Search
Department of Control Engineering
Publications
Filters
total: 105
Catalog Publications
Year 2023
-
Nowy algorytm rozszerzania bazy w arytmetyce resztowej
PublicationW artykule przedstawiono nowy algorytm rozszerzania bazy w resztowym systemie liczbowym bez użycia nadmiarowego modułu. Rozszerzanie bazy jest kluczową operacją w wielu zastosowaniach, gdzie używany jest resztowy system liczbowy, takich jak cyfrowe przetwarzanie sygnałów, jak też implementacja systemu szyfrowania algorytmem Rivesta-Shamira-Adlemana (RSA). Ortogonalne projekcje występujące w chińskim twierdzeniu o resztach, dla...
Year 2022
-
Comparison of thresholding algorithms for automatic overhead line detection procedure
PublicationThe article presents an overview of the thresholding algorithms. It compares the algorithms proposed by Pun, Kittler, Niblack, Huang, Rosenfeld, Remesh, Lloyd, Riddler, Otsu, Yanni, Kapur and Jawahar. Additionally, it was tested how the tuning of the Pun, Jawahar and Niblack methods affects the thresholding efficiency and proposed a combination of the Pun algorithm with a priori algorithm. All presented algorithms have been implemented...
-
Monitoring the gas turbine start-up phase on the platform using a hierarchical model based on Multi-Layer Perceptron networks
PublicationVery often, the operation of diagnostic systems is related to the evaluation of process functionality, where the diagnostics is carried out using reference models prepared on the basis of the process description in the nominal state. The main goal of the work is to develop a hierarchical gas turbine reference model for the estimation of start-up parameters based on multi-layer perceptron neural networks. A functional decomposition...
-
Power efficient thrust allocation algorithms in design of dynamically positioned ships
PublicationAssessment of power consumption on a Dynamically Positioned (DP) ship in the early design stage can assist crucial design choices. The study presents a comparison between two algorithms of optimal thrust allocation in a propulsion system for an over-actuated DP ship. Applied algorithms were Quadratic Programming (QP) and Non- dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGAII). Based on both approaches, tools were developed for ship...
Year 2021
-
EFFICIENT LINE DETECTION METHOD BASED ON 2D CONVOLUTION FILTER
PublicationThe article proposes an efficient line detection method using a 2D convolution filter. The proposed method was compared with the Hough transform, the most popular method of straight lines detection. The developed method is suitable for local detection of straight lines with a slope from -45˚ to 45˚. Also, it can be used for curve detection which shape is approximated with the short straight sections. The new method is characterized...
-
Przegląd metod szybkiego prototypowania algorytmów uczenia maszynowego w FPGA
PublicationW artykule opisano możliwe do wykorzystania otwarte narzędzia wspomagające szybkie prototypowanie algorytmów uczenia maszynowego (ML) i sztucznej inteligencji (AI) przy użyciu współczesnych platform FPGA. Przedstawiono przykład szybkiej ścieżki przy realizacji toru wideo wraz z implementacją przykładowego algorytmu prze-twarzania w trybie na żywo.
-
Sprzętowa implementacja transformacji Hougha w czasie rzeczywistym
PublicationW artykule przedstawiono implementację sprzętową w FPGA algorytmu do wykrywania kształtów aproksymowanych zbiorem linii prostych podczas przetwarzania obrazu cyfrowego w czasie rzeczywistym. W opracowanej strukturze sprzętowej podniesiono efektywność przetwarzania poprzez zastosowanie przetwarzania przepływowego, lookup table, wykorzystanie wyłącznie arytmetyki liczb całkowitych oraz rozproszenie pamięci głosowania. Eksperymentalnie...
Year 2019
-
Overhead wires detection by FPGA real-time image processing
PublicationThe paper presents design and hardware implementation of real-time image filtering for overhead wires detection divided on image processing and results presentation blocks. The image processing block was separated from the whole implementation, and its delay and hardware complexity was analysed. Also the maximum frequency of image processing of the proposed implementation was estimated.
