НАВЧАЛЬНІ ТА КУРСОВІ ПРОЄКТИ

На цій сторінці зібрані мої навчальні, курсові та особисті проєкти, виконані під час навчання в КПІ та самостійної практики.

Основні напрями проєктів: автоматизація технологічних процесів, системи керування, математичне моделювання, Industrial IoT, аналіз даних, штучний інтелект та веброзробка.

У межах дисципліни було виконано дослідження методів інтелектуального аналізу даних для моделювання промислового процесу низькотемпературного розділення коксового газу.
У роботі реалізовано та порівняно підходи на основі нейронних мереж, нечіткої логіки та нейро-нечітких систем у середовищі MATLAB.

Було виконано:

• попередню обробку та аналіз експериментальних даних;

• поліноміальну апроксимацію та сплайн-інтерполяцію;

• нечітку кластеризацію методами FCM та Subtractive Clustering;

• побудову нейронних мереж прямого поширення;

• моделювання ANFIS-систем типу Sugeno;

• створення гібридних кластеризованих нейронних моделей;

• аналіз точності апроксимації та порівняння моделей;

• тестування моделей на незалежних train/test вибірках.

Інструменти

MATLAB • Neural Network Toolbox • Fuzzy Logic Toolbox • ANFIS • FCM Clustering • Subtractive Clustering

Розробка математичної моделі технологічного апарату керування та синтез оптимального керування

У межах курсового проєкту було виконано повний цикл постановки, моделювання та синтезу оптимального керування для технологічного процесу.

У межах курсового проєкту з дисципліни «Оптимальне керування системами» було сформульовано задачу оптимального керування для реального технологічного процесу, обрано критерій оптимальності, побудовано математичну модель, синтезовано оптимальний лінійний регулятор, досліджено можливість введення інтегральної складової, опрацьовано рівняння Ріккаті, проведено пошук оптимального програмного керування та розглянуто задачу керування за мінімальним часом.

У межах розрахункової роботи було реалізовано нечітку систему керування для трубчастої печі установки вакуумної перегонки мазуту. Проєкт охоплював аналіз технологічного процесу, побудову дерева аварійних ситуацій, експертне оцінювання факторів впливу та створення нечіткого регулятора у MATLAB Fuzzy Logic Toolbox.

Що було реалізовано

• аналіз технологічної системи вакуумної перегонки мазуту;

• побудова структурно-параметричної схеми процесу;

• аналіз аварійних ситуацій і причинно-наслідкових зв’язків;

• побудова дерева аварій;

• розрахунок імовірностей аварійних ситуацій;

• експертне ранжування технологічних факторів;

• оцінювання компетентності експертів;

• створення нечіткої системи керування (Fuzzy Control System);

• формування бази нечітких правил;

• побудова функцій належності;

• реалізація нечіткого логічного висновку Mamdani;

• моделювання системи у MATLAB Fuzzy Logic Toolbox;

• аналіз поведінки системи через Rule Viewer та Surface Viewer.

Основна ідея системи

Нечітка система керування регулювала витрату паливного газу залежно від температури мазуту на виході з трубчастої печі. Для опису поведінки системи використовувались лінгвістичні змінні типу:

• «Занадто низька температура»;

• «Нормальна температура»;

• «Занадто висока температура».

Керування реалізовувалось через набір експертних правил виду:

«Якщо температура занадто низька — збільшити подачу газу».

Технології та інструменти

MATLAB • Fuzzy Logic Toolbox • Neural Networks Toolbox • Mamdani FIS • Sugeno FIS • Machine Learning • Fuzzy Logic • Expert Systems • Data Analysis

У межах контрольної роботи з Industrial IoT було реалізовано IoT-модель трубчастої печі на базі ESP32 із використанням MQTT, сенсорів температури, тиску та витрати газу. Система підтримувала збір, візуалізацію та передавання технологічних параметрів у реальному часі.

Що було реалізовано

• перенесення функціональної схеми автоматизації на IoT-архітектуру;

• підключення датчиків температури, тиску та витрати газу;

• реалізація керування клапаном через сервопривід;

• використання ESP32 як центрального IoT-контролера;

• передавання даних через MQTT;

• розділення даних на окремі MQTT-топіки:

  • furnace/mazut;

  • furnace/fuel;

• візуалізація параметрів на OLED-дисплеї;

• робота з I2C, PWM та ADC;

• моделювання системи у Wokwi;

• реалізація програмної логіки на MicroPython.

Основні можливості системи

• моніторинг температури трубчастої печі;

• контроль тиску мазуту;

• контроль витрати паливного газу;

• дистанційне передавання телеметрії;

• IoT-комунікація через MQTT;

• візуалізація параметрів у реальному часі;

• моделювання промислового IoT-рішення без фізичного стенду.

Технології та інструменти

ESP32 • MQTT • MicroPython • Wokwi • OLED Display • DS18B20 • I2C • PWM • ADC • Industrial IoT

У межах домашньої контрольної роботи було розроблено SCADA-систему для моніторингу та керування технологічним процесом вакуумної перегонки мазуту. Реалізовано мнемосхеми, систему візуалізації параметрів, тренди, механізми введення уставок, ролі користувачів та аварійну сигналізацію.

Що було реалізовано

• розробка мнемосхеми технологічного процесу;

• створення переходів між екранами SCADA;

• відображення поточної дати та часу;

• побудова трендів параметрів процесу;

• створення тегів та логічних ланцюжків обробки даних;

• моделювання температури та витрати палива;

• введення уставок температури;

• реалізація механізму запуску/зупинки процесу;

• налаштування ролей користувачів: Administrator, Operator, Guest;

• обмеження доступу до елементів інтерфейсу;

• реалізація tooltip-підказок;

• додавання аварійної звукової сигналізації;

• візуальна індикація перегріву;

• оцінка інформативності мнемосхем.

