در طول 30 سال گذشته،از الگوریتم ژنتیک در شاخه های زیادی نظیر کنترل، شناسایی سیستم ها، رباتیک، طراحی و برنامه ریزی استفاده شده است. در این پروژه، تکنیکی بر پایه الگوریتم ژنتیک چند هدفه پیشنهاد شده است. معیارهای حداقل زمان، حداقل انرژی و حداقل جرک ضابطه هایی برای تولید مسیر، بوسیله ی الگوریتم ژنتیک به منظور ابزار بهینه سازی بکار گرفته شده است. در این روش، طراحی مسیر با تولید الگوریتمی به منظور حرکت پیوسته، که بازوی ربات را از یک پیکربندی اولیه، به نقطه انتهائی مطلوب در فضای کاری، بدون در نظر گرفتن مانع جابجا کند، نشان داده شده است.از توابع اسپلاین مکعبی برای تولید مسیر مفصلی ربات های صنعتی استفاده شده است. حرکت ربات به وسیله ی ترتیبی از نقاط کارتزین، موقعیت ها و جهتگیری های نوک بازوی ربات مشخص شده است. برای ربات n مفصلی، این نقاط کارتزین به n مجموعه از جابجایی های مفصلی تبدیل می شود، هر مجموعه برای یک مفصل. چندجمله ای تکه ای درجه3 برای اتصال توالی جابجایی های مفصلی برای هر یک از n مفصل استفاده شده است. بخاطر استفاده از نظریه توابع اسپلاین مکعبی، فقط بایستی n-2 معادله برای هر مفصل حل شود. n، نشاندهنده تعداد نقاط اسپلاین مکعبی استفاده شده در این چارچوب است. اسپلاین مکعبی پیوستگی سرتاسری سرعت و شتاب حرکتی ربات را تضمین می کند. الگوریتم حاضر با هدف کمینه شدن زمان نهایی طی مسیر و همچنین کمینه شدن انتگرال مربع جرک با توجه به قیود فیزیکی سرعت، شتاب و جرک، در فاصله ی زمانی بین هر جفت نقاط واسطه، تهیه شده است. مقایسه نتایج، نشاندهنده ی عملکرد مناسب این الگوریتم برای ربات پوما560 می باشد.

در سالهای اخیر، کنترل ردگیری بازوهای مکانیکی روبات توجه زیادی را به خود جلب کرده است. کنترل ردگیری بدین منظور است تا هر مفصل مسیر موردنظر را با کمترین خطا طی بکند. سیستم های بازوی مکانیکی روبات معمولا غیر خطی می باشند و بخاطر اینکه کنترلرها ی سنتی نمی توانند به سیستم های غیر خطی و متغیر بازمان پاسخ مناسبی دهند از اینرو در این پایان نامه، برای غلبه بر ضعف کنترلرهای خطی، کنترلر فازی-pid به کار گرفته شده است. مشکل اصلی کنترل فازی نداشتن یک تکنولوژی طراحی برای آن است. بیشتر قواعد فازی بر اساس دانش انسان است و بنابراین از شخصی به شخص دیگر برای عملکرد یکسان سیستم با هم متفاوت است و انتخاب قواعد مناسب فازی در موضوع مورد بحث فرآیند دشوار و شامل سعی و خطا می باشد. برای بر طرف کردن این مشکل وقت گیر از الگوریتم ژنتیک به منظور تولید و بهینه سازی این قوانین استفاده گردیده تا بهترین پاسخ ها را با توجه به کمترین مجموع خطا در ردگیری مسیر مساله موردنظر بدست آورد. در این پروژه بهره های کنترلر گشتاور محاسبه شدهpid و pd که در طول مسیر متغییر می باشند توسط قوانین منطق فازی بدست می آید. به طور کلی، عدم قطعیت ها ممکن است در سیستم های روبات شناخته نشده باشند مانند تغییرات بار و اغتشاشات ناشناخته. در این پایان نامه یک روش کنترل فازی مقاوم ارائه گردیده شده تا روبات همراه با عدم قطعیت ها را کنترل کند. در مسئله بهینه سازی چند هدفه چند تابع هدف وجود دارد که بطور همزمان باید بهینه شود. این توابع هدف اغلب با هم تضاد دارند که در اینجا خطای پیگیری مسیر و گشتاور اعمال شده به سیستم توابع هدف می باشند. از این رو یک جواب بهینه که نسبت به دو تابع هدف برتری داشته باشد وجود ندارد. در عوض یک مجموعه از جواب های بهینه وجود دارد که به جواب های بهینه پارتوی مشهور است و طراح با ایجاد مصالحه بین خطای پیگیری مسیر وگشتاور اعمال شده می تواند پارامترها ی مطلوب را انتخاب کند.

