of the molten elec-
trodes, led to the development of the arc metalization
method using a pulsating spraying airflow and the de-
sign of the device to reduce the burnout of alloying el-
ements and improve the properties of the coating. Ear-
lier studies of this topic are not known or require theo-
retical and technological substantiations for the
practical use of the method.
Thus, the purpose of the research is to reduce ox-
idation of metal particles at arc metallization to obtain

coatings with the specified properties and to implement
resource saving.
To reduce the oxidizing effect of the spraying jet
on the liquid metal of the ends of the molten electrodes,
it is proposed to use a pulsating spraying flow to sepa-
rate and transport the material sprayed from the surface
of the electrode ends. The use of a pulsating spraying
airflow, due to pulsations of a certain frequency, re-
duces the influence of oxygen on the molten metal of
the electrodes [6,7]. Also, the equipment for obtaining
controlled pulsating spraying flow has been developed
[9-11].
Design of the pulsating device (pulsator) is a cy-
lindrical body with inlet and outlet nozzles for the input
and output of compressed air, inside which the rod with
a bore and the possibility of rotation is installed, Fig. 1.
Fig. 1 Assembly diagram of the pulsator valve.
1 - housing; 2 - rod; 3 - lid; 4 - nozzle; 5 - bearing; 6 – screw.
High precision manufacturing of parts with mini-
mal clearances, especially the rod bodies and mounting
position of the bearing, as well as the sealing lid, which
acts as a second bearing mounting, allows achieving a
pulsation with almost complete overlap of the airflow.
In other words, when the rotation occurs, at the moment
when the stem bore mismatches with the socket bore,
the air supply is completely cut off even at high pres-
sure.
The proposed solution is to mount bearings on the
rod axis, which will precisely and firmly position the
rod in the pulsator housing. Mounting the lid on four
screws allows for a near-monolithic connection to the
housing, thus fixing the upper bearing firmly and elim-

inating the possibility of rod movement in all axes ex-
cept the rotation axis. The bearing arrangement on the
rod eliminates friction during rotation and, conse-
quently, wear and heat generation, making this design
capable of continuous operation in the industrial spray-
ing process.
The rod shank is mounted to the electric motor via
a keyway coupling.
The design of the pulsator ensures the stability of
the flow pulses of the preset frequency, due to the fixa-
tion bearings of the pulsator-valve in the housing. The
removable lid provides mobility of the pulsator valve in
the presence of wear and tear during continuous opera-
tion. The design provides free rotation of the pulsator
valve in the presence of ultra-high pressure (5-6 atm) in
the air supply system.
The presence of the pulsator valve in the air supply
system does not affect the arc metallization process but
reduces the amount of air required.
Fig. 2. Pulsator design, intended for industrial use with stationary metallizers.
a - pulsator components: 1 - housing; 2 - rod; 3 - lid.
b - pulsator as a part: 1 - housing; 2 - nozzle; 3 - lid; 4 - rod
To determine the effect of this process on the qual-
ity of the coating, particle microhardness measure-
ments were performed. It was found that with increas-
ing frequency of pulsation of a spraying flow micro-
hardness of particles increases for frequencies 65 - 85
Hz, then some decrease is observed, and microhardness
approaches to a level similar to that at low frequencies
or without pulsations. The nature of the change and
range of hardness changes of the particles are shown in
the figure. 3
Fig. 3.- Character of change in microhardness of coating particles.
The dependence is calculated with consideration
of maximum and minimum particle hardness of the
coating.
Based on the carried out researches it is estab-
lished that the optimum range of frequencies of pulsa-
tion of spraying airflow are frequencies 65 - 85 Hz.
Conclusions
As a solution to the problem of reducing the oxi-
dizing effect on the metal of sprayed electrodes, a pul-
sating supply of the spraying airflow at electric arc met-
allization by introducing an additional element is pro-
posed.

