یاتاقان های مغناطیسی فعال (amb)، که محور موتور را با نیروی مغناطیسی به حالت تعلیق درمی آورند، جایگزین یاتاقان های سنتی برای کار در سرعت های بالا می باشند. از مزایای اصلی یک سیستم amb، کاهش تلفات توان است که ناشی از شرایط کاری بدون تماس و همچنین حذف کامل روغن کاری می باشد. این ویژگی منجر به کاهش هزینه های تعمیرشده و همچنین قابلیت استفاده از ambها برای سرعت های بالا را فراهم می کند. سیستم amb، هم اکنون در محدوده ی وسیعی از کاربردهای تحقیقاتی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد که از جمله این کارها می توان به پمپ های قلب مصنوعی، کمپرسورها، چرخ های طیار ذخیره کننده انرژی، سانتریفیوژها و توربوپمپ های مولکولی اشاره نمود. همانند دیگر سیستم های مکاترونیکی، طراحی مناسب یک سیستم amb، نیازمند توجه به جنبه های مکانیکی و الکتریکی آن می باشد. ویژگی خاص یک سیستم amb که ناپایداری حلقه باز است، نیاز به طراحی کنترل فیدبک به منظور دستیابی به سیستم پایدار را تشدید می-کند. وجود اغتشاش های گوناگون در این سیستم از طرفی و عوامل عدم قطعیت موجود، از طرف دیگر سبب می شود که طراحی کنترل غیرمقاوم، عملکرد مناسبی از خود به نمایش نگذارد. از آنجا که یک سیستم amb هم شامل عدم قطعیت های پارامتری و هم عدم قطعیت های غیرپارامتری است، لزوم طراحی کنترل کننده ای که بتواند در حضور این عوامل عدم قطعیت، شرایط پایداری و عملکرد سیستم را برآورده سازد ضروری به نظر می رسد. در این پروژه، طراحی کنترل کننده مقاوم hinf در یک سیستم amb ، از سه روش مختلف کنترل کننده hinf مبتنی بر شکل دهی حلقه ،کنترل کننده hinf حساسیت مخلوط وزین و کنترل کننده مقاوم mu استفاده شده است. در کنترل کنندهhinf مبتنی بر شکل دهی حلقه، عدم قطعیت ها بصورت توابع ناشناخته عوامل اول در نظر گرفته شده و روش طراحی مبتنی بر روند ارائه شده توسط glover و mcfarlane است. هدف از طراحی کنترل کننده hinf حساسیت مخلوط وزین، حداقل سازی توابع تبدیل حلقه بسته ای چون حساسیت، حساسیت مکمل و غیره است. همچنین در این روش از توابع وزنی برای شکل دهی این توابع استفاده می گردد. در روش طراحی کنترل کننده mu ، از مفهوم مقادیر تکین ساختاریافته و همچنین نایقینی های مدل-شده، به منظور طراحی کنترل کننده استفاده می شود. در این روش برای رسیدن به جواب مطلوب الگوریتم تکرار dk مورد استفاده قرار می گیرد. به منظور بررسی عملکرد این کنترل کننده ها، تحلیل های مختلفی در حوزه های زمان و فرکانس صورت گرفته است. همچنین با مدل سازی نایقینی های موجود در سیستم amb، ویژگی پایداری و عملکرد مقاوم برای این کنترل-کننده ها بررسی شده است. نتایج این تحلیل ها نشان می دهد که اگرچه کنترل کننده های شکل دهی حلقه و حساسیت مختلط از نظر پاسخ زمانی و حذف اغتشاش عملکرد مطلوبی داشته اند اما از بین سه کنترل کننده طراحی شده، تنها کنترل کننده mu توانسته است شرایط پایداری و عمکرد مقاوم را برآورده سازد.

