|
|
Fractional differential equations and their applications
Kisela, Tomáš ; Tomášek, Petr (referee) ; Čermák, Jan (advisor)
Zlomkový kalkulus je matematická disciplína zabývající se vlastnostmi derivací a integrálů neceločíselných řádů (nazývaných zlomkové derivace a integrály, zkráceně diferintegrály) a metodami řešení diferenciálních rovnic obsahujících zlomkové derivace neznámé funkce (tzv. zlomkovými diferenciálními rovnicemi). V této práci představujeme standardní přístupy k definicím zlomkového kalkulu a důkazy některých základních vlastností diferintegrálů. Dále uvádíme krátký přehled metod řešení některých lineárních zlomkových diferenciálních rovnic a vymezujeme hranice jejich použitelnosti. Na závěr si všímáme některých fyzikálních aplikací zlomkového kalkulu.
|
|
|
Classical and fractional modelling of oscillatory motion
Hošek, Jaromír ; Tomášek, Petr (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
In this thesis we deal with the issue of damped oscillations. Besides the classic description using member directly proportional to the first derivative position we focus on the model containing derivatives of non-integer order, so-called the fractional model of damped oscillations. The behavior of both models is studied through the test applications describing the movement of one, two, respectively three bodies connected by springs. The main tool for solving is the Laplace transform method. Besides the computational aspects we discuss some qualitative properties of solutions, especially dependence on order derivative in the fractional model and the behavior of the center of gravity system position.
|
|
| |
|
|
An analysis of differential equations for systems involving bottlenecks
Borkovec, Ondřej ; Opluštil, Zdeněk (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
This thesis deals with modelling of the flow of products through systems involving bottlenecks using ordinary differential equations. The model is based on hydrodynamics analogy. Further, the conditions for the sustainability of a system, that is the requirements needed not to exceed the maximal capacity, so that the flow of products can flow continuously through the given spot. A model is used to solve examples for vayrying systems.
|
|
|
Macroscopic traffic flow modelling
Pidrová, Kateřina ; Opluštil, Zdeněk (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
This bachelor thesis is focused on macroscopic traffic flow modelling. First, we present a short introduction into the topic and basic model classification. Then we derive the continuity equation for macroscopic models and outline possible constitutive relations for a flux which determine the key features of the model. The main part of this work is focused on LWR model and its solution by the method of characteristic curves, with emphasize on shockwave creation. The thesis is concluded by an example and experiment comparing of the LWR model with real traffic on highway.
|
|
|
Basics of Qualitative Theory of Linear Fractional Difference Equations
Kisela, Tomáš ; Jaroš, Jaroslav (referee) ; Řehák, Pavel (referee) ; Čermák, Jan (advisor)
Tato doktorská práce se zabývá zlomkovým kalkulem na diskrétních množinách, přesněji v rámci takzvaného (q,h)-kalkulu a jeho speciálního případu h-kalkulu. Nejprve jsou položeny základy teorie lineárních zlomkových diferenčních rovnic v (q,h)-kalkulu. Jsou diskutovány některé jejich základní vlastnosti, jako např. existence, jednoznačnost a struktura řešení, a je zavedena diskrétní analogie Mittag-Lefflerovy funkce jako vlastní funkce operátoru zlomkové diference. Dále je v rámci h-kalkulu provedena kvalitativní analýza skalární a vektorové testovací zlomkové diferenční rovnice. Výsledky analýzy stability a asymptotických vlastností umožňují vymezit souvislosti s jinými matematickými disciplínami, např. spojitým zlomkovým kalkulem, Volterrovými diferenčními rovnicemi a numerickou analýzou. Nakonec je nastíněno možné rozšíření zlomkového kalkulu na obecnější časové škály.
|
|
|
Foundations of Fractional Calculus on Time Scales
Dolník, Matej ; Nechvátal, Luděk (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
Bakalářská práce pojednává o zlomkovém kalkule na časových škálach, přesněji - zavádí zlomkový kalkulus na časových škálach a taktéž vyšetřuje jednoznačnost axiomatické definice zavádějící mocninné funkce. Po zavedení základních pojmů je předmětem diskuze hlavně zobecněná Laplaceova transformace a důkaz jednoznačnosti zobecněné Laplaceovy transformace, která je použita jako nástroj pro dokázání jednoznačnosti zlomkových mocniných funkcií na časových škálach.
|
|
|
Basics of space motion
Bahník, Michal ; Rozehnalová, Petra (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
This Bachelor thesis is a summarising text which deals with the issue of space motion. We analyse one-body, two-body and three-body problems. We derive analytical solution for the first two problems, from which we derive Kepler's laws, which are important for understanding of the space motion. We also discuss the relation of analytical solution to escape velocities. The closed form of analytical solution for general case of three-body problem does not exist. There are special cases, so-called stable orbits, for which the analytical solution is known. We design the numerical solution by explicit Runge-Kutta-Bogacki-Shampine method and back diferentiation method and we will test the results on the stable orbits.
|
|
|
Qualitative properties of systems with fractional-order terms in control theory
Malárik, Peter ; Nechvátal, Luděk (referee) ; Kisela, Tomáš (advisor)
This bachelor thesis deals with the analysis of linear systems of fractional differential equations with and without delay. The thesis also introduces the basic theory of fractional calculus. The analysis itself is supported by a graphical representation of known theoretical results with comments comparing various properties of integer-order systems with fractional ones. We focus mainly on stability and asymptotic properties. We also present an aplication of fractional calculus on the coupled pendulum problem, where fractional differential equations are used to solve real problems.
|
|
|
The problem of energy-efficient train control
Berkessa, Zewude Alemayehu ; Kisela, Tomáš (referee) ; Čermák, Jan (advisor)
The Diploma thesis deals with the problem of energy-efficient train control. It presents the basic survey of mathematical models used in the problem of energy-efficient train control, analysis of optimal driving regimes, determining optimal switching times between optimal driving regimes and timetabling of the train. The mathematical formulation of the problem is done using Newton's second law of motion and other known physical laws. To analyse optimal driving regimes and determine the switching times between optimal driving regimes, we apply tools of optimal control theory, particularly Pontryagin's Maximum Principle. The timetabling of the train is discussed from the numerical solution of the settled non-linear programming problem.
|
guest ::
