Search
dr hab. inż. Anna Pietrenko-Dąbrowska
Publications
Filters
total: 189
Catalog Publications
Year 2020
-
Performance-Driven Surrogate Modeling of High-Frequency Structures
PublicationThe development of modern high-frequency structures, including microwave and antenna components, heavily relies on full-wave electromagnetic (EM) simulation models. Notwithstanding, EM-driven design entails considerable computational expenses. This is especially troublesome when solving tasks that require massive EM analyzes, parametric optimization and uncertainty quantification be-ing representative examples. The employment of...
-
Quasi-Global Optimization of Antenna Structures Using Principal Components and Affine Subspace-Spanned Surrogates
PublicationParametric optimization is a mandatory step in the design of contemporary antenna structures. Conceptual development can only provide rough initial designs that have to be further tuned, often extensively. Given the topological complexity of modern antennas, the design closure necessarily involves full-wave electromagnetic (EM) simulations and—in many cases—global search procedures. Both factors make antenna optimization a computationally...
-
Rapid multi-objective optimization of antennas using nested kriging surrogates and single-fidelity EM simulation models
PublicationEver increasing performance requirements make the design of contemporary antenna systems a complex and multi-stage process. One of the challenges, pertinent to the emerging application areas but also some of the recent trends (miniaturization, demands for multi-functionality, etc.), is the necessity of handling several performance figures such as impedance matching, gain, or axial ratio, often over multiple frequency bands. The...
-
Rapid optimization of compact microwave passives using kriging surrogates and iterative correction
PublicationDesign of contemporary microwave components is—in a large part—based on full-wave electromagnetic (EM) simulation tools. The primary reasons for this include reliability and versatility of EM analysis. In fact, for many microwave structures, notably compact components, EM-driven parameter tuning is virtually imperative because traditional models (analytical or network equivalents) are unable to account for the cross-coupling effects,...
-
Rapid tolerance‐aware design of miniaturized microwave passives by means of confined‐domain surrogates
PublicationThe effects of uncertainties, primarily manufacturing tolerances but also incomplete information about operating conditions or material parameters, can be detrimental to the performance of microwave components. Quantification of such effects is essential to ensure a meaningful evaluation of the structure, in particular, its reliability under imperfect fabrication procedures. The improvement of the circuit robustness can be achieved...
-
Recent advances in high-frequency modeling by means of domain confinement and nested kriging
PublicationDevelopment of modern high-frequency components and circuits is heavily based on full-wave electromagnetic (EM) simulation tools. Some phenomena, although important from the point of view of the system performance, e.g., EM cross-coupling effects, feed radiation in antenna arrays, substrate anisotropy, cannot be adequately accounted for using simpler means such as equivalent network representations. Consequently, the involvement...
-
Recent Advances in Performance-Driven Surrogate Modeling of High-Frequency Structures
PublicationDesign of high‐frequency structures, including microwave and antenna components, heavily relies on full‐wave electromagnetic (EM) simulation models. Their reliability comes at a price of a considerable computational cost. This may lead to practical issues whenever numerous EM analyses are to be executed, e.g., in the case of parametric optimization. The difficulties entailed by massive simulations may be mitigated by the use of...
-
Reduced-Cost Constrained Modeling of Microwave and Antenna Components: Recent Advances
PublicationElectromagnetic (EM) simulation models are ubiquitous in the design of microwave and antenna components. EM analysis is reliable but CPU intensive. In particular, multiple simulations entailed by parametric optimization or uncertainty quantification may considerably slow down the design processes. In order to address this problem, it is possible to employ fast metamodels. Here, the popular solution approaches are approximation...
-
Reliable Surrogate Modeling of Antenna Input Characteristics by Means of Domain Confinement and Principal Components
PublicationA reliable design of contemporary antenna structures necessarily involves full-wave electromagnetic (EM) analysis which is the only tool capable of accounting, for example, for element coupling or the effects of connectors. As EM simulations tend to be CPU-intensive, surrogate modeling allows for relieving the computational overhead of design tasks that require numerous analyses, for example, parametric optimization or uncertainty...
