هدف از طراحی یک کنترل کننده تطبیقی، طراحی یک کنترل کننده است بطوریکه خروجی سیستم بتواند در حضور تغییر پارامترهای ساختار سیستم، مقدار مطلوب را ردیابی کند. یک کنترل کننده تطبیقی معمولااز یک جبران ساز خطی به همراه یک مکانیزم تنظیم پارامترها تشکیل شده است که در مجموع یک کنترل کننده غیرخطی را تشکیل می دهد. به علت غیرخطی بودن کنترل کننده، پاسخ گذرای سیستم اغلب نامطلوب بوده و علاوه بر آن سیگنالهای کنترل ممکن است بزرگ باشند. در این پایان نامه هدف بررسی روشی جدید در کنترل تطبیقی است بطوریکه ردیابی مطلوب سیستم را در فاز گذرا تضمین کند. روش کنترل تطبیقی مورد استفاده در پایان نامه، روش کنترل تطبیقی مدل مرحع است. یکی از راههای بهبود پاسخ گذرای سیستم، استفاده از کنترل کننده های خطی متناوب (lp) است. در این روش به جای تخمین پارامترهای سیستم، سیگنال کنترل ایده آل تخمین زده می شود. روش دیگر استفاده از فیلتر های پائین گذر را در خروجی سیستم و کنترل کننده مجاز می دارد، بطوریکه در این روش، می توان با تغییر پارامترهای فیلتر به عملکرد گذرای مطلوب و همچنین تلورانس نویز چشمگیر در پاسخ، دست یافت. این دو روش و سایر روشهای دیگر هر یک مزایا و معایب خود را دارند که در این پایان نامه بررسی خواهد شد. ‍

آشوب یکی از پدیده هایی است که در سال های اخیر توجه بسیاری از محققان و دانشمندان را به خود جلب کرده است. اگرچه در بسیاری از پدیده های طبیعی می توان آشوب را مشاهده کرد، اما کشف و معرفی آن در نیمه دوم قرن بیستم، حدود 60 سال پس از ارائه تئوری نسبیت اینشتین صورت گرفت. به همین علت است که تحقیقات در این زمینه نسبت به سایر زمینه های فیزیک جدیدتر به نظر می رسند. به ویژه در سال های ابتدایی دهه 90 پس از معرفی مفاهیم «کنترل آشوب» و «همزمان سازی» آن، تحقیقات بسیار وسیعی در زمینه کاربردهای بالقوه آشوب در حوزه های مختلف و نیز استفاده عملی از آن صورت گرفته است. در گزارش حاضر به بررسی امکان کاربرد آشوب در مخابرات و مسائل مختلف مرتبط با آن پرداخته شده است. از جمله این مسائل، وجود نویز در سیستم های عملی است که در نهایت سعی کرده ایم روشی برای تخمین فیلتر نویز در قسمتِ گیرنده سیستم مخابراتی، به ویژه نویز رنگی، ارائه کرده و امکان پیاده-سازی عملی آن را بررسی کنیم. این گزارش در 5 فصل تنظیم شده است. در فصل اول مروری بر تاریخچه آشوب و کاربرد آن در سیستم های مختلف انجام می گیرد. در این بخش، از کاربرد آشوب در مخابرات صرف نظر شده و به فصل های بعد موکول شده است. در فصل دوم با مفاهیم آشوب و چند سیستم آشوبگونه آشنا می شویم. فصل سوم به کاربرد آشوب در مخابرات اختصاص دارد. در این فصل مرور جامعی بر مسائل مختلف مرتبط با مخابرات آشوبی انجام گرفته است. فصل چهارم به مبحث مهمی از کنترل آشوب که طراحی مشاهده گر است، پرداخته می شود. در این فصل علاوه بر معرفی چند نوع سیستم مشاهده گر، چند روش برای فیلتر کردن نویز در مشاهده گر مورد بررسی قرار می گیرد. طراحی فیلتر نویز رنگی در انتهای این فصل انجام شده و نتایج شبیه سازی های مربوطه آمده است. در پایان در فصل پنجم امکان پیاده سازی عملی سیستم بررسی خواهد شد.

