Moje zainteresowania naukowe koncentrują się wokół następującej problematyki:
Są to głównie prace o charakterze doświadczalnym poparte analizami teoretycznymi i dotyczą różnych problemów sterowania w układach mechanicznych, dynamiki maszyn i urządzeń . Badania te były i są nadal ukierunkowane na uzyskiwanie aplikacyjnych wyników w budowie i eksploatacji maszyn w oparciu o współczesne podstawy naukowe. Niektóre oryginalne rozwiązania konstrukcyjne mojego zespołu zostały opatentowane. Wyniki swoich prac publikuję w prestiżowych czasopismach naukowych. Każde opracowanie własne, czy udział w pracach zespołowych pozostawiło pozytywne piętno w postaci oryginalnych koncepcji badawczych, czy pomysłów doskonalących stosowane metody badawcze. Celem głównym tych koncepcji było podwyższanie skuteczności sterowania układami drgającymi.
Oprócz publikacji w znaczących, renomowanych krajowych i zagranicznych czasopismach naukowych w tym indeksowanych w bazie JCR, recenzowanych artykułów w materiałach konferencji krajowych i zagranicznych, wykonywałem projekty naukowo-badawczych i ekspertyzy dla przemysłu. Wiele z nich znalazło bezpośrednie zastosowanie w praktyce. Katedra, którą kieruję współpracuje z wieloma firmami np. Huta Stalowa Wola, Bumar, WASKO, Mitsubishi, Simens, Viessmann, Zakłady Oponiarskie w Dębicy, ASTOR, Control Process S.A., ZPC Opoczno, PZL Mielec, HYDROMEGA Gdynia, MARVEL Łódź, STER Poznań, CAN-PAC General Line Sp. z o.o.
W ostatnich 15 latach kierowałem 13 grantami badawczymi finansowanymi w ramach Konkursów KBN, MNiSzW oraz NCBiR i NCN. Jestem członkiem grupy ekspertów NCBiR i NCN.
1. Aktywna kolumna zawieszenia pojazdu kołowego,
2. Aktywne sterowanie drganiami w układach mechanicznych o zmiennych parametrach przy wymuszeniach losowych, zakończony 2001,
3. Aktywne zawieszenie pojazdu z ograniczonym zużyciem energii, zakończony 2006,
4. Elektrohydrauliczne układy aktywnej redukcji drgań mechanicznych wykorzystujące energię mas nie wibroizolowanych, zakończony 2005,
5. Metodyka oceny stanu technicznego młota hydraulicznego na podstawie badań laboratoryjnych, zakończony 2000,
6. Opracowanie systemu diagnozowania jakości i parametrów powierzchni, zakończony 2012,
7. Sterowanie w układach mechanicznych, zakończony 2010,
8. Struktura fizyczna jednowymiarowego wibroizolatora kaskadowego a jego wybrane parametry eksploatacyjne, zakończony 2000,
9. Synteza algorytmu sterowania układem synchronizacji ruchu siłowników hydraulicznych, zakończony 2008,
10. Układy redukcji drgań mechanicznych dla wielowymiarowych struktur dynamicznych, zakończony 2009,
11. Wpływ zmiany parametrów pola wibracyjnego na dokładność pracy operatora maszyny roboczej, zakończony 2000,
12. Zastosowanie sterowanego zespołu pneumohydraulicznego w aktywnych układach redukcji drgań mechanicznych, zakończony 2005,
Jestem współautorem 14 patentów, a w opracowaniu są dwa kolejne zgłoszenia.
1. Semiaktywny wibroizolator pneumohydrauliczny. Patent nr 273503, 29.04.1992.
2. Wibroizolator hydropneumatyczny. Patent nr 272447, 23.04.19992.
3. Wibroizolator pneumohydrauliczny smiaktywny. Patent nr 275890, 09.10.1992.
4. Układ zawieszenia pojazdów drogowych. Patent nr P-386 902 (zgłoszony 2009).
5. Sterowany zawór dławiący przepływ cieczy magnetoreologicznej, dwustronnego działania. Patent nr P-391 189 z mocą od dnia 21.05.2010 r. Szydło Z., Kowal J., Martynowicz P., Sapiński B.
6. Sposób oceny kierunku zmian chropowatości i składu fazowego warstwy wierzchniej przedmiotu stalowego. Patent nr P-393 132 z mocą od dnia 03.12.2010 r. Kowal J., Wantuch E.
