Search results for: applied mathematics
-
Existence of solutions of boundary value problems for differential equations with delayed arguments.
PublicationPodane zostały warunki dostateczne na istnienie i jednoznaczność rozwiązań problemów brzegowych dla równań różniczkowych z odchylonymi argumentami.Problem istnienia ekstremalnych rozwiązań również był przedmiotem badań. Podano konstrukcję monotonicznych iteracji i pokazano, że iteracje te są zbieżne do szukanego rozwiązania. Praca zawiera przykłady które ilustrują ogólną teorię.
-
Shift invariant operators and a saturation theorem.
PublicationPraca jest kontynuacją wcześniejszych dwóch prac wydanych w Appl. Math. w latach 2001 i 2002. Główny wynik dotyczy wygładzania specjalnego ciągu zbieżnego słabo, tak iż dostajemy ciąg zbieżny w normie supremum.
-
Existence and uniqueness for neutral equations with delay dependant on a solution and its derivative
PublicationDla wykazania istnienia i jednoznaczności w pracy została zaprezentowana metoda porównawcza.
-
Equitable 4-coloring of cacti and edge-cacti in polynomial time
PublicationRozważono problem wyznaczania sprawiedliwej liczby chromatycznej kaktusów i drzew wielokątowych bez trójkątów i krawędzi wiszących. Podano wielomianowy algorytm wyznaczający pokolorowanie optymalne, oparty na paradygmacie programowania dynamicznego. Tym samym znaleziona została kolejna klasa grafów planarnych, dla której kolorowanie sprawiedliwe jawi się jako zagadnienie obliczeniowo łatwe.
-
Boundary value problems for first-order impulsive ordinary differential equations with delay arguments
PublicationPraca dotyczy problemów istnienia rozwiązań dla pierwszego rzędu równań różniczkowych typu opóźnionego z impulsami. Podano warunki dostateczne na istnienie ekstremalnych kwazi-rozwiązań. Podano też warunki przy których powyższe zagadnienie ma jedyne rozwiązanie. Praca zawiera też przykład ilustrujący otrzymane wyniki teoretyczne.
-
Recent development in rigorous computational methods in dynamical systems
Publication -
Maxwell's approach to effective conductivity and its limitations
Publication -
Generalized solution of mixed problems for first order partial differential equations with state dependent delays
PublicationW pracy zostało udowodnione twierdzenie o istnieniu i jednoznaczności rozwiązań dla zagadnień początkowo-brzegowych z cząstkowym równaniem różniczkowo-funkcyjnym z opóźnionym argumentem zależnym od funkcji niewiadomej. Użyto metody bicharakterystyk. Jednoznaczność rozwiązań wykazano metodą porównawczą, istnienie - metodą ciągów przybliżeń.
-
Chaotic modes of systems described by the Liénard equations with a large period of the right-hand side and impact conditions
Publication -
Grazing bifurcation and chaotic oscillations of vibro-impact systems with one degree of freedom
Publication -
Chaotic modes of oscillation of a vibro-impact system
Publication -
On trees with equal 2-domination and 2-outer-independent domination numbers
PublicationFor a graph G = (V,E), a subset D \subseteq V(G) is a 2-dominating set if every vertex of V(G)\D$ has at least two neighbors in D, while it is a 2-outer-independent dominating set if additionally the set V(G)\D is independent. The 2-domination (2-outer-independent domination, respectively) number of G, is the minimum cardinality of a 2-dominating (2-outer-independent dominating, respectively) set of G. We characterize all trees...
-
Vibration of the bridge under moving singular loads - theoretical formulation and numerical solution
PublicationThe paper presents the results of the numerical analysis of a simple vehicle passing over a simply supported bridge span. The bridge is modelled by a Euler-Bernoulli beam. The vehicle is modelled as a linear, visco-elastic oscillator, moving at a constant speed. The system is described by a set of differential equations of motion and solved numerically using the Runge-Kutta algorithm. The results are compared with the solution...
-
Approximation of extremal solutions for functional differential equations
PublicationDyskutowane są równania różniczkowe funkcyjne z liniowym warunkiem brzegowym. Podano warunki dostateczne dla istnienia ciągów monotonicznych, aproksymujących rozwiązania ekstremalne badanych zagadnień.
-
A study of rigorous ODE integrators for multi-scale set-oriented computations
Publication -
Method of lines for physiologically structured models with diffusion
PublicationWe deal with a size-structured model with diffusion. Partial differential equations are approximated by a large system of ordinary differential equations. Due to a maximum principle for this approximation method its solutions preserve positivity and boundedness. We formulate theorems on stability of the method of lines and provide suitable numerical experiments.