Year 2018
-
Algorytmy wykrywania krawędzi w obrazie
PublicationWykrywanie krawędzi jest pierwszym etapem w cyfrowym przetwarzaniu obrazów. Operacja ta polega na usunięciu informacji takich jak kolor czy też jasność, a pozostawieniu jedynie krawędzi. Efektem tej operacji jest znaczna redukcja ilości danych do dalszej analizy. Pozwala to na zastosowanie w następnych etapach bardziej złożonych algorytmów rozpoznawania obiektów na podstawie kształtu. W artykule zaprezentowano zastosowanie algorytmów...
-
Comparison of edge detection algorithms for electric wire recognition
PublicationEdge detection is the preliminary step in image processing for object detection and recognition procedure. It allows to remove useless information and reduce amount of data before further analysis. The paper contains the comparison of edge detection algorithms optimized for detection of horizontal edges. For comparison purposes the algorithms were implemented in the developed application dedicated to detection of electric line...
-
Implementacja w FPGA algorytmu detekcji krawędzi obrazu w czasie rzeczywistym
PublicationW artykule przedstawiono projekt architektury oraz implementację układową toru przetwarzania wstępnego obrazu z modułem detekcji krawędzi. Układ został zaimplementowany w FPGA Intel Cyclone. Zrealizowany moduł wykorzystuje pięć wybranych algorytmów wykrywania krawędzi, w tym Robertsa, Sobela i Prewitt.
-
Implementation of multi-operand addition in FPGA using high-level synthesis
PublicationThe paper presents the results of high-level synthesis (HLS) of multi-operand adders in FPGA using the Vivado Xilinx environment. The aim was to estimate the hardware amount and latency of adders described in C-code. The main task of the presented experiments was to compare the implementations of the carry-save adder (CSA) type multi-operand adders obtained as the effect of the HLS synthesis and those based on the basic component...
-
Review and comparison of smoothing algorithms for one-dimensional data noise reduction
PublicationThe paper considers the choice of parameters of smoothing algorithms for data denoising. The impact of the window size on smoothing accuracy was analyzed. The parameters of denoising filters were selected with respect to the meansquare error between the computed linear regression and the noisy signal. Finally, we have compared mean, median, SavitzkyGolay, Kalman and Gaussian filter algorithms for the data from the digital sensor....
-
Rozpoznawanie oraz lokalizacja w obrazie przewodów linii wysokiego napięcia
PublicationW pracy przedstawiono opracowany algorytm rozpoznawania oraz lokalizacji przewodów linii wysokiego napięcia na podstawie obrazu horyzontalnego. Procedura detekcji przewodu została podzielona na trzy etapy. Pierwszy etap zawiera algorytm wykrywania krawędzi wykazujący największą czułość na krawędzie poziome, a jednocześnie brak czułości na krawędzie pionowe. Efektem jest znaczna redukcja liczby wykrytych krawędzi w porównaniu do...
-
Wykrywanie prostych w obrazie cyfrowym z wykorzystaniem transformacji Hougha
PublicationArtykuł prezentuje eksperymentalną analizę wpływu szumu o założonym poziomie na skuteczność wykrywania prostych w obrazie przy użyciu algorytmu Hougha. Analizę przeprowadzono przy użyciu opracowanej aplikacji obejmującej realizację procedury generacji szumu oraz algorytmu automatycznie wyznaczającego liczbę pikseli w funkcji jasności w przestrzeni Hougha. Zbadano wpływ poziomu szumu na różnicę w liczbach pikseli tworzących prostą...
Year 2017
-
BEZDOTYKOWY POMIAR TEMPERATURY Z WYKORZYSTANIEM MATRYCY IR Z KOMPENSACJĄ BŁĘDU BAZUJĄC NA WYZNACZANIU ODLEGŁOŚCI OD OBIEKTU
PublicationArtykuł przedstawia metody doboru parametrów algorytmu kompensacji błędu pomiaru temperatury przy użyciu czujnika termowizyjnego. W pracy przedstawiono analizę parametrów fizycznych obiektu oraz ich wpływ na dobór sensora do bezdotykowego pomiaru temperatury. Zaprezentowano również koncepcję urządzenia wyposażonego w termowizyjny czujnik matrycowy do autonomicznego pomiaru temperatury obiektu z automatyczną kompensacją błędu na...
