Search
prof. dr hab. inż. Zdzisław Kowalczuk
Employment
- Head of Department at Department of Decision Systems and Robotics
- Professor at Department of Decision Systems and Robotics
Research fields
- Control
- robotics
- decision-making systems
- diagnosis
- modeling and identification
- adaptive systems
- optimization
- artificial intelligence
- humanoids
- haptic systems
- control system, control engineering, system modeling and identification, state estimation, system optimisation, failure detection, signal processing, artificial intelligence, computer science, computer implementation, adaptive and predictive control.
Publications
Filters
total: 219
Catalog Publications
Year 2021
-
A Simple Neural Network for Collision Detection of Collaborative Robots
PublicationDue to the epidemic threat, more and more companies decide to automate their production lines. Given the lack of adequate security or space, in most cases, such companies cannot use classic production robots. The solution to this problem is the use of collaborative robots (cobots). However, the required equipment (force sensors) or alternative methods of detecting a threat to humans are usually quite expensive. The article presents...
-
Analytical ‘Steady-State’-Based Derivation and Clarification of the Courant-Friedrichs-Lewy Condition for Pipe Flow
PublicationThis article addresses the problem of choosing the optimal discretization grid for emulating fluid flow through a pipeline. The aggregated basic flow model is linearized near the operating point obtained from the steady state analytic solution of the differential equations under consideration. Based on this model, the relationship between the Courant number (μ) and the stability margin is examined. The numerically set coefficient...
Year 2005
-
Adaptacyjna identyfikacja ciagłoczasowych modeli procesów niestacjonarnych z uwzględnieniem przekłamań pomiarowych.
PublicationW pracy wykorzystano metody identyfikacji parametrycznej do pozyskiwania użytecznej dla diagnostyki informacji o zmianach dynamiki nadzorowanych procesów. W proponowanym podejściu ciągłym analizie poddano procesy przemysłowe modelowane za pomocą fizycznie interpretowalnych liniowych i nie liniowych równań różniczkowych zwyczajnych. Zachowanie sensu fizycznego estymowanych parametrów ułatwiło weryfikację wyników identyfikacji, wpływając...
-
Asynchroniczna fuzja danych z wielu estymatorów stanu.
PublicationW przypadku obiektów, które można opisać dyskretno-czasowym modelem Gaussa-Markowa, oraz gdy dyskretny pomiar dotyczący obiektu pochodzi z pojedynczego czujnika, istnieje nieobciążony estymator minimalnowariancyjny stanu obiektu, czyli filtr Kalmana. W pewnych okolicznościach, np. z powodu dyskretnego charakteru źródła pomiaru, dokładność i odporność estymacji polegającej na pojedynczym źródle danych jest niewystarczająca. Jedną...
Year 2024
-
Adaptive Optimal Discrete-Time Output-Feedback Using an Internal Model Principle and Adaptive Dynamic Programming
PublicationIn order to address the output feedback issue for linear discrete-time systems, this work suggests a brand-new adaptive dynamic programming (ADP) technique based on the internal model principle (IMP). The proposed method, termed as IMP-ADP, does not require complete state feedback, merely the measurement of input and output data. More specifically, based on the IMP, the output control problem can first be converted into a stabilization...
Year 2014
-
Advanced Modeling of Management Processes in Information Technology
PublicationThis book deals with the issues of modeling management processes of information technology and IT projects while its core is the model of information technology management and its component models (contextual, local) describing initial processing and the maturity capsule as well as a decision-making system represented by a multi-level sequential model of IT technology selection, which acquires a fuzzy rule-based implementation...
-
Analiza jakościowa nieosobliwego modelu stanowego procesu przepływu
PublicationW niniejszej pracy omówiono znaczenie modelu w systemach detekcji i izolacji wycieku. Przedstawiono nieosobliwy model stanowy oraz analizę dokładności w zależności od przyjętej metody odwracania macierzy rekombinacji. Zaproponowano metodę aproksymacji modelu poprzez przybliżenie macierzy trójpasmowych diagonalnymi odpowiednikami. Wskazano niebezpieczeństwa wynikające ze stosowania wybranych metod inwersji. Dokonano analizy porównawczej...
