detail oboru

Kybernetika, automatizace a měření

FEKTZkratka: PP-KAMAk. rok: 2017/2018Zaměření: -

Program: Elektrotechnika a komunikační technologie

Délka studia: 4 roky

Akreditace od: 25.7.2007Akreditace do: 31.12.2020

Profil oboru

Cílem doktorského studijního programu se zaměřenínm na kybernetiku,měření a řízení je připravit absolventa na samostatnou tvůrčí činnost a plnění náročných úkolů především v oblasti základního i aplikovaného výzkumu a vývoje s využitím maxima soudobých teoretických i praktických poznatků.

Klíčové výsledky učení

Absolvent má obecné znalosti oboru na vysoké teoretické úrovni. Speciální znalosti určuje téma doktorské disertační práce.
Téma disertační práci určuje úzkou oblast, ve které doktorand vypracoval svou práci. Současně je však schopen pracovat na kvalifikačně nejvyšších místech i v obecnějším měřítku.
Vedení výzkumných a vývojových skupin,řídicí pracovník průmyslových jednotek.

Profesní profil absolventů s příklady

Absolvent má rozsáhlé znalosti oboru na vysoké odborné úrovni podložené znalostmi teoretických základů na kterých je obor vystavěn. Navíc má hluboké speciální znalosti v oblasti zaměření své disertační práce. Absolvent oboru je schopen provádět samostatnou vědeckou tvůrčí činnost v oblasti výzkumu a vývoje s využitím nejnovějších teoretických znalostí. Absolvent je rovněž připraven řídit tým odborných pracovníků v oblasti výzkumu a vývoje.

Garant programu

Vypsaná témata doktorského studijního programu

  1. Algoritmy NMPC pro řízení střídavých elektrických pohonů

    Téma je zaměřeno na vývoj pokročilých algoritmů řízení střídavých elektrických pohonů. V rámci jeho řešení se doktorand seznámí s algoritmy nelineárního prediktivního řízení. Následně bude výzkum orientován na analýzu chování NMPC algoritmů pro systémy s rychlou dynamikou a jejich výpočetní optimalizaci s cílem praktické implementace algoritmů v řídicích systémech pohonů. Řešení tématu bude probíhat v návaznosti na národní a mezinárodní projekty realizované ve spolupráci s aplikační sférou.

    Školitel: Václavek Pavel, prof. Ing., Ph.D.

  2. Aplikace ortogonálních funkcí pro modelování LTI SISO systémů zlomkového řádu.

    Téma je zaměřeno na modelování LTI SISO systémů zlomkového řádu s využitím ortogonálních funkcí. V rámci jeho řešení se doktorand seznámí s vlastnostmi zobecněných Laguerrových funkcí s neceločíselným parametrem zobecnění. Výzkum bude zaměřen na využití těchto vlastností pro návrh dynamických modelů systémů zlomkového řádu a jejich praktickou implementaci a ověření jejich vlastností. Řešení tématu bude probíhat v návaznosti na národní a mezinárodní projekty.

    Školitel: Jura Pavel, prof. Ing., CSc.

  3. Autonomní měření prostředí pomocí mobilních robotických prostředků

    Téma je zaměřeno na problematiku autonomního měření parametrů prostředí pomocí mobilních robotů. Cílem výzkumu jsou především postupy pro CBRN hrozby (zejména měření radiace), autonomní vyhledávání osob či hlídáním perimetru. Autonomní stroj/stroje musí být schopen práce v reálném, nemodifikovaném vnějším prostředí. Navržený systém musí být schopen problémy řešit nejen autonomně, ale také efektivně a bezpečně. Součástí práce je také vyhodnocení efektivity činnosti systému, tj. vytvoření vhodné metriky pro srovnání jednotlivých přístupů.

    Školitel: Žalud Luděk, prof. Ing., Ph.D.

  4. Autonomní tvorba lokální 3D mapy fúzí dat v mobilní robotice

    Téma je zaměřeno na metody pro tvorbu lokálních 3D map pro pozemní mobilní roboty nebo vozidla pracující v běžném, nemodifikovaném vnějším prostředí. Cílem výzkumu bude rovněž výběr vhodných snímačů pro fúzi dat tak, aby mohly být algoritmy úspěšné v širokém rozmezí reálných situací. Hlavním řešeným problémem bude zejména problematika špatných podmínek z hlediska viditelnosti (mlha, tma, déšť). Budou rozpracovány také techniky detekce pohyblivých překážek ve scéně, typu osoba nebo automobil.

    Školitel: Žalud Luděk, prof. Ing., Ph.D.

  5. Lokalizace zdrojů hluku a vibrací bezkontaktními metodami

    Téma je zaměřeno na výzkum metod a algoritmů pro bezkontaktní lokalizaci a charakterizaci zdrojů hluku a vibrací. Pozornost bude věnována zejména problematice analýzy zdrojů hluku a vibrací pomocí akustické holografie v blízkém poli s využitím matice mikrofonů, aplikovatelnosti metody pro lokalizaci v uzavřených prostorách s odrazy a dalšími zdroji hluku a zvýšení přesnosti predikce pomocí fúze dat z dalších prostorových měřicích systémů. Kromě teoretické práce se předpokládá i praktická implementace těchto měřicích metod a optimalizace algoritmů pro využití v oblasti bezkontaktní vibrodiagnostiky a lokalizace zdrojů hluku u mechanických systémů.

