Theses (KKY)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Řízení pohybu pružných elektromechanických soustav s polohově závislou dynamikou(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-08-21) Tyml, Jan; Goubej Martin, doc. Ing. Ph.D.; Langmajer Martin, Ing.Tato diplomová práce se zaměřuje na řízení pružných elektromechanických soustav s polohově závislou dynamikou, které se vyskytují v mnoha průmyslových aplikacích. Cílem je navrhnout efektivní a přesnou strategii řízení. Práce zahrnuje historický kontext, analýzu různých lineárních pohonů, matematické modelování a experimentální identifikaci dynamických vlastností ozubeného pásového pohonu. Dále se zaměřuje na návrh a testování strategií řízení, včetně robustního regulátoru a metody gain-scheduling.
Item Computational framework for Protein-Protein docking prediction and experimental design(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-08-26) Moravec, Jiří; Georgiev Daniel, Doc. PhD.; Kuhajda Lukáš, Ing.Tato práce se zabývá vytvořením rozhraní pro proteinové interakce a experimentální design. Poskytuje základní informace o proteinových strukturách, neuronových sítích obecně a detailněji se zaměřuje na strukturu Transformer. Dále obsahuje informace o moderních systémech umělé inteligence pro predikce proteinových struktur jako jsou ESMFold a AlphaFold. Představuje metody pro použití těchto modelů v oblasti experimentálního hledání míst pro proteinové interakce a ukazuje možnost jak lze používat tyto modely pro objevení nových dříve neznámých inhibitorů enzymu Gaussia luciferázy.Item Automatická detekce objektů v kolejišti ze záznamu(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-05-20) Valach, Ondřej; Gruber Ivan, Ing. Ph.D.; Krňoul Zdeněk, Ing. Ph.D.Tato práce se zabývá problematikou bezpečnosti interakce mezi tramvají a~člověkem. Střety tramvaje s člověkem nebo tramvaje s vozem jsou stále časté, protože tramvaje se vyskytují v městském a~často zalidněném prostředí. Vzhledem ke značné hmotnosti a~rychlosti tramvají dochází po~střetu tramvaje s chodcem k lehkým a~vážným, někdy však i~smrtelným následkům. Tato práce se zabývá touto problematikou z hlediska návrhu řešení prostřednictvím digitálního zpracování obrazu s využitím metod hlubokého učení a~umělé inteligence. Řeší se tři hlavní úlohy: automatická segmentace scény, detekce objektů a~odhad vzdálenosti detekovaných objektů od segmentované koleje. Konečným cílem bylo vytvořit systém sestávající z těchto funkcí, který odhaduje vzdálenost objektu od koleje a~klasifikuje kritičnost každého objektu podle této vzdálenosti. Tento systém je představen v této práci. Využívá výstupy segmentace pro~odhad kritických oblastí kolem koleje a~výstupy detekce pro lokalizaci objektů. Navržený The~Distance Assessor dále klasifikuje každý detekovaný objekt podle vzdálenosti od koleje a~výsledek přehledně vizualizuje.Item Image Domain Transfer for Liver Analysis in Histology(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-08-26) Javorek, Václav; Jiřík Miroslav, Ing. Ph.D.; Hrúz Marek, Ing. Ph.D.Úlohou diplomové práce je řešit problémy související s analýzou histologických vzorků jaterní tkáně pomocí metod počítačového vidění a deep learningu - doménové transformace. Cílem je transformovat doménu mikroskopických snímků prasečích jater získaných z nativních vzorků do jiné domény, která představuje decelularizovanou jaterní tkáň. Konkrétně se zaměřujeme na dvě obrazové charakteristiky pozorované v těchto doménách: barevnost a strukturální rozdíly, a to jak v globálních tvarech, tak v mikrostrukturách, které jsou viditelné pouze ve vysokém rozlišení. Překonáním této doménové propasti chceme objevit nové možnosti digitální evaluace.Item Vícekamerová detekce dopravních značek a jejich prostorová lokalizace(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-08-26) Hrubý, Tomáš; Hrúz Marek, Ing. Ph.D.; Hlaváč Miroslav, Ing. Ph.D.Práce prozkoumává využití projektivní geometrie a pozorování z více úhlů pro triangulaci a geografickou lokalizaci dopravních