The pulsating device is a cylindrical body with in-
let and outlet nozzles for the input and output of com-
pressed air, inside which a rod with a bore and the pos-
sibility of rotation is installed.
The pulsating effect is obtained by rotating the rod
with the bore and periodically connecting the inlet and
outlet nozzles of the pulsator cylinder.
The designed device (pulsator) is installed in front
of the arc spraying system, allowing to significantly re-
duce air consumption and possessing no inconvenience
(interference) in the arc spraying process.
References
1. Xiaoou H, Yufen L. The current situation and
future of thermal industry in China.Thermal Spray So-
lutions. Advance in Technology and Application Proc.
Of ITSC-2004.Osaka, Japan,2009
2. Sundararajan G. Mahajan Y.R, Joshi S.V.
Thermal spraying in Indian: status and prospects. Ex-
panding thermal spray performance to new markets and
application. Proc. of ITSC-2009. Las-Vegas,
USA,2009, P511-516
3. Vakhalin V.A., Maslenkov S.B., Kudinov
V.V. Protsess plavleniya i raspyleniya materiala el-
ektrodov pri elektrodugovoy metallizatsii. Fizika i
khimiya obrabotki materialov. 1981. №3 s 58-63
4. Alkhimov A.P., Kosarev V.F., Plokhov A.V.
Nauchnyye osnovy tekhnologii kholodnogo gazo-
dinamicheskogo napyleniya (KHGN) i svoystva napyl-
ennykh materialov. Novosibirsk: NGTU, 2006. 280 s.
5. Katts N.V., Antoshin Ye.V. Vadivasov D.G.
Metallizatsiya raspyleniyem. M.: Mashinostroyeniye
1966, S.200
6. Royanov V.A. Ustroystvo dlya elektro-
dugovoy metallizatsii s pul'siruyushchim rezhimom is-
techeniya vozdushno-raspylyayushchey strui
/V.A.Royanov, V.I. Bobikov //Svarochnoye proizvod-
stvo №4,2015 s.12-15
7. Royanov V.A., Snizheniye vozdeystviya kis-
loroda na zhidkiy metall pri elektrodugovom napylenii
pul'siruyushchey struyey vozdukha // V.A. Royanov,
Zakharova I.V., Kryuchkov N.S./WorldSience 5(45),
Warsaw RS Global Sp.2.O.O.IndexCopernicus, aca-
demia.edu.2019
8. V. Royanov, I.Zakharova, E. Lavrova. Devel-
opment of properties of spray flow and nature of pres-
sure distribution in electric arc metalization // Eastern-
European Journal of Enterprise Technologies, 6/5 (90)
2017, - S.41-49.
9. V.A. Royanov I.V. Zakharova N. Kryuchkov
Izucheniye vliyaniya konstruktsiy raspylyayushchego
ustroystva na kachestvo napylennogo sloya// Universi-
tetskaya nauka – 2017: Mezhdun. nauch.-tekhn. konf.,
Priazovskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universi-
tet, g.Mariupol', 18-19 maya 2017 g. – Mariupol':
GVUZ «PGTU», 2017.- T2.- S. 86-87 Захарова І. В.,
Роянов В.
10. O. Kryuchkov M. S. Vplyv pulʹsuyuchoho
rozpylyuvalʹnoho potoku na efektyvnistʹ vy-
korystannya elektrodiv, pry utvorenni pokryttiv. // Ma-
terialy 4 mizhnarodnoyi naukovo-praktychnoyi konfer-
entsiyi «Topical issues of the development of modern
science» Sofyya, Bolharyya, 11-13 hrudnya, 2019.
s.88-94
11. Zakharova I.V., Royanov A.O., Kryuchkov
M.S. Vplyv chastoty pulʹsatsiy na mitsnistʹ
zcheplennya pokryttya z osnovoyu. // The 16th Interna-
tional conference “Science and society” (December 27,
2019) Accent Graphics Communications & Publishing,
Hamilton, Canada. 2019. 6-11 p.
ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ
ПРОГРАММИРОВАННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
Аль-Аммори А.
доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой информационно-аналитической деятельности и
информационной безопасности, Национального транспортного университета, Киев, Украина
Дяченко П.В.
кандидат технических наук, доцент,
доцент кафедры компьютерных наук и системного анализа,
Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, Украина
Клочан А.Е.
аспирант кафедры информационно-аналитической деятельности и
информационной безопасности, Национального транспортного университета, Киев, Украина
Семаев А.А.
аспирант кафедрой информационно-аналитической деятельности и
информационной безопасности,Национального транспортного университета, Киев, Украина
Аль-Аммори Х.А.
аспирант кафедры международных перевозок и таможенного контроля,
Национального транспортного университета, Киев, Украина
Семаева А.О.
аспирант кафедрой информационно-аналитической деятельности и информационной безопасности,
Национального транспортного университета, Киев, Украина