دراین رساله کمانش پوسته ها ی استوانه ای هدفمند (fgm) تحت بارگذاری محوری بررسی شده است. معادلات میدان جابجایی بر مبنای تئوری دانل (donnell) و تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول استخراج گردیده و مشخصات مکانیکی ماده ی تشکیل دهنده ی پوسته ی استوانه ای با فرض مدرج بودن، مطابق با توزیع کسر حجمی توانی در راستای ضخامت تغییر می نماید. پوسته ی استوانه ای از ترکیب پیوسته ی سرامیک و فلز فرض شده است. معادلات پایداری حاکم بر پوسته به صورت عددی و با استفاده از روش بدون المان محلی پتروف گلرکین(mlpg) حل شده و بار بحرانی کمانش تحت شرایط تکیه گاهی مورد نظر بدست آورده شده است. اثر تغییرات کسرهای حجمی، مشخصات هندسی پوسته و شرایط تکیه گاهی مختلف، مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل به خوبی گواه بر همگرایی و دقت بالا در روش به کار گرفته شده است.

در این پایان نامه طراحی بهینه چندهدفی کنترلرهای مقاوم برای سیستم هایی با پارامترهای نامعین احتمالاتی به کمک شبکه عصبی از نوع gmdh مدنظر می باشد. در طراحی کنترلرهای مقاوم برای سیستمهای دارای پارامترهای نامعین احتمالاتی، از دو دیدگاه طراحی مقاوم (rdo) و طراحی براساس قابلیت اطمینان (rbdo) استفاده میشود. در طراحی براساس قابلیت اطمینان احتمال شکست کنترلر نسبت به بعضی قیود طراحی(توابع حالت حدی) محاسبه میشود. محاسبه احتمال شکست به روش تحلیلی به دلیل پیچیدگی ساختار سیستم های کنترلی غالبا غیرممکن است. بنابراین روشهای تقریبی مختلفی نظیر مونت کارلو، form، sorm و . . . برای محاسبه احتمال شکست مورد استفاده قرار میگیرد. روش های form و sorm دارای سرعت بالاتر و دقت کمتر در محاسبه احتمال شکست میباشند، در حالیکه روش مونتکارلو دارای زمان اجرای بسیار بالا و دقت بهتری است. در این پایاننامه با ترکیب روش مونت کارلو با شبکه عصبی از نوع gmdh زمان اجرا به شدت کاهش می یابد، درحالی که دقت محاسبات نیز حفظ شده است. تیر یک سر گیردار، سیستم مرتبه اول با تاخیر زمانی و سیستم مرتبه دوم با تاخیر زمانی موارد مطالعاتی هستند که با استفاده از روش پیشنهادی مورد استفاده قرار می گیرند. کنترلر بهینه چندهدفی مقاوم pi و pid به ترتیب برای سیستم مرتبه اول و مرتبه دوم باتاخیر زمانی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی چندهدفی muga و به کمک روش پیشنهادی در این تحقیق طراحی میشود. توابع هدف در نظر گرفته شده شامل کمینه کردن احتمال شکست ماکزیمم فراجهش و زمان نشست پاسخ پله سیستم می باشد. در روش پیشنهادی به جای شبیه سازی سیستم، فقط با فراخوانی یک تابع چندجمله ای که از فرایند آموزش و تعمیم در شبکه عصبی به صورت بهینه ایجاد شده است، به محاسبه توابع هدف پرداخته می شود. در این موارد منحنیهای پارتو که شامل نقاط بهینه غیربرتر است ارائه و نقطه مصالحه طراحی پیشنهاد میگردد. مقایسه نتایج، برتری قابل توجهی را نسبت به تحقیقات قبلی در این زمینه نشان میدهد. در ضمن در روش پیشنهادی زمان محاسبات با افزایش پیچیدگی سیستم افزایش چندانی نخواهد داشت، در حالی که در روش مونت کارلو افزایش چشمگیری در زمان محاسبات دیده می شود.