-
Analiza wyliczalności modelu stanowego procesu przepływu
PublicationW niniejszej pracy przedstawiono ogólną metodę wyznaczania modelu stanowego procesu przepływu medium w rurociągu, zwracając uwagę na problem osobliwości równania i odwracalności macierzy rekombinacji. Dokonano analizy macierzy rekombinacji dowodząc jej nieosobliwości dla skończonych kroków kwantyzacji w czasie i przestrzeni. Pokazano również sposób wyznaczenia odwrotności tej macierzy i przedstawiono analizę porównawczą macierzy...
-
Charakterystyka Energetyczna Budynków
PublicationW notatce wydawniczej omawia się zawartość książki „Charakterystyka Energetyczna Budynków” (PWNT, 2010: ISBN 978-83-926806-1-1) poświęconej ocenie energetycznej wybranych obiektów budowlanych, została sprowadzona do wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części obiektu stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową. Ocena ta zawęża się do określenia niezbędnych nakładów nieodnawialnej energii...
-
Cognitive memory for intelligent systems of decision-making, based on human psychology
PublicationA model of memory, which allows to expand the functionality of autonomous decision-making systems for robotic and human-system-interface purposes, is discussed. The model provides functions and features which make the prospective robotic and interfacing systems more human-like as well as more efficient in solving interactive issues.
-
Cognitive memory for intelligent systems of decision-making, based on human psychology
PublicationA model of memory, which allows to expand the functionality of autonomous decision-making systems for robotic and human-system-interface purposes, is discussed. The model provides functions and features which make the prospective robotic and interfacing systems more human-like as well as more efficient in solving interactive issues.
Year 2002
-
Algorytmy genetyczne w wielokryterialnej optymalizacji obserwatorów detekcyjnych.
PublicationW rozdziale przedstawia się możliwości zastosowania podejścia genetycznego do zagadnień wielokryterialnej optymalizacji w przestrzeniach wielowymiarowych z wykorzystaniem koncepcji optymalności w sensie Pareto. Jako przykład ilustrujący rozważane podejście daje się zadanie syntezy obserwatorów stanu służących wykrywaniu błędów występujących w układzie sterowania bezzałogowego statku latającego oraz w układzie napędowym jednostki...
-
Analytical design of stable delta-domain generalized predictive control
PublicationPraca dotyczy analitycznej metody projektowania układów sterowania skalarnymi (SISO) obiektami czasu ciągłego według strategii uogólnionego sterowania predykcyjnego (GPC) w oparciu o dyskretnoczasowe modele takich obiektów. Założono wykorzystanie numeryczne odpornych modeli opartych o tak zwany operator delta. Przyjmując kwadratowy funkcjonał kosztów, w którym prognozowany przebieg przyszłego wyjścia sterowanego obiektu porównywany...
Year 2018
-
An Intelligent Decision-Making System for Autonomous Units Based on the Mind Model
PublicationThis article presents a specific part of current trends in autonomous robotics. It pays special attention to the basic aspects of cognitive architecture. After a brief introduction, we shortly describe the Intelligent System of Decision-making developed at the Gdansk University of Technology.
-
Analytical Steady-State Model of the Pipeline Flow Process
PublicationThe paper addresses the issue of modeling the flow process in transmission pipelines. A base model used for numerical simulation is introduced. Under certain assumptions concerning steady state analysis, the differential equations describing the process are solved analytically for two cases: zero and nonzero inclination angle α. These equations describe a constant flow rate and a corresponding distribution of the pressure along...
-
Approximate Criteria for the Evaluation of Truly Multi-Dimensional Optimization Problems
PublicationIn this paper we propose new improved approximate quality criteria useful in assessing the efficiency of evolutionary multi-objective optimization (EMO). In the performed comparative study we take into account the various EMO algorithms of the state-of-the-art, in order to objectively assess the EMO performance in highly dimensional spaces. It is well known that useful executive criteria, such as those based on the true Pareto...