-
HIGH LEVEL SYNTHESIS IN FPGA OF TCS/RNS CONVERTER
PublicationThe work presents the design process of the TCS/RNS (two's complement–to– residue) converter in Xilinx FPGA with the use of HLS approach. This new approach allows for the design of dedicated FPGA circuits using high level languages such as C++ language. Such approach replaces, to some extent, much more tedious design with VHDL or Verilog and facilitates the design process. The algorithm realized by the given hardware circuit is...
-
RNS/TCS CONVERTER DESIGN USING HIGH-LEVEL SYNTHESIS IN FPGA
PublicationAn experimental high-level synthesis (HLS) of the residue number system (RNS) to two’s-complement system (TCS) converter in the Vivado Xilinx FPGA environment is shown. The assumed approach makes use of the Chinese Remainder Theorem I (CRT I). The HLS simplifies and accelerates the design and implementation process, moreover the HLS synthesized architecture requires less hardware by about 20% but the operational frequency is smaller...
-
Stereoskopowy pomiar odległości
PublicationPomiar odległości jest jedną z podstawowych operacji spotykanych w systemach przemysłowych i militarnych. W pracy przedstawiono urządzenie do precyzyjnego pomiaru małych odległości nieprzekraczających 15 m. Urządzenie będzie zainstalowane na platformie mobilnej przewidzianej do pomiaru temperatury linii wysokiego napięcia z użyciem kamery termowizyjnej. Pomiar tą metodą wymaga określenia odległości od obiektu. Wartość odległości...
Year 2016
-
DEDYKOWANY SYSTEM MONITORINGU WARUNKÓW KLIMATYCZNYCH W CENTRUM DANYCH
PublicationKoszty utrzymania centrum danych istotnie zależą od kosztów zużycia energii elektrycznej. Zapotrzebowanie na energię elektryczną w tego typu obiektach można optymalizować poprzez monitoring warunków klimatycznych oraz odpowiednie sterowanie czasem pracy urządzeń je utrzymujących. W pracy przedstawiono analizę czynników wpływających na zużycie energii elektrycznej w centrach danych oraz ich wpływ na koszty zużycia energii. Przedstawiono...
-
Energetyczne wykorzystanie biogazu
PublicationArtykuł przedstawia przegląd sposobów wykorzystania biogazu będącego jednym z odnawialnych źródeł energii. Pokazano uproszczony schemat pozyskiwania tego surowca. Przeanalizowany został skład biogazu oraz porównano typy odpadów, z jakich może zostać on uzyskany. Zaprezentowano również możliwości wykorzystania energii zawartej w biogazie.
-
Implementation of magnitude calculation of complex numbers using improved alpha max plus beta min algorithm
PublicationThe paper presents the hardware implementation of the improved alpha max plus beta min algorithm for calculating the magnitude of complex numbers. This version of the algorithm requires the general division which is performed using a noniterative multiplicative division algorithm. We analyze in detail the division algorithm, its error and the impact of finite word-length signal representations on the assumed total computation error....
-
Improved magnitude estimation of complex numbers using alpha max and beta min algorithm
PublicationThe paper presents an improved algorithm for calculating the magnitude of complex numbers. This problem, which is a special case of square rooting, occurs for example, in FFT processors and complex FIR filters. The proposed method of magnitude calculation makes use of the modified alpha max and beta min algorithm. The improved version of the algorithm allows to control the maximum magnitude approximation error by using an adequate...
-
Internet system for supply and temperature control in server rooms
Publication.
-
Przegląd metod pomiaru temperatury przewodów linii napowietrznych wysokiego napięcia
PublicationW artykule przedstawiono przegląd metod pomiaru temperatury napowietrznych linii wysokiego napięcia stosowanych w celu poprawy niezawodności eksploatacji i w celu wyznaczania dopuszczalnej obciążalności linii. Omówiono system DOL dynamicznej obciążalności linii oraz bezdotykowe metody pomiaru temperatury: pomiar z użyciem pasywnych czujników SAW (ang. Surface acoustic wave sensor), DTS (distributed temperature sensing) z wykorzystaniem...