    Školitel: Havránek Zdeněk, Ing., Ph.D.

  6. Metody optimálního skupinové řízení výtahů

    Navrhněte novou metodu optimálního řízení skupiny výtahů s ohledem na systémovou propustnost, dosažitelnost a rychlost obsloužení a energetickou spotřebu. Pro návrh nové řídicí metody proveďte výzkum v oblasti statistického zpracování chování výtahových skupin a chování lidí využívající tyto skupiny za různých podmínek. Dále proveďte výzkum možností detekce a popisu chování lidí využívající výtahové skupiny a zjišťování obsazenosti kabin. Proveďte výzkum využití prostředků umělé inteligence (Fuzzy logika, Genetické algoritmy, Umělé neuronové sítě, atd.) a navrhněte optimální metodu řízení skupinového řízení s ohledem na definované požadavky.

    Školitel: Bradáč Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

  7. Metody pro vibrodiagnostiku strojů s nerotačním pohybem

    Téma je zaměřeno na výzkum metod a algoritmů pro vibrační diagnostiku nerotačních strojů, zejména na metody pro diagnostiku stavu ložisek a převodovek pracujících v nestacionárních podmínkách. Výzkum bude zaměřen na identifikaci praktických omezení dosud používaných metod a možnosti jejich modifikace, případně kombinace těchto metod pro dosažení vyšší přesnosti odhadu stavu částí mechanických systémů. Kromě teoretické práce se předpokládá i praktická implementace těchto algoritmů a jejich ověření na vhodném modelu.

    Školitel: Beneš Petr, doc. Ing., Ph.D.

  8. Metody snižování řádu modelu pro řízení složitých systémů

    Téma je zaměřeno na problematiku redukce řádu a tím i výpočetní složitosti modelů dynamických systémů. Předmětem výzkumu budou jak metody vhodné pro lineární systémy, tak i nelineární systémy, přičemž bude přihlédnuto i k možnosti zachování omezení. Cílem je umožnění aplikace pokročilých metod řízení jako MPC i na systémy, kde není přímé použití z důvodu vysoké dimenze systému výpočetně schůdné. Studium bude probíhat v návaznosti na řešené mezinárodní a národní výzkumné projekty ve spolupráci s aplikační sférou.

    Školitel: Václavek Pavel, prof. Ing., Ph.D.

  9. Modelování a analýza kyber-fyzikálního systému s lidským operátorem

    Výzkum v oblasti eliminace vlivu poruch vnesených do řízení lidským operátorem z důvodu biofyzikálních vlastností člověka. Výzkum bude zaměřen zejména na měření a modelování pohybu horní končetiny v souvislosti s ovládáním kyberfyzikálního systému prostřednictvím elektro-mechanického elementu s cílem nalézt metodu pro oddělení aktivní složky pohybu od poruchy způsobené například svalovým kmitáním a následně navrhnout metodu eliminace poruchy. Součástí výzkumu bude i kvantifikace míry přínosu výcviků, tedy posouzení vlivu neuro-muskulárního subsystému na schopnost operátora realizovat pohyb s minimální poruchovou složkou. Pro ověření modelu a navržených metod bude využito leteckých simulátorů poskytnutých spolupracujícím pracovištěm (UNOB).

    Školitel: Bradáč Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

  10. Modelování speciálních bezpečnostních funkcí s ohledem na průmyslový Ethernet

    Téma je zaměřeno výzkum nových modelů speciálních bezpečnostních funkcí pro funkční bezpečnost strojů, ale taky do oblasti procesní bezpečnosti. Cíle práce spočívají v důkladné analýze současných dostupných modelů bezpečnostních funkcí, zkoumání vlivu komunikačních prostředků, především průmyslového Ethernetu. Na základě provedené analýzy student navrhne nové modely a bude vyvíjet nové algoritmy pro verifikaci příslušných bezpečnostních logických funkcí bezpečnostních prvků pro stroje a bezpečnost procesů. Řešení tématu bude probíhat v návaznosti na národní a mezinárodní projekty realizované ve spolupráci s aplikační sférou.

    Školitel: Štohl Radek, Ing., Ph.D.

  11. Optimální řízení průmyslových robotických systémů

    Navrhněte novou metodu optimálního řízení průmyslových robotických systémů s ohledem na energetickou náročnost a časovou dosažitelnost obslužnosti robotického průmyslového systému. Novou metodu optimálního řízení navrhněte s ohledem na požadavky komplexních automatizačních systémů koncipovaných jako slučitelné s požadavky Průmysl 4.0. Vytvořte model robotického systému, namodelujte fyzikálně-technický stav a demonstrujte přínosy optimálního řízení nově navržené řídící metody. Orientujte se na výzkum nové metody pro „Energy-optimal movements“ u průmyslových robotů. Téma v kooperací s VUT FSI.