در این نوشتار ، در فصل اول کلیاتی در مورد شناسایی سیستم ها و آشنایی با سیستم موردنظر بیان خواهد شد. در فصل دوم انواع روشهای شناساییِ مدلهایِ خطی و غیرخطیِ متداول ، مرور خواهد شد و نتایج حاصل از به کارگیریِ این مدلها بر روی داده های سیستم موردنظرآورده خواهد شد. در فصل سوم از این نوشتار به معرفیِ ساختار pci پرداخته خواهد شد. یک کاربرد برای مدل هایی با ساختار pci زمانی مطرح می شود که یک ساختار مدلِ خاص یا روش شناسایی به کار گرفته شده در آن جهت تخمین پارامترهای مدل ، نتوانند به تنهایی دینامیک های سیستم مورد نظر را مدل کنند. در این حالت با تعمیم آن مدل به ساختار pci نتایج شناسایی تا حد قابل قبولی بهبود خواهند یافت . در این فصل دو مورد از این حالت ها درنظر گرفته خواهند شد . در مورد اول یک مدل وینر مدنظر است که از روش پیشنهادی کورنبرگ در تخمین بخش های خطی و غیرخطی آن استفاده می شود.کورنبرگ این روش را جهت طبقه بندی پروتئین ها در زمینه علوم بیوالکتریکی و در حالت siso مطرح کرده است. روش فوق در ابتدا با ایده ای بسیار ساده به شکل miso در نظر گرفته خواهد شد و سپس بر داده های مورد نظر به کار گرفته خواهند شد . همانگونه که انتظار داریم این مدل با روش شناساییِ مطرح شده ، قابلیت شناساییِ سیستم دینامیکی موردنظر ما را ندارد . در ادامه با تعمیم آن به ساختار pci نشان داده خواهد شد که نتایج تا حد قابل قبولی بهبود خواهند یافت. در مورد دوم ، شناساییِ یک مدل هامرشتین به صورت mimo موردنظر است که از توابع اورتونرمال جهت نمایش بخش های خطی و غیرخطی استفاده می شود. این روش شدیداً به مرتبه مدل انتخاب شده و قطب های توابع اورتونرمال که تحت عنوان اطلاعات اولیه سیستم معلوم فرض می شوند ، بسیار حساس می باشد . انتخاب نادرست این پارامترها می تواند روی نتیجه نهاییِ تخمین ، اثرات نامطلوب زیادی بگذارد. از طرفی دیگر الگوریتم پیشنهادی جهت تخمین مرتبه مدل و قطب های توابع اورتونرمال برای سیستم مورد نظر ما مرتبه های نسبتاً بالا(بیشتر از 30) را پیشنهاد می کند که حجم محاسبات بسیار بالا و مشکلات محاسباتی را منجر خواهد شد. در این حالت ابتدا برای سیستم مورد نظر مرتبه های کم(کمتر از 5) انتخاب خواهد شد و سپس با تعمیمِ این مدل به ساختار pci نتایج تا حد قابل قبولی بهبود خواهند یافت . در فصل چهارم روشی در شناساییِ ساختار مدلهای بلوگ گرا که مبتنی بر تخمین متغیرهای میانی و به کارگیری اصل جداسازی جمله کلیدی است ، معرفی خواهد شد . قبلاً این روش برای مدلهای هامرشتین و وینر به کار گرفته شده بود که رابطه خروجی بر حسب ورودی در این مدل ها در نهایت به شکل یک مدل bj بیان شد . در این حالت برای شناسایی پارامترهای مدل یا می بایست از روش های غیرخطی کمک گرفت یا اینکه با کمک روش های شناسایی خطی می توان مدل با تعداد پارامترهای اضافی را شناسایی کرد و یا از الگوریتم های راحت سازی استفاده کرد . در این فصل در ابتدا مروری بر روش فوق خواهد شد ، سپس روابط برای مدل با ساختار miso lnl تعمیم داده خواهد شد و نتایج حاصل از شبیه سازی داده های سیستم مورد نظر با این روش ارائه خواهد شد . در ادامه با استفاده از ایده مطرح شده در این روش و با کمی تغییر در نحوه بیان معادلات نشان داده خواهد شد که روابط مربوط به مدل miso wiener و miso lnl به شکل یک مدل خطی arx می تواند بازنویسی شود . در این حالت می توان از روشهای بازگشتی ِخطی نظیر rls , rplr , … جهت تخمین پارامترهای اصلیِ مدل ، بدون هیچ گونه افزونگی در تعداد پارامترها استفاده کرد . در ادامه همین کار برای مدلهایی با ساختار miso lnln در دو حالت انجام خواهد شد . در حالت اول بخش غیرخطی گری خروجی چندجمله ای یک تکه ای در نظر گرفته خواهد شد و در حالت دوم روابط برای غیرخطی گری خروجی به شکل چندجمله ای دو تکه ای استخراج خواهند شد. در نهایت نیز نتایج حاصل از به کارگیری این مدلها در هر دو حالت ارائه خواهند شد.