-
Simulation-Driven Antenna Modeling by Means of Response Features and Confined Domains of Reduced Dimensionality
PublicationIn recent years, the employment of full-wave electromagnetic (EM) simulation tools has become imperative in the antenna design mainly for reliability reasons. While the CPU cost of a single simulation is rarely an issue, the computational overhead associated with EM-driven tasks that require massive EM analyses may become a serious bottleneck. A widely used approach to lessen this cost is the employment of surrogate models, especially...
-
Surrogate modeling of impedance matching transformers by means of variable‐fidelity electromagnetic simulations and nested cokriging
PublicationAccurate performance evaluation of microwave components can be carried out using full‐wave electromagnetic (EM) simulation tools, routinely employed for circuit verification but also in the design process itself. Unfortunately, the computational cost of EM‐driven design may be high. This is especially pertinent to tasks entailing considerable number of simulations (eg, parametric optimization, statistical analysis). A possible...
Year 2019
-
A Novel Trust-Region-Based Algorithm with Flexible Jacobian Updates for Expedited Optimization of High-Frequency Structures
PublicationSimulation-driven design closure is mandatory in the design of contemporary high-frequency components. It aims at improving the selected performance figures through adjustment of the structure’s geometry (and/or material) parameters. The computational cost of this process when employing numerical optimization is often prohibitively high, which is a strong motivation for the development of more efficient methods. This is especially...
-
Efficient Gradient-Based Algorithm with Numerical Derivatives for Expedited Optimization of Multi-Parameter Miniaturized Impedance Matching Transformers
PublicationFull-wave electromagnetic (EM) simulation tools have become ubiquitous in the design of microwave components. In some cases, e.g., miniaturized microstrip components, EM analysis is mandatory due to considera¬ble cross-coupling effects that cannot be accounted for otherwise (e.g., by means of equivalent circuits). These effects are particularly pronounced in the structures in¬volving slow-wave compact cells and their numerical...
-
Enhanced uniform data sampling for constrained data‐driven modeling of antenna input characteristics
PublicationData-driven surrogates are the most popular replacement models utilized in many fields of engineering and science, including design of microwave and antenna structures. The primary practical issue is a curse of dimensionality which limits the number of independent parameters that can be accounted for in the modelling process. Recently, a performance-driven modelling technique has been proposed where the constrained domain of the...
-
Numerically efficient algorithm for compact microwave device optimization with flexible sensitivity updating scheme
PublicationAn efficient trust-region algorithm with flexible sensitivity updating management scheme for electromagnetic (EM)-driven design optimization of compact microwave components is proposed. During the optimization process, updating of selected columns of the circuit response Jacobian is performed using a rank-one Broyden formula (BF) replacing finite differentiation (FD). The FD update is omitted for directions sufficiently well aligned...
-
Performance-Based Nested Surrogate Modeling of Antenna Input Characteristics
PublicationUtilization of electromagnetic (EM) simulation tools is mandatory in the design of contemporary antenna structures. At the same time, conducting designs procedures that require multiple evaluations of the antenna at hand, such as parametric optimization or yield-driven design, is hindered by a high cost of accurate EM analysis. To certain extent, this issue can be addressed by utilization of fast replacement models (also referred...
-
Reduced-cost design closure of antennas by means of gradient search with restricted sensitivity update
PublicationDesign closure, i.e., adjustment of geometry parameters to boost the performance, is a challenging stage of antenna design process. Given complexity of contemporary structures, reliable parameter tuning requires numerical optimization and can be executed using local algorithms. Yet, EM-driven optimization is a computationally expensive endeavour and reducing its cost is highly desirable. In this paper, a modification of the trust-region...
-
Reduced-Cost Design Optimization of High-Frequency Structures Using Adaptive Jacobian Updates
PublicationElectromagnetic (EM) analysis is the primary tool utilized in the design of high-frequency structures. In vast majority of cases, simpler models (e.g., equivalent networks or analytical ones) are either not available or lack accuracy: they can only be used to yield initial designs that need to be further tuned. Consequently, EM-driven adjustment of geometry and/or material parameters of microwave and antenna components is a necessary...
