Příručka oboru

Elektrotechnika a komunikační technologie (EKT-PP)

Doktorský studijní program

Prezenční studium

ZÁKLADNÍ INFORMACE O OBORU

Kybernetika, automatizace a měření (PP-KAM)

akademický rok 2018/2019

Obsah
  1. Charakteristika a cíle oboru
  2. Profil a uplatnění absolventa
  3. Oborová rada
  4. Základní zásady a pravidla studia
  5. Návaznost studia na další typy studijních programů
  6. Studijní plány
  7. Anotace předmětů
  8. Praxe
  9. Státní závěrečná zkouška

1. Charakteristika a cíle 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.

2. Profil a uplatnění absolventa

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.

3. Oborová rada

Za obsahovou náplň a organizační zajištění studia každého oboru studijního programu odpovídá oborová rada, složená z významných akademických pracovníků ústavů fakulty a odborníků z praxe působících na tomto oboru. Pro uvedený obor je současné složení oborové rady následující:

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D. - předseda
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D. - člen interní
doc. Ing. Zdeněk Bradáč, Ph.D. - člen interní
prof. Ing. Petr Vavřín, DrSc. - člen interní
prof. Ing. Pavel Jura, CSc. - člen interní
doc. RNDr. Zdeněk Šmarda, CSc. - člen interní
prof. RNDr. Milan Češka, CSc. - člen interní
prof. Ing. Pavel Ripka, CSc. - člen externí
Prof. Ing. Roman Prokop, CSc. - člen externí
doc. Ing. Petr Horáček, CSc. - člen externí

4. Základní zásady a pravidla studia

5. Návaznost studia na další typy studijních programů

6. Studijní plány

Volitelné všeobecně vzdělávací předměty
Zkr. Název Roč. Př/Dv Uk. Zajišťuje Garant Kr. Pov. Sk.
DJA6 Angličtina pro doktorandy10/26drzkUJAZ Mgr. Petra Zmrzlá, Ph.D.4VV  
DEIZ Vědecké publikování od A do Z10/2drzkFEKT Mgr. Eva Sedláková2VV  
DRIZ Řešení inovačních zadání10/39drzkUVEE doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc.2VV  
Zkr. Název Roč. Př/Dv Uk. Zajišťuje Garant Kr. Pov. Sk.
DJA6 Angličtina pro doktorandy10/2drzkUJAZ Mgr. Petra Zmrzlá, Ph.D.4VV  
DRIZ Řešení inovačních zadání10/0drzkUVEE doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc.2VV  
DCVP Citování ve vědecké praxi12/0drzkFEKT Mgr. Eva Sedláková2VV  

7. Anotace předmětů

Angličtina pro doktorandyDJA62Cjletní semestrdrzkUJAZ4
Mgr. Petra Zmrzlá, Ph.D.
Kurz pro doktorandy od středně pokročilých výše. Je zaměřen na přípravu ke zkoušce, která je podmínkou ukončení doktorského studia, na prohloubení jazykových dovedností pro různé formy akademického psaní - výtah z odborného textu, formulace tezí, abstrakt,odborný článek, apod. Součástí kurzu je i rozvíjení jazykových dovedností pro komunikaci a prezentaci na akademické úrovni.
Aplikovaná kryptografieDTK239Sletní semestrdrzkUTKO4
doc. Ing. Karel Burda, CSc.
Základní pojmy, teorie utajení, dokonalá šifra. Symetrické kryptosystémy - proudové šifry, blokové šifry, standardy symetrických šifer, správa a distribuce klíčů. Asymetrické kryptosystémy - RSA, kryptosystémy typu DL a EC, ustavení klíče, standardy asymetrických kryptosystémů. Hašovací a jiné pomocné kryptografické funkce, integrita a autentizace dat, digitální podpis. Infrastruktura veřejných klíčů a moderní kryptografické služby. Elektronické volby, sdílení tajné informace. Kvantová kryptografie. Základy kryptoanalýzy, útoky na kryptografické systémy a ochrana proti nim.
Citování ve vědecké praxiDCVP2Pletní semestrdrzkFEKT2
Mgr. Eva Sedláková
Kurz studenty seznamuje s problematikou citování (tvorba citací, plagiátorství, citační analýzy apod.) a autorskoprávními aspekty vědeckého publikování. Kromě této problematiky je pozornost věnována také kreativním technikám učení, vyhledávání odborných informací a hodnocení informací na internetu. Výuka je zaměřena na praktické využívání odborných zdrojů, které univerzita předplácí.
Diskrétní procesy v elektrotechniceDMA239Sletní semestrdrzkUMAT4
prof. RNDr. Josef Diblík, DrSc.
Tento předmět je věnován popisu procesů pomocí diskrétních rovnic. Je tvořen třemi celky:
a) základním aparátem a základními metodami analýzy diskrétních procesů,
b) aplikacemi diferenčních rovnic a rozhodování o stabilitě procesů,
c) aplikacemi diferenčních rovnic při řízení procesů.