با توجه به اهمیت و کاربرد فراوان ردیابی اهداف دارای مانور در سیستمهای کنترل ترافیک هوایی و مسائل نظامی، در این پایان نامه انواع مدلهای تولید شده برای توصیف دینامیک حرکت هدف و روشهای اصلی در تخمین حالتهای هدف که شامل سه دسته ی کلی نویز معادل، تشخیص و تخمین ورودی و سویچینگ می باشند، مرور شده است. روشهای ارائه شده تا کنون بر اساس نامعینی هایی از نوع تصادفی سفید پایه گذاری شده اند و نمی توانند تخمینهای مناسبی برای اهداف دارای مانور بالا ارائه دهند. از آنجا که این نوع نامعینی ها نیازمند اطلاعاتی از نویز (میانگین و واریانس) می باشند، و اغلب این اطلاعات در دسترس نبوده یا دارای خطا می باشند، در این پایان نامه مدلی بر اساس نامعینی های نامشخص ولی محدود برای حرکت هدف در نظر گرفته شده و الگوریتمهای متناسب با آن بوسیله تلفیق روش نویز معادل با روش تشخیص و تخمین ورودی ارائه شده است. با توجه به اینکه این نوع نامعینی به اطلاعات کمتری (باند) از نویز نیازمند است بنابراین، روش ارائه شده دارای مقاومت بیشتری نسبت به تغییر نامعینی های موجود در مدل هدف است. نتایج شبیه سازیها نشان می دهد که روشهای ارائه شده بر اساس نامعینی نامشخص ولی محدود توانسته است که علاوه بر ردیابی اهداف دارای مانور پایین، مانورهای بالا و با پیچیدگی بیشتر را نیز به خوبی ردیابی می کند. همچنین نتایج شبیه سازیها برای تغییر پارامترهای موجود در مدل هدف مقاوم بودن این روش را نشان داده است.

در سا لهای اخیر کنترل و تحلیل سیستم های آشوبی مورد توجه بسیاری از محققان و دانشمندان بوده است. یکی از مهمترین این کاربردها در مهندسی برق، در زمینه همزما نسازی سیستم های آشوبی است که در این رساله بررسی شده است. به این منظور ساختار و ویژگی های انواع روش های همزمان سازی سیستم های آشوبی و سیستم های مخابرات آشوبی بررسی شده اند و با مقایس هی این ساختارها نشان داده شده که همزمان سازی با استفاده از تخمینگر های (رویتگرهای) حالت مزایای متعددی نسبت به بقیه روش ها دارند. عوامل متعددی در کیفیت تخمین حالت های سیست مهای دینامیکی بخصوص سیستم های آشوبی موثر هستند که از آن جمله می توان نامعین یهای مدل و پارامتر، نویزهای سیستم و اندازه گیری، هزینه محاسباتی و اغتشاش را نام برد. در این رساله دو رویتگر جدید ارایه شد هاند و تاثیر این عوامل مزاحم، بخصوص نویز در طراحی آنها در نظر گرفته شده است. رویتگر اول رویتگر ضربه ای تطبیقی نام دارد که با استفاده از دنباله ای گسسته از خروجی اندازه گیری شده سیستم، تخمینی پیوسته از حالت های سیستم بدست می دهد. این رویتگر می تواند در مواردی که انداز هگیری پیوسته خروجی غیرممکن یا پرهزینه است و همچنین در حالتی که فاصله زمانی بین اندازه گیری ها غیر یکسان است به کار رود. از مزایای دیگر این رویتگر می توان توانایی آن در تخمین پارامترهای نامعین سیستم، کمتر بودن هزینه محاسباتی آن در مقایسه با دیگر رویتگرهای متداول، و قابل استفاده بودن آن در حالتی که خروجی سیستم تحت تاثیر اغتشاش کران دار باشد را نام برد. در نهایت، روند طراحی این رویتگر با استفاده از دسته ای از نامعادلات ماتریسی خطی بیان شده، که بدست آوردن ماتریس های بهره ضربه ها و بقیه ماتریس ها و پارامترهای مورد نیاز رویتگر را ساده تر م یکند. رویتگر دوم رویتگر مد لغزشی تطبیقی اتفاقی نام دارد و قادر به تخمین حالت ها و پارامترهای سیستم با وجود نامعینی های مدل و پارامتر است. در این رویتگر پس از در نظر گرفتن تاثیر نویز اتفاقی، دینامیک های آن با استفاده از معادلات دیفرانسیل اتفاقی مدل و پایداری اتفاقی سیستم تخمین حالت ها بررسی شده است. شرایط حاکم بر بهره های این رویتگر نیز توسط نامعادلات ماتریسی خطی بیان شد هاند که روند طراحی را ساد هتر می نماید. همچنین با ارایه قضایای اثبات شده است که میانگین خطای تخمین حالت ها به صفر میل می کند و میانگین مربع خطای تخمین نیز کران دار باقی می ماند. علاوه بر این اثبات شده که اگر شرط تحریک پایای اتفاقی که در این رساله ارایه شده برقرار باشد پارامترهای تخمینی به مقدار صحیح خود میل می کنند. برای بررسی قابلیت های رویتگرهای ارایه شده از آنها در طر حهای همزما نسازی سیستم های آشوبی استفاده شده است. با استفاده از شبیه سازی و پیاده سازی های مداری مختلف نشان داده شده که این رویتگرها قادر به همزمانی با سیستم راه انداز و تخمین حالت ها و پارامترهای آن هستند. در نهایت از رویتگر مد لغزشی تطبیقی اتفاقی در پیاده سازی مداری یک سیستم مخابرات آشوبی استفاده شده است. نتایج عملی نشان م یدهند که با وجود عوامل مزاحم مختلف، گیرنده قادر به بازیابی پیام ارسالی فرستنده می باشد.