-
Reduced-cost electromagnetic-driven optimisation of antenna structures by means of trust-region gradient-search with sparse Jacobian updates
PublicationNumerical optimisation plays more and more important role in the antenna design. Because of lack of design-ready theoretical models, electromagnetic (EM)-simulation-driven adjustment of geometry parameters is a necessary step of the design process. At the same time, traditional parameter sweeping cannot handle complex topologies and large number of design variables. On the other hand, high computational cost of the conventional...
-
Reduced-cost surrogate modelling of compact microwave components by two-level kriging interpolation
PublicationFull-wave electromagnetic (EM) analysis is a versatile tool for evaluating the performance of high-frequency components. Its potential drawback is its high computational cost, inhibiting the execution of EM-driven tasks requiring massive simulations. The applicability of equivalent network models is limited owing to the topological complexity of compact microstrip components because of EM cross-coupling effects. Development of...
-
Reliable data-driven modeling of high-frequency structures by means of nested kriging with enhanced design of experiments
PublicationData-driven (or approximation) surrogate models have been gaining popularity in many areas of engineering and science, including high-frequency electronics. They are attractive as a way of alleviating the difficulties pertinent to high computational cost of evaluating full-wave electromagnetic (EM) simulation models of microwave, antenna, and integrated photonic components and devices. Carrying out design tasks that involve massive...
-
Variable-Fidelity Simulation Models and Sparse Gradient Updates for Cost-Efficient Optimization of Compact Antenna Input Characteristics
PublicationDesign of antennas for the Internet of Things (IoT) applications requires taking into account several performance figures, both electrical (e.g., impedance matching) and field (gain, radiation pattern), but also physical constraints, primarily concerning size limitation. Fulfillment of stringent specifications necessitates the development of topologically complex structures described by a large number of geometry parameters that...
Year 2017
-
Expedited Metaheuristic-Based Antenna Optimization Using EM Model Resolution Management
PublicationDesign of modern antenna systems heavily relies on numerical opti-mization methods. Their primary purpose is performance improvement by tun-ing of geometry and material parameters of the antenna under study. For relia-bility, the process has to be conducted using full-wave electromagnetic (EM) simulation models, which are associated with sizable computational expendi-tures. The problem is aggravated in the case of global optimization,...
Year 2008
-
Brain perfusion imaging with the use of parametric modelling basing on DSC-MRI data
PublicationW pracy do estymacji parametrów perfuzji mózgu: przepływu krwi mózgowej (cerebral blood flow, CBF), objętości krwi mózgowej (cerebral blood volume, CBV) oraz średniego czasu przejścia (mean transit time, MTT) wykorzystano pomiary DSC-MRI (Dynamic Susceptibility Contrast Magnetic Resonance Imaging). W modelowaniu danych MRI zastoswoano model trzykompartmentowy. Przedstawiono i porównano dwa podejścia do identyfikacji modelu różniące...
-
Efficiency of new method of removing noisy background from the sequence of MRI scans depending on structure elements used to morphological processing
PublicationPrzedstawiono nową metodę usuwania zaszumionego tła z sekwencji skanów MRI. Każdy skan zawiera przekrój mózgu i tło, oba zaszumione. Tło należy wykluczyć z dalszej analizy. Eliminacji tła dokonano dzięki zastosowaniu opisanego algorytmu wykorzystującego podstawowe operacje morfologiczne: dylację, erozję, otwarcie i zamknięcie do uprzednio zbinaryzowanych zbiorów MRI. Zaprezentowano wyniki przetwarzania otrzymane dla różnych kształtów...