کمبود منابع آب با افزایش جمعیت، صنعتی سازی و توسعه کشاورزی در بسیاری از مناطق جهان به ویژه خاورمیانه، موجب استفاده از تکنولوژی مدرن به منظور تامین افزایش تقاضا برای آب آشامیدنی شده است. کشور ایران همانند دیگر کشورهای حاشیه خلیج فارس به دلیل قرار گرفتن در اقلیم خشک و کم بارش، در لیست کشورهای در معرض بحران آب قرار دارد تا جایی که پیش بینی می شود در سال 1400 کشور ایران با کمبود شدید آب مواجه می شود. بنابراین استفاده از فرایندهای آب شیرین کن می تواند نقش مهمی در بهینه کردن مصرف منابع آب ایفا کند. با استفاده از این روش ها میتوان آب های غیرقابل مصرف (مانند آب دریا) را بصورت آب مورد مصرف (کشاورزی، آشامیدنی، پزشکی و...) تبدیل کرد. در طی چند سال اخیر صرفه جویی در مصرف انرژی و استفاده از منابع تجدیدپذیر بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. امروزه استفاده از فناوری تولید همزمان برق و حرارت یکی از روش های صرفه جویی در مصرف انرژی به شمار می رود. روش های شیرین سازی آب به عنوان بخشی از فناوری تولید همزمان برق و حرارت می تواند موجب رفع کمبود آب و همچنین افزایش راندمان نیروگاه های حرارتی گردد. بدین منظور در چند سال اخیر از اینگونه فرایندها استفاده ویژه ای در نواحی جنوب کشور شده است. از آنجاییکه بهبود عملکرد فرایندهای آب شیرین کن از سوی بسیاری محققان در حال انجام است، در این پروژه عملکرد اینگونه سیستم ها از نقطه نظر کنترلی بررسی می شود. هدف از انجام این پروژه طراحی کنترل کننده ای برای آب شیرین کن های تقطیر چندمرحله ای است. روش مورد نظر برای طراحی کنترل کننده مبتنی بر معادلات ریاضی است. بدین منظور ابتدا مدل ریاضی از فرایند آب شیرین کن تقطیر چند مرحله ای ارائه می گردد. فرایند آب شیرین کن شامل سه قسمت اصلی است که برای هر قسمت روابط موازنه انرژی و نمک و ماده نوشته می شود و در انتها روابط برحسب متغیرهای حالت، ورودی ها و خروجی ها بدست می آید. این مدل روابط بین ورودی ها و خروجی ها را بصورت معادلات دیفرانسیلی بیان می کند و می تواند رفتار دینامیکی فرایند را در شرایط کاری مختلف نشان دهد. پس از بدست آوردن مدل ریاضی مورد نظر، اهداف کنترلی با توجه به رفتار فرایند مشخص می گردد. هدف های کنترلی باید طوری مشخص شوند که بتوانند کل فرایند را تحت کنترل خود قراردهند. پس از این مرحله، مدل بدست آمده خطی سازی شده و مدل ریاضی آن بصورت معادلات فضای حالت تبدیل می شود. با استفاده از مدل خطی شده و مدل پاسخ پله، کنترل کننده پیش بین dmc طراحی شده ودر نهایت به مدل غیرخطی اعمال می گردد. در انتها به منظور داشتن معیار مقایسه، یک کنترل کننده pid نیز برای این فرایند طراحی می گردد. نتایجی که از کنترل کننده ها در شرایط مختلف کاری برای سیستم بدست می آید نشان می دهد که کنترل کننده پیش بین می تواند عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاش و دنبال کردن تغییرات مرجع از خود نشان دهد.

در این پایان نامه مدلسازی و کنترل سیستم تولید همزمان برق وحرارت با استفاده از موتور دیزل مورد بررسی قرار گرفته است. معمولاً برق مورد نیاز واحدهای صنعتی، ساختمان های تجاری و ساختمان های مسکونی از نیروگاه های بزرگ کشور تأمین می شود. در حالیکه نیاز حرارتی این ساختمان ها در همان محل تولید می گردد. اما روش دیگری که از دیرباز وجود داشته و امروزه توجه بیشتری را معطوف خودکرده، تولید همزمان برق و حرارت است که عبارت از تولید همزمان برق، یا توان محوری و حرارت مفید توسط یک سیستم میباشد. سیستم تولید همزمان برق وحرارت با استفاده از موتور دیزل (احتراق داخلی) برای مصرف کننده های کوچکی که نیاز بیشتری به انرژی الکتریکی دارند و یا به کیفیت انرژی حرارتی پائینی نیاز دارند (بیمارستان ها و ساختمان های تجاری، ... ) مناسب می باشد. سیستم تولید مشترک موتور دیزل هزین? سرمایه گذاری اولیه پایین و در استفاده از سوخت های مختلف انعطاف پذیری دارد. این پایان نامه به تشریح و تحلیل این سیستم ها می پردازد. در بخش مدلسازی، مدل های حاکم بر اجزای کوچک تشکیل دهنده سیستم شامل سیلندرها، بخش گشتاور موتور، خنک کن، تزریق سوخت، ... جداگانه بدست آمده است. در ادامه به منظور استفاده از مدل غیرخطی حاصل شده در طراحی کنترل کننده از ساده سازی هایی استفاده شده است. در بحث کنترل، کنترل کننده به گونه ای طراحی شده است که مصرف سوخت ضمن برقراری محدودیت های حاکم بر سیستم می نیمم شود. جهت برقراری محدودیت های سیستم به هنگام بهینه سازی عملکرد آن، از یک الگوریتم تطبیقی hill climbing و کنترل کننده lqg استفاده شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از عملکرد مطلوب کنترل کننده و بهبود آن در مقایسه با کنترل کننده pid کلاسیک به خصوص به هنگام وجود اغتشاش و نویز می باشد.