značek. Toho je dosaženo na základě snímků z panoramatické kamery skládající se z několika senzorů, doplněných o přesnou informaci o póze kamery. Navržené řešení provádí lokalizaci shlukováním "midpointů" - nejbližších bodů páru kompatibilních paprsků, jež odpovídají detekcím daných objektů na základě natrénované konvoluční neuronové sítě za přesné znalosti vnitřních i vnějších kalibrační parametrů kamerového senzoru.Item Odhad kovariancí šumů generátoru časového signálu(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Hefler, Tomáš; Kost Oliver, Ing. Ph.D.; Duník Jindřich, Doc. Ing. Ph.D.Diplomová práce se zabývá vlastnostmi šumů generátorů časového signálu. Práce nejprve zavádí diskrétní stochastický stavový model systému a ukazuje některé statistické vlastnosti modelu. Následně jsou představeny generátory časového signálu jako oscilátory a popsán způsob tvorby jejich spojitého modelu spolu s modelováním chyb těchto generátorů. Poté je ukázána Metoda rozdílu měření jako nástroj pro odhad parametrů kovariančních matic šumů, které působí na generátory časového signálu. Tato metoda je postupně odvozena z rovnic samotného modelu. Následně je ukázána její aplikace na problematiku odhadu vlastností šumů pomocí dvou různých přístupů. Nakonec je metoda podstoupena simulacím, které ověřují její vlastnosti a kvalitu odhadů.Item Řízení pohybu kolony vozidel s využitím vnitřní symetrie(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Pastyřík, Radek; Schlegel Miloš, Prof. Ing. CSc.; Kubíček Karel, Ing.Tato diplomová práce se zabývá návrhem řízení a jednoduchým simulátorem kolony vozidel. Cílem práce je navrhnout centrální symetrické řízení kolony a nalézt generalizované tvary zpětnovazebních matic se splněnými podmínkami na obecnou a řetězovou stabilitu. V práci jsou představeny definice řetězové stability, informační topologie, možné přístupy k centrální a distribuované strategie řízení. Velký důraz je kladen na aplikaci teorie symetrických systémů. Využitím dané teorie jsou rozšířeny metody LQR a stavové zpětné vazby. V případě symetrického LQR jsou hledány obecné tvary váhových matic vedoucí na symetrickou stavovou zpětnou vazbu stabilizující uzavřenou smyčku. Symetrická váhová matice $Q = C^TC$ je definována v závislosti na volbě výstupní matice C. V případě řízení symetrickou stavovou zpětnou vazbou jsou pro nižší počet vozidel analyzovány zpětnovazební matice přiřazující danou Jordanovu formu matici dynamiky uzavřeného systémů. U některých Jordanových forem jsou nalezeny a představeny parametrizované zpětnovazební symetrické matice s volností ve vlastních číslech a počtu vozidel. Nakonec je uveden simulátor kolony využívající navržených a simulovaných symetrických řízení.Item Návrh a realizace algoritmů Repetitive control pro mechatronické systémy s kolokovanou zpětnou vazbou(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Benda, Ondřej; Goubej Martin, Doc. Ing. Ph.D.; Myslivec Tomáš, Ing.Diplomová práce se zabývá metodami repetitivního řízení, které jsou schopny efektivně sledovat periodický referenční signál nebo eliminovat periodické poruchy a tím zajistit stabilnější chod systému. Cílem práce je vyvinout a implementovat algoritmy repetitivního řízení pro mechatronické systémy s kolokovanou zpětnou vazbou. Práce se zaměřuje na teoretický návrh těchto algoritmů, jejich praktickou realizaci a experimentální ověření účinnosti. Teoretická část poskytuje přehled základních principů repetitivního řízení, včetně principu vnitřního modelu a různých struktur repetitivního řízení. Dále je popsán mechatronický stand, na kterém byly prováděny experimenty zaměřené na regulaci otáček. Je navržena regulační zpětnovazební smyčka s PI regulátorem a určeny parametry struktur repetitivního řízení pro řízený systém. Nakonec jsou prezentovány výsledky experimentů ověřující účinnost navržených algoritmů.Item Vyhodnocení kvality sledování manévrujícího objektu radarovou\\ multi-laterací(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Siřiště, Marek; Straka