Lista tematów proponowanych prac dyplomowych magisterskich związanych ze stypendium w ramach projektu EDISON
Temat 1: Symulator sieci zbudowanych z prostych obwodów elektronicznych.
Dla: dowolna specjalność (Elektronika/Telekomunikacja Automatyka/Informatyka), temat dla 1 lub 2 osób
Celem pracy jest stworzenie prostego narzędzia inżynierskiego w postaci programu komputerowego z przyjaznym i intuicyjnym GUI: symulatora obwodów elektronicznych reprezentowanego przez sieć połączonych ze sobą bloków. Użytkownik programu będzie mógł utworzyć graficznie schemat blokowy układu wraz z siecią powiązań, a następnie wyznaczyć i wyświetlić odpowiedź obwodu w zadanym paśmie częstotliwości. Poza biblioteką własnych elementów program powinien umożliwić wczytanie danych dla nowych zdefiniowanych przez użytkownika elementów (np. tablicowanych funkcji przenoszenia) z plików tekstowych. Projekt obejmuje stworzenie prostego edytora schematów w postaci połączonych bloków, procedur wyznaczania odpowiedzi sieci według algorytmu podanego przez promotora, oraz wizualizację wyników symulacji w postaci wykresów 2D. W wersji rozszerzonej (np. realizacja przez zespół 2 osobowy) symulator może posiadać także edytor schematów (layout) obwodów drukowanych 2D korzystającego z gotowych, predefiniowanych elementów tj. odcinek linii (ścieżki) o zadanej długości i szerokości, zagięcie, rozgałęzienie ścieżki, punkt lutowniczy itp. W tym przypadku powinna istnieć możliwość eksportu wynikowego obwodu do pliku lub programu InventSim (z wykorzystaniem udostępnionego przez tę aplikację API) oraz parametryzacji wybranych wymiarów obwodu drukowanego. Uwaga: Osoba odpowiedzialna za GUI powinna posiadać podstawową umiejętność programowania w C#, można także rozważyć stosowanie Pythona (np. https://www.youtube.com/watch?v=KzF2LFc39zc)
Temat 2. Zastosowanie algorytmów uczenia maszynowego w projektowaniu pasywnych układów elektronicznych.
Dla: dowolna specjalność (Elektronika/Telekomunikacja/Automatyka/Informatyka)
Celem pracy jest wykonanie tzw. metamodeli (wielowymiarowych modeli zastępczych) wybranych układów wysokiej częstotliwości na podstawie danych z symulacji prowadzonych z wykorzystaniem symulatora InventSIM. Zadaniem dyplomanta będzie zapoznanie się z metodami tworzenia metamodeli oraz porównanie kosztu ich utworzenie i dokładności. Zakłada się, że wśród badanych technik będą m.in. sztuczne sieci neuronowe oraz metody nadzorowanego uczenia maszynowego – np regresja Lasso. Do generacji danych wejściowych użyty zostanie symulator pełnofalowy InventSim (wywoływany za pomocą dostarczonego interfejsu programowania aplikacji API). W trakcie prac wykorzystane zostaną specyficzne cechy tego symulatora takie jak deformacja siatki, liczenie pochodnych oraz możliwość reprezentacji odpowiedzi w postaci funkcji wymiernej.
Uwagi: Z uwagi na szeroką dostępność procedur uczenia maszynowego w Pythonie (np http://scikitlearn.org/stable/index.html) wymagana jest znajomość tego języka (lub chęć opanowania programowania w nim)
Temat 3. Projekt anteny na pasmo 2.4GHz wykonanej w technologii quasi-planarnej
Dla: studenci specjalność KIMiA
Celem pracy jest zaprojektowanie, wykonanie i pomiar anteny na pasmo 2.4GHz która zrealizowana zostanie w technologii quasi-planarnej, tzn. wykonanej na podłożu o zadanym profilu powierzchni (a nie jak w przypadku planarnym na płaszczyźnie). Anteny tego typu mogą dopasować się do kształtu powierzchni na której są umieszczone (np. ciało człowieka). Narzędzia inżynierskie niezbędne do wykonania projektu są dostępne w KIMiA. Uwaga: Projekt dla osób zorientowanych na realizację układów w.cz ze zmysłem inżynierskim.
