Výzkum

Publikoval jsme už přes 300 prací, z toho 62 článků mezinárodních impaktovaných časopisech. Asi třetina z nich vyšla ve dvou opravdu nejuznávanějších časopisech oboru: IEEE Transactions on Automatic Control (18) a Automatica (6);
Web of Science: 1014 citací; h-index 17; 127 článků, 64 v časopisech; z toho podle IF: D1 26, Q1 39; Q2 8; Q3 2;
InCites: h-index v první tisícině na světě v oboru;
Scopus: 159 dokumentů; 1392 citací; h-index 17;
Google Scholar: článků 285; citací 3103; h-index 25, i10-index 88;
IIS VaVaI 2.0 RIV: 235 výsledků;
ResearcherID F-5360-2011;
ORCID 0000-0003-0927-2988
ResearchGate: položek 200; přečtení 2825; citací 14040; h-index 16; RG Score 34

Tady jsou vybrané publikace → , tady všechny publikace → a tady grafy, tabulky a další scientometrické legrácky.

Dále najdete hlavní výzkumná témata, kterými jsem se zabýval, zabývám a také nejdůležitější výsledky. Odkazy v nadpisech a také v mozaice vedle/dole vás přivedou na stránky s dalšími podrobnostmi,

Sítě systémů a systémy sítí
Distribuované a kolaborativní řízení, dynamické sítě s obecným grafem, inteligentní struktury, energetické sítě, sociální sítě, synchronizace a konsensus, apod.

Vytvořili jsme nové metody pro synchronizaci sítě pomocí distribuované výstupní zpětné vazby pro homogení agenty lineární, nelineární a s dopravním zpožděním. Pak se nám je podařilo rozšířit i na heterogenní agenty, adaptivní řízení a využítí distribuovaných pozorovatelů. Teoretické výsledky jsme úspěšně aplikovali na úlohy distribuované potlačení vybrací upnutého nosníku, což je první a velmi zjednodušený krok k potenciálním významných aplikacím v automobilovém průmyslu. Tady jsme přímo spolupracovali s firmou Siemens Industry Software v belgickém Leuwen.

Formace, konvoje, hejna a roje
Konvoje aut bez řidičů, formace autonomních robotů, hejna bezpilotních letadel a satelitů; automatické dálniční systémy; nové stavové, polynomiální a vlnové metody; strategie distribuovaného řízení; metody návrhu lokálních regulátorů a komunikace, škálování, ......

Nejprve jsme vyzkoušeli polynomiální přístup pomocí nové kombinace Laplaceovy (v čase) a Z (v prostoru) transformace. Přestože její použití potvrdilo mnohé známé výsledky, zatím nic vyloženě nového nepřineslo. Plodnější se ukázalo využít klasické teorie matic a laplaciánů a zkoumání vlivu vlastních čísel na stabilitu a další vlastnosti kolony. Jejich pomocí se podařilo prostudovat různé řídicí strategie a objevit překvapivé souvislosti stability s vlastními čísly laplaciánů. Paralelně s tím se nám podařilo rozvinout a mnohdy dotáhnou netradiční vlnový přístup, který studuje pohyb prostorových vln kolonou a umožnuje navrhovat různé typy absorbérů a tlumičů těchto vln., které velmi vylepší přechodové chování kolony. Důkladná a přesná analýza škálování problémů s rostoucím počtem aut v koloně ukázala zásadní spojitost s počtem integrátorů v individuálních modelech. Z výsledků to vypadá, že bohužel čistým řízením – tedy bez komunikace mezi vozidly – nelze přijatelného chování kolony dosáhnout. Vše je ale jinak, jakmile umožníme vedoucímu vozidlu sdělit ostatním své zamýšlené chování, např. formou informace o akčních zásazích (zrychluji, brzdím atp.) Ostatně i existující úspěšné realizace ukazují, že právě efektivní a spolehlivá komunikace mezi vozidly - v2v – je klíčová.

Prediktivní řízení budov
HVAC, MPC, identifikace málo vybuzených systémů, lineární a nelineární prediktivní řízení, testování a aplikace na konkrétních budovách v Praze, Mnichově a Leuven.

V průběhu let nejrůznější výsledky z teorie prediktivního řízení a jeho aplikací pro řízení budov. Např. různé strategie a nové algoritmy pro jejich řešení. Optimalizace přímo ekonomických ukazatelů. Porovnání možností lineárních a nelineárních přístupů. Průběžná identifikace a modelování pro prediktivní řízení. A samozřejmě ověření všech nových metod na praktickém řízení konkrétních budov v ČR, USA a Belgii.

Lineární maticové nerovnosti a jejich využití v řízení
Robustní stabilita a stabilizace, positivní polynomy, elipsoidní aproximace, polytopy, konvexní optimalizace a programování, ...