-
Approximate Quality Criteria for Difficult Multi-Objective Optimization Problems
PublicationThis paper introduces approximate analytic quality criteria useful in assessing the efficiency of evolutionary multi-objective optimization (EMO) procedures. We present a summary of extensive research into computing. In the performed comparative study we take into account the various approaches of the state-of-the-art, in order to objectively assess the EMO performance in highly dimensional spaces; where some executive criteria,...
-
Approximate Quality Criteria for Difficult Multi-Objective Optimization Problems
PublicationThis paper introduces approximate analytic quality criteria useful in assessing the efficiency of evolutionary multi-objective optimization (EMO) procedures. We present a summary of extensive research into computing. In the performed comparative study we take into account the various approaches of the state-of-the-art, in order to objectively assess the EMO performance in highly dimensional spaces; where some executive criteria,...
-
Constructing autonomous agents using the cognitive-emotional architecture of the mind
PublicationThe article discusses an important issue regarding the humanoid aspects of modern science related to the autonomy of systems and robotization. Particular attention is paid to the basic aspects of cognitive architecture. After a short introduction, the Intelligent Decision Making System, developed at the ETI Faculty of the Gdańsk University of Technology, is described.
Year 2013
-
Analityczne Modelowanie Procesów Przepływu: Analiza Obliczalności Modelu Stanowego
PublicationW pracy przedstawiono równania opisujące zjawisko przepływu cieczy oraz gazów w długich rurociągach. Oparłszy się na podziale rurociągu na małe segmenty, opisuje się dyskretne dynamiczne równanie tego procesu. Przedstawia się dowód, że macierz rekombinacji stanu (A), która potencjalnie może być przyczyną osobliwości równania stanu przepływu, jest nieosobliwa dla skończonych i niezerowych przedziałów kwantyzacji w czasie i przestrzeni....
-
Asynchronous distributed state estimation for continuous-time stochastic processes
PublicationWe consider the problem of state estimation of a continuous-time stochastic process using an asynchronous distributed multi-sensor estimation system (ADES). In an ADES the state of a process of interest is estimated by a group of local estimators. Each local estimator based, for example, on a Kalman filter, performs single sensor filtration but also fusion of its local results and results from other (remote) processors to compute...
-
Asynchronous Networked Estimation System for Continuous Time Stochastic Processes
PublicationIn this paper we examine an asynchronous networked estimation system for state estimation of continuous time stochastic processes. Such a system is comprised of several estimation nodes connected using a possibly incomplete communication graph. Each of the nodes uses a Kalman filter algorithm and data from a local sensor to compute local state estimates of the process under observation. It also performs data fusion of local estimates...
Year 2003
-
Analiza spójności bazy wiedzy systemu wspierania decyzji w zarządzaniu projektami informatycznymi.
PublicationW pracy zdefiniowano wskaźniki ważności poszczególnych zmiennych bazy wiedzy podanej w postaci tablicy decyzyjnej. Opisano dwie metody kontroli pozyskiwanej wiedzy.
-
Badanie znaczenia atrybutów bazy wiedzy.
PublicationW pracy przedstawiono dwie metody umożliwiające wyznaczanie miary znaczenia wybranych atrybutów bazy wiedzy. W pierwszej metodzie wykorzystano teorię zbiorów przybliżonych i podano definicje miary znaczenia atrybutów oparte na liczbie reguł sprzecznych. Druga metoda wykorzystująca teorię zbiorów rozmytych pozawala na zdefiniowanie dwóch sposobów oceny miary znaczenia. Pierwsza miara opiera się na liczbie reguł sprzecznych,...
-
Design of knowledge based systems in environmental engineering.
PublicationW pracy omawia się konstrukcję samo narastającego modelu rozmytego zarządzania przedsięwzięciami informatycznymi, stosowanego do wspomagania wytwarzania systemów opartych na wiedzy. Proponowany model służy w szczególności do zarządzania zmianami finansowania i czasu realizacji projektów. Opiera się on na eksperymentalnej regułowej wiedzy, pochodzącej z realizacji zarządzania przedsięwzięciami informatycznymi, na teorii systemów...