7. Układ zawieszenia pojazdów drogowych. Patent PL 205486 B1 z mocą od dnia 30.04.2010. Pluta J., Podsiadło A., Korzeniowski R., Konieczny J., Kowal J.
8. Hydrauliczny siłownik obrotowy. Patent nr PL 393536 A1 z mocą od dnia 20.06.2011 r. Apostoł M., Jurkiewicz A., Cygankiewicz T., Kowal J., Konieczny J., Micek P.
9. Sprzęgło podatne akumulacyjne. Patent nr PL 393537 z mocą od dnia 01.08.2011. Apostoł M., Jurkiewicz A., Cygankiewicz T., Kowal J., Konieczny J., Micek P.
10. Zespół zawieszenia kół pojazdów mechanicznych, zwłaszcza wielokołowych pojazdów terenowych. Patent nr PL 393407 A1 z mocą od dnia 20.06.2011. Apostoł M., Jurkiewicz A., Cygankiewicz T., Kowal J., Konieczny J., Micek P.
11. Stanowisko do optycznego pomiaru średnicy i długości skoku splotu liny oraz wykrywania wad powierzchniowych. Patent 398 393 z mocą od dnia 22.03.2012. A.Sioma, J.Kowal, A.Tytko.
12. Urządzenie do ciągłego pomiaru i rejestracji średnicy i długości skoku liny. Zgłoszenie patentu nr P-400 086 z mocą od dnia 23.07.2012. J.Kowal, A.Tytko, A.Sioma, G.Olszyna.
13.Sposób wytwarzania spawanych blachownic, zwłaszcza dźwigarów suwnicowych. AGH Patent nr. P407463 z dnia 2015. Blum A., Kowal J., Niezgodziński T., Machniewicz T.
14. Liniowy siłownik cieplny z termosprężystym elementem pamięci kształtu. Zgłoszenie patentowe nr. P-401948 z dnia 24.06.2013. Rączka W., Kowal J., Sibielak M.
Aktywnie współpracuję z wieloma ośrodkami przemysłowymi zarówno w ramach powołanego w 2015 r., Instytutu Autostrada Technologii i Innowacji (IATI) gdzie jestem liderem Centrum Automatyzacji, Sterowania Układów i Struktur Mechanicznych jak i w ramach Sieci Naukowych, Klastrów oraz Konsorcjów powoływanych do realizacji kluczowych projektów badawczych.
W ramach konsorcjum naukowo-przemysłowego, którego liderem była Politechnika Śląska, a członkami Akademia Górniczo- Hutnicza, Huta Stalowa Wola, WASKO S.A. z Gliwic i Wojskowy Instytut Techniki Inżynieryjnej z Wrocławia, realizowałem wraz z zespołem projekt „Autonomiczna uniwersalna Platforma gasienicowa do zadań logistycznych i bojowych według standardów współczesnego pola walki”. Zespół pod moim kierownictwem realizował półaktywny system zawieszenia pojazdu oraz napinania gąsienicy, który zapewniał zwiększenie możliwości sprawnego pokonywania trudnego terenu przy dużych prędkościach jazdy. Zastosowane tutaj rozwiązania konstrukcyjne zostały opatentowane,
We współpracy z firmą STER z Poznania opracowywałem układ wibroizolacji do foteli maszyn roboczych i pojazdów jako nowe rozwiązanie zawieszenia fotela z tłumikiem sterowanym i sprężyną pneumatyczną.
W ramach konsorcjum z Przemysłowym Instytutem Motoryzacji PIMOT w Warszawie, przedsiębiorstwami HYDROMEGA z Gdyni i Marvel z Łodzi jestem realizatorem projektu pod tytułem „Aktywne zawieszenie wielofunkcyjnych pojazdów kołowych o wysokiej mobilności”. Projekt ten jest finansowany przez NCBiR w ramach trzeciego konkursu „Program Badań Stosowanych”. Jestem też członkiem Komitetu Sterującego Konsorcjum zawiązanego na rzecz realizacji tego projektu.
Katedra Automatyzacji Procesów jest również członkiem KIS International Centre for Excellence in Manufacturing Technologies and Applications ICEMTA, gdzie wspólnie z innymi ośrodkami naukowymi przygotowujemy wnioski na projekty badawcze.
W ramach realizacji tematyki badawczej dotyczącej Sterowania w Układach Mechanicznych współpracuję z kilkunastoma przedsiębiorstwami jak ASTOR w Krakowie, BWI Group w Krakowie, BHH Mikrohuta z Dąbrowy Górniczej, AMZ w Kutnie i inne.