Ondřej, Doc. Ing. Ph.D.; Kulmon Pavel, Ing. Ph.D.Cílem této diplomové práce je analýza kvality odhadu polohy objektů v předem definované mapě. Pro tuto analýzu byl implementován algoritmus pro sledování objektů s využitím radarové multilaterace, který umožňuje modulární přístup ke konfiguraci jednotlivých přijímačů z hlediska jejich počtu, rozmístění a dostupnosti měření. Algoritmus využívá čtyři dynamické pohybové modely pro účely odhadu polohy. Přesnost poskytnutých odhadů je vyhodnocena pomocí Monte Carlo simulací, a údaje o přesnosti jsou následně prezentovány prostřednictvím mapy kvality odhadu. Výsledná simulace poskytuje celkový obraz o kvalitě odhadu v rámci definovaného prostoru v závislosti na různých podmínkách.Item Techniky pro detekci podvržených signálů v satelitní navigaci(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Dohnal, Ondřej; Duník Jindřich, Doc. Ing. Ph.D.; Kuna Alexander, Ing. Ph.D.V této diplomové práci se budeme věnovat otázce detekce napadení satelitních signálů poskytovaných systémem GPS. Toto napadení bude založené na bázi spoofingu, nebo-li falšování těchto signálů, které se bude zaměřovat na změnu časové informace přenášené signálem. Změna časové základny naruší proces synchronizace hodin napadeného přijímače s časovou osou konstelace GPS, což může vyústit v nejrůznější komplikace v oblastech spoléhajících na přesný čas. Mezi takové oblasti patří doprava, energetika či finanční sektor. V práci tak bude představena metoda detekce spoofingu, která vychází ze statistické analýzy měřených pseudo-vzdáleností poskytované systémem GPS pouze z měřené pseudo-vzdálenosti poskytované GPS signálem, bez nutnosti dodatečných senzorů či znalosti softwarového a hardwarového vybavení GPS přijímače. Tato metoda je založena na Allanově varianci. Jedná se o statistickou metodu, využívanou k analýze časových řad, která bude počítána z odhadů času GPS konstelace daného přijímače. Detekce bude zobrazena vizuálně, jako porovnání určených průběhů variancí s referenčními mezemi, vyjádřenými pro signál bez napadení. Funkčnost detekční metody bude simulačně ověřena a diskutována na několika případech podvrženého signálu. Nakonec se zaměříme na nastínění kroků, které by mohli vést k zpřesnění detekce.Item Aplikace pro automatické sledování pohybu zvířat v uzavřeném\\ prostoru(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Rada, Jakub; Hlaváč Miroslav, Ing. Ph.D.; Gruber Ivan, Ing. Ph.D.V práci je popsán celý postup návrhu aplikace pro automatické sledování pohybu zvířat v uzavřeném prostoru, jak z teoretického, tak praktického hlediska. Jsou prozkoumány současné trendy v aplikacích pro sledování pohybujících se objektů a provedena analýza záznamů pohybu daných objektů, za využití různých metod, které budou společně se získanými výsledky porovnány a vyhodnoceny.Item Automatická kontrola výslovnosti(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Tupý, Jan; Šmídl Luboš, Ing. Ph.D.; Psutka Josef, Prof. Ing. CSc.Tato práce se zabývá vývojem aplikace, která automaticky kontroluje výslovnost uživatele. Webová aplikace ukazuje uživateli jednoduché obrázky a jeho úkolem je obrázek správně pojmenovat. Současně může být uživateli zobrazena nápověda či přehráno slovo syntetickým hlasem jako vzor. Vstup od uživatele je automaticky rozpoznán grafémovým rozpoznávačem a pomocí modifikované Levenstheinovy metody srovnán s referenčním textem. Uživateli je poskytnuta okamžitá zpětná vazba o správnosti a preciznosti jeho výslovnosti.Item Sémantická korespondence obrazu a řeči(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Lebeda, Tomáš; Šmídl Luboš, Ing. Ph.D.; Ircing Pavel, Doc. Ing. Ph.D.Zpracování přirozeného jazyka spolu se sémantickou analýzou a reprezentací znalostí jsou v dnešní době nedílnou součástí mnoha aplikací. Tato práce se zabývá návrhem a realizací systému pro určení sémantické korespondence obrázku a jeho popisu v přirozené řeči za účelem usnadnění diagnostických testů pro detekci kognitivních poruch, s důrazem na expertní přístup k problematice a z něj