-
Dirichlet-to-Neumann and Neumann-to-Dirichlet methods for eigenvalues and eigenfunctions of the Laplace operator
PublicationPrzedstawiono dwie metody służące do znajdowania wartości własnych i funkcji własnych równania Helmholtza w ograniczonej dziedzinie. Punktem wyjścia była konstrukcja zasad wariacyjnych uwzględniających możliwość stosowania nieciągłych funkcji próbnych (lub funkcji próbnych o nieciągłych pochodnych normalnych). Następny etap to wykorzystanie powierzchniowych operatorów całkowych typu DtN i NtD. Efektywność metod przetestowano na...
-
Remarks on evaluation of spectral radius of operators arising in WR methods for linear systems of ODEs
PublicationW pracy omawiane są różne metody oszacowania promienia spektralnego. Do oszacowań tych użyto elementarnych metod. Jedną z nich jest metoda wykorzystująca normę Bieleckiego. Jedną z zalet takich metod wyraźnie widać na przykładzie równań różniczkowych z opóźnieniem, gdzie oszacowania promienia spektralnego zależą od charakteru opóźnienia.
-
Adaptive prediction of stock exchange indices by state space wavelet networks
PublicationThe paper considers the forecasting of the Warsaw Stock Exchange price index WIG20 by applying a state space wavelet network model of the index price. The approach can be applied to the development of tools for predicting changes of other economic indicators, especially stock exchange indices. The paper presents a general state space wavelet network model and the underlying principles. The model is applied to produce one session...
-
Parameter and delay estimation of linear continuous-time systems
PublicationIn this paper the problem of on-line identification of non-stationary delay systems is considered. Dynamics of supervised industrial processes is usually described by ordinary differential equations. Discrete-time mechanization of their continuous-time representations is based on dedicated finite-horizon integrating filters. Least-squares and instrumental variable procedures implemented in recursive forms are applied for simultaneous...
-
On–line Parameter and Delay Estimation of Continuous–Time Dynamic Systems
PublicationThe problem of on-line identification of non-stationary delay systems is considered. The dynamics of supervised industrial processes are usually modeled by ordinary differential equations. Discrete-time mechanizations of continuous-time process models are implemented with the use of dedicated finite-horizon integrating filters. Least-squares and instrumental variable procedures mechanized in recursive forms are applied for simultaneous...
-
An interval estimator for chlorine monitoring in drinking water distribution systems under uncertain system dynamics, inputs and chlorine concentration measurement errors
PublicationThe design of an interval observer for estimation of unmeasured state variables with application to drinking water distribution systems is described. In particular, the design process of such an observer is considered for estimation of the water quality described by the concentration of free chlorine. The interval observer is derived to produce the robust interval bounds on the estimated water quality state variables. The stability...
-
ADAPTIVE PREDICTIONS OF THE EURO/ZŁOTY CURRENCY EXCHANGE RATE USING STATE SPACE WAVELET NETWORKS AND FORECAST COMBINATIONS
PublicationThe paper considers the forecasting of the euro/Polish złoty (EUR/PLN) spot exchange rate by applying state space wavelet network and econometric forecast combination models. Both prediction methods are applied to produce one-trading-day- ahead forecasts of the EUR/PLN exchange rate. The paper presents the general state space wavelet network and forecast combination models as well as their underlying principles. The state space...
-
Stability analysis of interconnected discrete-time fractional-order LTI state-space systems
PublicationIn this paper, a stability analysis of interconnected discrete-time fractional-order (FO) linear time-invariant (LTI) state-space systems is presented. A new system is formed by interconnecting given FO systems using cascade, feedback, parallel interconnections. The stability requirement for such a system is that all zeros of a non-polynomial characteristic equation must be within the unit circle on the complex z-plane. The obtained...
-
INVESTIGATION OF THE LOMBARD EFFECT BASED ON A MACHINE LEARNING APPROACH
PublicationThe Lombard effect is an involuntary increase in the speaker’s pitch, intensity, and duration in the presence of noise. It makes it possible to communicate in noisy environments more effectively. This study aims to investigate an efficient method for detecting the Lombard effect in uttered speech. The influence of interfering noise, room type, and the gender of the person on the detection process is examined. First, acoustic parameters...
-
Monitoring of Chlorine Concentration in Drinking Water Distribution Systems Using an Interval Estimator
PublicationThis paper describes the design of an interval observer for the estimation of unmeasured quality state variables in drinking water distribution systems. The estimator utilizes a set bounded model of uncertainty to produce robust interval bounds on the estimated state variables of the water quality. The bounds are generated by solving two differential equations. Hence the numerical efficiency is sufficient for on-line monitoring...