Year 2017
-
Analysis of economical lighting of highways in the environment of SMOL language
PublicationThe paper puts forward and implements a method of designing and creating a modelling simulation environment for eztensive and complete analysis of economical lighting on highways. From a general design viewpoint, the proposed solution explores the concept of a network description language (SMOL), which has been designed to describe the necessary network functions, mechanisms, and devices; for the purpose of their computer simulation...
Year 2016
-
Approximate models and parameter analysis of the flow process in transmission pipelines
Publicationthe paper deals with the problem of early leak detection in transmission pipelines. First we present the derivation of state-space equations of the flow process in the pipelines. This description is then aggregated in order to obtain a principal model. Next, the problem of process model parameterization is addressed, taking into account the maximization of a model stability margin. The location of the maximum is determined using...
-
Computational Approaches to Modeling Artificial Emotion – An Overview of the Proposed Solutions
PublicationCybernetic approach to modeling artificial emotion through the use of different theories of psychology is considered in this paper, presenting a review of twelve proposed solutions: ActAffAct, FLAME, EMA, ParleE, FearNot!, FAtiMA, WASABI, Cathexis, KARO, MAMID, FCM, and xEmotion. The main motivation for this study is founded on the hypothesis that emotions can play a definite utility role of scheduling variables in the construction...
Year 2006
-
Architektura i programowanie inteligentnych sterowników opartych na układach mikroprocesorowych.
PublicationZaprezentowano zasoby i architekturę mikrokontrolerów. Przedstawiono ideę sterowania z wykorzystaniem systemu komputerowego oraz kryteria doboru komputera do realizacji programów sterujących obiektami w czasie rzeczywistym. Scharakteryzowano metody wymiany informacji systemu komputerowego z otoczeniem. Wskazano na możliwości rozbudowy zasobów mikrokontrolera. Opisano przykładową aplikację.
Year 2009
-
Asynchronous distributed state estimation based on a continuous time stochastic model
PublicationGłównym zadaniem systemu estymacji jest szacowanie stanu obserwowanego obiektu. W rozproszonych wieloczujnikowych systemach estymacji stan obiektu jest estymowany przez pewien zbiór estymatorów lokalnych. Każdy estymator lokalny wykonuje filtrację (np opartą na filtracji Kalmana) danych pochodzących ze skojarzonego z nim czujnika bądź czujników oraz fuzję przetworzonych danych z czujników z danymi pochodzącymi z innych lokalnych...
-
Asynchronous distributed state estimation based on covariance intersection
PublicationW artykule rozważa się problem estymacji stanu w rozproszonym systemach wieloczujnikowym. W systemach takich stan obserwowanego obiektu jest estymowany przez pewien zbiór estymatorów lokalnych. Każdy estymator lokalny wykonuje fuzję danych pochodzących ze skojarzonego z nim czujnika lub czujników z danymi pochodzącymi z innych lokalnych estymatorów. W wyniku operacji fuzji oraz dodatkowo operacji filtracji korzystając np. z filtru...
-
Continuous-time delay system identification insensitive to measurement faults
PublicationW pracy wykorzystuje się algorytmy identyfikacji do estymacji parametrów systemów ciągłych z opóźnieniem. Zastosowanie filtrów całkujących ze skończonym horyzontem obserwacji pozwala przekształcić równanie różniczkowe opisujące system ciągły do użytecznej postaci regresyjnej z czasem dyskretnym. Uzyskany w ten sposób i zachowujący oryginalną parametryzację model dyskretny daje się identyfikować stosując klasyczną metodę najmniejszych...
-
Designing optimal and safe control strategies for time-varying dynamical systems
PublicationPublikacja opisuje metodę projektowania optymalnej trajektorii punktu pracy w czasoprzestrzeni stanów przy wykorzystaniu algorytmów optymalizacji grafowej. Zakłada się deterministyczny charakter zmian dynamiki rozpatrywanego procesu. Przestrzeń robocza, będąca ograniczonym podzbiorem czasoprzestrzeni stanów, jest dzielona na zbiór segmentów, którym przypisywane są wielkości reprezentujące właściwości dynamiki własnej w obrębie...
