Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/152
Název projektuVýzkum anténních systémů, diagnostika a spolehlivost elektrických strojů a zařízení.
ŘešitelZajaczek Stanislav Ing., Ph.D.
Školitel projektudoc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.<br /> doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D.<br /> prof. Ing. Josef Paleček, CSc.<br /> doc. Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D.<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuŘešitelský tým předpokládá, že zaměří navrhovaný vědecko-výzkumný projekt především na problematiku optimalizace moderních celulárních sítí; výzkum nových anténních systémů. Dále pak na amalýzu a ověřování účinnosti elektrických pohonů a modelování mechatronických systémů. Další část bude zaměřena na problematiku identifikace anomálií dat a spolehlivosti napájení elektrické trakce.
Naše odborná skupina pracující v radiokomunikační oblasti se zabývá moderními technologiemi a to především v problematice týkající se RF-ID, LTE, šíření vln v novodobých bezdrátových a celulárních sítích. Zabýváme se jejich simulacemi, či praktickým měřením antén vhodných pro již zmíněné technologie, jejich analýzou a následnou úpravou za účelem zvýšení zisku, popř. změnou tvaru, či vyzařovací charakteristiky. Část projektu se mino jiné, zabývá úpravou a nalezením ideální flíčkové (path) antény, ta je momentálně hojně využívána v praxi. Nezbytnou součástí výzkumu je vhodné rozložení jednotlivých AP z hlediska pokrytí, jak ve volných, tak i v zastavěných oblastech. Do této části bude také zahrnut výzkum různých negativních vlivů na šíření vln. Pro simulaci moderních anténních systémů, budeme využívat RF modul programu COMSOL Multiphysics, či CST Microwave studio. U simulace pokrytí budeme používat software RadioLab, Radiomobile a I-prop.
Další oblastí výzkumu našeho týmu bude řešení vlivu provozu elektrizovaných drah na kovová úložná zařízení z hlediska šíření zpětných trakčních proudů v zemi. Tyto problémy budou řešeny modelově a následně budou na konkrétních systémech modely ověřeny měřením v provozu. Dále budou také řešeny technické prostředky pro omezení vlivu zemních proudů na úložná zařízení. Taktéž bude modelována jízda elektrického vlaku pro umožnění predikce spotřeby energie. I tento model bude ověřen v provozních podmínkách. Spolehlivost napájení elektrické trakce především v extrémních podmínkách (námraza, hololedy, apod.) patří k tématům, které jsou velmi aktuální nejenom v podnicích, které zajišťují napájení trakčního vedení (SŽDC, ČEZ, ŽRF, apod.) ale i organizace, které toto napájení užívají (ČD, ČD Cargo, dopravní podniky, apod.).
Další zájmovou oblastí výzkumu, kterým se zabýváme jsou elektrické pohony, především s asynchronními motory. V dnešní době jsou tyto systémy zásadní hybnou silou rozvoje průmyslu i součástí komunální techniky. Moderní řízení mechatronických soustav pomocí měničů kmitočtu přináší kromě velkých výhod v řízení i problémy v oblasti rušení a vlivu neharmonického napájení na jejich účinnost a spolehlivost. Kromě mechanických vlastností je významným parametrem celková spotřeba elektrické energie, která se liší od idealizovaného stavu s harmonickým napájením.
Tento multikriteriální problém je možné zkoumat důslednou analýzou. Tato analýza soustavy se sestává ze simulace pomocí AC / DC modulu v programu COMSOL Multiphysics, kde bude zahrnuta také predikce chování asynchronních motorů při poruchových stavech a také experimentální měření asynchronního motoru z programovatelného střídavého výkonového zdroje, při nastavených parametrech výstupního napětí. Kompletní analýza bude završena srovnáním naměřených výsledků s výsledky získanými ze simulačního modelu.
S touto oblastí, také přímo souvisí výzkum a experimentální ověřování chování střídavých regulovaných pohonů v různých konfiguracích, zejména jejich zpětných vlivů na napájecí síť. Analýza nízkofrekvenčního elektromagnetického rušení generovaného těmito pohony do sítě. Posouzení prostředků pro eliminaci rušení a návrh širokopásmových pasivních filtrů harmonických. Simulace regulovaných pohonů z pohledu generovaného rušení a jejich matematické modely. Výzkum je dále zaměřen na účinnosti indukčních motorů ve střídavých regulovaných pohonech s měničem kmitočtu, včetně účinnosti dílčích komponent pohonu a jeho celkové účinnosti. Výzkum je také zaměřen na vliv kvality napájecího napětí na provozní vlastnosti střídavého pohonu.
K úspěšnému splnění cílů tohoto projektu je nutné zajistit z jeho prostředků externí diagnostické a experimentální měřící pracoviště pro testování asynchronních motorů malých výkonů (do 15kW) napájených neharmonickým napětím s různým obsahem harmonických vyšších řádů. Na tomto pracovišti se bude provádět diagnostika provozních vlastností a parametrů pohonu s měřením vlivu harmonických. Harmonické vyšších řádů jsou v praxi generovány především měniči kmitočtu, které jsou tak značně přispívají ke zhoršování kvality napájecího napětí asynchronního motoru. Experimentálním měřením budou předcházet analýza konkrétní mechatronické soustavy, její modelování v prostředí MATLAB, případně již zmíněný COMSOL.
Část projektu je také věnována analýze dat. Zde je nutné vytvořit metodiky, které na základě programového vybavení dovedou vyhodnotit anomálie v periodických softwarových průbězích. Tomuto aktuálnímu fenoménu se aktivně věnuje pouze jeden zahraniční student doktorského studia, který studuje v kombinované formě.

Dosažené výsledky týmu:
V oblasti elektrické trakce byl po vlastním návrhu realizován a odzkoušen zcela nový prototyp elektrické drenáže pro tramvajové trati i pro železnici. Ten byl v pilotním režimu a za dozoru specializované firmy dlouhodobě testován s výbornými výsledky. Dále chceme pokračovat v testování a v návrhu dalšího vylepšení vlastností této elektrické drenáže i pro další aplikace, vč. ochrany duševního vlastnictví. Náš tým se rovněž zabýval řešením vlivu provozu elektrizovaných drah na kovová úložná zařízení z hlediska šíření zpětných trakčních proudů v zemi. Taktéž byla modelována jízda elektrické vozby pro umožnění predikce spotřeby energie. I tento model byl ověřen v provozních podmínkách.
V oblasti výzkumu antén byla navržena, následně nasimulována v programu COMSOL, vyrobena a v certifikované zkušebně změřena nová směrová anténa. V tomto projektu se chceme věnovat dále její optimalizaci. Předchozí část projektu se mino jiné, zabývala úpravou a nalezením ideální patch (flíčkové) antény, která je momentálně hojně využívána v praxi. Byl zde také zahrnut výzkum různých negativních vlivů na šíření vln. Pro simulaci moderních anténních systémů, jsme využili RF modul programu COMSOL Multiphysics, či CST Microwave studio.
Byla provedena simulace 3-f asynchronního motoru nakrátko a také bylo provedeno srovnávací měření. Vytvořený model chceme dále použít pro určení parametrů indukčního motoru s neharmonickým napájením a k dalšímu výzkumu na tomto typu stroje v oblasti účinnosti. Dále byla použita simulace pomocí AC / DC modulu v programu COMSOL Multiphysics, kde byla zahrnuta také predikce chování asynchronních motorů při poruchových stavech.


Plánované hodnocené výsledky:
Náš řešitelský tým si stanovuje v roce 2017 podat k publikování minimálně 4 článků publikovaných na SCOPUS, dále minimálně dvou článků publikovaných na WoS a jednu obhájenou disertační práci člena řešitelského týmu.


Členové řešitelského týmuBc. Vojtěch Babič
Bc. Pavel Borek
Ing. Jiří Cigánek
Ing. Maroš Ďurica
Bc. Lukáš Hána
Ing. Tomáš Hrubý
Bc. Jan Hyrák
doc. Ing. Lubomír Ivánek, CSc.
Jakub Kalabis
doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D.
Bc. David Mádr
Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D.
Bc. Pavel Neset
Ing. Jan Otýpka
prof. Ing. Josef Paleček, CSc.
Ing. Pavel Pečínka
Ing. Jiří Plaček
Bc. Jaroslav Polanský
Bc. Milan Rábek
Yahia Ahmed Zakaria Salem
Petr Šinták
Ing. Jan Strossa
doc. Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D.
Ing. Andrey Sukhanov
Ing. Zdeněk Urban
Bc. Radek Valášek
Bc. Tomáš Vyroubal
Ing. Lukáš Wežranowski
Ing. Stanislav Zajaczek, Ph.D.
Ing. Stanislav Zajaczek, Ph.D.
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)1. Analýza moderních celulárních sítí, včetně negativních / pozitivních vlivů při pokrytí.
2. Návrh a simulace nových anténních systémů pro současné bezdrátové technologie.
3. Výzkum vlivu kvality napájecího napětí na provozní vlastnosti střídavého pohonu.
4. Doplnění pracoviště pro experimentální měření asynchronních motorů.Experimentální měření vlivu harmonických vyšších řádů proudů na kvalitu napětí. Rozbor vlivů neharmonického napájení na účinnost elektrického pohonu a na napájecí síť.
5. Simulace jízdy vlaku v úseku trakce ČD.
6. Modely identifikátorů anomálií dat a jejich srovnání.

Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
10000,-10000,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)7407,-7407,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti2593,-2593,-
2. Stipendia77000,-77000,-
3. Materiálové náklady16000,-64561,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-49558,-
5. Služby115000,-46406,-
6. Cestovní náhrady43000,-13475,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory29000,-29000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady290000,-
Uznané náklady290000,-
Celkem běžné finanční prostředky290000,-290000,-