Podrobně je osnova předmětu popsána v bodě "Osnova". Předmět je vhodný pro studentky a studentky doktorského studia, kteří při své práci používají diskrétní a diferenční vztahy a rovnice a taktéž numerické algoritmy. Jako příklad lze uvést použití pro matematické modelování jevů v nanotechnologiích, teorii řízení a při zpracování signálů.
Elektrotechnické materiály, materiálové soustavy a výrobní procesyDET139Szimní semestrdrzkUETE4
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.
Část I. se zabývá popisem vlastností anizotropních látek obecně, s podrobnějšími aplikacemi u piezoelektrických látek. Popisuje lineární teorii piezoelektřiny, strukturu a vlastnosti piezoelektrických prvků a soustav až po výrobní procesy různých piezoelektrických systémů.
Část II. se zabývá fotovoltaickými systémy, fyzikou fotovoltaického jevu, principy činnosti, základními typy fotovoltaických systémů a jejich aplikacemi a výrobou solárních článků a panelů.
Část III. se zabývá problematikou matematicko-fyzikálního modelování umožňující modelování zkoumaných problémů základních fyzikálních a sdružených úloh ve výzkumné praxi.
Část IV. se zabývá specializovanou oblastí pájených spojů, etapami formování pájeného spoje, požadavky na kvalitní pájený spoj, materiálovými a procesními faktory ovlivňujícími spolehlivost pájeného spoje.
Matematické modelování v elektroenergeticeDEE139Szimní semestrdrzkUEEN4
prof. Ing. Petr Toman, Ph.D.
Metody matematického modelování a výpočtů chodu elektroenergetických soustav.
Ustálené a přechodné děje.
FACTS – flexibilní řízení el. soustav
Mikroelektronické systémyDME139Szimní semestrdrzkUMEL4
prof. Ing. Vladislav Musil, CSc.
Předmět je zaměřen na studium mikroelektronických systémů formou seminářů a samostudia. Student získá přehled o základních a pokročilých metodách a technikách vědecké a inženýrské práce, využítí literatury. Bude se umět orientovat v oblasti mikroelektroniky, metodiky návrhu integrovaných obvodů a mikroelektronických systémů.
Mikroelektronické technologieDME239Sletní semestrdrzkUMEL4
prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D.
Předmět je zaměřen na studium mikroelektronických technologií formou seminářů a samostudia. Student získá přehled o základních a pokročilých metodách a technikách, využítí materiálů a pravidlech vytváření mikrostruktur. Bude se umět orientovat v oblasti návrhu a výroby včetně využítí nanotechnologií v mikroelektronice.
Moderní digitální bezdrátová komunikaceDRE239Sletní semestrdrzkUREL4
prof. Ing. Milan Sigmund, CSc.
Řečový signál a hlasové technologie.
Teorie radiokomunikačních signálů.
Nadějné metody v rádiové komunikaci. MIMO.
Množiny signálů s diskrétním časem a se spojitým časem, zobrazení. Prostory signálů. Úplné ortonormální systémy a jejich aplikace při zpracování a přenosu signálu. Ortogonální rozprostírací posloupnosti. Ortogonalita u signálů UWB. Diskrétní náhodné procesy a jejich počítačové modelování, komplexní náhodné procesy. Rozprostírací posloupnosti PN.
Systémy s rozprostřeným spektrem
Systémy s přímým rozprostřením, optimální příjem v AWGN kanálu, odolnost proti interferencím, frekvenční diverzita, vícecestné šíření, přijímač typu hrábě (Rake), počáteční kódová synchronizace. Systémy s frekvenčním skákáním (SFH, FFH), s časovým skákáním.
Metody počáteční kódové synchronizace přijímače signálu s přímým rozprostřením spektra. Základní třídění systémů s více nosnými – Ortogonální frekvenční multiplex (OFDM). Systémy pracující v kódovém multiplexu – CDM.
CDMA, signatury, přizpůsobený filtr, čipový přizpůsobený filtr.Multiuživatelská interference (MUI), optimální detektor, citlivost na výkonovou nevyváženost signálů multiplexu (near-far problem),
