Laboratórium je zamerané na výskum a vývoj pokročilých moderných metód automatického riadenia ako aj fyzikálnych demonštrátorov pre ich implementáciu a testovanie v reálnom čase. Ide najmä o prediktívne riadenie založené na modeli (MPC, z angl. model predictive control) a riešení úlohy optimalizácie pri definovaných procesných obmedzeniach. Od roku 2015 sa základný a aplikovaný výskum v laboratóriu sústredí na implementácie lineárneho a nelineárneho MPC na vnorenom výpočtovom hardvéri, prevažne na lacných 32- a 8-bitových mikroprocesorových platformách. Táto výzva je umocnená dominantným zameraním na mechatronické systémy s rýchlou dynamikou a teda aplikácie s rádovo milisekundovým vzorkovaním. Vyvíjané algoritmy vnoreného riadenia na báze online ako i parametrickej optimalizácie sa preto vyznačujú malou pamäťovou stopou a nízkymi výpočtovými nákladmi. V spojitosti so spätnoväzbovým riadením sa výskum venuje tiež modelovaniu, identifikácii a odhadu stavu a parametrov dynamických systémov. Aplikovaný výskum okrem štadardných mechatronických testbedov zahŕňa dve výrazné oblasti, a to aktívne tlmenie vibrácii ľahko tlmených mechanických konštrukcií a riadenie a monitorovanie inteligentných budov, v rámci ktorých boli vyvinuté unikátne demonštrátory – zostava votknutého nosníka s aktívnym tlmením a laboratórny HVAC systém na riadenie a monitorovanie vykurovacích, vetracích a klimatizačných procesov (angl. HVAC). Ostatné mechatronické systémy zahŕňajú zostavy vrtuľník s dvoma stupňami voľnosti, motor-brzda, elektronická škrtiaca klapka, invertované kyvadlo na vozíku, dvojité invertované kyvadlo, aerokyvadlo, guľôčka na ploche, a iné. Samostatnou kapitolou je open-source projekt AutomationShield, v rámci ktorého bolo od roku 2018 vyvinutých viac ako 10 unikátnych miniaturizovaných didaktických zariadení na báze mikroprocesorových dosiek Arduino, implementujúcich celý rad mechatronických experiementov (viac info na www.automationshield.com). Dôležitou črtou laboratória je, že všetky spomenuté zariadenia – od konceptu, elektormechanického návrhu a konštrukcie, až návrh, implementáciu, a testovanie algoritmov odhadu a riadenia, a v neposlednom rade publikovania výstupov – sú výsledkom bakalárskych, diplomových a dizertačných prác. Čo sa týka ďalšieho technického vybavenia, k dispozícii je niekoľko pracovných staníc s rôznou výpočtovou a prístrojovou technikou, mini dieľňa, 3D tlačiareň, a pracovisko pre spájkovanie. Prostredníctvom výskumu realizovaného v laboratóriu za podpory róznych grantových chém (APVV, VEGA, KEGA, Horizon 2020, a iné) boli nadviazané dôležité akademické i výskumno-priemyselné spolupráce a dosiahnuté výnimočné výsledky v medzinárodnom kontexte, vrátane desiatok publikácií v renomovaných vedeckých časopisoch a na popredných medzinárodných konferenciách. Laboratórium je tiež okrem záverečných prác dlhodobo využívané v rámci širokej škály predmetov na bakalárskom a inžinierskom stupni štúdia, keďže umožňuje rýchlu a interaktívnu demonštráciu rôznych matematických a technických konceptov, s ktorými sa študenti stretávajú na prednáškach a cvičenia z predmetov ako napr. Softvérové technológie, Simulácia a optimalizácia, Identifikácia sústav, Teória automatického riadenia I/II/III, Mikropočítače a mikroprocesorová technika, Robotika, a pod. To im umožňuje efektívne transformovať množstvo nadobudnutých teoretických znalostí do praktickej roviny a prejsť tak od softvérových simulácií s matematickým modelom k experimentom na reálnych zariadeniach, čo zahŕňa aj problematiku merania, zberu dát, zohľadnenia rôznych vonkajších vplyvov, hardvérového vybavenia, komunikácie, prototypizácie algoritmov v reálnom čase, atď.
 |
Kontaktná osoba:
|
doc. Ing. Martin Gulan, PhD.
|
|
|
|
|
|
martin.gulan@stuba.sk
 |