plynoucí detailní kontrolu nad jednotlivými fázemi procesu. V práci je popsán návrh systému a jeho částí, včetně zdůvodnění učiněných rozhodnutí. Poté je popsána implementace jednotlivých částí a řešení problémů, které se během práce vyskytly.Item Predikce materiálových vlastností vzorků vyráběných procesem\\ válcování(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Papazian, Valentin; Šmídl Luboš, Ing. Ph.D.; Polák Filip, Ing.Tato diplomová práce se zabývá vývojem modelu pro efektivní predikci síly potřebné k válcování plechů, což je klíčový aspekt v procesu výroby kovových materiálů. Využívá metody strojového učení a provádí rozsáhlou analýzu dat, zkoumá různé algoritmy, včetně lineární regrese, k-Nearest Neighbors (kNN) a stromových metod. Data pro analýzu byla poskytnuta společností PT Solutions Worldwide (PTSW) a obsahují údaje z válcovny hliníku za studena. Přesné predikce mají za cíl nejen snížit výrobní náklady, ale také zvýšit kvalitu a konzistenci finálních produktů. Práce dále identifikuje potenciální směry pro budoucí výzkum, jako je testování modelů na rozšířených a diverzifikovaných datasetech nebo vytvoření ensemble modelů. Testování algoritmů strojového učení s různými předzpracováními dat odhalilo, že model kNN s logaritmickým předzpracováním dat je pro tuto specifickou úlohu nejvhodnější, dosahující MAPE 6.35 %. Tato studie přináší informace o integraci strojového učení do průmyslových procesů a nastiňuje možnosti jejich dalšího vývoje a optimalizace.Item Extrakce mezibuněčné hmoty z histologických mikroskopických snímků jater pomocí metod strojového učení(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Burian, Jan; Jiřík Miroslav, Ing. Ph.D.; Vyskočil Jiří, Ing.Hlavním tématem této diplomové práce je navržení a následná implementace metody pro extrakci jaterní mezibuněčné hmoty (extracelulárního matrixu) z mikroskopických histologických snímků. Navrženou metodu lze rozdělit do několika na sebe navazujících kroků. Nejprve dojde k segmentaci buněčných jader, následně dojde k jejich filtraci (metoda inpaintingu) s využitím binární masky získané ze segmentace. V závěrečné části se obraz s filtrovanými buněčnými jádry opět segmentuje, tentokrát však již segmentujeme mezibuněčnou hmotu. Pro potřebu zpracování mikroskopických obrazů jsme vyvinuli modul v jazyce Python, který umožňuje dané paměťově náročné obrazy zpracovávat po jednotlivých dlaždicích. V závěru práce jsme porovnali výsledky naší metodu s metodou založenou na generativních neuronových sítích, tzv. GANech a ověřili funkčnost navrženého řešení.Item Model lidského řidiče pro vysoce výkonné simulace řízení vozidel\\ s uzavřenou smyčkou(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Velkoborský, Petr; Königsmarková Jana, RNDr.; Schlegel Miloš, Prof. Ing. CSc.Cílem této práce je návrh a implementace modelu řidiče, který splňuje požadované vlastnosti, specifikované ZF Engineering. Model řidiče by se měl pokud možno chovat co nejpodobněji jako lidský řidič. Navhrovaný model řidiče má sledovat předem definovanou trať s definovanou rychlostí. Samotná trasa neobsahuje provoz ani překážky. Model bude poté použit pro automatické testování na různých platformách, kde je třeba simulovat chování lidského řidiče.Item Pokročilé algoritmy autonomního přistávání bezpilotního letounu na plošině(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Breník, Vojtěch; Neduchal Petr, Ing. Ph.D.; Bouček Zdeněk, Ing.Bezpilotní letadla (UAV) nacházejí široké uplatnění v oblastech jako je průzkum, monitorování prostředí nebo doprava. Klíčovým problémem pro jejich autonomní využití je nedostatečná přesnost při přistávání, jež může být zlepšena pomocí přídavných lokalizačních zařízení, která jsou však často nákladná a složitá na nastavení. Tato diplomová práce se zaměřuje na automatizaci přistávání UAV se svislým přistáním pomocí kamery a fiduciárního markeru v simulačním prostředí za působení větru a stínění plošiny. Jsou prozkoumány různé metody přistávání a použitelnost několika simulátorů pro simulaci