-
MACHINE LEARNING–BASED ANALYSIS OF ENGLISH LATERAL ALLOPHONES
PublicationAutomatic classification methods, such as artificial neural networks (ANNs), the k-nearest neighbor (kNN) and selforganizing maps (SOMs), are applied to allophone analysis based on recorded speech. A list of 650 words was created for that purpose, containing positionally and/or contextually conditioned allophones. For each word, a group of 16 native and non-native speakers were audio-video recorded, from which seven native speakers’...
-
Indirect adaptive controller based on a self-structuring fuzzy system for nonlinear modeling and control
PublicationIn this paper, a unified nonlinear modeling and control scheme is presented. A self-structuring Takagi-Sugeno (T-S) fuzzymodel is used to approximate the unknown nonlinear plant based on I/O data collected on-line. Both the structure and theparameters of the T-S fuzzy model are updated by an on-line clustering method and a recursive least squares estimation(RLSE) algorithm. The rules of the fuzzy model can be added, replaced or...
-
Intelligent decision-making system for autonomous robots
PublicationAdaptacja może być oparta na różnych koncepcjach cybernetycznych (takich jak algorytmy genetyczne, rojowe, sieci neuronowe, itp.). Główna myśl opisywanej pracy opiera się na wykorzystaniu modeli psychologii żywych istot (człowieka) w konstrukcji systemów sterowania jednostek autonomicznych w celu adaptacji jednostki do zmiennego środowiska (kluczowe dla projektu jest traktowanie elementów motywacyjnych jako problemu osobowości)....
-
Sub-optimal fault-tolerant control by means of discrete optimization
PublicationOpracowanie przedstawia metodę projektowania sterowania optymalnego i odpornego na uszkodzenia z zastosowaniem algorytmów optymalizacji dyskretnej. Poszukiwana trajektoria, jeśli istnieje, jest reprezentowana przez najtańszą ścieżkę w grafie przepływowym, kodującym właściwości danego procesu dynamicznego. Metoda umożliwia zdefiniowanie obszarów zastrzeżonych dla punktu pracy, mogących reprezentować uszkodzenia systemu wykryte wcześniej.
-
Servo tracking of targets at sea
PublicationW artykule przedstawiono propozycje systemu sterowania układem śledzącym umieszczonym na okręcie. Przedstawiono dynamikę błędów śledzenia obiektu we współrzędnych LOS (ang., Line - Of - Sight). Zostało wykazane, że regulacja błędów śledzenia LOS jest możliwa przy pomocy sprzężenia feed-forward od prędkości śledzonego obiektu. Ponieważ prędkość ta nie jest mierzalna zastosowano filtr Kalmana w celu jej estymacji. Ponieważ problem...
-
A new seismic control framework of optimal PIλDµ controller series with fuzzy PD controller including soil-structure interaction
Publication -
Application of agent-based simulated annealing and tabu search procedures to solving the data reduction problem
Publication -
Set membership estimation of parameters and variables in dynamic networks by recursive algorithms with moving measurment window
PublicationW artykule rozważana jest łączna estymacja przedziałowa zmiennych i parametrów w złożonej sieci dynamicznej w oparciu niepewne modele parametryczne i ograniczoną liczbę pomiarów. Opracowany został rekursywny algorytm estymacji z przesuwnym oknem pomiarowym, odpowiedni dla monitorowania sieci on-line. Okno pomiarowe pozwala na stabilizowanie klasycznego algorytmu rekurencyjnego estymacji i znacznie poprawienie obcisłości estymat....
-
Niching mechanisms in evolutionary computations
PublicationDozorowanie nisz stanowi mechanizm, którego celem jest utrzymanie gorzej przystosowanych osobników tak, aby populacja była różnorodna, zawierała odpowiednią liczbę istniejących gatunków, zarówno tych bardziej licznych, jak i tych mniej licznych, a przez to nie powodowała przedwczesnej zbieżności algorytmów ewolucyjnych. Efekt taki uzyskuje się poprzez odpowiednią modyfikację stopnia przystosowania lub rang osobników (zwiększa się...
-
Data-driven models for fault detection using kernel PCA: A water distribution system case study
Publication -
Machine learning techniques combined with dose profiles indicate radiation response biomarkers
Publication -
Stability of softly switched multiregional dynamic output controllers with a static antiwindup filter: A discrete-time case
PublicationThis paper addresses the problem of model-based global stability analysis of discrete-time Takagi–Sugeno multiregional dynamic output controllers with static antiwindup filters. The presented analyses are reduced to the problem of a feasibility study of the Linear Matrix Inequalities (LMIs), derived based on Lyapunov stability theory. Two sets of LMIs are considered candidate derived from the classical common quadratic Lyapunov...
