Přístupnostní navigace
E-přihláška
Vyhledávání Vyhledat Zavřít
dizertační práce
Autor práce: Ing. Vladimír Bílek, Ph.D.
Ak. rok: 2025/2026
Vedoucí: doc. Ing. Jan Bárta, Ph.D.
Oponent: Oponent bude zobrazen po zveřejnění jeho hodnocení.
Tato disertační práce představuje metodologii strojového učení pro rychlé a přesné modelování a mutli-objektivní optimalizaci elektrických strojů. Dosavadní způsoby výpočtu se opírají buď o analytické rovnice s omezenou přesností, nebo o výpočty metodou konečných prvků, které jsou časově i výpočetně náročné, zejména pokud jsou spojeny s evolučními optimalizačními algoritmy vyžadujícími vyhodnocení až tisíců vzorků. K řešení tohoto problému je použita metoda náhradního modelování, kde jako její základ byla zvolena regrese gaussovských procesů. Regrese gaussovských procesů je spárován s Bayesovskou optimalizací, pro minimalizaci počtu časově náročných simulací při zachování přesnosti predikce. Metodologie zavádí několik vylepšení a inovací. Zaprvé automaticky vybírá jádra GPR pro smíšené (kontinuální a kategorické) vstupy typické pro návrhy strojů. Zadruhé křížová validace filtruje odlehlé body a omezuje overfitting modelu, zatímco adaptivní analýza učební křivky určuje potřebné množství trénovacích dat pro spolehlivé predikce. Zatřetí MaxMin algoritmus prosazuje při generování prvotních dat, takové návrhy, které jsou vyrobitelné. Nakonec jsou tři metodologie založené na Bayesovské optimalizaci vybaveny vlastními kritérii ukončení a kontrolami vyrobitelnosti návrhu stroje, které řídí efektivní konvergenci optimalizačního algoritmu. Strategie modelování je ověřena na dvou praktických případech: predikci dodatečných naprázdno ztrát v distribučních transformátorech a přídavných harmonických ztrát v asynchronních strojích způsobené pulzně šírkovou modulací. V obou případech náhradní modely předčí používané analytické metody a výrazně zkracují výpočetní čas. Dále byla porovnána přesnost regresních modelů gaussovského procesu s různými jádry a jinými technikami strojového učení a bylo prokázáno, že stále vykazují lepší přesnost. Optimalizační metodologie jsou demonstrována na třífázovém asynchronním motoru s klecovou klecí a na třífázovém synchronním stroji s uložením permanentních magnetů v rotoru. Pro asynchronní motor dosahují všechny tři varianty Bayesovské optimalizace požadovaného zmenšení rozměrů a úspor nákladů s mnohem menším počtem simulací v porovnání s genetickými algoritmy. U synchronního motoru se Bayesovská optimalizace výkonnostně přibližuje diferencialně-evolučnímu algoritmu, a přitom vyžaduje podstatně méně vyhodnocení. Celkově navržené metody strojového učení snižují celkový počet vyhodnocení návrhů a zkracují dobu optimalizace, aniž by výrazně utrpěla kvalita výsledného návrhu. Představená metodologie je snadno rozšiřitelná na další elektrické stroje či vícefyzikální konstrukční úlohy a může přispět k rozvoji poznání a nových směrů v oblasti návrhu elektrických strojů.
Bayesovská optimalizace; černá skříňka; elektrické stroje; genetické algoritmy; indukční stroj; metoda konečných prvků; náhradní modelování; optimalizace; regrese gaussovských procesů; řízené strojové učení; strojové učení; synchronní stroj
Termín obhajoby
18.12.2025
Výsledek obhajoby
obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)
Průběh obhajoby
Obhajoba proběhla prezenční formou. V rámci obhajoby doktorand seznámil komisi s výsledky své disertační práce, včetně vlastních přínosů. Po skončení prezentace doktoranda jeho školitel seznámil přítomné se svým hodnocením celého průběhu studia. Následovala prezentace oponentních posudků a diskuse k dotazům a připomínkám oponentů. Poté ve veřejné diskusi vystoupili s dotazy/připomínkami k disertační práci prof. Toman, prof. Aubrecht, Ing. Hemzal, doc. Bernat, doc. Hruška., dr. Knebl. Písemný záznam dotazů je přílohou protokolu. Všechny dotazy oponentů i v rámci veřejné diskuse byly doktorandem správně vypořádány. Doktorand prokázal tvůrčí schopnosti v dané oblasti výzkumu a práce splňuje požadavky standardně kladené na dizertační práce v daném oboru. V neveřejné diskusi a po tajném hlasování komise konstatovala, že doktorand splnil podmínky par. 47 odst. 4 Zákona o vysokých školách č. 111/98 a lze jí tedy udělit titul doktor - Ph.D.
Jazyk práce
angličtina
Fakulta
Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Ústav
Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky
Studijní program
Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika (DPC-SEE)
Složení komise
prof. RNDr. Vladimír Aubrecht, CSc. (předseda) doc. Ing. Ondřej Vítek, Ph.D. (člen) prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (člen) Ing. Ladislav Knebl, Ph.D. (člen) doc. Ing. David Pánek, Ph.D. (člen) Ing. Petr Chmelíček, Ph.D. (člen)
Posudek vedoucíhodoc. Ing. Jan Bárta, Ph.D.
Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová