Dissertations (KEP)
Permanent URI for this collection
Browse
Recent Submissions
Item Modelování a optimalizace tištěných elektromechanických struktur(Západočeská univerzita v Plzni, 2025-05-23) Kaska, Jan; Bárta Jan, doc. Ing. Ph.D.; Kuczmann Miklós, prof. Ph.D.,DSc.Poptávka po kompaktnějších, výkonnějších a účinnějších elektromotorech s širokým rozsahem otáček roste, a to nejen v důsledku rozmachu elektromobilů. Elektromotory jsou sice obecně účinné, jejich výkon však závisí na velikosti, zvyšování účinnosti a hustoty výkonu je tak i nadále klíčovým tématem výzkumu. Pro zvýšení hustoty výkonu, spolehlivosti a dalších vlastností jsou nutné pokroky v oblasti řídicích metod, vlastností materiálů a topologií strojů. Zde se může s výhodou uplatnit aditivní výroba, umožňuje komplexní geometrie, nové kombinace materiálů a funkční anizotropii. Tato práce zkoumá potenciál a současnou roli aditivní výroby v elektrických strojích, technologie tisku kovů, magneticky měkké materiály a metody snižování ztrát v železe. Mezi klíčové výsledky patří výzkum magnetických vlastností tištěné vysokopevnostní oceli, optimalizace procesních parametrů oceli FeSi3, tepelného zpracování a vývoj metod redukce ztrát pomocí topologické optimalizace.
Item Design of Antenna Arrays with Quantized Controlling(Západočeská univerzita v Plzni, 2025-09-01) Gnawa, Deubauh Cedrick Dassrah; Janoušek Ladislav, prof. Ing. Ph.D.; Hazdra Pavel, doc. Ing. Ph.D.The rapid advancement of CubeSat technology has increased demand for high-performa{-}nce ground station (GS) antennas capable of fast satellite tracking, high gain, robust interference rejection, and weather resilience in Low Earth Orbit (LEO). This need is exemplified by the VZLUSAT-1 Czech university CubeSat program, which motivates the development of more efficient tracking solutions. Traditional motor-driven tracking systems are slow, costly, and ineffective in isolating signals from complex interference. This work proposes a phased antenna array (PAA) with quantized beamforming control optimized for CubeSat ground station applications to address these limitations. The system employs a geodesic dome structure with a truncated equilateral triangular patch antenna array arranged in a 4×4 grid per planar face to achieve a targeted gain of 20 dBi. The array demonstrates a wide bandwidth of 198.62 MHz, excellent inter-element isolation, and an axial ratio bandwidth of 42.17 MHz. A main innovation lies in the optimization of phase and amplitude quantization for precise beam steering. The Taguchi method is first applied to minimize sidelobe levels (SLL) and suppress the first sidelobe, offering rapid convergence and computational efficiency compared to stochastic methods like particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithms (GA). However, for large arrays and 2D scanning tasks, a Multi-Layer Perceptron (MLP) strategy proves superior, balancing accuracy and flexibility. Phase quantization analysis reveals that the proposed Appropriate Mean Phase Error Zero (AMPEZ) method with a 0.45 offset significantly improves beam pointing accuracy and sidelobe stability compared to conventional dithering techniques. When integrated with round-off amplitude quantization, the Quantized-MLP (2-bit) outperforms it and the traditional round-off (3-bit) methods in beam accuracy while maintaining comparable SLL performance. Validation via CST Microwave Studio simulations confirms the theoretical findings, with experimental verification planned for future work. This study advances CubeSat communication by introducing a cost-effective, high-performance PAA solution, combining optimized quantization strategies with scalable control algorithms for real-world GS applications.Item Prostorové polohování pevných a tvarově přizpůsobivých těles z magnetických materiálů(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-09-10) Kuthan, Jiří; Bobovský Zdenko, prof. Ing. Ph.D.; Smetana Milan, prof. Ing. Ph.D.Předložená práce je zaměřena na problematiku bezkontaktního ovládání miniaturních robotů na rovinné ploše pomocí externího magnetického pole. Hlavním tématem je přitom paralelní polohování vícero robotů s využitím topologie koplanárních cívek. V úvodu práce je stručně formulována řešená problematika a základní možnosti dosažení paralelního ovládání robotů.
Dále je představena vyvinutá robotická platforma a její jednotlivé moduly. Následně je formulován matematický model magnetického pole zkoumané topologie cívek a ovládaných robotů, jeho numerické řešení a postup výpočtu silových účinků.
Stěžejní část práce je pak věnována popisu zkoumaných technik paralelního ovládání robotů. Jedná se o techniku využívající rozdělení pracovního prostoru, zamezení pohybu robotů ve vybraných částech pracovního prostoru a zamezení pohybu dynamickým výběrem (prostorově selektivní polohování). Tato technika je následně implementována do prototypu, analyzována a experimentálně ověřena.