Dominantní interference v multiuživatelském prosředí, asymptotická multiuživatelská účinnost, dekorelující detektor, MMSE detektor, adaptivní detektory, nezbytné apriorní informace a synchronizace pro jednotlivé typy detektorů.
Zpracování radiokomunikačních signálů
Synchronizace, obnova nosné vlny, odhad fáze, PLL (Phase-Locked Loop), obnova časování symbolů, využití ML (Maximum Likelihood) algoritmu, DLL (Delay-Locked Loop).
Ekvalizace, ISI, ekvalizéry ZF (Zero Forcing), MMSE (Minimum Mean Square Error), LS Least Squares), DF (Decision Feedback), přijímač MLSE (Maximum Likelihood Sequence).
Mobilní komunikace
Koexistence mobilních systémů a její modelování v programu MATLAB (Bluetooth, WiFi, UMTS, GSM). Systém WiMAX (standard IEEE 802.16), popis možností řešení fyzické vrstvy. Základní body návrhu spojení z pohledu úrovní signálu a kmitočtového plánu.
Systém Flarion (standard IEEE 802.20), popis technického řešení. Princip FLASH OFDM, metody zprůměrování interferencí v buňce. Úvodní poznámky k systému Flexband, popis fyzické vrstvy.
Metody a nástroje družicové komunikace
Zvláštnosti družicových spojů a metody z nich vyplývající. Šumové poměry, vlivy vzdálenosti a pohybu družic, architektura družicových systémů.
Atmosférické optické spoje
Skladba spoje. Atmosférické přenosové prostředí. Stacionární a statistický model spoje. Spolehlivost a dostupnost atmosférických optických spojů. Vybrané aplikace.
Numerické úlohy s parciálními diferenciálními rovnicemiDTE239Sletní semestrdrzkUTEE4
prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.
Obsah semináře sestává ze dvou navazujících celků. V první části jsou studovány základní metody numerického řešení parciálních diferenciálních rovnic (PDR), a to metoda konečných diferencí (MKD) a metoda konečných prvků (MKP). Těmito metodami a jejich kombinací jsou řešeny Laplaceova, Poissonova, Helmholtzova, difuzní a vlnová PDR, a to pro zadané okrajové počáteční podmínky a známé rozložení parametrů prostředí v uzavřené oblasti (dopředná úloha). Tuto část uzavírá numerické řešení kombinovaných úloh, jako je propojení elektromagnetického pole s obvody se soustředěnými parametry nebo několika vzájemně vázaných polí (teplotní, elektromagnetické, pružnost a pevnost, proudění).
Ve druhé části se uvedené metody aplikují jako součást různých iteračních procesů ke stanovení parametrů prostředí PDR ze změřených nebo zadaných vstupních dat. Je studováno teoretické i praktické využití numerických metod s PDE k řešení úloh optimalizačních (stanovení rozměrů a materiálů zařízení) a inverzních (různé varianty tomografie (impedanční, ultrazvuková, NMR). Jednotlivá témata budou doplněna praktickými výpočty v prostředí programů ANSYS a MATLAB.
Návrh moderních elektronických obvodůDRE139Szimní semestrdrzkUREL4
prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka
Studenti se seznámí s pokročilými metodami pro počítačové modelování elektronických obvodů (výpočet ustálené odezvy, přibližná symbolická analýza, modelování systémů v jazyku VHDL-AMS, řešení obvodů s úseky vedení, analýza integrity signálu, simulace obvodů se spínači), návrh analogových integrovaných obvodů (základní prvky v technologii CMOS, návrh základních analogových bloků, řešení speciálních úloh - ochrana před elektrostatickými výboji, latch-up, EMC integrovaných obvodů), s optimalizací obvodů ( formulace kriteriální funkce, lokální optimalizační metody, globální optimalizační metody, více-kriteriální úlohy).
Optimalizační metody a teorie hromadné obsluhyDTK139Szimní semestrdrzkUTKO4
doc. Ing. Jaroslav Sklenář, CSc.