-
REALIZACJA NA POZIOMIE RTL OBLICZANIA PIERWIASTKA KWADRATOWEGO Z UŻYCIEM METODY NIEODTWARZAJĄCEJ
PublicationObliczanie pierwiastka kwadratowego jest jedną z kluczowych operacji cyfrowego przetwarzania sygnałów szczególnie przy obliczaniu modułu sygnałów zespolonych. W pracy przedstawiono algorytm obliczania pierwiastka kwadratowego metodą nieodtwarzającą oraz jego układową realizację. Metoda umożliwia oszczędną realizację układową bazującą na sumatorach i rejestrach. Przeanalizowano wymagania sprzętowe obliczania pierwiastka kwadratowego...
-
Sektor małych i średnich przedsiębiorstw a rozwój województwa warmińsko-mazurskiego
PublicationArtykuł przedstawia definicje pojęcia małych i średnich przedsiębiorstw stosowane przez Organizację Współpracy Gospodarczej i Rozwoju oraz tę rekomendowaną przez Komisję Europejską. Scharakteryzowano sektor małych i średnich przedsiębiorstw Warmii i Mazur oraz zaprezentowano teorie rozwoju regionalnego w odniesieniu do tego województwa. Przedstawiony również został wpływ regionalnych instrumentów wsparcia MŚP na poziom bezrobocia...
-
Serial control of CNC machines
PublicationIn this paper a new method of the serial control of CNC machines is proposed. Actuators are controlled locally and the role of the central computer is limited to sending commands to the controller instead of sending it directly to actuators. It has been achieved with the use of the serial protocol with the use of the USB port. The taken approach leads to more reliable operation because commands are buffered and no synchronization...
-
Szeregowe sterowanie maszyną CNC
PublicationW artykule przedstawiono projekt urządzenia klasy CNC. Opracowano nowy sposób sterowania elementami wykonawczymi odciążający komputer centralny poprzez ograniczenie jego roli do wysyłania poleceń do mikrokontrolera sterującego, zamiast bezpośrednio do elementów wykonawczych. Uzyskano to poprzez wykorzystanie protokołu szeregowego z użyciem portu USB do sterowania maszyną CNC.
-
Użytkowy model matematyczny quadrocoptera do celów sterowania
PublicationCelem pracy jest budowa użytkowego modelu matematycznego quadrocoptera (QC) z uwzględnieniem urządzeń wykonawczych (UW) oraz identyfikacja jego parametrów. Zadanie identyfikacji sprowadzono do rozwiązania trzech zadań optymalizacji. Wynikiem prac jest model QC uwzględniający wpływ zmian napięcia zasilania na działanie UW.
-
WYBRANE PROBLEMY BADAWCZE Z ZAKRESU MODELOWANIA PRZEPŁYWÓW POWIETRZA, ROZKŁADU TEMPERATUR ORAZ PRZESTRZENNEGO PLANOWANIA CENTRÓW DANYCH
PublicationW pracy opisano wybrane problemy z zakresu modelowania przepływów powietrza, rozkładu temperatur oraz przestrzennego planowania serwerowni centrów danych. Dodatkowo, omówiono szczegółowo wybrane kierunki badań związane z szeroko pojętą problematyką obniżania kosztów zużycia energii w nowoczesnych serwerowniach poprzez odpowiednie zarządzenie przepływem ciepła w tego typu obiektach. Przedstawiono także trendy rozwojowe w zakresie...
Year 2015
-
FPGA computation of magnitude of complex numbers using modified CORDIC algorithm
PublicationIn this work we present computation of the magnitude of complex numbers using a modified version of the CORDIC algorithm that uses only five iterations. The relationship between the computation error and the number of CORDIC iterations are presented for floating-point and integer arithmetics. The proposed modification of CORDIC for integer arithmetic relies upon the introduction of correction once basic computations are performed...