Основні можливості системи

• моніторинг температури печі;

• контроль витрати палива;

• встановлення температурних уставок;

• відображення параметрів у реальному часі;

• система прав доступу;

• аварійне сповіщення при перегріві;

• тренди технологічних параметрів.

Інструменти та технології

mySCADA • SCADA/HMI • Industrial Automation • Trend Monitoring • Access Control • Human-Machine Interface

У межах курсової роботи з теорії автоматичного керування було виконано аналіз технологічного об’єкта, побудову математичної моделі, виведення передатних функцій, налаштування ПІ- та ПІД-регуляторів, аналіз якості системи за критеріями Гурвіца, Найквіста та Михайлова, побудову цифрової моделі системи, вибір періоду квантування, дослідження z-передатної функції та синтез системи у просторі станів із побудовою спостерігача й регулятора стану.

Було виконано

• аналіз технологічного об’єкта;

• виведення передатних функцій;

• побудова перехідних і частотних характеристик;

• налаштування ПІ- та ПІД-регуляторів;

• аналіз якості системи;

• перевірка стійкості за критеріями Гурвіца, Найквіста та Михайлова;

• побудова цифрової моделі;

• вибір періоду квантування;

• аналіз z-передатної функції;

• моделювання у просторі станів;

• синтез спостерігача та регулятора стану.

Інструменти

Mathcad • MATLAB • Simulink • Control System Toolbox

У межах курсової роботи було реалізовано алгоритми керування дискретними виходами для трьох промислових контролерів: Ломіконт Л-110, ПЛК-154 та МІК-51. Проєкт включав порівняння різних підходів до PLC-програмування, підготовку схем комутації, специфікацій, блок-схем алгоритмів та користувацьких інструкцій.

Навчальний проєкт, присвячений проєктуванню та реалізації реляційної бази даних у PostgreSQL для моделювання навчального процесу університету. У межах серії лабораторних робіт було реалізовано архітектуру БД, створення таблиць, зв’язків, SQL-запитів, об’єднання таблиць, агрегатних операцій та механізмів транзакцій.

Що було реалізовано

• проєктування архітектури реляційної бази даних;

• створення таблиць та визначення типів даних;

• реалізація зв’язків one-to-one, one-to-many, many-to-many;

• використання PRIMARY KEY та FOREIGN KEY;

• модифікація таблиць через ALTER TABLE;

• застосування обмежень UNIQUE, NOT NULL, CHECK;

• SQL-запити INSERT, SELECT, UPDATE, DELETE;

• фільтрація, сортування та агрегатні функції;

• JOIN, UNION, EXCEPT, INTERSECT;

• GROUP BY, HAVING, ROLLUP;

• дослідження транзакцій та рівнів ізоляції.

Технології

PostgreSQL • pgAdmin • SQL • relational databases • transactions • JOIN • GROUP BY

Проєкт був присвячений розробленню щитової конструкції для системи автоматизації процесу вакуумної перегонки мазуту. У межах роботи виконано проєктування щита керування, розміщення приладів автоматизації, створення монтажної документації, специфікацій та креслень.

Навчальний проєкт, у межах якого було розроблено мікроконтролерну систему керування світлодіодною матрицею 8×8. Система реалізує декілька режимів роботи індикатора: виведення символів, рухомий вогник та авторську анімацію.

Реалізовано:

• керування LED-матрицею 8×8;

• виведення символів “ЛА-11” та “ІХФ”;

• режим “рухомого вогника”;

• авторську анімацію квадратиків;

• перемикання режимів;

• імітаційну схему в ISIS Proteus.

Технології

C • AVR • ISIS Proteus • мікроконтролери • цифрова схемотехніка

У межах навчального проєкту з веброзробки та проєктування інформаційних систем було створено інформаційну систему з використанням PHP 8.2, SQL, HTML, CSS, MySQL. 

Реалізовано CRUD-операції, маршрутизацію запитів, роботу з базою даних та адміністративну панель керування.

Основні можливості

• перегляд каталогу морозива;

• сортування за типами;

• перегляд інформації про товар;

• додавання нових позицій;

• редагування існуючих записів;

• видалення записів;

• робота з рейтингами та наявністю товару.

Технології

PHP 8.2 • Laravel • MySQL • SQL • HTML • CSS • MVC • Blade Templates

Навчальний проєкт з об’єктно-орієнтованого програмування, створений під час вивчення Java та принципів побудови інформаційних систем.
Проєкт моделює роботу фітнес-центру та реалізує базові операції керування клієнтами.

Реалізовані можливості

• додавання, редагування та видалення клієнтів;

• сортування за іменем та тривалістю відвідування;

• пошук клієнтів за типом абонемента;

• робота з колекціями та Comparator;

• консольне меню для взаємодії з системою;

• завантаження та збереження даних.

Технології

Java • OOP • Collections • Comparator • IntelliJ IDEA

Що було вивчено

• принципи об’єктно-орієнтованого програмування;

• робота з класами та enum;

• організація структури проєкту;

• реалізація логіки CRUD-систем.

Один із перших навчальних проєктів з програмування, створений під час вивчення основ HTML, CSS та JavaScript.
У проєкті реалізовано просту браузерну мінігру з керуванням персонажем за допомогою клавіатури, перевіркою меж і базовою логікою зіткнень з об’єктами.

Реалізовано:

• рух персонажа стрілками;

• стрибок за клавішею Space;

• обмеження меж ігрового поля;

• повідомлення про перемогу або програш;

• використання GIF-зображень як ігрових об’єктів.

Технології

HTML • CSS • JavaScript