V závěru práce jsou představeny projekty separace elektronického odpadu využívající vzniklé robotické platformy a nově vzniklý lineární aktuátor, využívající prostorově selektivní polohování. Dále je představen projekt akcelerátoru pro odstranění dříku z nýtovací pistole.Item Nevizuální lokalizace feromagnetických těles(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-09-10) Juřík, Martin; Janoušek Ladislav, prof. Ing. Ph.D.; Monkman Gareth, prof. Dr. M.Sc.Tato práce je zaměřena na nevizuální lokalizační techniky v několika projektech. Klíčovými výsledky mé práce jsou nová uspořádání senzorů, která přinášejí rychlejší zpracování dat a/nebo lepší přesnost lokalizace. Představuji také potřebu modelů založených na datech kvůli nejistotě při výrobě - zejména v malých měřítkách. Svá tvrzení dokládám experimentálním ověřením.Item Using advanced numerical techniques in the process of identifying material characteristics(Západočeská univerzita v Plzni, 2024-09-30) Desisa, Debela Geneti; Smalcerz Albert, Associate Professor Ph.D.,DSc.; Kyncl Jan, Doc. Dr. Ing.; Wiak Slawomir, Prof. Dr. Habil.; Wesolovski Marcin, Prof. Dr. Habil.Hlavní příčinou vzniku tepelného stresu je kolísání teploty v ohřívaném tělese. Předpokládá se, že tepelné napětí vznikající při indukčním ohřevu neovlivňuje mechanické vlastnosti materiálu, ale proces chlazení ano. Nelinearita indukčního ohřevu však představuje problém pro proces chlazení, který následně ovlivňuje požadované mechanické vlastnosti po zakalení. Studium tepelného namáhání proto začíná analýzou rozložení teploty, řízením deformace, vznikem deformace a metalurgickými aspekty materiálu. Analýza tepelného namáhání leží na pomezí termodynamiky (přenos tepla), mechaniky pevných látek (napětí a deformace) a metalurgických jevů (fázová přeměna). Použití indukce jako zdroje tepelné energie pro analýzu tepelného namáhání činí kontrolu jevu a dosažení požadovaných výsledků náročnějšími. Indukční ohřev je vzhledem ke své povaze náročnější na kontrolu rozložení teploty od povrchu do požadované hloubky, zejména při povrchovém kalení. Pro řešení této výzvy je důležitý vývoj digitálních řídicích mechanismů s řídicími algoritmy sladěnými se zpětnovazebním uzavřeným okruhem. To zahrnuje explicitní nebo implicitní definování procesu ve vsázce, jejich propojení se spínačem proudového toku a řízení vstupního výkonu. Tyto metody mají několik výhod, včetně dosažení požadované teploty ve stanoveném rozsahu, zabránění deformaci povrchu a neovlivnění přenosu tepla. Při explicitní i implicitní metodě řízení událostí je napájení dodáváno přerušovaně, zapínáním nebo vypínáním spínače. Při explicitním řízení událostí je stav události definován po určitou dobu. Tato metoda je výpočetně nákladná, časově náročná, ale podmíněně stabilní a je určena pro simulaci krátkých přechodných dynamických událostí. Při implicitním řízení událostí není událost přímo definována v průběhu periody; místo toho se používá indikátor. Po dosažení bodu indikátoru se spínač vypne a poté opět zapne. Implicitní metody se obvykle používají k simulaci statických nebo méně přechodných jevů. Tyto metody pomáhají při volbě optimálního výkonu, frekvence a délky cívky v indukčním ohřevu.Item Pokročilé metody analýzy a optimalizace matematických modelů(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Petrášová, Iveta; Lukáš Dalibor, Doc. Ing. Ph.D.; Beňová Mariana, Doc. Ing. PhD.Práce je zaměřena na řešení vybraných optimalizačních problémů s~využitím metod pro aproximaci původního systému vhodným náhradním modelem, na kterém lze mnohdy optimalizaci provést rychleji a efektivněji. Vzhledem ke stoupající náročnosti počítačových simulací, které jsou v~elektrotechnice při návrzích zařízení používány, roste zájem o~využití různých metod, které umožňují redukovat výpočetní náročnost modelu. V~dnešní době je stále větší pozornost věnována vhodným aproximačním modelům v~návaznosti na vhodný návrh experimentu. Tyto metody zpravidla nacházejí uplatnění v~prvotních fázích návrhu zařízení nebo u~expertních systémů. Jejich řešení je provedeno jednak technikami implementovanými v~komerčním programu, jednak vlastními algoritmy zabudovanými v~programových balících Agros Suite a Artap, jež jsou dlouhodobě vyvíjeny na pracovišti katedry elektrotechniky a počítačového modelování.Item Návrh a řízení bezkartáčového stejnosměrného motoru(Západočeská univerzita v Plzni, 2022) Blohmann, Miroslav; Dvořák Pavel, Ing.; Pechánek Roman, Doc. Ing. Ph.D.; Chomát Miroslav, Doc. Ing. CSc.Předkládaná dizertační práce je zaměřena na problematiku BLDC motorů. Tento typ motorů je v současné době velmi široce používaný. Hlavním cílem práce je s podporou simulací zkonstruovat kompletní funkční vzorek bezkartáčového motoru s Halbachovým polem, ověřit jeho funkčnost a porovnat jeho vlastnosti se strojem se standardním rotorem. K tomuto účelu jsou vytvořeny dva rotory stroje. Jeden standardní konstrukce a druhý vyrobený z plastu pomocí metody 3D tisku s použitím Halbachova pole. Po ověření základní funkčnosti stroje s Halbachovým rotorem je tento stroj porovnáván se strojem standardní konstrukce při použití stejného statoru z pohledu různých parametrů pro využití stroje v praxi.