-
Obrazowanie perfuzji mózgu z wykorzystaniem modelowania parametrycznego danych DSC-MRI
PublicationPomiary DSC-MRI (Dynamic Susceptibility Contrast Magnetic Resonance Imaging) zostały wykorzystane w pracy do estymacji parametrów perfuzji mózgu: przepływu krwi mózgowej (cerebral blood flow, CBF), objętości krwi mózgowej (cerebral blood volume, CBV) oraz średniego czasu przejścia (mean transit time, MTT). Zaproponowano model trzykompartmentowy. Przedstawiono i porównano dwa podejścia do identyfikacji modelu na podstawie danych...
-
Optymalizacja eksperymentu identyfikującego modele procesów biomedycznych
Publicationksiążka przedstawia wybrane metody modelowania procesów w systemach biomedycznych oraz metody optymalnej identyfikacji modeli. w rozdziale 2 zaprezentowano metodykę modelowania kinetyki substancji. omówiono kompartmentowe modelowanie struktury wewnętrznej systemu oparte na koncepcji zmiennych stanu. w rozdziale 3 przedstawiono zagadnienie optymalizacji eksperymentu biomedycznego ze szczególnym uwzględnieniem optymalizacji sygnału...
-
Optymalizacja pobudzeń dla celów identyfikacji parametrów modeli zmiennych stanu
PublicationW pracy omówiono zagadnienie optymalizacji pobudzeń dla celów identy-fikacji parametrów modeli kompartmentowych systemów farmakokine-tycznych opisanych w kategoriach zmiennych stanu. Przedstawiono pobu-dzenia optymalne zaprojektowane według kryterium A-optymalności. Zaprojektowane pobudzenia optymalne, w obrębie klasy pobudzeń o ograniczonej energii, zapewniają maksymalną osiągalną dokładność estymat parametrów. W farmakokinetyce...
-
Wpływ wyboru elementu strukturalnego użytego w przetwarzaniu morfologicznym na skuteczność nowej metody usuwania tła z sekwencji MRI
PublicationZaprezentowano nową metodę usuwania zaszumionego tła z sekwencji skanów MRI. Na każdy skan składają się dwa obszary: przekrój mózgu i tło, oba zawierające szum. Tło powinno być odseparowane i wykluczone z dalszej analizy. Cel ten został osiągnięty dzięki zastosowaniu opisanego algorytmu, aplikującego podstawowe operacje morfologiczne: dylację, erozję, otwarcie i zamknięcie do uprzednio zbinaryzowanych zbiorów MRI. Pokazano rezultaty...
Year 2007
-
Optymalizacja sygnału testującego dla potrzeb identyfikacji modeli procesów biologicznych i medycznych
PublicationRozprawa poświęcona jest optymalizacji sygnału testującego dla celów identyfikacji modeli procesów biologicznych i medycznych. Zagadnienie to zawiera się w szerszym zagadnieniu optymalizacji eksperymentu, polegającym na poszukiwaniu tej wartości wybranej zmiennej eksperymentu (w rozprawie jest to sygnał testujący), która zapewni maksimum obranego kryterium optymalności. Optymalizacja eksperymentu jest szczególnie istotna w zastosowaniach...
-
Wydobywanie informacji diagnostycznej w obrazowaniu mózgu techniką MRI przy wykorzystaniu identyfikacji parametrycznej
PublicationDane MRI wykorzystano w pracy do oceny perfuzji tkanek mózgowych. Obrazowanie perfuzji z wykorzystaniem pomiarów MRI jest szeroko stosowane w praktyce klinicznej do diagnozowania guzów, demencji, choroby Alzheimera i innych. W modelowania danych MRI wykorzystano parametryczny model trzykompartmentowy. Parametry modelu estymowane są na podstawie danych eksperymentalnych: sygnału mierzonego w tętnicy mózgowej oraz sygnału mierzonego...
Year 2006
-
Optimal inputs in pharmacokinetics model's identification
PublicationW pracy przedstawiono zagadnienie optymalizacji pobudzeń dla identyfikacji parametrycznej kompartmentowych modeli zmiennych stanu SISO systemów farmakokinetycznych. Zaimplementowano kryterium w postaci śladu macierzy informacyjnej Fishera (kryterium czułościowe). Rozważono klasę pobudzeń dopuszczalnych o ograniczonej energii, gdyż w przypadku wielu leków zbyt szybkie ich podawanie wiąże się z występowaniem skutków ubocznych. Zadanie...