Předmět se skládá ze dvou hlavních částí. První část se zabývá různými v současné době užívanými optimalizačními metodami. Studenti jsou nejprve seznámeni s teorií Optimalizace obecně. Dále je pozornost věnována různým formám Matematického programování. Po úvodu do Lineárního a Celočíselného programování následují základy Nelineárního programování od teorie konvexních množin a funkcí, podmínek optimality, po přehled a praktické použití různých optimalizačních algoritmů. Následuje prakticky orientovaný úvod do Dynamického programování s konečným horizontem. Studenti jsou rovněž seznámeni se základy Stochastického programování a Dynamického programování s nekonečným horizontem, zvláště s různými metodami řešení Bellmanových rovnic. Tuto část pak uzavírá úvod do problematiky heuristických optimalizačních algoritmů.
Druhá část předmětu je věnována Teorii hromadné obsluhy. Jsou odvozeny různé modely systémů s jednou frontou a modely síťové. Teorie je doplněna ukázkami řešení praktických problémů. Studenti jsou rovněž seznámeni se simulačními metodami, které jsou často při absenci teoretického modelu jedinou použitelnou metodou.
Rozhraní a nanostrukturyDFY139Szimní semestrdrzkUFYZ4
prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.
Kvantová mechanika, stručný přehled.
Rozhraní: polovodič A-polovodič B, polovodič-kov, polovodič-izolátor. Vyčerpaná oblast, vlastnosti. Principiální omezení daná kvantovou a statistickou fyzikou.
Nanostruktury: Základní typy nanostruktur. Detekce a lokalizace nanostruktur. Interakce v blízkém poli. Nanotechnologické nástroje a zařízení. Nanooptika. Aplikace nanotechnologií: lékařské a biotechnologické obory, nanoelektronika, molekulární elektronika.
Speciální měřicí metodyDTE139Szimní semestrdrzkUTEE4
prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc.
Obecné otázky technické diagnostiky. Diagnostika elektroizolačních systémů. Přesnost elektrických měření. Obvody pro zpracování měřicích signálů. Nízkoúrovňová měření. Metodologie měření vzdušných iontů. Diagnostika nanosekundových vf výkonových impulsů.
Speciální magnetická měření. Technické aplikace magnetických měření. Nedestruktivní defektoskopie hutních a strojírenských výrobků.
Elektrická impedanční tomografie. Principy nukleární magnetické resonance. Principy zobrazování na bázi magnetické resonance. Diagnostické možnosti MR. Principy základních zobrazovacích měřicích sekvencí. Příprava MR experimentu. Programy pro zpracování, simulaci a řízení MR experimentu. Elektronický systém MR tomografu. Vytváření definovaných gradientních magnetických polí. Magnetické pole MR tomografu. Tomografické obrazy.Metody pro mapování magnetických polí na bázi MR zobrazení. Metody měření magnetické susceptibility. Charakterizování nanostruktur makroskopickým měřením.
Spektroskopické metody pro nedestruktivní diagnostikuDFY239Sletní semestrdrzkUFYZ4
doc. Ing. Karel Liedermann, CSc.
Předmětem semináře jsou tři metody, zabývající se popisem, experimentálním sledováním a lokalizací poruch, a to šumovou nedestruktivní spektroskopii, diagnostiku pomocí částečných výbojů a dielektrickou relaxační spektroskopii. Hlavní pojmy: transportní a stochastické procesy, šumová nedestruktivní spektroskopie, nedestruktivní diagnostika, spolehlivostní testy, mechanismy vzniku částečných výbojů, polarizace dielektrika v elektrickém poli, mechanismy polarizace na mikroskopické úrovni, matematicko-fyzikální popis dielektrické polarizace, dielektrická relaxační spektroskopie.
Statistika. stochastické procesy, operační výzkumDMA139Szimní semestrdrzkUMAT4
doc. RNDr. Jaromír Baštinec, CSc.
