Badania naukowe prowadzone w KAiSP, ze względu na jej strukturę i kadrę, dotyczą zarówno automatyki jak i systemów pomiarowych. W zakresie automatyki i robotyki prace skupiają się głównie wokół dwóch grup młodych inżynierów i doktorów nauk technicznych. Pierwsza w składzie: dr Sławomir Mandra, dr inż. Tomasz Tarczewski, dr Leszek Wydźgowski, mgr inż. Łukasz Niewiara oraz mgr inż. Michał Skiwski prowadzi badania dotyczące napędów elektrycznych z silnikami PMSM oraz wysokosprawnych przekształtników energoelektronicznych. Badania koncentrują się na syntezie i analizie algorytmów sterowania umożliwiających poprawę właściwości eksploatacyjnych urządzeń, m.in. poprzez redukcję tętnień, hałasu, większą dokładność i szybkość działania.
Prace badawcze na stanowisku do szybkiego prototypowania algorytmów regulacji; od lewej: mgr inż. Łukasz Niewiara, dr inż. Tomasz Tarczewski
Projektowane są również przekształtniki energoelektroniczne wykorzystujące nowoczesne elementy półprzewodnikowe (SiC MOSFET, GaN GIT) charakteryzujące się wysoką sprawnością przekształcania energii elektrycznej oraz niewielkimi gabarytami.
Przekształtnik energoelektroniczny przeznaczony dla silnika elektrycznego opracowany w KAiSP
Prowadzone są ponadto prace badawcze obejmujące implementację inspirowanych przyrodą algorytmów optymalizacyjnych (sztuczna kolonia pszczół) do automatycznego doboru nastaw regulatorów w napędach elektrycznych oraz zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do poprawy właściwości dynamicznych napędów elektrycznych i przekształtników energoelektronicznych.
Druga grupa w składzie: dr inż. Krystian Erwiński, dr inż. M. Paprocki, mgr inż. Andrzej Wawrzak, mgr inż. R. Szczepański i mgr inż. K. Kowalski prowadzi prace badawcze w zakresie inteligentnych systemów sterowania numerycznego maszyn (obrabiarek, wycinarek laserowych, maszyn manipulacyjnych i robotów przemysłowych). Celem tych badań jest opracowanie innowacyjnych metod sterowania ruchem, zapewniających zwiększenie wydajności procesu produkcji.
Zespół zajmujący się wykorzystaniem sztucznej inteligencji w systemach sterowania; od lewej: dr inż. Krystian Erwiński, dr inż. M. Paprocki, mgr inż. R. Szczepański i mgr inż. K. Kowalski.
W badaniach grupy wykorzystywane są metody sztucznej inteligencji (sieci neuronowe) oraz algorytmy optymalizacyjne. Opracowywane algorytmy sterowania umożliwiają minimalizację czasu realizacji trajektorii ruchu dla zadanej dokładności odtwarzania toru ruchu przy uwzględnieniu właściwości dynamicznych maszyn m.in. parametrów i charakterystyk zastosowanych napędów oraz własności dynamicznych układów mechanicznych.
Opracowane układy sterowania umożliwiają optymalizację maszyn głównie z napędami liniowymi oraz nisko-kosztowych maszyn z napędami skokowymi (np. grawerek, drukarek 3D). Projektowane układy sterowania z napędami liniowymi umożliwiają budowę szybkich wycinarek laserowych i maszyn manipulacyjnych z prędkościami odtwarzania trajektorii ruchu dochodzącymi do 7 m/s i przyspieszeniami do 50 m/s2. Równolegle prowadzone są prace rozwojowe nad implementacją sterownika CNC z systemem czasu rzeczywistego realizującego zadania sterowania numerycznego na procesorze komunikującego się z serwonapędami za pośrednictwem magistrali EtherCAT.
Badania naukowe w zakresie systemów pomiarowych koncentrują się wokół zastosowań systemów pomiaru odcinka czasu zarówno w badaniach naukowych jak też w zastosowaniach przemysłowych, w medycynie i telekomunikacji.
System pomiaru odcinka czasu wyróżniony złotym medalem na 6 Międzynarodowej Wystawie Wynalazków Innowacje 2005, w Gdańsku.
Zapoczątkowana w 2006 roku współpraca z Krajowym Laboratorium Fizyki Atomowej i Molekularnej obejmowała realizację dedykowanej aparatury kontrolno-pomiarowej przeznaczonej do prowadzenia badań eksperymentalnych z zakresu fizyki kwantowej. Zaprocentowała ona pierwszym na świecie pomiarem kształtu pojedynczego fotonu. Wyniki przeprowadzonych badań przyczyniły się do rozwoju prac w zakresie kryptografii i teleportacji kwantowej. Tematyka prowadzonych obecnie przez dra Roberta Frankowskiego badań dotyczy implementacji w strukturach FPGA wysokorozdzielczych wielokanałowych analizatorów impulsów zdolnych do współpracy z prototypowymi detektorami macierzowymi pojedynczych fotonów.
Wyniki badań naukowych realizowanych w KAiSP publikowane są w prestiżowych czasopismach naukowych z zakresu automatyki, elektroniki przemysłowej i metrologii a także prezentowane na najważniejszych konferencjach naukowych o zasięgu krajowym i międzynarodowym. Rezultaty dotyczące projektowania systemów pomiaru i generacji odcinka czasu przedstawiono w monografii, M. Zieliński, „Układy pomiaru i generacji odcinka czasu”, wydanej przez Oficynę Wydawniczą UMK, (Toruń, 2011).
W ostatnich latach pracownicy KAiSP realizowali również projekty badawcze finansowane ze środków NCN: „Układ pomiaru odcinka czasu do przepływomierza ultradźwiękowego”, „Przekształtnik złożony (back-to-back converter) o topologii 3-poziomowej i sinusoidalnym napięciu wyjściowym stosowany w napędzie z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych”.