در این پایان نامه طراحی بهینه ای چند هدفی کنترلرهای مقاوم برای سیستم هایی با پارامترهای نامعین احتمالاتی مد نظر می باشد. برای بهینه سازی چند هدفی الگوریتم muga پیشنهاد شده است و از آن برای بهینه سازی چند هدفی چندین مورد مطالعاتی شامل سیستم دو جرم-فنر و سیستم مرتبه اول با تاخیر زمانی استفاده شده است. توابع هدف انتخابی از دیدگاه طراحی بر اساس قابلیت اطمینان (احتمال شکست توابع هدف) همانند احتمال شکست پاسخ زمانی، احتمال شکست زمان نشست، درجه پایداری و . . . میباشند. در همه موارد منحنی های پارتو که شامل نقاط بهینه غیر برتر است ارایه می شوند و نقطه مصالحه طراحی پیشنهاد می گردد. مقایسه نتایج، برتری قابل توجهی را نسبت به تحقیقات قبلی در این زمینه نشان می دهد. به طور کلی در طراحی کنترلرهای مقاوم برای سیستمهای دارای پارامترهای نامعین احتمالاتی، از دو دیدگاه طراحی مقاوم (rdo) و طراحی براساس قابلیت اطمینان (rbdo) استفاده میشود. در طراحی براساس قابلیت اطمینان احتمال شکست کنترلر نسبت به بعضی قیود طراحی(توابع حالت حدی) محاسبه میشود. محاسبه احتمال شکست به روش تحلیلی به دلیل پیچیدگی ساختار سیستم های کنترلی غالباً غیرممکن است. بنابراین روشهای تقریبی مختلفی نظیر مونت کارلو، form، sorm و . . . برای محاسبه احتمال شکست مورد استفاده قرار میگیرد. روش های form و sorm دارای سرعت بالاتر و دقت کمتر در محاسبه احتمال شکست میباشند، در حالیکه روش مونتکارلو دارای زمان اجرای بسیار بالا و دقت بهتری است. در این پایان نامه برای اولین بار از سیستم فازی مبتنی بر قاعده (frs) به جای مقادیر آستانه ای ثابت (ctv) و مقادیر آستانه ای فازی (ftv) برای محاسبه احتمال شکست توابع هدف در فضای نامعین احتمالاتی استفاده شده است .استفاده از سیستم فازی مبتنی بر قاعده علاوه بر حذف مشکلات مقادیر آستانهای ثابت، منجر به ارایه پاسخهای مقاومتر و پوشش بازه گستردهای از مقادیر آستانهای ثابت میشوند. همچنین در هر دو روش ctv و ftv ، طراح ملزم به تعریف یک تابع حالت حدی در فضای شکست توابع هدف می باشد. در روش frs این الزام و محدودیت از میان رفته و احتمال شکست توابع هدف مستقیماً توسط سیستم فازی محاسبه می شود.