Předmět se věnuje upevnění a rozšíření znalostí studentů v oblasti teorie pravděpodobnosti, matematické statistiky a vybraných metod z teorie operačního výzkumu. Proto se začíná důkladným a korektním zavedením pravděpodobnosti, odvozením základních vlastností pravděpodobnosti. Dále je definována náhodná veličina, její číselné charakteristiky a rozdělení. Na tento základ potom navazuje nejdříve popisná statistika a potom problematika testování statistických hypotéz, volba vhodného testu a vysvětlení závěrů jednotlivých testů. Z operačního výzkumu je do kurzu zařazeno lineární programování a jeho geometrické i algebraické řešení, dopravní a přiřazovací úloha a přehled o dynamickém a pravděpodobnostním programování a metodách skladových zásob. V této části jsou ilustrační příklady brány především z ekonomie. Dále předmět obsahuje úvod do teorie náhodných procesů: typy. Proto je v jeho úvodu zařazeno nejdříve opakování potřebného matematického aparátu (matice, determinanty, řešení rovnic, rozklad na parciální zlomky, pravděpodobnost). Poté je budována teorie náhodných procesů, kde se věnujeme Markovským procesům a řetězcům, a to jak diskrétním, tak i spojitým. Je provedena základní klasifikace stavů a studenti jsou seznámeni se způsoby jejich určení.Velká pozornost je věnována jejich asymptotickým vlastnostem. V další části se zavádí ocenění přechodů mezi jednotlivými stavy a studenti jsou seznámeni s rozhodovacími procesy a s možnostmi jejich řešení. V závěru se zmíníme o skrytých Markovských procesech a možnostech jejich řešení.
Vybrané diagnostické metody, spolehlivost, jakostDET239Sletní semestrdrzkUETE4
prof. Ing. Jiří Kazelle, CSc.
Měření elektrochemických zdrojů proudů a příbuzných systémů, potenciostatická měření. Metody hodnocení aktivity a životnosti elektrodových materiálů ve zdrojích elektrické energie.
Metody rastrovací elektronové mikroskopie, interakce elektronů s pevnou látkou, signály a jejich využití v diagnostice materiálů. Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie, studium elektricky nevodivých materiálů, sledování dějů na fázovém rozhraní, dynamické in-situ experimenty.
Elektronové spektroskopie, jejich typy a principy, přehled elektronově spektroskopických metod. Rentgenová spektroskopie, energiově a vlnově disperzní metody.
Rentgenová difraktografie, metody rentgenové difraktografie a prášková rentgenová difrakční spektroskopie. Speciální diagnostické metody.
Vady zapájených desek s plošnými spoji, vliv materiálových a procesních faktorů na jejich tvorbu. Mikroskopické metody a techniky diagnostiky vad plošných spojů.
Spolehlivost a jakost, metody analýzy spolehlivosti. Řízení kvality procesů. Metody a postupy hodnocení rizika, řízení rizika.
Vybrané kapitoly měřicí technikyDAM239Sletní semestrdrzkUAMT4
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D.
Předmět je nadstavbou kurzům magisterského studia oboru automatitace. Zabývá se moderními a perspektivními metodami měření vybraných fyzikálních veličin (vibrace, akustická emise, bezdotykové měření teploty příp. další) a zpracováním signálů ze snímačů.
Vybrané kapitoly řídicí technikyDAM139Szimní semestrdrzkUAMT4
prof. Ing. Petr Pivoňka, CSc.
Některé problémy při návrhu, realizaci a ověřování řídicích algoritmů. Regulátory PID a PSD typu jako základní referenční regulátory. Nastavování a realizace klasických průmyslových regulátorů. Adaptivní, automaticky se nastavující a heuristické regulátory. Adaptivní řídicí algoritmy založené na diskrétní identifikaci. Typické problémy vznikající při adaptivním řízení. Regulátory s principy umělé inteligence. Stavový regulátor, optimální a prediktivní regulátor. Modelování a řízení robotů. Řízení motorů.