Lineární maticová nerovnost – LMI – je nerovnost obsahující dané matice a neznámé skaláry nebo matice, která je v neznámých lineární a nerovnost tu znamená (semi)definitnost matic. Jejich využitím bylo dosaženo velkého pokroku v teorii systémů a řízení, také díky naší skupině, a dnes se úspěšně využívají třeba k návrhu robustních řídicích systémů. Můj bývalý doktorand a nyní profesor Didier Henrion se jim nadále věnuje a patří mezi světové hvězdy v této oblasti. Nám se podařilo pomocí LMI vyřešit důležité úlohy analýzy (testování stability různých typů pro polynomiální matice, 2-D polynomiální matice a polytopy matic) i návrhu řídicích systémů (aproximace složitých oblastí stability pomocí elipsoidů, robustní stabilizace regulátorem daného řádu, apod.)

Robustní řízení pro nestrukturované neurčitosti
H-nekonečno, H-2, l-1, spektrální faktorizace (teorie, algoritmy, průlomové výsledky)

Dosáhli jsme širokého spektra výsledků od teoretických (teorie kvadratických maticových rovnic, či využití méně obvyklé normy l-1), přes nové a mnohdy první výpočetní (algoritmy pro J-spektrální faktorizaci, využití LMI) až po aplikační (návrh řízení pro veliký dalekohled VLT provozovaný ESO v poušti Atacama v Chile a či řízení gyroskopu.

Robustní řízení pro parametrické neurčitosti
Analýza a návrh; efektivní testy robustní stability pro parametrické polynomiální matice; praktické programy pro testování robustní stability polynomů s parametrickými neurčitostmi různých typů.

Numerické algoritmy pro polynomiální metody
První spolehlivé metody - tzv. 2. generace -a první robustní a současně rychlé postupy pomocí FTT a LMI - tzv. 3. generace

Software pro polynomy, polynomiální matice a jejich aplikace v systémech, signálech a řízení
Matlab, MathML and Mathematica tools, Polynomial Toolbox for Matlab

2-D a n-D polynomiální rovnice
Teorie a první algoritmy

Teorie a řízení 2-D a n-D systémů polynomiálními metodami
Přiřazení pólů, stabilizace, přizpůsobení modelu, H-nekonečno a další úlohy

Systémy s dopravním zpožděním a repetitivní systémy

Polynomiální metody teorie a řízení lineárních systémů
Otimální sledování, přizpůsobení modelu, řízení v konečném počtu kroků a další úlohy pro MIMO soustavy.

Průmyslový výzkum a vývoj katedry řídicí techniky

Jako vedoucí katedry koordinuji smluvní výzkum katedry pro průmyslové firmy a zodpovídám za něj. Naše katedra má dlouhodobě velkou většinu příjmů z výzkumu, ať už z projektů nebo ze státní dotace za výsledky. Velkou část z toho tvoří projekty aplikačního výzkumů společné s firmami (EU, TAČR, …). Také na smluvním výzkumu pro firmy vyděláváme dost, obvykle kolem 5 mil Kč ročně. Společně s dary a sponzorstvím akcí jsou tyto soukromé peníze významným zdrojem. Kromě finančních přínosů je ale spolupráce s hi-tech (!) firmami důležitá i jinak: je to zdroj inspirace, příležitost udržet kontakt s bývalými absolventy, ale máme z toho celkem dost slávy a popularity. Protože ale jsme a chceme být výzkumu katedrou, chováme se k firmám trochu jinak, podobně jako naši západní kolegové na špičkových západních školách. Firmám neprodáváme náš čas ani naši pracovní sílu, prodáváme jim naše nápady, naše myšlenky a naše rovnice. Mnohé firmy o tohle nestojí, protože vlastně vůbec nestojí o výzkum. Žádné velké inovace nemají a nechtějí, ke své škodě, ale to nám nevadí. Máme naštěstí dost firem, které o to moc stojí. Asi vás nepřekvapí, že jede vždy o skutečně hi-tech firmy stojící na čele technického pokroku. Asi vás také nepřekvapí, že jde většinou o zahraniční firmy nebo jejich národní pobočky. V průběhu let jsme pro firmy dělali mnoho různých věcí a smluvní výzkum se stal významným finančním zdrojem katedry. Zde uvedu jen pár úspěšných příkladů, snad se ostatní kolegové neurazí.Přirozeně nemohu o smluvním výzkumu uvádět podrobnosti. Pokud vaše firma potřebuje spolupráci v určité konkrétní oblasti, obraťte se prosím přímo ne vedoucí jednotlivých kontraktů.

Škoda Auto – výroba: výrobní linky, průmysloví roboti, rozvrhování, optimalizace spotřeby - Zdeněk Hanzálek, Pavel Burget, Martin Hlinovský

Volkswagen, D – řídicí systémy, rozvrhování a sw v automobilech – Zdeněk Hanzálek, Pavel Píša, Michal Sojka

Electrolux – kybernetická bezpečnost a ostraha: Interakce mezi požadavky na bezpečnost a zabezpečení, zabezpečené systémy založené na mikro-jádrech - Zdeněk Hanzálek

EATON – Platforma generování kódu pro Eaton Safety Controller; Aplikace Google Glasses: bezpečnost a efektivita díky handsfree operacím, komunikace v reálném čase a snadný přístup k datům, detekce polohy hlavy řidiče, augmented vision pro údržbě rozvodu energie; Aktivní přerozvrhování – Zdeněk Hanzálek, Michal Sojka