تعیین زمان مناسب تعویض روغن روانکار در تجهیزات صنعتی به ویژه موتورها همواره از چالش های عمده در بحث نگهداری تجهیزات صنعتی بوده است. زوال و فرسودگی روغن روانکار با بررسی تغییرات مشخصه های کیفی روغن در طول کارکرد آن قابل ارزیابی است. هدف عمده این رساله طراحی و ساخت سامانه ای هوشمند جهت نشان دادن وضعیت کیفی روغن موتور و تعیین زمان مناسب تعویض آن است. در این تحقیق سعی شده که با ارزیابی تاثیرگذارترین مشخصه ها در وضعیت کیفی روغن موتور، به تحلیل وضعیت و تعیین زمان مناسب تعویض آن پرداخته شود. رویکرد مورد استفاده جهت تحلیل وضعیت کیفی روغن، بکارگیری منطق فازی و پیاده سازی دانش شخص خبره در زمینه روانکاری و آنالیز روغن، در قالب یک سیستم فازی می باشد. موتور دیزل لوکوموتیو به عنوان موتور مورد مطالعه و داده های آنالیز روغن این موتور به عنوان داده های آزمایشگاهی در تحقیق حاضر مورد بررسی قرار گرفته اند. تحلیل های آماری روی داده های آزمایشگاهی انجام گرفته و چهار مشخصه گرانروی، عدد بازی، میزان آهن و میزان آب که از مشخصه های حیاتی در پایش وضعیت روغن به شمار می آیند، به عنوان ورودی های سیستم فازی جهت تعیین وضعیت کیفی روغن انتخاب شده اند. نتایج تحلیل های آماری نشان از وجود الگویی خاص در ارتباط با روند فرسودگی روغن در موتور در طول کارکرد آن دارد که وابسته به نوع و شرایط کارکرد موتور است. این الگوی فرسودگی روغن به گونه ای است که وابستگی هایی میان تغییرات برخی از مشخصه های کیفی روغن در روند فرسودگی آن مشاهده می گردد. با کشف این الگو و پیاده سازی آن در قالب سیستم فازی، فرایند هوشمندسازی تعیین وضعیت روغن به انجام رسیده است و نتایج به خوبی با نتایج آزمایشگاهی معتبرسازی شده اند. در گام بعدی طراحی و ساخت سامانه ای به انجام رسیده است که با تحلیل خروجی های شبیه سازی شده حسگرهای مورد نظر به کمک نرم افزار بدست آمده در گام نخست به تحلیل وضعیت روغن می پردازد. بدین ترتیب در سامانه هوشمند تعیین وضعیت کیفی روغن موتور با ارزیابی مشخصه های ورودی بدست آمده از حسگرها توسط هسته نرم افزاری، وضعیت نهایی روغن قابل نمایش خواهد بود.

شکل دهی انفجاری که یکی از روش های شکل دهی با نرخ انرژی بالاست، شیوه ای متداول در ساخت قطعات پیچیده می باشد که امروزه در بسیاری از صنایع پیشرفته مانند هوافضا کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. هدف این رساله بررسی تجربی و عددی شکل دهی انفجاری ورق های چهارگوش است که با توجه به اینکه امکان انجام آزمایشات عملی میسر نبود، برای بررسی صحت نتایج، نتایج بدست آمده از نرم افزار با نتایج آزمایشات موجود در مقالات مقایسه شده است. در تحلیل مسائل تغییر شکل های بزرگ که برای مدلسازی شکل دهی انفجاری با استفاده از نرخ انرژی بالا مورد استفاده قرار می گیرد، نتایج حاصل به علت ساده سازی های فراوان، از دقت و صحت لازم برخوردار نمی باشد. از این رو کاربرد روش های عددی می توانند نتایج بهتر و قابل اعتمادتری بدست دهد. در این رساله از نرم افزار abaqus برای مدلسازی عددی شکل دهی انفجاری یک ورق چهار گوش استفاده کرده ایم. در مدلسازی عددی از دو نوع مش s4r و c3d8r استفاده شده است و به تبع