Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
Optical Information Processing
Agnieszka Siemion
This elaboration describes the exemplary material needed for Optical Information Processing laboratory exercises - the course at the Faculty of Physics at Warsaw University of Technology. The topics were chosen as complementary for a better understanding of the lecture and workshops. There are 7 laboratory exercises allowing to acquire practical knowledge about holography, optical setups and its numerical counterparts. All these problems are related to the optical information processing and performing such laboratory exercises can help to understand the processing and application of optical information. These experiments can be carried out during specializations connected to optics and photonics as advanced laboratory exercises. The first two exercises are related to interferometry and holography which can be used for example in detailed analysis of surface shape or deformations of objects. Holographic inspection of elements is a very precise method of measurement allowing to visualize micro changes or even internal defects. Then, the basics of operation in angular spectrum space is presented by performing spatial filtering, observing correlation and recording Fourier holograms. Deep understanding of processing images in frequency domain helps to carry out both optical setups and numerical algorithms. The majority of optical setups carried out on laboratories will be modelled numerically during the 6th laboratory. Numerical processing of optical signals is very important in practicing the understanding of what is the difference between discrete and continuous signals processing. The sampling theorem plays a great role in proper designing of optical signals. The last laboratory part corresponds to designing and exposing holograms that can be reconstructed in white light. The whole knowledge gathered during these classes should help with understanding the idea of optical processing of signals.
Optymalizacja w sterowaniu i podejmowaniu decyzji
Magdalena Sylwia Żurawska, Teresa Zielińska
Skrypt poświęcony jest szeroko pojętym zagadnieniom optymalizacji, których znajomość jest niezbędna w praktyce inżynierskiej. Pierwszą część poświęcono sterowaniu optymalnemu dynamicznych układów sterowania. Omówiono zasadę minimum Pontriagina i pokazano jej uzasadnienie z wykorzystaniem rachunku wariacyjnego. Wykazano równoważność zasad Pontriagina i Hamiltona-Jakobiego-Bellmana. Omówiono warunki optymalności dla zadań z czasem swobodnym i zadań z zadanym czasem. Podano przykłady zadań z ich rozwiązaniami i zamieszczono przykłady do samodzielnego rozwiązania. Opisano też metodę rozwiązywania zadań optymalizacji obiektów liniowych z kwadratowym wskaźnikiem jakości. W zakresie sterowania optymalizującego wskaźniki jakości niniejszy skrypt ma na uwadze głównie wielowymiarowe i liniowe układy sterowania o statycznych (stałych, niezależnych od czasu) macierzach stanu, wejść i wyjść, a także macierzach bezpośredniej transmisji sterowań. Odpowiednie ukształtowanie sterowań pozwala uzyskać spełnienie przyjętego kryterium optymalności. Sterowanie optymalne można realizować tylko w takich układach, na których zachowanie jesteśmy w stanie wpływać, a więc w układach stabilnych i sterowalnych. Na poziomie wykonawczym pożądane sterowania można zrealizować tylko wtedy, gdy odpowiednio dobrane regulatory zapewniają dobrą dokładność odtwarzania wartości zadanych. W praktyce często stosowane są liniowe regulatory PID ze względu na ich prostotę realizacji i stosunkowo dobrą jakość regulacji. W opracowaniu przedstawiono eksperymentalną metodę doboru nastaw regulatora PID, mając na uwadze sterowanie powszechnie stosowanymi silnikami elektrycznymi. Powtórzenie wybranych zagadnień z podstaw sterowania, łącznie z zagadnieniami stabilności i metodą doboru nastaw regulatora podane są w początkowej części pracy. Definicja stabilności w sensie Lapunowa i metody Lapunowa badania stabilności dotyczą zarówno układów liniowych, jak i nieliniowych. W nawiązaniu do wyznaczania sterowań optymalnych przedstawiona jest metoda programowania dynamicznego wywodząca się z zasady optymalności Bellmana. Podana jest także, wywodząca się z programowania dynamicznego, metoda wyznaczania optymalnych dróg w grafach i metoda optymalizacji dyskretnej dla dyskretnych zadań sterowania, łącznie z przykładami obliczeniowymi. Końcowa część skryptu poświęcona jest zagadnieniom podejmowania decyzji optymalnych w warunkach niepewności. Przedstawiono szereg metod dotyczących wyboru postępowania. Podstawy teoretyczne ilustrowane są licznymi przykładami. Przekazane w tej części wiadomości są przydane zarówno do prowadzenia samodzielnej działalności zarządzającej, jak też mogą być wykorzystywane w planowaniu działań różnych urządzeń, np. robotów.
