Search
Department of Decision Systems and Robotics
Publications
Filters
total: 295
Catalog Publications
-
Acceleration of Electromagnetic Simulations on Reconfigurable FPGA Card
PublicationIn this contribution, the hardware acceleration of electromagnetic simulations on the reconfigurable field-programmable-gate-array (FPGA) card is presented. In the developed implementation of scientific computations, the matrix-assembly phase of the method of moments (MoM) is accelerated on the Xilinx Alveo U200 card. The computational method involves discretization of the frequency-domain mixed potential integral equation using...
-
Modelling and simulations in time-fractional electrodynamics based on control engineering methods
PublicationIn this paper, control engineering methods are presented with regard to modelling and simulations of signal propagation in time-fractional (TF) electrodynamics. That is, signal propagation is simulated in electromagnetic media described by Maxwell’s equations with fractional-order constitutive relations in the time domain. We demonstrate that such equations in TF electrodynamics can be considered as a continuous-time system of...
-
Dynamic Execution of Engineering Processes in Cyber-Physical Systems of Systems Toolchains
PublicationEngineering tools support the process of creating, operating, maintaining, and evolving systems throughout their lifecycle. Toolchains are sequences of tools that build on each others' output during this procedure. The complete chain of tools itself may not even be recognized by the humans who utilize them, people may just recognize the right tool being used at the right place in time. Modern engineering processes, however, do...
-
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...
-
Usuwanie tła w video nagraniach pochodzących z monitorowania basenu pływackiego
PublicationAutomatyczna obróbka obrazu w czasie rzeczywistym jest kluczowa dla wielu rozwiązań monitoringu wykorzystywanych m.in. w celach bezpieczeństwa. Często jednym z ważniejszych etapów obróbki jest oddzielenie tła od obiektów na pierwszym planie, tak aby wykluczyć wszystkie nieistotne informacje z obrazu. Celem niniejszej pracy jest podsumowanie doświadczenia zdobytego podczas śledzenia pływaków oraz pokazanie możliwości skutecznego...
-
TIME- AND FREQUENCY-DOMAIN QUASI-2D SMALL-SIGNAL MOSFET MODELS
PublicationA novel approach to small-signal MOSFET modeling is presented in this book. As a result, time- and frequency-domain physics-based quasi-2D NQS four-terminal small-signal MOSFET models are proposed. The time-domain model provides the background to a novel DIBL-included quasi‑2D NQS four-terminal frequency-domain small-signal MOSFET model. Parameters and electrical quantities of the frequency-domain model are described by explicit...
-
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.
-
Modele rurociągowych procesów przepływowych
PublicationW rozdziale analizowane jest zagadnienie modelowania oraz parametryzacji procesu przepływu w rurociągach przemysłowych. W pierwszej kolejności przedstawia się bazowy model dyskretny, do którego odnoszone są pozostałe syntezowane rozwiązania. Następnie proponuje się metodę aproksymacji diagonalnej (AMDA), w której stosuje się przybliżenia trójdiagonalnych podmacierzy macierzy rekombinacji za pomocą ich diagonalnych odpowiedników...
-
Testing Stability of Digital Filters Using Multimodal Particle Swarm Optimization with Phase Analysis
PublicationIn this paper, a novel meta-heuristic method for evaluation of digital filter stability is presented. The proposed method is very general because it allows one to evaluate stability of systems whose characteristic equations are not based on polynomials. The method combines an efficient evolutionary algorithm represented by the particle swarm optimization and the phase analysis of a complex function in the characteristic equation....
-
Performance Analysis of Convolutional Neural Networks on Embedded Systems
PublicationMachine learning is no longer confined to cloud and high-end server systems and has been successfully deployed on devices that are part of Internet of Things. This paper presents the analysis of performance of convolutional neural networks deployed on an ARM microcontroller. Inference time is measured for different core frequencies, with and without DSP instructions and disabled access to cache. Networks use both real-valued and...
-
Simulation of Signal Propagation Along Fractional-Order Transmission Lines
PublicationIn this paper, the simulation method of signal propagation along fractional-order (FO) transmission lines is presented. Initially, fractional calculus and the model of FO transmission line are introduced. Then, the algorithm allowing for simulation of the nonmonochromatic wave propagation along FO transmission lines is presented. It employs computations in the frequency domain, i.e., an analytical excitation is transformed to the...