دو نوع مدلسازی انجام شده است. دلیل استفاده از این دو نوع مش، بررسی تغییرات ضخامت ورق می باشد. در مورد المان های c3d8r به این علت که نرم افزار با توجه به ابعاد المان انتخابی شروع به مش زدن ضخامت ورق می کند، امکان دریافت خروجی به صورت تغییرات ضخامت وجود ندارد. پس با توجه به اینکه ضخامت ورق در مقایسه با سایر ابعادش، کوچکتر است آنرا به صورت shell مدل کرده و از المان های s4r برای مش بندی استفاده می کنیم تا تغییرات ضخامت را بررسی کنیم. در بخش دیگری از این رساله، مدل هایی برای پیش بینی نسبت خیز به ضخامت صفحات چهارگوش ارائه شده است. برای حالت بارگذاری یکنواخت، مدلی با استفاده از مدل ارائه شده برای صفحات دایره ای و پارامترهای ایمپالس بی بعد صفحات دایره ای و مستطیلی، حاصل شده است و همین طور مدلی بی بعد براساس پارامترهای موثر بر فرایند و با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد ارائه شده است. برای حالت بارگذاری متمرکز، مدلی بی بعد براساس پارامترهای موثر بر فرایند و با استفاده از روش تجزیه مقادیر منفرد ارائه شده است. در پایان، نتایج عددی با نتایج تجربی مقایسه شده است که انطباق خوب نتایج این تحلیل عددی را نشان می دهد.

در این رساله، کمانش حرارتی و ارتعاشات آزاد پوسته های کروی جدارک نازک عمیق fgm در محیط حرارتی مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. شرایط مرزی برای پوسته کروی به صورت تکیه گاه های ساده در نظر گرفته شده است و فرض شده است که پوسته کروی تحت بار حرارتی افزایشی یکنواخت قرار دارد. معادلات حاکم براساس تئوری مرتبه اول پوسته ها و معادلات سینماتیکی غیر خطی سندرس استخراج شده اند. به منظور حل معادلات حاکم روش تحلیلی گلرکین مورد استفاده قرار گرفته می گیرد. مواد تشکیل دهنده پوسته fgm بصورت ترکیبی از سرامیک و فلز می باشد که خواص مکانیکی آن ها توابعی خطی از مختصات ضخامت هستند. تأثیر پارامترهای مختلف مانند نسبت ضخامت به شعاع، زاویه کمکی و کسر حجمی بر روی رفتار کمانشی و فرکانس طبیعی پوسته های کروی مورد مطالعه قرار می گیرد. نتایج به دست آمده با نتایج موجود در ادبیات مربوطه مقایسه شده و از نتایج ارائه شده اطمینان حاصل گردیده است.

نیروگاه ها یکی از مهمترین منابع آلوده کننده محیط زیست محسوب می شوند. نیروگاه های حرارتی که کماکان بخش عمده ای از انرژی الکتریکی مورد نیاز بشر را تأمین می کند در اثراستفاده از سوخت های فسیلی سهم بسزایی در آلودگی محیط زیست دارند.هدف این پایان نامه طراحی یک سیستم هوشمند برای پایش آلایندگی گازهای خروجی از دودکش نیروگاه های حرارتی است. هوشمندسازی پایش آلاینده ها ضمن کنترل گازهای آلاینده می تواند اختلالات سیستماتیک در فرآیند احتراق را نیز به اپراتور گوشزد کند. . در این تحقیق سعی شده که با ارزیابی تاثیرگذارترین مشخصه ها در شرایط آلاینده های نیروگاه، به پایش این شرایط پرداخته شود. رویکرد مورد استفاده جهت تحلیل در پایش آلاینده ها، بکارگیری منطق فازی و پیاده سازی دانش شخص خبره در زمینه آنالیز آلاینده ها، در قالب یک سیستم فازی می باشد. داده های آنالیز آلاینده های نیروگاه ری به عنوان داده های آزمایشگاهی در تحقیق حاضر مورد