KONTAKT CZ/EN

Profil výzkumné skupiny

Výzkumný tým pro identifikaci systémů a rozhodování (IDM) se zaměřuje na základní i na aplikovaný výzkum v oblasti poznávání a řízení systémů, odhadu jejich neznámých veličin a rozhodování jak v podmínkách neurčitosti, tak pro deterministický popis. Hlavními tématy jsou identifikace a poznávání dynamických systémů, odhad neznámých parametrů a veličin, predikce vývoje veličin, rozhodování pro detekci poruch a změn, optimální řízení, adaptivní systémy pro zpracování signálů, informační fúze a optimalizace jak v oblasti odhadování, tak v oblasti řízení a rozhodování.

Hlavní oblasti výzkumu

Hlavní zaměření výzkumného týmu je v následujících oblastech:

  • Adaptivní duální řízení
  • Detekce chyb
  • Nelineární filtrace
  • Informační fůze

Cílem v těchto oblastech jsou nové přístupy, nové formulace a unifikace úloh a hledání jejich řešení. Hlavním motivem je skutečnost, že pro kvalitní popis reálných problémů a reálných systémů je potřebné pracovat s nelineárními modely a zejména s neurčitostí odrážející nepřesnosti měření, vlastnosti poruch a zajistit tak větší soulad mezi modelem a realitou, než jsou schopny zajistit modely lineární a deterministické.

Teoretická a praktická využitelnost

Výstupy výzkumu v oblasti odhadu neznámých veličin se dají široce využít v různých oborech lidské činnosti, zejména se jedná o modelování procesů technické, ale i netechnické povahy, v průmyslu, letectví, navigaci, pozemní dopravě, lékařství, ekonomii apod. Například v oblasti letectví a navigace se jedná o algoritmy sloužící k odhadu polohy, rychlosti a orientace v prostoru pro dopravní prostředky a satelity. Respektování neurčitosti umožní najít nová řešení, která přinášejí vyšší kvalitu. Výstupy výzkumu v oblasti detekce jsou algoritmy pro detekci změny chování sledovaných systémů, případně pro nalezení jejich poruchy. Tyto algoritmy nacházejí uplatnění při monitorování, poznávání a řízení systémů nejrůznějších typů, například moderních budov (klimatizace, vytápění), atd. Výstupem výzkumu v oblasti optimálního a adaptivního řízení jsou algoritmy zajišťující dobrou kvalitu poznávání (identifikace) i řízení systémů. Adaptivní algoritmy umožňují řízení i systémů s neznámou strukturou, nejen s neznámými parametry. V rámci výzkumu v oblasti informační fúze pak tým navrhuje metody umožňující efektivní zpracování informace pocházející z více zdrojů (např. různé typy senzorů osazené na zařízeních). Fúze dat i odhadů umožňuje decentralizované zpracování informace a umožňuje poznávání a řízení i v případech, kdy není centralizovaný přístup možný.

Výzkumné a vývojové aktivity v oblasti základního výzkumu

  • Výzkum a vývoj úloh poznávání pro stochastické dynamické modely.
      Pozornost je zaměřena jak na systémy poskytující odhady ve formě hustoty pravděpodobnosti stavu podmíněné měřením, tak na systémy poskytující bodové odhady neznámých veličin. Úsilí se soustředí hlavně na návrh systémů odhadu umožňující zvyšování kvality odhadů nebo snižování výpočetních nároků.
  • Vývoj úlohy rozhodování se zaměřením na detekci změn a poruch monitorovaného systému.
      Výzvou v této oblasti je proto systematický výzkum v oblasti návrhu nové generace detektorů, které generují nejen rozhodnutí o poruše či změně, ale generují i signály působící na monitorovaný systém umožňující zvýšit kvalitu a rychlost detekce.
  • Výzkum v oblasti systémů řízení v podmínkách neurčitosti.
      Základním rysem syntézy řídicích systémů je návrh akčních zásahů, které budou současně optimálně vyvažovat proces aktualizace modelu a dosažení požadovaných charakteristik řízeného modelu.