-
OBLICZANIE MODUŁU LICZBY ZESPOLONEJ W FPGA Z UŻYCIEM ALGORYTMU CORDIC
PublicationW pracy przedstawiono obliczanie modułu liczb zespolonych z użyciem zmodyfikowanejwersji algorytmu CORDIC przy zastosowaniu pięciu stopni iteracyjnych. Zaprezentowanozależność wielkości błędu od liczby stopni algorytmu CORDIC dla arytmetykizmiennoprzecinkowej jak również zbadano wpływ użycia arytmetyki całkowitej.Zaproponowana modyfikacja algorytmu CORDIC dla arytmetyki całkowitej polega nawprowadzeniu korekcji po zakończeniu podstawowych...
-
Pipelined Two-Operand Modular Adders
PublicationPipelined two-operand modular adder (TOMA) is one of basic components used in digital signal processing (DSP) systems that use the residue number system (RNS). Such modular adders are used in binary/residue and residue/binary converters, residue multipliers and scalers as well as within residue processing channels. The structure of pipelined TOMAs is usually obtained by inserting an appropriate number of pipeline register layers within...
-
Remote current measurement with FPGA digital processing
PublicationThe work presents an implementation of a modular measurement and control systemthat controls variants of mains supply of 230V electrical equipment. The system allowsto supervise power consumption in the office electronic equipment. The system detectsthe instant of the reduced power consumption by a device and makes possible itsswitch-off in order to reduce energy cost. The current is measured with integratedcurrent/voltage converters....
-
WYBRANE KIERUNKI BADAŃ W ZAKRESIE PODWÓJNEGO ZASTOSOWANIA ZAAWANSOWANYCH TECHNOLOGII ZARZĄDZANIA PRZEPŁYWEM CIEPŁA W CENTRACH DANYCH
PublicationW pracy przedstawiono wybrane kierunki badań związane z szeroko pojętą problematy-ką zarządzenia przepływem ciepła w nowoczesnych centrach danych. Autorzy pracy omówili trendy rozwojowe w zakresie rozwoju i ewolucji systemów zarządzania przepływem ciepła w centrach danych, z uwzględnieniem funkcji podwójnego zastosowania. W artykule wskazano także wybrane sposoby oraz zaprezentowano koncepcję i podstawowe założenia aktywnego systemu...
-
Zdalny pomiar pradu z możliwością obróbki w FPGA
PublicationW artykule przedstawiono realizację modułowego systemu pomiarowo-kontrolnegosterującego wariantami zasilania odbiorników 230 V. System umożliwia kontrolępoboru prądu przez urządzenia infrastruktury informatycznej w biurze. Wykrywamoment pojawienia się obniżonego poboru prądu przez urządzenia. Umożliwia toodłączenie ich od zasilania celem obniżenia kosztów zużycia energii. Do pomiaru prąduwykorzystano moduły przetworników scalonych...
Year 2014
-
FPGA realization of an improved alpha max plus beta min algorithm
PublicationThe generalized improved version of the alpha max plus beta min square-rooting algorithm and its realization in the Field Programmable Gate Array (FPGA) are presented. The algorithm computes the square root to calculate the approximate magnitude of a complex sample. It is especially useful for pipelined calculations in the DSP. In case of four approximation regions it is possible to reduce the peak error form 3.95% to 0.33%. This...
-
On configuration of residue scaling process in pipelined radix-4 MQRNS FFT processor
PublicationResidue scaling is needed in pipelined FFT radix-4 processors based on the Modified Quadratic Residue Number System (MQRNS) at the output of each butterfly. Such processor uses serial connection of radix-4 butterflies. Each butterfly comprises n subunits, one for each modulus of the RNS base and outputs four complex residue numbers. In order to prevent the arithmetic overflow in the succesive stage, every number has to be scaled,...
-
On simplification of residue scaling process in pipelined Radix-4 MQRNS FFT processor
PublicationResidue scaling is needed in pipelined FFT radix-4 processors based on the Modified Quadratic Residue Number System (MQRNS) at the output of each butterfly. Such processor uses serial connection of radix-4 butterflies. Each butterfly comprises n subunits, one for each modulus of the RNS base and generates four complex residue numbers. In order to prevent arithmetic overflow intermediate results after each butterfly have to be...