Year 2012
-
Asynchronous distributed state estimation based on a continuous-time stochastic model
PublicationW artykule rozważa się problem estymacji stanu w asynchronicznych rozłożonych systemach (ADE) opartych na wielu czujnikach pomiarowych. W systemach takich stan obiektu jest oceniany przez grupę lokalnych estymatorów, z których każdy (oparty zwykle na filtrze Kalmana) dokonuje fuzji danych zebranych poprzez jego lokalne czujniki oraz danych odebranych od innych zdalnych procesorów, w celu wyznaczenia możliwie najlepszych estymat....
Year 2011
-
Asynchronous distributed state estimation based on a continuous-time stochastic model
PublicationW artykule rozważa się ogólny problem estymacji stanu w asynchronicznych rozłożonych systemach (ADE) opartych na wielu czujnikach. W takich systemach stan obiektu jest oceniany przez grupę lokalnych estymatorów, z których każdy oparty zwykle na filtrze Kalmana, dokonuje fuzji danych zebranych poprzez jego lokalne czujniki oraz danych uzyskanych od innych (zdalnych) procesorów, w celu wyznaczenia możliwie najlepszych estymat. Przeprowadzając...
Year 2022
-
Automatic Breath Analysis System Using Convolutional Neural Networks
PublicationDiseases related to the human respiratory system have always been a burden for the entire society. The situation has become particularly difficult now after the outbreak of the COVID-19 pandemic. Even now, however, it is common for people to consult their doctor too late, after the disease has developed. To protect patients from severe disease, it is recommended that any symptoms disturbing the respiratory system be detected as...
-
Automatic Breath Analysis System Using Convolutional Neural Networks
PublicationDiseases related to the human respiratory system have always been a burden for the entire society. The situation has become particularly difficult now after the outbreak of the COVID-19 pandemic. Even now, however, it is not uncommon for people to consult their doctor too late, after the disease has developed. To protect patients from severe disease, it is recommended that any symptoms disturbing the respiratory system be detected...
-
Autonomous Perception and Grasp Generation Based on Multiple 3D Sensors and Deep Learning
PublicationGrasping objects and manipulating them is the main way the robot interacts with its environment. However, for robots to operate in a dynamic environment, a system for determining the gripping position for objects in the scene is also required. For this purpose, neural networks segmenting the point cloud are usually applied. However, training such networks is very complex and their results are unsatisfactory. Therefore, we propose...
-
Autonomous pick-and-place system based on multiple 3Dsensors and deep learning
PublicationGrasping objects and manipulating them is the main way the robot interacts with its environment. However, for robots to operate in a dynamic environment, a system for determining the gripping position for objects in the scene is also required. For this purpose, neural networks segmenting the point cloud are usually applied. However, training such networks is very complex and their results are unsatisfactory. Therefore, we propose...
-
Categorization of emotions in dog behavior based on the deep neural network
PublicationThe aim of this article is to present a neural system based on stock architecture for recognizing emotional behavior in dogs. Our considerations are inspired by the original work of Franzoni et al. on recognizing dog emotions. An appropriate set of photographic data has been compiled taking into account five classes of emotional behavior in dogs of one breed, including joy, anger, licking, yawning, and sleeping. Focusing on a particular...
-
COVID-19 severity forecast based on machine learning and complete blood count data
PublicationProper triage of COVID-19 patients is a key factor in eective case management, especially with limited and insucient resources. In this paper, we propose a machine-aided diagnostic system to predict how badly a patient with COVID-19 will develop disease. The prognosis of this type is based on the parameters of commonly used complete blood count tests, which makes it possible to obtain data from a wide range of patients.We chose...
-
COVID-19 severity forecast based on machine learning and complete blood count data
PublicationProper triage of COVID-19 patients is a key factor in eective case management, especially with limited and insucient resources. In this paper, we propose a machine-aided diagnostic system to predict how badly a patient with COVID-19 will develop disease. The prognosis of this type is based on the parameters of commonly used complete blood count tests, which makes it possible to obtain data from a wide range of patients.We chose...
