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.

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.

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.

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

1. Algoritmy a metody pro fúzi dat maticových snímačů při autonomním mapování interiéru budovy.

   Téma práce sleduje potřebu výzkumu a vývoje robustních algoritmů a metod pro kombinaci obrazových dat z typově odlišných maticových a případně i lineárních senzorů pro potřeby autonomního mapování a sebelokalizace zejména v robotických aplikacích. Jádrem dizertace je softwarový návrh, implementace a následná analýza metod pro fúzi dat ze snímačů používaných pro měření vzdálenosti, barvy či teploty povrchu a jiných veličin nutných pro autonomní nebo teleprezenční řízení robota v interiéru. Pro řešení zadání připadají v úvahu jak klasické VIS nebo IR snímače v prosté nebo stereoskopické konfiguraci, tak i snímače vzdálenosti nebo jiných fyzikálních veličin efektivně doplňující obrazovou informaci.

   Školitel: Horák Karel, Ing., Ph.D.

2. 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.

3. Automatické měření parametrů prostředí

   Cílem práce je navrhnout systém pro automatické měření a analýzu parametrů ovzduší v prostředí případně vody ve vodních nádržích. Jedná se o plně automatické měření parametrů, jako je teplota, tlak, radiace, chemické znečištění (vzduch), příp. teplota, pH, O2, dusičnany, řasy, težké kovy (voda) na definovaných místech. Kromě praktické realizace senzorických a mobilních subsystémů je především potřeba navrhnout a vytvořit systém pro přesnou a spolehlivou sebelokalizaci, navigaci a plánování trajektorie včetně optimalizace spotřeby energie a doby měření. Odborným konzultantem je Prof. Blahoslav Maršálek z Centra pro výzkum toxických látek v prostředí, MU Brno.

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

4. HW implementace podpůrných algoritmů jádra OS reálného času

   Výzkum v oblasti hardwarové implementace softwarových algoritmů jádra operačních systémů reálného času za účelem snížení variability a rozptylu časových parametrů při spouštění procesů v operačním systému. Cílem je výrazné zlepšení parametrů operačních systémů reálného času tak, aby byl potlačen vliv operačního systému na spouštění úloh. Výzkum bude zaměřen především na omezení vlivu plánovače operačního systému reálného času. Předpokládá se využití formálních popisů implementace ve VHDL a využitá moderních hradlových polí FPGA.

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

5. HW implementace podpůrných algoritmů jádra OS s prvky funkční bezpečnosti

   Výzkum v oblasti hardwarové implementace softwarových algoritmů pro zajištění funkční bezpečnosti aplikací běžících v prostředí běžných operačních systémů využívaných na klasických vestavných platformách. Účelem je zkrácení časových prodlev mezi vznikem poruchy a detekcí chyby se zamezením jejího dalšího šíření. Dalším cílem je výrazné zlepšení spolehlivostních parametrů vestavných systémů využívajících vestavné operační systémy (LINUX, atd.). Výzkum bude zaměřen především na výrazné zvýšení funkční bezpečnosti vestavných řídicích systémů založených na běžných HW platformách, jako je ARM, nebo případně implementované CPU v hradlových polích FPGA. Předpokládá se využití formálních popisů implementace ve VHDL.

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

6. Komplexní návrh a následná analýza modelu chování člověka při řízení letounu

   Tématem disertační práce bude zaměřeno na výzkum v oblasti modelů chování člověka jako jednoho řídicího elementu v kybernetickém systému. Bude prováděn výzkum a měření reálných parametrů systémů a následně výzkum a analýza výsledků získaných ze simulací chování člověka – pilota. Výzkum bude prováděn na řídicím elementu – pilotovi při řízení letu letounu na základě měření odezev a dynamického chování na definovaném portfoliu podnětů. Výsledky výzkumu a analýz pak budou využity pro návrh optimální metodologie při zdokonalování výcviků civilních, případně i vojenských pilotů ve výcvikových zařízeních.

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

7. 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: Beneš Petr, doc. Ing., Ph.D.

8. Metody pro kalibraci snímačů zrychlení a úhlové rychlosti

   Téma je zaměřeno na testování a kalibraci snímačů vibrací a snímačů úhlové rychlosti pro inerciální navigační jednotky. Cíle práce spočívají v analýze parazitních vlivů, které mají vliv na celkové nejistoty měření, a hledání nových metod pro jejich potlačení. Pro výzkum bude k dispozici kalibrační systém SPEKTRA CS18 a rotační stůl RMS SDL05. Téma je s podporou firmy Honeywell HTS CZ.

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

9. Metody pro vibrodiagnostiku rotačních strojů

   Téma je zaměřeno na výzkum metod a algoritmů pro vibrační diagnostiku rotačních strojů, zejména na metody pro diagnostiku stavu ložisek a převodovek pracujících v nestacionárních podmínkách. Výzkum bude zaměřen na identifikaci praktických omezení současných metod řádové analýzy pro stroje s proměnnými otáčkami a možnosti 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 modelu rotačního stroje.

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

10. Modelování a řízení střídavých elektrických pohonů při poruše

    V první fázi bude cílem práce vytvořit modely vícefázových a vícenásobných střídavých elektrických pohonů, u kterých bude možné simulovat některé typy funkčních poruch, ke kterým u těchto zařízení dochází. Další část bude spočívat v monitorování funkčních poruch, nejprve za pomoci stávajících snímačů, které se při řízení pohonů používají (měření fázových proudů, napětí stejnosměrného meziobvodu, polohy rotoru), následně s použitím redundantních snímačů za účelem zvýšení spolehlivosti a určení správné diagnózy funkční poruchy. Ve třetí fázi bude cílem navržení řídicích algoritmů, které budou schopné zajistit částečnou činnost pohonu při funkční poruše.

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

11. Využití ortogonálních funkcí pro predikci signálů

    Proveďte rešerši využití ortogonálních funkcí pro predikci signálů. Zaměřte se na takové ortogonální funkce, které jsou tzv. dvojitě ortogonální, především na prodloužené sférické vlnové funkce. Analyzujte podstatné problémy takové predikce jako např. vliv vzorkovací frekvence, vliv šumu apod. Na základě analýzy navrhněte vhodný algoritmus predikce a porovnejte výsledky s vybranými stávajícími metodami.

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