-
A biochemical multi-species quality model of a drinking water distribution system for simulation and design
PublicationDrinking Water Distribution Systems (DWDSs) play a key role in sustainable development of modern society. They are classified as critical infrastructure systems. This imposes a large set of highly demanding requirements on the DWDS operation and requires dedicated algorithms for on-line monitoring and control to tackle related problems. Requirements on DWDS availability restrict the usability of the real plant in the design phase....
-
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...
-
On a matching distance between rooted phylogenetic trees
PublicationThe Robinson–Foulds (RF) distance is the most popular method of evaluating the dissimilarity between phylogenetic trees. In this paper, we define and explore in detail properties of the Matching Cluster (MC) distance, which can be regarded as a refinement of the RF metric for rooted trees. Similarly to RF, MC operates on clusters of compared trees, but the distance evaluation is more complex. Using the graph theoretic approach...
-
Template chart detection for stoma telediagnosis
PublicationThe paper presents the concept of using color template charts for the needs of telemedicine, particularly telediagnosis of the stoma. Although the concept is not new, the current popularity and level of development of digital cameras, especially those embedded in smartphones, allow common and reliable remote advice on various medical problems, which can be very important in the case of limitations in a physical contact with a doctor....
-
Designing a ship course controller by applying the adaptivebackstepping method
PublicationThe article discusses the problem of designing a proper and efficient adaptive course-keeping control system for a seagoingship based on the adaptive backstepping method. The proposed controller in the design stage takes into account thedynamic properties of the steering gear and the full nonlinear static maneuvering characteristic. The adjustable parametersof the achieved nonlinear control structure were tuned up by using the...
-
Customized crossover in evolutionary sets of safe ship trajectories
PublicationThe paper presents selected aspects of evolutionary sets of safe ship trajectories-a method which applies evolutionary algorithms and some of the assumptions of game theory to solving ship encounter situations. For given positions and motion parameters of the ships, the method finds a near optimal set of safe trajectories of all ships involved in an encounter. The method works in real time and the solutions must be returned within...
-
Data-driven models for fault detection using kernel pca:a water distribution system case study
PublicationKernel Principal Component Analysis (KPCA), an example of machine learning, can be considered a non-linear extension of the PCA method. While various applications of KPCA are known, this paper explores the possibility to use it for building a data-driven model of a non-linear system-the water distribution system of the Chojnice town (Poland). This model is utilised for fault detection with the emphasis on water leakage detection....
-
ADAPTIVE BACKSTEPPING TRACKING CONTROL FOR OVER-ACTUATED DP MARINE VESSEL WITH INERTIA UNCERTAINTIES
PublicationDesigning a tracking control system for an over-actuated dynamic positioning marine vessel in the case of insufficient information on environmental disturbances, hydrodynamic damping, Coriolis forces and vessel inertia characteristics is considered. The designed adaptive MIMO backstepping control law with control allocation is based on Lyapunov control theory for cascaded systems to guarantee stabilization of the marine vessel...
-
Fuzzy logic gain scheduling for non - linear servo tracking
PublicationArtykuł zawiera propozycję strojenia jako metodę sterowania serwomechanizmem z silnie nieliniowymi elementami. Serwomechanizm steruje dwoma elementami układu śledzącego zamontowanymi na okręcie znajdującym się w morzu. W układzie występuje tarcie spoczynkowe przy zerowej prędkości oraz nieliniowe tarcie przeciwdziałające ruchowi w każdej z osi układu śledzącego. Zastosowany został podwójny układ sterowania ze sprzężeniem zwrotnym....
-
A hierarchical observer for a non-linear uncertain CSTR model of biochemical processes
PublicationThe problem of estimation of unmeasured state variables and unknown reaction kinetic functions for selected biochemical processes modelled as a continuous stirred tank reactor is addressed in this paper. In particular, a new hierarchical (sequential) state observer is derived to generate stable and robust estimates of the state variables and kinetic functions. The developed hierarchical observer uses an adjusted asymptotic observer...
-
TRAVELLING WAVES FOR LOW–GRADE GLIOMA GROWTH AND RESPONSE TO A CHEMOTHERAPY MODEL
PublicationLow-grade gliomas (LGGs) are primary brain tumours which evolve very slowly in time, but inevitably cause patient death. In this paper, we consider a PDE version of the previously proposed ODE model that describes the changes in the densities of functionally alive LGGs cells and cells that are irreversibly damaged by chemotherapy treatment. Besides the basic mathematical properties of the model, we study the possibility of the...
-
Spike patterns and chaos in a map-based neuron model
PublicationThe work studies the well-known map-based model of neuronal dynamics introduced in 2007 by Courbage, Nekorkin and Vdovin, important due to various medical applications. We also review and extend some of the existing results concerning β-transformations and (expanding) Lorenz mappings. Then we apply them for deducing important properties of spike-trains generated by the CNV model and explain their implications for neuron behaviour....