Year 2013
-
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....
-
Design and implementation principles of FIReWORK ONLINE - the VHDL autogenerator for hardware structures
PublicationThe paper presents an aspects of remote autogeneration of hardware structures. The solution is an online application, that is running on the server side and allows to design a particular filters and other selected hardware and generate its structure in the form of VHDL, dedicated to FPGA design environments. The paper also addresses the problem of parameterization of algorithms used to generate the hardware structures and current...
-
FIReWORK: FIR Filters Hardware Structures Auto-Generator
PublicationThe paper presents application called FIReWORK, that allows for automatic creation of the VHDL hardware structures of FIR filters. Automat- ically generated specialized hardware solutions dedicated to the FPGA and ASIC are commonly known as Intellectual Property Cores. The essential fu- ture of the application is easy initialization of FIR filter parameters in GUI, and then automatically design, calculate and generate the IP Core...
-
Pipelined division of signed numbers with the use of residue arithmetic for small number range with the programmable gate array
PublicationIn this work an architecture of the pipelined signed residue divider for the small number range is presented. Its operation is based on reciprocal calculation and multiplication by the dividend. The divisor in the signed binary form is used to compute the approximated reciprocal in the residue form by the table look-up. In order to limit the look-up table address an algorithm based on segmentation of the divisor into two segments...
-
Pipelined division of signed numbers with the use of residue arithmetic in FPGA
PublicationAn architecture of a pipelined signed residue divider for small number ranges is presented. The divider makes use of the multiplicative division algorithm where initially the reciprocal of the divisor is calculated and subsequently multiplied by the dividend. The divisor represented in the signed binary form is used to compute the approximated reciprocal in the residue form by the table look-up. In order to reduce the needed length...
-
Pipelined sceling of signed residue numbers with the mixed-radix conversion in the programmable gate array
PublicationIn this work a scaling technique of signed residue numbers is proposed. The method is based on conversion to the Mixed-Radix System (MRS) adapted for the FPGA implementation. The scaling factor is assumed to be a moduli product from the Residue Number System (RNS) base. Scaling is performed by scaling of terms of the mixed-radix expansion, generation of residue reprezentation of scaled terms, binary addition of these representations...
-
Robust Monitoring of Water Quality in Drinking Water Distribution System
PublicationThe paper develops a novel open loop set bounded observer for robust estimation of water quality in DWDS based on the advanced nonlinear quality dynamics model including disinfections by-products (DBPs). The observer utilises a cooperativeness of the quality dynamics model and is computationally efficient, hence applicable to on-line quality monitoring. The simulation results illustrate its good and sustainable performance.
-
Robust Parameter Estimation and Output Prediction for Reactive Carrier-Load Nonlinear Dynamic Networks
PublicationIn this paper an extension of on-line model simplification technique for a class of networked systems, namely reactive carrier-load nonlinear dynamic networked system (RCLNDNS), kept within point-parametric model (PPM) framework is addressed. The PPM is utilised to acquire a piece wise constant time-varying parameter linear structure for the RCLNDNS suitable for the on-line one step ahead prediction that may be applied to monitoring...
-
Scaling of numbers in residue arithmetic with the flexible selection of scaling factor
PublicationA scaling technique of numbers in resudue arithmetic with the flexible selection of the scaling factor is presented. The required scaling factor can be selected from the set of moduli products of the Residue Number System (RNS) base. By permutation of moduli of the number system base it is possible to create many auxilliary Mixed-Radix Systems associated with the given RNS with respect to the base, but they have different sets...
Year 2012
-
Analiza widmowa w czasie rzeczywistym prądów udarowych transformatora z zastosowaniem procesora FFT w technologii FPGA
PublicationW artykule przedstawiono krótkookresową analizę widmową prądu załączeniowego i prądu zwarciowego transformatora w czasie rzeczywistym z zastosowaniem procesora FFT zrealizowanego w FPGA. Określono tez teoretyczne przebiegi prądów dla przyjetego modelu transformatora. Przeprowadzono ponadto analizę wymagań związanych z obliczaniem prądu w czasie rzeczywistym.