Наукова діяльність

Наукова діяльність кафедри прикладної математики

спрямована на розробку і застосування нових математичних моделей і методів математичного та комп’ютерного моделювання, чисельного аналізу, багатокритеріальної оптимізації, теорії прийняття рішень, мережевих інформаційних технологій, що застосовуються при вирішенні прикладних задач в господарських, технічних, економічних, соціальних та екологічних областях.

У науковій роботі кафедри прикладної математики беруть участь викладачі та наукові співробітники кафедри, докторанти та аспіранти, а також студенти спеціальності 113 «Прикладна математика» та 124 «Системний аналіз». Систематично виконуються науково-дослідні роботи, підтримуються міжнародні зв’язки з зарубіжними партнерами, діють науково-методичні семінари, здійснюється науково-дослідна робота студентів, проводиться підготовка спеціалістів вищої кваліфікації – магістрів, аспірантів, докторантів.

Основні наукові дослідження кафедри прикладної математики виконуються за напрямом «Математичне моделювання і системний аналіз складних систем», науковий керівник – д-р фіз.-мат. наук, проф. Сидоров М.В.

При кафедрі функціонує «Інформаційно-аналітичний центр математичного моделювання», науковий керівник – д-р фіз.-мат. наук, проф. Сидоров М.В.

Наукові напрями центру:

– «Стохастичні моделі і методи в системах енергетики», науковий керівник – д-р техн. наук, проф. Тевяшев А.Д.;

– «Математичне моделювання та оптимізація нестаціонарних неізотермічних режимів транспорту і розподілу природного газу в ГТС», науковий керівник – канд. техн. наук, проф. Гусарова І.Г.;

– «Фрактальний і мультифрактальний аналіз самоподібних стохастичних процесів», науковий керівник – д-р техн. наук, проф. Кіріченко Л.О.;

– «Метод R-функцій в математичному моделюванні фізико-механічних полів», науковий керівник – д-р. фіз.-мат. наук, проф. Сидоров М.В.;

– «Геоінформаційні системи і технології в системах енергетики», науковий керівник – канд. техн. наук, доц. Єсілевський В.С.;

– «Математичне моделювання та чисельний аналіз зображень комп’ютерної томографії», науковий керівник – канд. фіз.-мат. наук, проф. Литвин О.Г.;

– «Моделі катастроф в ергатичних системах», науковий керівник – канд. техн. наук, доц. Наумейко І.В.

         При кафедрі функціонує навчально-наукова мультимедійна лабораторія, науковий керівник – д-р фіз.-мат. наук, проф. Сидоров М.В.

          На кафедрі прикладної математики діє визнана в Україні наукова школа:

«Стохастичні моделі і методи контролю і керування в системах енергетики», науковий керівник – акад. УНГА, д-р техн. наук, проф. Тевяшев А.Д.

За підсумками наукової та науково-технічної діяльності Харківського національного університету радіоелектроніки за 2020 – 2022 роки кафедра Прикладної математики снесла вагомий внесок у фінансові результати університету.

За останні 10 років науковою школою розроблено:

– систему інтегральних показників якості ефективного функціонування трубопровідних систем енергетики;

– методи структурної та параметричної ідентифікації стохастичних моделей режиму транспорту та розподілу цільових продуктів в трубопровідних системах енергетики;

– метод багатокритеріальної оптимізації оперативних планів транспорту та розподілу цільових продуктів в трубопровідних системах енергетики;

– методи та алгоритми апроксимації області Парето, апроксимації області Слейтора, оцінювання стійкості Паретової та Слейторової межі в залежності від рівня невизначеності параметрів;

– методи багатокритеріального оптимального стохастичного управління стаціонарними та нестаціонарними режимами роботи систем енергетики;

– алгоритмічні методи підвищення надійності, живучості, режимної стійкості систем енергетики;

– методи аналізу та управління техногенними ризиками, методи виявлення, локалізації та запобігання витокам та несанкціонованим відборам цільового продукту в системах енергетики;

– теоретичні основи переходу інженерних систем до багаторівневих ієрархічних структур за рахунок багаторівневого зонування мереж на базі використання регуляторів тиску;

– стохастичні моделі просторово розподілених інженерних мереж з витоками;

– стохастичні методи переходу інженерних систем до багаторівневих ієрархічних структур;

– стохастичні моделі та методи структурної оптимізації інженерних мереж з витоками;

– стохастичні моделі, методи і принципи розробки інструментальних засобів параметричної оптимізації інженерних мереж з витоками, що забезпечують оперативне планування режимів роботи багаторівневих ієрархічних інженерних мереж;

– систему інтегральних показників стійкого розвитку і функціонування інженерних мереж міста;

– стохастичні моделі і методи оптимального управління стійким розвитком і функціонуванням систем холодного водопостачання і водовідведення міст;

– стохастичні моделі і методи оптимального управління стійким розвитком і функціонуванням систем газопостачання міст.