-
On Applications of Fractional Derivatives in Circuit Theory
PublicationIn this paper, concepts of fractional-order (FO) derivatives are discussed from the point of view of applications in the circuit theory. The properties of FO derivatives required for the circuit-level modelling are formulated. Potential problems related to the generalization of transmission line equations with the use of FO derivatives are presented. It is demonstrated that some of formulations of the FO derivatives have limited...
-
Rozpoznawanie urządzeń i wykrywanie nieautoryzowanego poboru energii elektrycznej na podstawie pomiaru napięcia
PublicationW pracy rozpatrywany jest problem wykrywania nieautoryzowanego poboru energii z sieci elektrycznej przez identyfikację podłączonych urządzeń. Estymacja stanu sieci, rozumianej jako zbiór podpiętych układów, wraz z ustaloną listą urządzeń dopuszczonych, pozwala określić, czy w danej chwili ma miejsce pobór nieautoryzowany. W celu wykrywania urządzeń, proponuje się wykorzystać prostą metodę opartą na analizie wysokoczęstotliwościowego...
-
Diagnostic Models and Estimators for LDI in Transmission Pipelines
PublicationThis article considers and compares four analytical models of the pipeline flow process for leak detection and location tasks. The synthesis of these models is briefly outlined. Next, the methodology for generating data and diagnosing pipes is described, as well as experimental settings, assumptions and implemented scenarios. Finally, the quality of model-based diagnostic estimators has been evaluated for their bias, standard deviations...
-
Finite-difference time-domain analyses of active cloaking for electrically-large objects
PublicationInvisibility cloaking devices constitute a unique and potentially disruptive technology, but only if they can work over broad bandwidths for electrically-large objects. So far, the only known scheme that allows for broadband scattering cancellation from an electrically-large object is based on an active implementation where electric and magnetic sources are deployed over a surface surrounding the object, but whose ‘switching on’...
-
Modeling an Industrial Revolution: How to Manage Large-Scale, Complex IoT Ecosystems?
PublicationAdvancements around the modern digital industry gave birth to a number of closely interrelated concepts: in the age of the Internet of Things (IoT), System of Systems (SoS), Cyber-Physical Systems (CPS), Digital Twins and the fourth industrial revolution, everything revolves around the issue of designing well-understood, sound and secure complex systems while providing maximum flexibility, autonomy and dynamics. The aim of the...
-
Modeling of medium flow processes in transportation pipelines - the synthesis of their state-space models and the analysis of the mathematical properties of the models for leak detection purposes
PublicationThe dissertation concerns the issue of modeling the pipeline flow process under incompressible and isothermal conditions, with a target application to the leak detection and isolation systems. First, an introduction to the model-based process diagnostics is provided, where its basic terminology, tools, and methods are described. In the following chapter, a review of the state of the art in the field of leak detection and isolation...
-
Intelligent Autonomous Robot Supporting Small Pets in Domestic Environment
PublicationIn this contribution, we present preliminary results of the student project aimed at the development of an intelligent autonomous robot supporting small pets in a domestic environment. The main task of this robot is to protect a freely moving small pets against accidental stepping on them by home residents. For this purpose, we have developed the mobile robot which follows a pet and makes an alarm signal when a human is approaching....
-
Acceleration of the Discrete Green’s Function Formulation of the FDTD Method Based on Recurrence Schemes
PublicationIn this paper, we investigate an acceleration of the discrete Green's function (DGF) formulation of the FDTD method (DGF-FDTD) with the use of recurrence schemes. The DGF-FDTD method allows one to compute FDTD solutions as a convolution of the excitation with the DGF kernel. Hence, it does not require to execute a leapfrog time-stepping scheme in a whole computational domain for this purpose. Until recently, the DGF generation...
-
System diagnostyki oddechowej oparty na konwolucyjnych sieciach neuronowych
PublicationChoroby układu oddechowego człowieka od zawsze były obciążeniem dla całego społeczeństwa. Sytuacja stała się szczególnie trudna po wybuchu pandemii COVID-19. Jednak nawet teraz nierzadko zdarza się, że ludzie konsultują się ze swoim lekarzem zbyt późno, już po niepożądanym rozwinięciu się choroby. W celu ochrony pacjentów przed ciężką chorobą płuc, zaleca się jak najwcześniejsze wykrycie wszelkich objawów zaburzających pracę układu...
-
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...
-
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...
-
Verification and Benchmarking in MPA Coprocessor Design Process
PublicationThis paper presents verification and benchmarking required for the development of a coprocessor digital circuit for integer multiple-precision arithmetic (MPA). Its code is developed, with the use of very high speed integrated circuit hardware description language (VHDL), as an intellectual property core. Therefore, it can be used by a final user within their own computing system based on field-programmable gate arrays (FPGAs)....