Wojciech Żagan
Niezwykle dynamicznym subobszarem oświetlenia ulicznego jest sfera używanych do tego celu źródeł światła, medialnie opanowana obecnie przez LED-y, wypromowane jako najlepsze rodzaje oświetlenia ulic przez ich producentów. Dziś niechętnie przyjmowany do świadomości jest fakt, że skuteczność świetlna LED-ów i uznanych za przestarzałe wysokoprężnych lamp sodowych są bardzo podobne, a więc energooszczędność nie powinna być argumentem przemawiającym za powszechnością stosowania źródeł elektroluminescencyjnych. W sferze wyboru oświetlenia ulicznego mamy więc bardzo dynamiczną sytuację, która wymaga spokojnej i rzeczowej interpretacji. Taki cel przyświecał decyzji napisania tej pracy przez autora dysponującego bogatym doświadczeniem wieloletniego uczestnictwa w rozwoju oświetlenia ulicznego i tworzącego dziesiątki projektów oświetlenia ulic wielu miast.
Otrzymywanie warstw złota o rozwiniętej powierzchni. Projekt "Złoty Jeż"
Tomasz Kobiela, Tomasz Łukawski, Wojciech Fabianowski
Projekt „Złoty Jeż” to sposób na otrzymywanie elektrod wykonanych ze złota o dużym stopniu rozwinięcia powierzchni. W monografii, oprócz omówienia sposobu ich otrzymywania, opisano sposoby wykorzystania takich elektrod – w czujnikach, biosensorach, ogniwach fotowoltaicznych oraz w spektroskopii ramanowskiej (EFECT SERS).
Pandemia Covid-19 a zmiany na rynku pracy. Polska na tle innych krajów Grupy Wyszehradzkiej
Eugeniusz kwiatkowski
Przedmiotem monografii są zmiany na rynku pracy występujące w okresie pandemii COVID-19. Szczególna uwaga poświęcona jest zmianom trzech podstawowych wielkości ekonomicznych dotyczących tego rynku, a mianowicie zatrudnienia, bezrobocia i płac. Bazę empiryczną stanowią rynki pracy w 4 krajach Europy Środkowo-Wschodniej, należących do tzw. Grupy Wyszehradzkiej, czyli Czechach, Polsce, Słowacji i na Węgrzech. Horyzont czasowy skutków pandemii został ograniczony do czterech kwartałów 2020 roku i dwóch pierwszych kwartałów 2021 roku, ale dla celów porównawczych uwzględniono również w analizach lata wcześniejsze. Podstawowym celem monografii jest określenie kierunków i skali zmian zatrudnienia, bezrobocia i płac w krajach Grupy Wyszehradzkiej w okresie pandemii COVID-19 w porównaniu z okresem przedpandemicznym. Analizy empiryczne podjęte w monografii oparte są na danych statystycznych i informacjach o zatrudnieniu, bezrobociu, płacach, instytucjach rynku pracy i polityce ekonomicznej państwa, pochodzących przede wszystkim z baz statystycznych Eurostatu, ale także z OECD, MFW i źródeł poszczególnych badanych krajów. Dane statystyczne są analizowane z wykorzystaniem różnorodnych metod badawczych, zarówno prostych metod analiz opisowych, jak i bardziej zaawansowanych metod statystyczno-ekonometrycznych, w tym metod regresji dla szeregów przekrojowo-czasowych oraz oszacowań w modelach logitowych.