přistávání čtyřrotorového letadla a vnějších vlivů, navržen simulační systém, s jehož využitím jsou experimentálně zjištěny vlastnosti 4 implementovaných metod vzhledem k vnějším vlivům. Pokročilé metody zvýšily robustnost a snížily počet pokusů potřebných k přistání v nepříznivých podmínkách. Stínění plošiny má vliv na maximální výšku, ze které lze úspěšně a spolehlivě detekovat marker a navržený simulační systém umožňuje efektivní testování různých metod přistávání za různých vnějších podmínek a zachytávání jejich výsledků, což podporuje rychlou iteraci při vývoji nových algoritmů.Item Návrh řídicího systému mobilního robotu použitelného v oblasti\\ precizního zemědělství(Západočeská univerzita v Plzni, 2024) Duda, Filip; Flídr Miroslav, Ing. Ph.D.; Svoboda Tomáš, Ing.Tato práce se zabývá vývojem řídících algoritmů pro mobilního zemědělského robota. Práce poskytuje přehled precizního zemědělství a jeho etap, následuje popis vývoje komunikačního systému mezi komponenty robota. Dále vysvětluje řízení motorů a inverzní kinematiku. Práce se dále zabývá vytvořením algoritmu generujícího řídicí sekvenci pro motory pomocí metody gradeint descent. Tento algoritmus je následně testován pomocí NX MCD. Kromě toho práce popisuje dvě techniky lokalizace: jedna je založena na měření a odhadu rychlostí kol a druhá na inerciální měřící jednotce.Item Detekce anomálií stavů turbíny v datech systému RMS(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Široký, Dan; Liška Jindřich, Ing. Ph.D.; Jakl Jan, Ing. Ph.D.DTato diplomová práce se zabývá úlohou vzdáleného monitorování a diagnostiky točivých strojů, konrétně průmyslových parních turbín. Jejím cílem je navrhnout softwarové řešení detekce anomálií v oblasti, kde se setkáváme s vysokými objemy dat. V průmyslových systémech je úspěšná detekce anomálií klíčovým faktorem pro zajištění jejich bezpečného a spolehlivého provozu. S rostoucím množstvím dat se však tato úloha stáva pro člověka náročnou, a proto je vhodné využít pro její řešení metody strojového učení. V práci jsou použity dva reprezentativní přístupy k detekci anomálií: Gaussian Mixture Models (GMM) a One-Class Support Vector Machines (OCSVM). S jejich použitím byl navržen balíček implementovaný v jazyce Python, který umožňuje detekci anomálií v provozních datech turbíny. Významnou částí práce bylo testování navržených metod na reálných operačních datech parních turbín získaných z databáze systému Remote Monitoring System (RMS).Výsledky experimentů ukázaly, že oba analyzované přístupy jsou schopny efektivně detekovat anomálie v takto komplexních datech. GMM i OCSVM dosáhly srovnatelných úrovní úspěšnosti detekce, přičemž každý z nich disponuje vlastními přednostmi a nevýhodami. Tímto výzkumem se podařilo prokázat nejen použitelnost těchto metod, ale především navrženého řešení jako celku.Vytvořený softwarový balík je navíc možno dále rozšiřovat o nové metody detekce anomálií. Dosažené výsledky mají přínos pro průmyslovou oblast monitorování strojů a mohou být využity pro zlepšení provozní bezpečnosti a spolehlivosti parních turbín.Item Analýza velikosti dat pro neurální syntézu řeči(Západočeská univerzita v Plzni, 2023) Vladař, Lukáš; Matoušek Jindřich, Doc. Ing. Ph.D.; Tihelka Daniel, Ing. Ph.D.Hlavním cílem této práce je popsat, jaký vliv má množství použitých trénovacích dat na kvalitu syntetické řeči generované natrénovaným neurálním syntetizérem a jak lze kvalitu výsledné řeči ovlivnit použitím předtrénovaných neurálních modelů. Teoretická část práce popisuje základní přístupy použitelné pro umělé generování řeči, zvláštní pozornost je věnována především moderním metodám neurální syntézy řeči. Zmíněny jsou také možnosti hodnocení syntetické řeči. V praktické části jsou pak popsány experimenty, které byly provedeny s neurálním modelem VITS. V rámci těchto experimentů byly s využitím poslechových testů a objektivní míry MCD porovnávány modely, které se lišily jednak množstvím dat použitých k jejich natrénování, ale také způsobem inicializace parametrů při trénování.