-
Condition-Based Monitoring of DC Motors Performed with Autoencoders
PublicationThis paper describes a condition-based monitoring system estimating DC motor degradation with the use of an autoencoder. Two methods of training the autoencoder are evaluated, namely backpropagation and extreme learning machines. The root mean square (RMS) error in the reconstruction of successive fragments of the measured DC motor angular-frequency signal, which is fed to the input of autoencoder, is used to determine the health...
-
Open-Set Speaker Identification Using Closed-Set Pretrained Embeddings
PublicationThe paper proposes an approach for extending deep neural networks-based solutions to closed-set speaker identification toward the open-set problem. The idea is built on the characteristics of deep neural networks trained for the classification tasks, where there is a layer consisting of a set of deep features extracted from the analyzed inputs. By extracting this vector and performing anomaly detection against the set of known...
-
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...
-
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...
-
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...
-
A Note on Fractional Curl Operator
PublicationIn this letter, we demonstrate that the fractional curl operator, widely used in electromagnetics since 1998, is essentially a rotation operation of components of the complex Riemann–Silberstein vector representing the electromagnetic field. It occurs that after the wave decomposition into circular polarisations, the standard duality rotation with the angle depending on the fractional order is applied to the left-handed basis vector...
-
Inteligentny system decyzyjny jako maszynowa realizacja procesów poznawczych i motywacyjnych
PublicationW niniejszej książce przedstawiono własny, kompletny i spójny oraz realizowalny model Inteligentnego Systemu Decyzji (ISD), oparty na wiedzy zaczerpniętej z psychologii z elementami motywacyjnymi, w skład którego wchodzi podsystem xEmotion. Wykorzystuje on funkcję i strukturę ludzkich procesów decyzyjnych oraz pewne szczegółowe mechanizmy dedykowane dla obliczeniowych systemów emocji. Model ISD jest w szczególności przeznaczony...
-
Neuronowo Sterowane Agenty w Procesie Zespołowego Zaganiania
PublicationPrzedstawiono rozwiązanie problemu zaganiania na drodze uczenia algorytmami ewolucyjnymi. Neuronowe agenty aktywne na podstawie informacji o położeniach pozostałych agentów aktywnych i biernych poprzez odpowiednie poruszanie się skupiają agenty bierne na możliwie małej powierzchni.
-
Computational intelligence methods in production management
PublicationThis chapter presents a survey of selected computational intelligence methods used in production management. This group of methods includes, among others, approaches based on the artificial neural networks, the evolutionary algorithms, the fuzzy logic systems and the particle swarm optimization mechanisms. From the abovementioned methods particularly noteworthy are the evolutionary and the particle swarm algorithms, which are successfully...
-
Metody inteligencji obliczeniowej w zarządzaniu produkcją
PublicationW rozdziale zaprezentowany został przegląd metod inteligencji obliczeniowej stosowanych w zarządzaniu produkcją. Rozdział rozpoczyna się definicją problemu harmonogramowania zadań wraz z wprowadzeniem standardowej nomenklatury stosowanej w literaturze poświęconej temu zagadnieniu. We wstępie zwrócono uwagę na złożoność problemów harmonogramowania zadań i potrzebę stosowania algorytmów generujących dopuszczalne rozwiązania przybliżone....
-
Interactive cognitive-behavioural decision making system
PublicationPraca przedstawia wyniki przekształcenia modelu psychologicznego człowieka w interaktywny, poznawczo-behawioralny, system podejmowania decyzji, uwarunkowany zarówno środowiskowo, jak i ze względu na stany spełnienia założonych potrzeb. Model ludzkiej psychologii oparty jest na psychologii poznawczej i psychologii osobowości. Zawiera on emocje, potrzeby i struktury ludzkich procesów poznawczych. Opracowany model i sposób realizacji...
-
Algorytmy optymalizacji decyzji logistycznych w zagadnieniach harmonogramowania zadań w inteligentnych systemach produkcyjnych
PublicationW niniejszym artykule zaprezentowano omówienie wybranych metod optymalizacji decyzji logistycznych w zagadnieniach harmonogramowania zadań w inteligentnych systemach produkcyjnych (ISP). Do grupy tej zalicza się między innymi metody oparte na mechanizmach sztucznych sieci neuronowych, algorytmów ewolucyjnych, systemach rozmytych oraz algorytmów rojowych. Spośród wyżej wymienionych metod na szczególną uwagę zasługują algorytmy ewolucyjne...
