Дисертаційна робота висвітвлює актуальну науково-технічну проблему вдосконалення моделей структур систем технічного призначення. Аналіз висвітлив недостатні інтероперабельность їх підсистем, уніфікованість структур, наочність відомих математичних описів функціональних структур інтегрованих та когнітивних систем унаслідок підвищення складності об’єктів систем та вимог до якості їх функціонування.
Запропоновано теоретико-множинні моделі функціональних структур інтегрованих систем, що описують їх як ієрархічну структуру, деякі підсистеми якої взаємодіють через спільні елементи. Розроблено нові моделі елементів системи — небінарних, семантичних і гібридних скінченних автоматів, що дозволило збільшити рівень узагальнення моделі відносно операцій процесів діяльності системи, розширити базу знань для прийняття керувального рішення та скоротити час створення моделі.
Запропоновано теоретико-множинні моделі типових функціональних структур когнітивних систем на базі пірамід форм знань та діяльності, що дозволяє будувати моделі систем різного призначення з уніфікованих елементів та зменшити на цій основі терміни їх створення . Визначені властивості конверторів форм знань, структура рівнів керування системи, параметри та методика динамічного визначення цілей функціонування системи, сформульовано принцип однорідності знань у когнітивній системі. Запропоновано формалізм автоматного комплексу підсистеми діяльності, який врахує пріоритети сигналів на входах її автоматів.
З використанням запропонованих моделей інтегрованих систем була промодельована система віддаленої лабораторії цифрових систем. На теоретико-множинному рівні вона подана як трирівнева структура візуальних, віртуальних і керувальних підсистем, які розроблені з використанням запропонованих методів формування добавленої функціональності й інтерфейсу для сприйняття експерименту, що дозволило перетворити фізичну модель кінцевого об’єкта в кіберфізичну зі збільшеним різноманіттям експериментів на існуючій базі фізичних моделей.
На прикладі силового трансформатора розроблені теоретико-множинні моделі функціональної структури й елементів когнітивної системи визначення ресурсу складного технічного об'єкта. Це дозволило розширити функціональні можливості системи щодо прогнозування збільшення терміну використання технічного об'єкту, підвищити на цій основі точність прогнозування та зменшити витрати на створення системи за рахунок використання типової структури систем і елементів.
Ключові слова: теоретико-множинна модель, інтегрована та когнітивна система, операційний і керувальний автомат, небінарна та семантична модель скінченного автомата, піраміди форм знань і діяльності, конвертори знань, формалізм підсистеми діяльності, модель віддаленої лабораторії, додана функціональність, моделі когнітивної системи планування ресурсу целюлозної ізоляції потужного трансформатора.