    Školitel: Bradáč Zdeněk, doc. Ing., Ph.D.

  12. Pokročilé metody reprezentace, zpracování a analýzy dat

    Výzkum v oblasti metod kontextově nezávislé reprezentace dat, sémantického mapování a analýzy procesních dat. Předpokládá se výzkum v oblasti možností využití dat uložených s využitím Semantic Sensor Network Ontology pro účely monitorování procesních dat, vyhodnocení dosažitelných temporálních omezení systémů ukládajících data do úložišť typu tripplestore pro účely zpracování dotazů v reálném čase. Součástí výzkumu je i výzkum v oblasti metod analýzy dat pro účely detekce nestandardních událostí, změn trendů a dalších anomálií v rozsáhlých datech se zohledněním kontextu pro minimalizaci falešně positivních detekcí.

    Školitel: Fiedler Petr, doc. Ing., Ph.D.

  13. Resilientní systémy

    Výzkum v oblasti metod zajištění resilience (odolnosti/robustnosti) technických systémů s ohledem na aplikaci relevantních metod pro tvorbu vestavných a komunikačních systémů. Výzkum bude zaměřen jednak na syntézu metod z oblastí funkční bezpečnost a kybernetická bezpečnosti a také na tvorbu metrik pro hodnocení resilience (odolnosti/robustnosti).

    Školitel: Fiedler Petr, doc. Ing., Ph.D.

  14. Samočinně se nastavující regulátory elektrických pohonů

    Téma se soustředí na oblast automatického řízení zabývající se návrhem samočinně se nastavujících regulátorů pro elektromechanické systémy. Cílem je návrh identifikačních experimentů vedoucích k získání modelu, na který se následně automaticky navrhne požadovaný regulátor, případně regulátory. Po analýze existujících řešení bude věnována pozornost vícehmotovým systémům s pružnými vazbami, kde současná řešení někdy selhávají. Výsledkem budou algoritmy identifikace a návrhu regulátoru, odzkoušené v simulacích v prostředí Matlab Simulink / Modelica a jejich následná implementace a ověření na reálných hardwarových prostředcích a na skutečných pohonech.

    Školitel: Blaha Petr, doc. Ing., Ph.D.

  15. Využití ultrazvukových metod pro diagnostiku

    Téma je zaměřeno na výzkum metod a algoritmů pro charakterizaci ultrazvukových senzorů a ultrazvukových zdrojů. Pozornost bude zaměřena na nalezení vztahu mezi elektrickou a mechanickou frekvenční odezvou ze snímačů a zdrojů za různých pracovních podmínek. Cílem práce je implementace nových metod a algoritmů pro kalibraci ultrazvukových senzorů a lokalizaci více ultrazvukových zdrojů nebo reflexních objektů v tuhém, kapalném i plynném prostředí.

    Školitel: Beneš Petr, doc. Ing., Ph.D.


Struktura předmětů s uvedením ECTS kreditů (studijní plán)

1. ročník, zimní semestr
KódNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DET1Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesycs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DEE1Matematické modelování v elektroenergeticecs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DME1Mikroelektronické systémycs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DTK1Moderní síťové technologiecs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DRE1Návrh moderních elektronických obvodůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DFY1Rozhraní a nanostrukturycs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DTE1Speciální měřicí metodycs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DMA1Statistika. stochastické procesy, operační výzkumcs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DAM1Vybrané kapitoly řídicí technikycs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DVE1Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DBM1Vyšší metody zpracování a analýzy obrazůcs4zimníVolitelný oborovýdrzkano
DJA6Angličtina pro doktorandycs4zimníVolitelný všeobecnýdrzkano
DRIZŘešení inovačních zadánícs2zimníVolitelný všeobecnýdrzkano
DEIZVědecké publikování od A do Zcs2zimníVolitelný všeobecnýdrzkano
1. ročník, letní semestr
KódNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DTK2Aplikovaná kryptografiecs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DMA2Diskrétní procesy v elektrotechnicecs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DME2Mikroelektronické technologiecs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DRE2Moderní digitální bezdrátová komunikacecs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DTE2Numerické úlohy s parciálními diferenciálními rovnicemics4letníVolitelný oborovýdrzkano
DFY2Spektroskopické metody pro nedestruktivní diagnostikucs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DET2Vybrané diagnostické metody, spolehlivost, jakostcs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DAM2Vybrané kapitoly měřicí technikycs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DBM2Vybrané problémy biomedicínského inženýrstvícs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DEE2Vybrané problémy z výroby elektrické energiecs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DVE2Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojůcs4letníVolitelný oborovýdrzkano
DJA6Angličtina pro doktorandycs4letníVolitelný všeobecnýdrzkano
DCVPCitování ve vědecké praxics2letníVolitelný všeobecnýdrzkano
DRIZŘešení inovačních zadánícs2letníVolitelný všeobecnýdrzkano
1. ročník, celoroční semestr
KódNázevJ.Kr.Sem.Pov.Uk.Sk.Ot.
DQJAZkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškucs4celoročníPovinnýdrzkano