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.
Vývoj úlohy rozhodování se zaměřením na detekci změn a poruch monitorovaného systému.
Výzkum v oblasti systémů řízení v podmínkách neurčitosti.

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
- Průmyslová spolupráce