Nabídka spolupráce a služeb

Navrhované systémy odhadu, detekce a řízení jsou potřebné jak v technických tak v netechnických odvětvích pro sledování, navigaci, monitorování, detekci chyb, zpracování signálu, komunikaci a řízení reálných systémů a procesů v průmyslu, dopravě, vojenství, zdravotnictví, ekonomii, ekologii atd.

Výzkumný tým je schopen řešit úlohy základního i aplikovaného výzkumu v oblastech identifikace a poznávání systémů, odhadu neznámých parametrů a veličin, rozhodování pro detekci poruch a změn, optimálního řízení, adaptivních systémů pro zpracování signálů a informační fúzi. Vedle vyřešení úloh základního výzkumu tým dokáže zpracovat a implementovat výsledky ve formě prakticky použitelných algoritmů. Tým může nabídnout své kapacity pro spolupráci na výzkumných úkolech s výzkumnými týmy jak na univerzitách, tak na výzkumných institucích a firmách. Také může řešit úlohy na zakázku pro firmy a instituce – takzvaný smluvní výzkum. Tým zároveň nabízí možnost odborných školení a spolupráci při pořádání odborných seminářů.

Tým pravidelně nabízí témata pro bakalářské, diplomové a dizertační práce jak v oblasti základního, tak aplikovaného výzkumu ve výše uvedených oblastech. V rámci práce na zvolených tématech jsou studenti přímo začleňováni do činnosti jednotlivých projektů a případně spolupracují na řešení tématu s firmami, se kterými tým spolupracuje.

Co konkrétně nabízíme

Nabízíme nalezení matematického modelu statických i dynamických systémů pomocí identifikace systémů, využitím parametrických i neparametrických metod identifikace. Součástí tohoto postupu jsou i sofistikované návrhy filtračních algoritmů umožňujících zjišťovat i parametry i stav hledaných parametrických modelů. Pro zajištění co nejlepší vazby mezi matematickým modelem a realitou v oblasti dynamiky i měřícího systému jsou zahrnuty neurčitosti do matematického modelu. Navrhované algoritmy odhadu mohou zahrnovat i apriorní informace o neznámých veličinách, např. technologická a fyzikální omezení veličin. To umožní další přiblížení modelu realitě a kombinaci apriorní informace a informace zjišťované měřením v reálném čase. Nedílnou součástí návrhu systémů identifikace a odhadování je i schopnost takzvané informační fúze v případě decentralizovaných odhadů.
Uživatel může specifikovat požadavek na kvalitu odhadu, od čehož se odvíjí volba metod, formy výsledku a náročnost algoritmů. Kvalitní model systému a odhad jeho neznámých veličin respektující neurčitosti reálného světa jsou klíčové pro kvalitní rozhodování, predikci i návrh řídicích algoritmů, kde kvalita regulace je závislá na kvalitě modelu a odhadu.

Významné reference

  • Reference:
    • návrh algoritmů pro sledování délky kolon vozidel v hustě zabydlených aglomeracích (ELTODO, dopravní systémy, s.r.o.)
    • vývoj algoritmů odhadu stavu a parametrů pro systémy válcování za studena
    • vývoj algoritmů identifikace a odhadu stavu pro úlohy sledování polohy pohybujícího se objektu
    • dlouholeté zkušenosti týmu ve výzkumu a vývoji algoritmů identifikace a odhadu reprezentované publikacemi v nejuznávanějších světových časopisech a konferencích
  • Partneři:
    • Vědecká spolupráce
        Uppsala University, Air Force Research Lab, FEL ČVUT v Praze, ÚTIA AV ČR, FEL ČVUT Praze, ÚTIA AV ČR, FEKT, VUT Brno
    • Průmyslová spolupráce
        AŽD Praha s.r.o., Honeywell spol. s r.o., COMPUREG Plzeň, s.r.o.