Year 2005
-
Optimal input design using sensitivity criterion for parametric identification of pharmacokinetic models
PublicationPrzedstawiono identyfikację parametryczną kompartmentowych modeli SISO zmiennych stanu systemów farmakokinetycznych. Struktura modelu formułowana jest na podstawie wiedzy a priori. Początkowe estymaty parametrów obliczane są w oparciu o pomiary zgromadzone w eksperymencie intuicyjnym. Na ich podstawie projektowane jest pobudzenie optymalne, które zapewnia najlepszą dokładność estymat parametrów. Przedstawiono optymalizację czułościową...
-
Parametric versus nonparametric modelling of dynamic susceptibility contrast enhanced MRI based data
PublicationDynamic tracking of a bolus of a paramagnetic agent (dynamic susceptibility contract - DSC) in MRI (magnetic resonance imaging) measurements is successfully used for assessment of the tissue perfusion and the other features and functions of the brain (i.e. cerebral blood flow - CBF, cerebral blood volume - CBV, mean transit time - MTT). The parametric and nonparametric approaches to the identification of MRI models are presented...
-
Różne kształty pobudzeń optymalnych dla celów identyfikacji parametrów modeli systemów farmakokinetycznych
PublicationW pracy przedstawiono optymalizację pobudzeń dla celów identyfikacji parametrycznej kompartmentowych modeli systemów farmakokinetycznych opisanych w kategorii zmiennych stanu. Stosowana w pracy funkcja kryterialna to ślad macierzy Fishera (optymalizacja czułościowa). Rozważono klasę pobudzeń optymalnych o ograniczonej energii, ze względu na występowanie w przypadku wielu leków skutków ubocznych zależnych od szybkości podania leku....
Year 2004
-
Optymalizacja pobudzeń dla celów identyfikacji parametrów kompartmentowych modeli systemów farmakokinetycznych.
PublicationPobudzenia optymalne, według kryterium optymalizacji czułociowej, wykorzystano do estymacji parametrów kompartmentowych modeli systemów farmakokinetycznych metodš minimalizacji błędów predykcji. Na pobudzenia optymalne nałożono ograniczenia na energię i czas trwania. Uzyskane, dla pobudzeń optymalnych, dokładnoci estymat parametrów porównano z dokładnociami uzyskanymi dla pobudzeń nieoptymalnych, standardowo stosowanych w praktyce...
Year 2003
-
Identyfikacja nieparametryczna systemów farmakokinetycznych metodą funkcji korelacji.
PublicationW pracy omówiono metodę funkcji korelacji, przedstawiono jej ograniczenia numeryczne oraz pobudzenia zapewniające maksymalną dokładność estymat odpowiedzi impulsowej w tej metodzie: szum biały oraz pobudzenia PRBS.
-
Identyfikacja parametryczna modeli systemów farmakokinetycznych na podstawie pobudzenia optymalnego według kryterium optymalizacji czułościowej
PublicationPrzedstawiono identyfikację parametryczną modeli systemów farmakokinetycznych opisanych w kategoriach zmiennych stanu. Identyfikacja przeprowadzana jest na podstawie pobudzenia optymalnego według kryterium optymalizacji czułościowej, na które nałożono dodatkowe ograniczenia na energie i czas trwania.
-
Identyfikacja stałych przepływu modeli systemów farmakokinetycznych opisanych równaniami stanu. VII Ogólnopolska Konferencja Przepływów Wielofazowych.
PublicationPrzedstawiono identyfikację parametrów (stałych przepływu) modeli systemów farmakokinetycznych opisanych równaniami stanu.Estymowane wartości parametrów zapewniają najlepsze dopasowanie odpowiedzi modelu do danych pomiarowych. Estymację przeprowadzono metodą największej wiarygodności na podstawie pobudzenia optymalnego według kryterium optymalizacji czułościowej oraz pobudzenia impulsowego.
seen 3905 times