FORMING SYSTEM EFFICIENCY OF PROCESSES PROGRAMMED OPERATION OF AIRCRAFT
Al-Ammouri A.
Doctor of Technical Sciences, Professor
Head of the Department of Information Analysis and Information Security,
Dyachenko P.
PhD, Associate Professor
Associate Professor of the Department of Computer Science and Information Technology Management,
Cherkasy State Technological University, Cherkasy, Ukraine
Klochan A.
postgraduate student, Department of Information Analysis and Information Security,
Semaiev A.
postgraduate student of the Department of Information Analysis and Information Security,
Al-Ammori H.
postgraduate student, Department of International Transportation and Customs Control,
Semaieva A.
postgraduate student, Department of Information Analysis and Information Security,
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы формирования системной эффективности процессов программи-
рованной эксплуатации воздушных судов, с учетом эффективности обеспечения надежности и безопасно-
сти полетов.
Сформулирована многоплановая задача системных исследований как фундаментальная научно-тех-
ническая проблема, обеспечивающая комплексное решение задач разрабатывающих и эксплуатационных
авиапредприятий: (проектирование - серийное производство - эксплуатация), и системную увязку техни-
ческих, надежностных, эксплуатационных, технологических, организационных, организационно-эконо-
мических и социальных аспектов управления.
Рассмотрены современные методологии и автоматизированные средства обнаружения отказов для
восстановления технического состояния авионики зарубежных авиакомпаний при принятых программах
технического обслуживания и ремонта (MSG -1, MSG -2, MSG -3, MSG -4).
Получены математические зависимости учета экономической и системной эффективности с точки
зрения отказоустойчивости и отказобезопасности информационно-управляющих систем.
Abstract
The article discusses the formation of systemic efficiency of the processes of programmed operation of air-
craft, taking into account the effectiveness of ensuring reliability and safety of flights.
The multifaceted task of system research is formulated as a fundamental scientific and technical problem that
provides a comprehensive solution to the problems of developing and operating aviation enterprises: (design -
mass production - operation), and systematic coordination of technical, reliable, operational, technological, organ-
izational, organizational, economic and social aspects of management.
Modern methodologies and automated means for detecting failures to restore the technical state of avionics
of foreign airlines are considered with the adopted maintenance and repair programs (MSG -1, MSG -2, MSG -3,
MSG -4).
The mathematical dependencies of accounting for economic and systemic efficiency from the point of view
of fault tolerance and fail-safe information management systems are obtained.
Ключевые слова: системная эффективность, программированная эксплуатация, жизненный цикл,
надежность, отказобезопасность.
Keywords: system efficiency, programmed operation, life cycle, reliability, fail-safe.
Введение. Системная эффективность програм-
мированной эксплуатации авиационной техники
(АТ) достигается за счёт оптимального выбора еди-
ной совокупности свойств как создаваемой про-
грессивной АТ, так и процессов и систем реализу-
ющих их, во всех этапах жизненного цикла (ЖЦ).
Постоянное совершенствование и развитие воз-
душных судов (ВС) и их функциональных систем
(ФС) предусматривает усиление влияния систем-
ных методов комплексно-целевого планирования,
оптимизации и управления на все завершающие
этапы ЖЦ, особенно при эксплуатации ВС. Внедре-
ние современных средств комплексной автоматиза-
ции на всех этапах ЖЦ требует непрерывного раз-
вития и совершенствования научных методов опти-
мизации и управления [1,2,3].
Системная эффективность – обобщенная ка-
тегория совокупности свойств полиэргатической
системы "экипаж-ФС", "экипаж-ВС", оцениваемая
показателями: строения, функционирования, адап-
тации и развития в структурах ЖЦ при ограниче-
ниях на системные ресурсы и реализующая свои
возможности (летно-технические характеристики