Peri-urban. Typologia strefy podmiejskiej średnich miast Mazowsza
Małgorzata Denis
Podstawowym celem tej pracy była autorska identyfikacja, charakterystyka oraz typologia strefy podmiejskiej (peri-urban) średnich miast Mazowsza wraz z próbą zdelimitowania jej zasięgu. W siedmiu rozdziałach monografii udowodniono, że średnie miasta rozlewają się na tereny podmiejskie, zdelimitowano granice strefy peri-urban, dokonano jej podziału na części: obrzeże miejskie (urban fringe), strefa miejska (urban zone) i peryferie miejskie (urban periphery), oraz stworzono typy układów przestrzennych zabudowy. W celu ograniczenia dalszej ekspansji zabudowy na tereny rolnicze stworzono wytyczne związane z uwzględnieniem modelu funkcjonalno-przestrzennego, który można zastosować w Strategii rozwoju ponadlokalnego. Zaproponowano ustanowienie Lokalnego Obszaru Funkcjonalnego (LOF), bazującego na delimitacji strefy podmiejskiej. Podkreślono konieczność wprowadzenia policentrycznego układu osadniczego i zabudowy wielofunkcyjnej oraz obszarów stref koncentracji zabudowy i nieprzekraczalnego zasięgu zabudowy. Zaproponowano autorskie propozycje w zakresie działań naprawczych, obejmujące budowę relacji przestrzennych pomiędzy ośrodkami wielofunkcyjnymi a miastem centralnym, a także poszukiwanie możliwości lokalizacji korytarzy i ciągów ekologicznych w wymiarze strefy peri-urban.
Perspektywy i kierunki rozwoju budownictwa drogowego w Polsce na podstawie badań foresightowych
Piotr Radziszewski
Polska obecnie realizuje ambitny program przebudowy sieci drogowej, który zgodnie z wymaganiami Unii Europejskiej powinien uwzględniać wysoki poziom technologiczny budowy dróg z zachowaniem norm ochrony środowiska. W opracowaniu przedstawiono perspektywy i kierunki rozwoju konstrukcji oraz nowych rozwiązań materiałowo-technologicznych nawierzchni drogowych w aspekcie ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju. Zawarto między innymi unikalne wyniki badań forsightowych metodą Delphi, prowadzone w celu określenia priorytetowych technologii budowy nawierzchni drogowych w perspektywie około 30 lat. Pracę wykonał zespół autorski w składzie: Piotr Radziszewski, Jerzy Piłat, Karol J. Kowalski, Jan Król, Michał Sarnowski, Joanicjusz Nazarko, Katarzyna Dębkowska, Joanna Ejdys, Alicja Ewa Gudanowska, Katarzyna Halicka, Jarosław Kilon, Anna Kononiuk, Łukasz Nazarko
Plac jako zagadnienie urbanistyczne
Ewa Grochowska
W ciągu ostatnich lat, dążąc jak zawsze do polepszenia jakości codziennego życia w miastach, zaczęto poświęcać więcej uwagi problemowi placów miejskich. Można odnotować wiele konkursów i projektów dotyczących zarówno rehabilitacji istniejących placów miejskich, jak i tworzeniu nowych. Pojęcie „plac miejski” utraciło jednak w znacznym stopniu swoje pierwotne, tradycyjne znaczenie i nazwa „plac” obejmuje obecnie znacznie szersze spektrum semantyczne odnoszące się do najrozmaitszych przestrzeni otwartych. Autorka podjęła się trudnego zadania, jakim jest redefiniowanie współczesnego placu miejskiego, jego miejsca w dzisiejszym mieście, formy, funkcji, rangi i charakteru. Wskazanie warunków niezbędnych dla przetrwania takiej przestrzeni w mieście, pomimo zmian zachodzących w sferze polityki, stosunków społecznych, ekonomicznych, zmieniających się poglądów na temat kształtowania struktury przestrzennej miasta, czy też zmieniających się mód projektowych.