Bachelor's Thesis

Predictive Models for Logical Control

Final Thesis 2.49 MB Appendix 72.84 kB

Author of thesis: Martin Vlach

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Monika Dosoudilová, Ph.D.

Abstract:

This bachelor thesis focuses on the design and implementation of an analytical predictive model-based approach for vehicle braking dynamics control within Autonomous Emergency Braking (AEB) systems. The primary objective is to compare the proposed model with a conventional reactive system, which triggers braking interventions based on instantaneous threshold violations, resulting in shock mechanical discomfort for the passengers and a severe collision risk under reduced adhesion conditions. Within the scope of this work, a hierarchical control architecture was developed, where high-level state logic coordinates logical, hybrid, and continuous processes. The predictive algorithm itself utilizes a structural white-box vehicle model, conceptualized as a 1 DOF material point, to analytically calculate smooth braking trajectories in real time. Simulation verification in MATLAB/Simulink across four operational scenarios demonstrated that the predictive model completes the braking maneuvers with a smooth acceleration profile, and with kinematic jerk values remaining safely below the comfort threshold 2.5 m/s^3. In contrast, the reactive model generates critical shocks well above the specified limit and induces massive oscillations of control variables due to anti-lock braking system (ABS) interventions, which causes a significant kinematic discomfort.

Keywords:

predictive model, logic control, predictive control, reactive model, AEB, autonomous emergency braking, advanced emergency braking system, MATLAB/Simulink, longitudinal vehicle dynamics, TTC, ABS, white-box model, trajectory prediction, MPC, slip, jerk, acceleration, deceleration, force, comfort, collision, ACC, adaptive cruise control

Date of defence

15.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil komisi s výsledky své bakalářské práce a odpověděl na otázky oponenta. Následovala diskuze k závěrečné práci a otázky komise: Použití logického řízení v práci. Použití ABS. Význam ego vozidla. Vstup řidiče do řízeného modelu. Poznámka na použití termínu Jerk - ryv. Student uspokojivě reagoval na všechny položené dotazy. Komise byla spokojená.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Applied Computer Science and Control (AIŘ)

Composition of Committee

doc. Ing. Lukáš Novotný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Miloš Hammer, CSc. (místopředseda)
Ing. Radek Poliščuk, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Turčínek, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Hadraba, Ph.D. (člen)
Ing. Filip Kšica, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (člen)
Ing. Zdeněk Ančík, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Petr Hadraba, Ph.D.

Poměrně obsáhlá práce pana Vlacha se věnuje prediktivnímu řízení v oblasti autonomního nouzového brzdění. Student v ní porovnává několik provozních scénářů, například brzdění před pevnou překážkou, dálniční dojíždění pomalejšího vozidla nebo různé stavy vozovky s odlišnou hodnotou součinitele tření. Věnoval se také návrhu nadřazené logické vrstvy pro vyhodnocení rizika, varování řidiče a koordinaci brzdného zásahu. Celkově považuji praktickou část za silnou stránku práce.

Slabší stránkou je naopak samotná prezentace dosažených výsledků. V práci se objevuje větší množství formálních nedostatků, nepřirozených českých formulací, nevhodně použitých odborných výrazů a místy také méně vhodná práce s citacemi. Tyto nedostatky znesnadňují čtení textu i orientaci v práci a snižují celkový dojem z jinak poměrně rozsáhlého technického řešení.

Oceňuji, že si student samostatně zvolil konkrétní zaměření práce, které následně aktivně rozvíjel. Do budoucna bych mu doporučil věnovat výrazně větší pozornost prezentaci výsledků, protože schopnost srozumitelně a formálně správně popsat vlastní technické řešení patří mezi klíčové dovednosti ve většině technických profesí. I přes uvedené výhrady je však z práce patrné značné množství odvedené práce, technický zájem studenta a schopnost dovést zvolené řešení až do funkční simulační podoby. Celkově proto práci hodnotím jako velmi dobrou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti C
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací C
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Grade proposed by supervisor: B

BP se zabývá aktuální a prakticky významnou problematikou autonomního nouzového brzdění a předkládá návrh analytického prediktivního řízení podélné dynamiky vozidla. Autor navrhnul, implementoval a verifikoval funkční model v prostředí MATLAB/Simulink a porovnal jej s reaktivním modelem. Srovnání proběhlo pro čtyři scénaře.

Použití AI v textu je hodně znatelné, nicméně struktura je logická. Všechny přístupy jsou pečlivě vysvětleny. Kriticky tady hodnotím některé formulace, např. 'exaktní důkazy', přestože závěry vycházejí pouze ze simulačního ověření zjednodušeného modelu.

V práci oceňuji hlavně závěrečnou část, kde proběhlo srovnání prediktivního a reaktivního modelu. Reakce obou modelů byly simulačně testovány za stejných podmínek. Výsledky simulací ukazují velmi dobré vlastnosti navrženého řešení z hlediska bezpečnosti, komfortu i stability.

Co se týče formální stránky práce, tak rušivě na mě působila zelená barva použita pro citace a modrá pro obsah. Jinak je v textu, i přes velký rozsah, zanedbatelný počet chyb (spíše typu překlep). Určitou výhradu pak mám k názvu podkapitoly 4.4 „Rozsah práce“, který není zvolen zcela výstižně vzhledem k obsahu dané části textu.

Celkově jde o zajímavou a kvalitně zpracovanou práci splňující cíle zadání a hodnotím ji známkou B.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. Do jaké míry lze závěry o „koncepční převaze“ prediktivního řízení zobecnit na reálný provoz, když byly získány na simulačním modelu s jedním stupněm volnosti? Jaké faktory by mohly dosažené výsledky v praxi nejvíce ovlivnit?

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová