Prepojenie metód strojového učenia a multi-body výpočtových modelov

Radka Janečková

​

Zahájenie štúdia: 8. 1. 2024

​

Plánovaný koniec štúdia: december 2027

Predbežná téma dizertačnej práce

Téma

• Traktor využíva na prepravu materiálu čelný nakladač. Pri tejto manipulácii dochádza k zmene polohy ťažiska vozidla, čo vedie k zníženiu stability. Medzi najkritickejšie situácie patrí brzdenie, akcelerácia a zatáčanie. Cieľom práce je spojenie umelej inteligencie a multi-body modelovania za účelom zvýšenia efektivity a zachovania bezpečnosti pracovného procesu traktoru s čelným nakladačom.
• Nástroj umelej inteligencie, ktorý bude využitý je strojové učenie, presnejšie Reinforcement Learning. Jedná sa o interakciu agenta s prostredím (environment). Prostredie je v tomto prípade reprezentované multi-body modelom. Agent vykoná akciu, ktorá je aplikovaná v multi-body modeli, a zároveň sú sledované predom určené veličiny (observations). Dôležitou súčasťou je funkcia odmien, ktorá ráta odmenu za danú vykonanú akciu v danom stave. Funkcia odmien je definovaná tak, že maximum sa nachádza v stave, ktorý chceme dosiahnuť.
• Agent na základe observations a hodnoty odmeny mení svoje správanie (policy). Tento proces sa nazýva trénovanie agenta. Počas trénovania by ideálne mala postupne narastať hodnota odmeny za epizódu. Metódy trénovania možno rozdeliť na model-based a model-free, podľa toho akou interakciou trénovanie nastáva. Cieľom práce je taktiež urýchliť trénovanie agenta pomocou paralelných výpočtov (simulácií) s využitím viacjadrového procesora alebo grafickej karty.

3

http://http://automotiveengineering.online/

Téma

• Schéma RL slučky v Matlab Simulink

• Postupné trénovanie agenta na zastavenie s čo najnižšou brzdnou dráhou bez prevrátenia

4

http://http://automotiveengineering.online/

Vedecké otázky a pracovné hypotézy

• Vedecká otázka č. 1
• Zatiaľ nestanovená
• Hypotéza č. 1
• Zatiaľ nestanovená

​

5

http://http://automotiveengineering.online/

Biele miesto dizertačnej práce

Bezpečnosť práce s traktorom je stále aktuálne diskutovanou témou. Pri prevrátení traktoru dochádza často až k smrteľným zraneniam, čo vedie inžinierov k inováciám v tejto oblasti. Vďaka veľkým pokrokom vo vývoji umelej inteligencie v posledných rokoch sa otvárajú dvere novým spôsobom riešenia tejto problematiky. Táto práca by mala agenta naučiť pracovať s traktorom s čelným nakladačom tak, aby bol spoľahlivejší ako priemerná obsluha traktoru a predchádzalo sa tak nebezpečným situáciám. Malo by nastať zefektívnenie pracovného procesu vhodnou voľbou ovládacích síl v závislosti od aktuálnej situácie.

Zatiaľ len rozpracované, bude rozšírené po dôkladnej rešerši.

6

http://http://automotiveengineering.online/

Aktualizovaný plán štúdia

Časový plán štúdia

• Termíny zloženia skúšok

9AJ – 31.08.2024 9MBO – 30.06.2025

9PVP – 31.12.2024 9VPR – 30.06.2025

9VIN – 31.12.2024

​

• Termín odovzdania pojednania k Štátnej doktorskej skúške
• December 2025

​

• Termín zahraničnej stáže
• zatiaľ nerozhodnuté

​

• Termín odoslania článku do redakcie, článku nutného k obhajobe dizertačnej práce
• zatiaľ nerozhodnuté

​

• Termín odovzdania dizertačnej práce
• December 2027

8

http://automotiveengineering.online/

Publikácie

Zoznam publikácií

• V príprave 2 publikácie

10

http://http://automotiveengineering.online/

Zapojenie do projektov a výuky

Zoznam projektov

• Integrace autonomních vozů do testování pasivní bezpečnosti za pomoci digital-twin modelury, CZ.01.01.01/01/22_002/0000569;
• Národní centrum kompetence inženýrství pozemních vozidel Josefa Božka, TN02000054

​

​

12

http://http://automotiveengineering.online/

Zapojenie do výuky

• Predpokladá sa zapojenie do výuky cvičení z QRU

13

http://http://automotiveengineering.online/

Ďakujem za pozornosť

Vysoké učení technické v Brně

Fakulta strojního inženýrství

Ústav automobilního a dopravního inženýrství

Technická 2

616 69 Brno

Česká republika