Vybrané problémy biomedicínského inženýrstvíDBM239Sletní semestrdrzkUBMI4
prof. Ing. Valentine Provazník, Ph.D.
- bioinformatika 1 (Provazník)
- bioinformatika 2 (Provazník)
- biofyzika svalových buněk (Šimurda)
- moderní trendy tomografických systémů (Drastich)
- rekonstrukce obrazů z ideálních a neideálních tomografických dat (Jan)
- data v zobrazovacích systémech různých modalit (Jan)
- fyzika a lékařské aplikace ultrazvuku (Rozman)
- analýza variability krevního tlaku a citlivosti baroreflexu (Honzíková)
Vybrané problémy z výroby elektrické energieDEE239Sletní semestrdrzkUEEN4
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D.
Předmět se zabývá vybranými současnými specifickými problémy výroby elektrické energie z hlediska technického vývoje, ekonomiky provozu i vztahu k životnímu prostředí.
Vybrané statě z elektrických strojů a přístrojůDVE239Sletní semestrdrzkUVEE4
doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc.
Aktuální trendy v oblasti elektromechanické přeměny energie a v oblasti teorie a konstrukce elektrických přístrojů. Využití moderních numerických metod a umělé inteligence pro řešení problémů z oblasti elektrických strojů a přístrojů.
Vybrané statě z výkonové elektroniky a elektrických pohonůDVE139Szimní semestrdrzkUVEE4
prof. Ing. Jiří Skalický, CSc.
Moderní postupy ve výkonové elektronice, systémové řešení elektromechanických soustav,moderní řízení elektrických pohonů, elektrické mikropohony
Vyšší metody zpracování a analýzy obrazůDBM139Szimní semestrdrzkUBMI4
prof. Ing. Jiří Jan, CSc.
Pokročilá segmentace obrazů, fúze obrazových dat, restaurace obrazů, rekonstrukce obrazů z tomografických dat.
Vědecké publikování od A do ZDEIZ2Szimní semestrdrzkFEKT2
Mgr. Eva Sedláková
Kurz Vědecké publikování od A do Z vás provede procesem vzniku a dalšího života odborného textu. Kurz se v prvních kapitolách věnuje sběru informací z dostupných elektronických zdrojů, dále jejich správnému použití a citování, v následujících kapitolách získáte přehled a rady k tvorbě odborného textu a výběru vhodného časopisu pro jeho publikování. V posledních kapitolách se kurz věnuje propagaci výsledků vědecké práce a citačním analýzám.
Zkouška z angličtiny před státní doktorskou zkouškuDQJAletní semestrdrzkUJAZ4
doc. PhDr. Milena Krhutová, Ph.D.
Jedná se o nepovinný předmět, v jehož rámci se doktorandi připravují ke zkoušce z anglického jazyka. Složení této zkoušky je podmínkou k připuštění doktoranda ke státní doktorské zkoušce.
Řešení inovačních zadáníDRIZletní semestrdrzkUVEE2
doc. Ing. Bohuslav Bušov, CSc.

8. Praxe

Oborová praxe není povinná, je však doporučena.

9. Státní závěrečná zkouška

Rigorózní zkouška obsahuje obhajobu tezí doktorské práce a zkoušku z předmětů,které doktorand během studia absolvoval (podle individuálního plánu studia).