Temat 4. Projektowanie planarnych układów mikrofalowych z wykorzystaniem
softwarowej kalibracji wrót oraz symetrii układu.
Dla: studenci specjalność KIMiA
Celem pracy jest wykorzystanie technik projektowych umożliwiających zastosowanie tzw. kalibracji wrót oraz metody pobudzeń w fazie i przeciwfazie do projektowanie symetrycznych układów planarnych. Zadaniem dyplomanta będzie wykorzystanie dostarczonego interfejsu programowania aplikacji API i mechanizmu COM w oprogramowaniu InventSim w celu:
a) kalibracji wrót układu przy pobudzeniu skupionym (tzw. lumped port),
b) implementacji metody pobudzeń w fazie i przeciwfazie dla 2, 3 i 4 wrotników (1 lub 2 płaszczyzny symetrii).
Konieczne będzie napisanie skryptów wyliczających parametry układu mikrofalowego na podstawie obliczeń wykonanych symulatorem – algorytmy dostarczone przez promotora. Praca zakończy się realizacją i badaniami eksperymentalnymi wybornego układu np. dwuzakresowego zminiaturyzowanego sprzęgacza gałęziowego.
Uwagi: wymagana jest znajomość Matlaba lub Pythona (lub chęć opanowania programowania w tym języku)
Temat 5. Sferyczne funkcje Bessela w metodzie elementów skończonych.
Dla: studenci specjalność KIMiA
Celem pracy jest opracowanie metody łączącej FEM z rozwinięciem pola w funkcje sferyczne. Zadaniem dyplomanta będzie opracowanie procedur numerycznych wyznaczających pole w strefie dalekiej na podstawie znajomości rozkładu pola w strefie bliskiej obliczanego przez symulator InventSIM. W tym celu niezbędne będzie wyliczenie współczynników rozwinięcia pola w strefie bliskiej, uzyskanego z FEM, w szereg funkcji sferycznych. Umożliwi to szybkie wyznaczenie charakterystyk promieniowania anteny, czy też analizę zagadnień rozpraszania. Procedury powinny uwzględniać symetrię układu. Możliwe będzie rozwinięcie tematu, by wyznaczyć wielorodzajową macierz impedancjną, co docelowo wykorzystane zostanie do projektowania szyków antenowych lub określenia sprzężeń między kilkoma różnymi antenami. Uwagi: wymagana jest znajomość Matlaba i znajomość języka angielskiego umożliwiająca swobodną komunikację w tym języku (jednym z konsultantów będzie prof. Valentin de la Rubia z UPM, Madrid)
Zgodnie z wymaganiami programu Team-Tech promotorem wszystkich prac będzie kierownik projektu EDISOn prof. Michał Mrozowski, jednakże w poszczególnych tematach wyznaczeni są dodatkowi konsultanci. Wszystkie programy komputerowe, które powstaną w wyniku realizacji prac dyplomowych będą udostępniane przez Politechnikę Gdańską na zasadach licencji otwartych typu OpenSource. Lista tematów jest nadal otwarta, istnieje możliwość uzgodnienia innego tematu typowo informatycznego lub sprzętowego. Przykładowe inne tematy, które mogą zostać zaproponowane, o ile będą chętni kandydaci:
Temat 6. Techniki deformacji, zagęszczania i poprawy jakości siatki czworościennej – temat dla
studentów z dowolnej specjalności
Temat 7. Sensor mikrofalowy (wykonanie projektu przy użyciu programu InventSim, realizacja układu i
pomiar) – temat dla studenta KiMIA