Year 2015
-
Autonomous Driver Based on an Intelligent System of Decision-Making
PublicationThe paper presents and discusses a system (xDriver) which uses an Intelligent System of Decision-making (ISD) for the task of car driving. The principal subject is the implementation, simulation and testing of the ISD system described earlier in our publications for the task of autonomous driving. The design of the whole ISD system is a result of a thorough modelling of human psychology based on an extensive literature study. Concepts...
Year 2019
-
Classification of objects in the LIDAR point clouds using Deep Neural Networks based on the PointNet model
PublicationThis work attempts to meet the challenges associated with the classification of LIDAR point clouds by means of deep learning. In addition to achieving high accuracy, the designed system should allow the classification of point clouds covering an area of several dozen square kilometers within a reasonable time interval. Therefore, it must be characterized by fast processing and efficient use of memory. Thus, the most popular approaches...
Year 2023
-
Cognitive motivations and foundations for building intelligent decision-making systems
PublicationConcepts based on psychology fit well with current research trends related to robotics and artificial intelligence. Biology-inspired cognitive architectures are extremely useful in building agents and robots, and this is one of the most important challenges of modern science. Therefore, the widely viewed and far-reaching goal of systems research and engineering is virtual agents and autonomous robots that mimic human behavior in...
Year 2004
-
Control theory methods in diagnostic system design
PublicationPraca dotyczy zastosowania wybranych metod teorii sterowania do syntezy al-gorytmów detekcji uszkodzeń. Algorytmy takie, stanowiące istotną gałąźwspółczesnej diagnostyki technicznej obiektów dynamicznych, w swej istocieopierają się na rozwiązaniach odpowiednich zadań odpornego wyznaczania wek-torów resztowych, czyli ważonych błędów oszacowań wyjściadanego obiektu dy-namicznego (nadzorowanego procesu). Na treść pracy...
-
Design of knowledge-based systems in environmental engineering.
PublicationW pracy omawia się konstrukcję iteracyjnie dostrajającego się modelu rozmytego zarządzania przedsięwzięciami informatycznymi, stosowanego do wspomagania wytwarzania systemów opartych na wiedzy. Proponowany model służy w szczególności do zarządzania zmianami finansowania i czasu realizacji projektów dotyczących m.in. systemów wykorzystywanych w (inżynierii) ochronie środowiska. Struktura tego modelu zasadza się na teorii systemów...
-
Detection and isolation of manoeuvres in adaptive tracking filtering based on multiple model switching
PublicationW rozdziale przedstawia się model radarowego procesu pomiarowego oraz omawiaproblem modelowania trajektorii ruchu obiektów latających. Przyjęto klasę o-biektów cywilnych, których tor ruchu można opisać jak złożenie ruchu prosto-liniowego jednostajnego oraz ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennegolub ruchu po okręgu ze stałą prędkością (manewru). zastosowano również meto-dę estymacji nieznanej wartości wielkości sterującej,...
Year 2010
-
Designing optimal operational-point trajectories using an intelligent sub-strategy agent-based approach
PublicationW rozdziale opisuje się metodę projektowania optymalnej i bezpiecznego sterowania nieliniowymi procesami dynamicznymi. Poszukiwane sterowanie jest wynikiem zastosowania elementarnej strategii poszczególnych agentów, realizujšcych zadanie minimalizacji wspólnej miary kosztu sterowania. Zagadnienie projektowania optymalnego sterowania traktowane jest jako proces decyzyjny, w którym decyzje podejmowane sš w kolejnych regionach przestrzeni...
-
Designing optimal operational-point trajectories using an intelligent sub-strategy agent-based approach
PublicationW rozdziale opisuje się metodę projektowania optymalnej i bezpiecznego sterowania nieliniowymi procesami dynamicznymi. Poszukiwane sterowanie jest wynikiem zastosowania elementarnej strategii poszczególnych agentów, realizujących zadanie minimalizacji wspólnej miary kosztu sterowania. Zagadnienie projektowania optymalnego sterowania traktowane jest jako proces decyzyjny, w którym decyzje podejmowane są w kolejnych regionach przestrzeni...
seen 7182 times