چکیده در دنیای امروز نگاه استراتژیک به انرژی و برنامه ریزی بلندمدت برای آن با هدف بهینه یابی و مدیریت سیستمهای اقتصاد-انرژی جزو اولویت های اساسی دولتها به شمار می آید. دولتهای کشور های پیشرفته به فکر تولید مدل هایی برای شبیه سازی و بهینه سازی بخش انرژی افتاده اند و به همین منظور از روش های مختلفی استفاده نموده اند. مدل سازی سهم بازار انواع خودروها یکی از ابزارهای برآورد تقاضای انرزی مصرفی در بخش حمل و نقل به شمار می رود. تحلیل پویایی سیستم ها یکی از ابزارهای مدل سازی ریاضی است که به واسطه توان بالای آن در کمّی نمودن مفاهیم کیفی و همچنین به دلیل نگاه علی و معلولی به پدیده ها از قابلیت بالایی در مدل نمودن مسائل پیچیده برخوردار است. این روش بر پایه مفاهیم مهندسی کنترل و ساختار مدارهای کنترلی بنانهاده شده است که در این گزارش به مدل سازی انرژی بخش حمل ونقل و برآورد سهم بازار انواع خودروها توسط این روش پرداخته شده است. با لحاظ نمودن نرخ رشد تولید ناخالص داخلی 6/3 % و نرخ رشد قیمت نفت خام 4/2 % به عنوان سناریو مرجع، سهم بازار خودروهای بنزینی در سال پایه از 76% به 59%در سال 1420 کاهش یافته و این سهم با خودروهای سوخت جایگزین، جایگزین می گردد و سهم هر یک از 0% در سال پایه به ترتیب، دیزل: 10% ، هیبرید الکتریک ها:5/5 % ، پلاگین هیبریدها: 2 %، الکتریکی:2/1 %، گازسوز: 7% و پیل سوختی : 7/0 % افزایش می یابد. همچنین نفوذ 2000 جایگاه های سوخت های هیدروژن و الکتریکی تا سال 1420 ، افزایش مصرف کلیه سوخت ها، اعم از فسیلی و جایگزین و بالطبع افزایش تولید گازهای گلخانه ای توسط خودروها بجز خودروهای الکتریکی و هیدروژنی از دیگر نتایج مدل در سناریو مرجع می باشند. تحلیل حساسیت مدل، علاوه بر سناریوی مرجع، توسط 3 سناریو دیگر بررسی شده است. سناریوسازی ها با توجه به مقایسه ی تأثیر دو پارامتر نرخ رشد قیمت نفت خام و نرخ رشد gdp مطرح گردیده اند. در نتیجه، افزایش نرخ رشد gdp و افزایش نرخ رشد قیمت نفت خام، هر دو منجر به نفوذ بیشتر خودروهای با سوخت جایگزین و کاهش سهم خودروهای سوخت فسیلی می شوند.