استفاده قرار گرفته اند. پس از انجام تحلیل های آماری بر روی داده های آزمایشگاهی، سه مشخصه co، nox و sox که از مشخصه های حیاتی در پایش وضعیت آلاینده ها به شمار می آیند به عنوان ورودی های اصلی سیستم فازی، و همچنین سه مشخصه دما، فشار استاتیک و دبی گازهای خروجی به عنوان ورودی های فرعی جهت وضعیت آلاینده ها در نظر گرفته شده اند. نتایج تحلیل های آماری نشان از وجود الگویی خاص در ارتباط با تولید آلاینده های گازی در نیروگاه در طول کارکرد آن دارد که تابع نوع سوخت و شرایط کارکرد نیروگاه است. با کشف این الگو و پیاده سازی آن در قالب سیستم فازی، فرآیند هوشمندسازی پایش آلاینده ها به انجام خواهد رسید به دلیل مسائل امنیتی نیروگاه ها و عدم وجود نتایج آزمایشگاهی، در گام بعدی جهت صحت نتایج به دست آمده، با استفاده از روش سطح پاسخ، مشخصه های ورودی و نتایج خروجی سیستم فازی را به صورت یک تابع ریاضی مدل کرده و با کمترین خطای ممکن مجموع داده های جدید بهینه سازی خواهند شد. سپس در مرحله بعد برای صحت کار با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، نتایج بدست آمده از دو روش قبل بهینه سازی می شود. و با بدست آوردن بهترین نماینده از مجموع کل تفاضل خروجی های به دست آمده از دو روش سطح پاسخ و فازی، تابع هدف تعیین می شود. بدین ترتیب در سیستم هوشمند تعیین پایش آلاینده های گازی نیروگاه با ارزیابی مشخصه های ورودی بدست آمده از حسگرها توسط هسته نرم افزاری، وضعیت نهایی آلاینده ها قابل نمایش خواهد بود.

در این پایان نامه بهینه سازی چند هدفی یک موشک بالستیک دو مرحله ای سوخت مایع انجام شده است. برد موشک، تنش خمشی و وزن به عنوان توابع هدف و فشار محفظه احتراق موتور، طول و قطر موشک به عنوان متغییرهای طراحی بهینه سازی در نظر گرفته شده اند. حرکت موشک به لحاظ سینماتیکی و سینتیکی به سه مرحله تقسیم میشود. مرحله ی اول شامل حرکت از سطح زمین تا انتهای اتمسفر، مرحله ی دوم در خارج از اتمسفر، مرحله ی سوم برگشت به داخل اتمسفر و رسیدن به زمین میباشد. در مرحله ی اول و سوم مقاومت هوا تاثیرگذار بر حرکت و مسیر موشک میباشد. اما در مرحله ی دوم و خارج از جو میتوان از وجود این نیرو صرف نظر کرد و حرکت موشک را به صورت پرتابی در نظر گرفت. از دیدگاه دیگر، موشک با یک طول و جرم اولیه شرع به حرکت میکند. در یک نقطه ی مشخص از مسیر بخشی از موشک از آن جدا شده و موجب کاهش طول و جرم موشک میشود. باید توجه داشت که جرم موشک به صورت مداوم، با توجه به مصرف سوخت، در حال کاهش میباشد. مدلسازی حرکت و مسیر موشک از ابتدا تا انتها با حل معادلات دیفرانسیل مسیر به دست می آید. از طرفی جرم موشک در هر لحظه قابل محاسبه میباشد. در نهایت، میزان تنش ناشی از خمش با توجه به شتاب گریز از مرکز و طول موشک در هر لحظه قابل محاسبه میباشد. با استفاده از الگوریتم ژنتیک مقادیر بهینه ی متغییر های طراحی محاسبه شد. با انتخاب مقادیر بهینه، میتوان توابع هدف را به صورت قابل ملاحظه ای بهبود بخشید.شایان ذکر است نقاط بهینه ی مختلف با توجه به تابع هدف خاصی ارائه شده اند. در نهایت از میان این نقاط با استفاده از روش نگاشت، نقطه ی مصالحه انتخاب شده است.

چکیده ندارد.