-
DICTOBOT - autonomiczny agent ze zdolnością komunikacji
PublicationNiniejszy artykuł zdaje sprawę z opracowanego sposobu budowy autonomicznego agenta komunikującego się z otoczeniem w sposób werbalny. Agent taki, opierający się na formalnym, matematycznym modelu psychologii osobowości człowieka, w zależności od stanu emocjonalnego, w jakim się znajduje, w odpowiedni sposób interpretuje usłyszane kwestie oraz formułuje swoją wypowiedź. Jednocześnie, w zależności od stopnia spełnienia swoich potrzeb,...
-
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...
-
Wprowadzenie
PublicationOpracowanie stanowi artykuł wprowadzający do problemów poruszanych w książce nt. oceny energetycznej, w której szczegółowo prezentuje się problemy i sposoby sporządzania świadectwa charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego. Ocena ta sprowadza się do określenia nakładów nieodnawialnej energii pierwotnej, nakładów koniecznych do działania systemu ogrzewczego, klimatyzacyjno-wentylacyjnego, zaopatrzenia w ciepłą...
-
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...
-
Implementation of control system and tracking objects in a Quadcopter
PublicationIn this paper, we implement a quadcopter assembly with control and navigation module. The project also includes the design of the control panel for the operator which consists of a set of the micro-controller and the glove equipped with sensors and buttons. The panel has a touch screen which displays current parameters such as vehicle status, including information about orientation and geographical coordinates. The concept of quadcopter...
-
System bezpieczeństwa dla współpracującego robota przemysłowego na bazie kamer głębi
PublicationW artykule zarysowano problematykę robotyzacji małych przedsiębiorstw, w szczególności aspekt robotyzacji z uwzględnieniem robotów współpracujących. Szeroko omówiono zagadnienie robotów współpracujących oraz bezpieczeństwa człowieka podczas takiej współpracy. Przedstawiono również najbardziej popularne systemy bezpieczeństwa w odniesieniu do obowiązujących norm. W głównej części artykułu przedstawiono Cooperating Automaton System...
-
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...
-
Catheter-induced coronary artery and aortic dissections. A study of the mechanisms, risk factors, and propagation causes
PublicationBackground: Only the incidence, management, and prognosis of catheter-induced coronary artery and aortic dissections have been systematically studied until now. We sought to evaluate their mechanisms, risk factors, and propagation causes. Methods: Electronic databases containing 76,104 procedures and complication registries from 2000– –2020 were searched and relevant cineangiographic studies adjudicated. Results: Ninety-six dissections...
-
Fractional Order Circuit Elements Derived from Electromagnetism
PublicationIn this paper, derivations of fractional-order (FO) circuit-element equations from electromagnetism are presented. Whilst many papers are devoted to FO modelling of electrical circuits, there are no strong foundations for such an approach. Therefore, we investigate relations between the FO electromagnetism and the FO circuit theory. Our derivations start from quasi-static (QS) approximations of Maxwell's equations in media with...
-
Toolgraph Design of Optimal and Feasible Control Strategies for Time-Varying Dynamical Systems
PublicationArtykuł prezentuje nową metodę projektowania optymalnych i realizowanych strategii sterowania dla wariantnych procesów dynamicznych. Centralnym ośrodkiem i narzędziem tej metody jest struktura grafu przepływowego reprezentująca istotne właściwości autonomicznej dynamiki danego procesu w przestrzeni czasowo-stanowej, składającej się z elementarnych segmentów. Strukturę tę nazywamy grafem narzędziowym przestrzeni czasowo-stanowej....
-
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,...
-
JamesBot - an intelligent agent playing StarCraft II
PublicationThe most popular method for optimizing a certain strategy based on a reward is Reinforcement Learning (RL). Lately, a big challenge for this technique are computer games such as StarCraft II which is a real-time strategy game, created by Blizzard. The main idea of this game is to fight between agents and control objects on the battlefield in order to defeat the enemy. This work concerns creating an autonomous bot using reinforced...
-
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,...
-
Evaluation of ChatGPT Applicability to Learning Quantum Physics
PublicationChatGPT is an application that uses a large language model. Its purpose is to generate answers to various questions as well as provide information, help solve problems and participate in conversations on a wide range of topics. This application is also widely used by students for the purposes of learning or cheating (e.g., writing essays or programming codes). Therefore, in this contribution, we evaluate the ability of ChatGPT...