مزایای موجود در سیستم نیوماتیکی مانند قابلیت دسترسی، نسبت توان به وزن بالا، هزینه پایین و ایمنی باعث شده کاربرد آن ها رو به گسترش باشد. اما از طرفی نیز عواملی مانند رفتار غیرخطی و کنترل پذیری پایین باعث ایجاد مشکلاتی در به کارگیری آن ها شده است. در این پروژه مدل سازی و کنترل هوشمند یک سیستم سرونیوماتیک تک محوره مد نظر می باشد. ابتدا مدل دینامیکی سیستم سرونیوماتیک با استخراج معادلات غیرخطی حاکم توصیف شده است. مدل ریاضی شامل معادله حرکت پیستون و بار، با در نظر گرفتن اصطکاک، معادلات فشار در محفظه های سیلندر و معادلات جریان هوای عبوری از شیرها بوده است. پیاده سازی معادلات و شبیه سازی در محیط matlabsimulink انجام شده است. آزمایش های عملی بر روی یک سیستم سرونیوماتیک تجهیز شده در آزمایشگاه شامل سیلندر نیوماتیکی و شیر، مدارالکترونیکی و سنسور اندازه گیر موقعیت انجام شده است. در مدار به کار گرفته شده در این سیستم به جای استفاده از شیر سرو از یک شیر دو وضیعته پاسخ سریع با تحریک pwm استفاده شده است. جهت کنترل موقعیت سیستم سرو نیوماتیک ابتدا یک کنترل کننده pid تنظیم شده و در مدل سازی کامیپوتری مورد استفاده قرار گرفته است. سپس این کنترل کننده با تنظیم دوباره نیز در آزمایشگاه پیاده سازی شده است. در دو حالت مدل سازی و آزمایش عملی در شرایط طراحی کنترل کننده pid پاسخ مناسبی ارائه داده است؛ اما در شرایط تغییر بار رفتاری نوسانی و نامطلوب داشته است. از این رو طراحی یک کنترل کننده هوشمند مانند فازی مد نظر قرار گرفته است. تمامی مراحل طراحی کنترل کننده فازی در matlabfuzzy toolbox به انجام رسیده است. ورودی های کنترل فازی خطا و مشتقات اول و دوم آن و خروجی سیگنال فرمان مدار الکترونیکی جهت ایجاد سیگنال pwm می باشد. ابتدا این کنترل کننده، پس از ایجاد پایگاه قواعد مناسب با روش سعی و خطا، بر مدل سازی های نرم افزاری اعمال شده است و پس از حاصل شدن نتایج مناسب، بر روی سیستم تجهیز شده در آزمایشگاه اعمال گردیده است. در آزمایش های عملی موقعیت پیستون توسط سنسور اندازه گیری می شود، سپس سیگنال اندازه گیری شده توسط یک کارت واسط i/o به کامپیوتر فرستاده شده و متناسب با پایگاه قواعد موجود در کنترل کننده، فرمان کنترلی مناسب به سیستم اعمال می گردد. نتایج این کنترل کننده طراحی شده در شرایط تغییرات بار خارجی عملکردی رضایت بخش داشته است. در نهایت نیز برای بررسی عملکرد کنترل کننده فازی طراحی شده از معیارهای عملکرد itae و iae و مقایسه با کنترل کننده pid استفاده شده است.

بسیاری از مطالعات بازار خودرو پیش بینی کردند که خودروهای با سوخت جایگزین بخش در حال گسترش ناوگان خودرو ایران در آینده هستند. این پیش بینی ها باعث فهم جامعه، تولید کنندگان، صنایع برق و سیاستگذاران از تاثیر ورود این خودروها می-گردد. پیش بینی بازار با توجه به فاکتورهایی که مدل کردن آنها با ابزار کلاسیک دشوار است، پیچیده است چرا که بررسی فاکتورهای انسانی و کیفی تاثیرگذار بر روی انتخاب خودروی مصرف کننده، فرآیندی پیچیده و کاملاً ناهمگن است. لذا باید از یک مدل شبیه سازی که قابلیت بیان جزئیات این فاکتورها در آن وجود دارد، کمک گرفت. مدلسازی عامل محور یکی از روش-های نوین شبیه سازی بوده که به خوبی قابلیت های ذکر شده را دارا می باشد و برای پیش بینی بازار آینده خودروی کشور پیشنهاد می گردد. در این تحقیق افراد با توجه به درآمد و سن و ویژگی های خودرو و سوخت و تبلیغات موجود و در چارچوب یک مدل عامل محور، اقدام به انتخاب خودرو مورد نظر می کنند. مصرف انواع سوخت و میزان آلایندگی ناوگان خودروها با توجه به ترکیب خودروهای موجود، تعیین می شود. نتایج شبیه سازی مدل ارائه شده نشان می دهد که افزایش قیمت بنزین، گسترش زیرساخت-های لازم برای ورود خودروهای با سوخت جایگزین به بازار و کاهش مالیات آنها، بهترین راه حل عملی برای حرکت بازار خودرو به سمت خودروهای با سوخت جایگزین می باشد.