(ЛТХ), эксплуатационно-технические характери-
стики (ЭТХ), надежностные характеристики) в
условиях программированной эксплуатации ВС за
счет комплексного решения множества задач целе-
полагания, оптимального планирования и целедо-
стижения как по уровням иерархии, так и по этапам
ЖЦ.
Программированная эксплуатация (ПЭ) –
упорядоченная деятельность авиационных специа-
листов и техники, основанная на всестороннем ис-
пользовании информации об объекте эксплуата-
ции, совокупности методов и средств, новых ин-
формационных технологий и организационных
структур за счет внедрения процессных и систем-
ных методов комплексно-целевого планирования,
оптимизации и управления для выполнения требу-
емой эффективности и безопасности полетов (БП).
Программирование жизненного цикла – ин-
формационная основа интеграции систем автома-
тизированного проектирования и других автомати-
зированных систем в соответствии со стадиями
ЖЦ.
Основная часть. Одна из задач деятельности
авиационных предприятий в современных усло-
виях – наиболее полное удовлетворение обще-
ственных потребностей в авиационных услугах, ко-
торые постоянно изменяются и совершенствуются,
а структура их непрерывно усложняется.
Усложнение общественных потребностей обу-
славливает необходимость повышения ответствен-
ности организации-производителя за их полное
удовлетворение. Этой задаче подчинены новые ме-
тоды повышения системной эффективности на ос-
нове комплексной автоматизации производства и
управления.
Значительная роль комплексной автоматиза-
ции процессов программированной эксплуатации
ВС в современных условиях отводится усилению
заинтересованности как авиационных предприя-
тий, так и научных учреждений в использовании на
практике результатов научных исследований и раз-
работок на основе постоянного совершенствования
процессов интеграции по всем этапам ЖЦ (рис. 1),
где ТЗ – техническое задание, Э – эксплуатация,
Tпроиз – время фазы производства, Tэксп –
время фазы эксплуатации.
Рис.1. Структура ЖЦ АТ
Решение задач комплексной автоматизации
процессов авиационных предприятий, ориентиро-
ванных на конечные результаты деятельности, поз-
воляет повысить системную эффективность как
главную цель их функционирования.
Главная цель включает следующие основные:
- Производственную, обеспечивающую задан-
ный уровень качества и надёжности ВС и их систем
согласно требованиям, предусмотренным техниче-
скими характеристиками;
- Научно-техническую, направленную на по-
вышение уровня эксплуатационных свойств про-
цессов и систем программированной эксплуатации
ВС на всех этапах ЖЦ;
- Социальную, обеспечивающую решение со-
циальных задач на этапе эксплуатации
- Экономическую, направленную на рацио-
нальную реализацию на этапе эксплуатации сово-
купности заложенных в ВС свойств при минималь-
ных затратах ресурсов;
- Управленческую, обеспечивающую эффек-
тивное использование информационного ресурса
систем комплексной автоматизации.
Для обеспечения системной эффективности,
согласно формулы вероятности благополучного ис-
хода полета:
      .....)t(P)t(P)t(PtPtPtP
q
m
пожар
c
k
увд
n
i
b
a
эф
l
r
овваобип  
  111 11
где  tPао – вероятность отказоустойчивой и
безотказной работы авиатехники при эксплуатации
в ожидаемых условиях;  tPовв – вероятность
непопадания ВС в условия опасных внешних воз-
действий;  tPЭФ – вероятность парирования эки-
пажем отказов авиатехники при эксплуатации ВС в

VOL-1-No-49-49-2020

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to VOL-1-No-49-49-2020

Similar to VOL-1-No-49-49-2020 (20)

More from The scientific heritage

More from The scientific heritage (20)

VOL-1-No-49-49-2020