Прикладні розробки

Завдяки результатам досліджень створено конкурентоспроможні прикладні розробки за пріоритетними напрямами розвитку науки і техніки:

1. «Комплекс моделювання і оптимізації режимів роботи газотранспортних систем «СИГМА».
2. «Автоматизована система аналізу і прогнозування процесів водовідведення».
3. Програмний комплекс «Температурний і гідравлічний розрахунок режиму роботи ГТС України».
4. Програмний комплекс «Метод динамічного балансу в ГТС України».
5. «Моделюючий комплекс для розрахунку параметрів нестаціонарних неізотермічних режимів роботи ГТС України».
6. «Програмний комплекс моделювання нестаціонарних неізотермічних режимів транспортування природного газу в баготонитковому магістральному газопроводі».
7. «Розрахунок маси вуглеводної сировини в горизонтальних та вертикальних резервуарах гідростатичним способом».
8. «Прогнозування часових рядів різної природи».
9. «Інформаційна система управління реконструкційними роботами в водорозподільних системах».
10. «Прогнозування взаємопов’язаних часових рядів».
11. «Математичне моделювання та чисельний аналіз нестаціонарних неізотермічних режимів транспортування природного газу по лінійній ділянці магістрального газопроводу з ефектом Джоуля-Томсона».
12. Програмний засіб «ПК для прогнозування процесів споживання природного газу для усіх категорій внутрішніх споживачів ГТС України».
13. «Спеціальне програмне забезпечення системи контролю втручання в технологічний процес транспортування вуглеводневої сировини по дільниці трубопроводу з двома замірними вузлами».
14. Комплекс програм виявлення витоків і кримінальних відборів із магістральних продуктопроводів.
15. Програмний комплекс реінжинірингу водопровідних мереж.
16. Автоматизована система аналізу і оперативного прогнозування розподілу цільових продуктів у житлово-комунальному господарстві.
17. Інформаційно-аналітична система управління розвитком і функціонуванням систем водопостачання.

     Завдяки значним науковим напрацюванням кафедра прикладної математики регулярно перемагає в конкурсах Міністерства освіти і науки України та одержує фінансування на дослідження з державного бюджету.

     У 2018 році кафедра ПМ перемогла у  конкурсі науково-технічних розробок за державним замовленням з проектом «Розроблення технології виявлення та високоточного супроводу повітряних об’єктів» та успішно його виконує.

     За результатами наукових досліджень у 2008-2022 рр. опубліковано 22 монографії, 24 навчальних посібників, 429 статей в фахових виданнях, з них 89 за кордоном, більш 1020 тез наукових доповідей, з них 169 за кордоном та отримано 4 патенти.

Професор кафедри Кіріченко Л.О. – один з лідерів публікаційної активності університету за підсумками 2020-2023 н.р.

В червні 2023 р. в журналі 1-квартиля “Fractal and Fractional” опублікована стаття проф. Кіріченко Л.О. “Probabilistic Machine Learning Methods for Fractional Brownian Motion Time Series Forecasting” в  співавторстві з Roman Lavrynenko. https://www.mdpi.com/2504-3110/7/7/517

     При кафедрі прикладної математики діє аспірантура і докторантура за спеціальностями 113 Прикладна математика та 124 Системний аналіз. На цей час в аспірантурі навчається 23 аспіранта, в докторантурі – 1 докторант. За матеріалами наукових досліджень на кафедрі за останні роки підготовлено і захищено 2 докторські дисертації та 17 кандидатських дисертацій.

     Держбюджетну тематику наукових досліджень останніх років наведено у табл. 1.

Таблиця 1. Держбюджетна тематика наукових досліджень кафедри ПМ з 2008 по 2022 рр.

Результати досліджень використовуються при укладанні та виконанні господарчих договорів, інформацію про які наведено у таблиці 2.

Таблиця 2. Госпдоговірна тематика наукових досліджень кафедри ПМ

Науково-дослідна робота студентів проводиться на кафедрі прикладної математики з метою підвищення рівня професійної підготовки майбутніх випускників ХНУРЕ та розвитку їх творчих можливостей. Індивідуальне керівництво роботами студентів здійснюють провідні викладачі та наукові співробітники за усіма науковими напрямками, що діють на кафедрі.

Відповідно до цих напрямків функціонують наукові гуртки, проводяться наукові семінари, береться участь в форумах, конференціях, виставках. Студенти спеціальностей 113 Прикладна математика та 124 Системний аналіз щорічно приймають участь у Всеукраїнських конкурсах студентських наукових робіт з напряму «Математичні науки» і займають у них призові місця.

Кафедра прикладної математики ХНУРЕ

підтримує тісні наукові зв’язки з:

1. Харківським НДІ Проблем Машинобудування НАНУ.
2. Харківським інститутом транспорту газу.
3. СПКБ АСУ, м. Харків.
4. Івано-Франківським інститутом нафти й газу.
5. Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України.
6. Розробник програмного забезпечення, фірма Wonderware.
7. Інститутом сцинтиляційних матеріалів НАН України.
8. Математичним центром НАН України, м. Львів.
9. ТОВ «Клінкманн Україна».

     Укладена угода про міжнародне співробітництво між ХНУРЕ та Люблінським відділом Польської Академії Наук.

     Кафедра ПМ щорічно проводить міжнародну науково-технічну конференцію «Інформаційні системи і технології» за участю Польської академії наук.

    Сумісно з Польською академією наук кафедрою ПМ видається науковий журнал «ECONTECHMOD». Професор кафедри Тевяшев А.Д. є членом редколегії журналу.

    Укладено угоду про співпрацю у галузі освіти та науки між Університетом Технологічно-Природничим (Республіка Польща) і Харківським національним університетом радіоелектроніки (Україна) в навчальній і науковій діяльності з метою підвищення рівня викладання, розвитку наукових досліджень, обміну досягненнями в навчальній і науковій роботі, мобільності студентів і викладачів.