پروژه حاضر به تشخیص و تفکیک خطای مبتنی بر مدل در توربین گازی اختصاص دارد. این هدف با شناسایی سیستم توربین گازی و تخمین متغیرهایی از آن توسط رویتگر، و مقایسه این متغیرها با مقادیر واقعی (تشکیل مانده) برآورده شده است. اولین قدم در تشخیص خطا، فهم چگونگی عملکرد سیستم است. بدین منظور معادلات دینامیک ترمودینامیکی حاکم بر توربین گازی نوشته، و تحلیل شدهاند. پس از آن، شمار قابل توجهی از خطاهای متداول بر توربین گازی بیان، و تعداد اندکی از آنها نیز بررسی شده و چگونگی مدلسازی و نحوه تاثیرگذاری آنها بر مدل نیز تشریح شده است. در این میان خطای خوردگی شیر سوخت از حساسیت بسیار بالایی برخوردار است. عمل تشخیص خطا بر روی یک شبیهساز توربین گازی انجام گرفته است. این شبیهساز قابلیت تولید خطاهای آلودگی کمپرسور، خطای سنسور ترموکوپل و آسیبدیدگی نشتبند توربین را داراست. به منظور برخورد مبتنی بر مدل با خطا، اولین قدم انجام عمل شناسایی سیستم می باشد. از آن جایی که تشخیص خطا در پروژه حاضر با استفاده از ایده رویتگرها صورت گرفته است، نتیجه شناسایی به صورت تحقق فضای و روش شناسایی فضای حالت خطی مدنظر قرار گرفته arx حالت بیان میشود. از این منظر، استفاده از روشهای است. به منظور تولید مانده، رویتگرهای لیونبرگر و ورودی ناشناخته مورد استفاده قرار گرفته اند. رویتگر با ورودی ناشناخته قابلیت حذف اثر اغتشاش را ،با شرایطی، در خروجیها داراست. لذا به منظور جلوگیری از تشخیص اشتباه اغتشاش به جای خطا از آن استفاده میشود. در انتها مقایسهای بین نتایج حاصل از تشخیص خطا با این رویتگر و رویتگر لیونبرگر صورت گرفته است. وجود نویز در سیستم نیز، عاملی غیر قابل اجتناب است، لذا لازم است روندی برای مقابله با نویز اتخاذ شود. در این پروژه از روش فیلتراسیون نویز استفاده شده است. مساله دیگر اهمیت تفکیک خطاهای سیستم است. تفکیک خطا دارای راههای متنوعی است؛ در این پروژه با تحلیل خروجیهای مختلف، یک راه ساده برای تفکیک خطا پیشنهاد شده است. به دلیل اهمیت موضوع کنترل و حفاظت توربینهای گازی، بخش ضمائم را به بیان شیواتری از چگونگی اجرای زیمنس اختصاص دادهایم.

هدف اصلی از انجام این پروژه، طراحی یک کنترل کننده ی غیرخطی بهینه به منظور حذف تاب خوردن جرثقیل های حامل کانتینر می باشد. معمولاً کنترل کننده ها برای این دسته از سیستم ها طوری طراحی می شوند که بار را با بیشترین سرعت وکم ترین تاب خوردن از مبدا به مقصد بتوان حمل نمود. به طوریکه به هنگام رسیدن به مقصد، این تاب خوردن کاملاً از بین رفته باشد. در این پروژه، کنترل کننده را، با ایجاد درجات آزادی اضافی به سیستم مکانیکی، جدا از ارابه طراحی می کنیم. با این کار کنترل کننده در حمل بار تداخلی ایجاد نکرده و در نتیجه سرعت حمل و نقل افزایش می یابد. به منظور وفاداری به غیرخطی بودن سیستم، از کنترل کننده ی بهینه ی غیرخطی استفاده می کنیم. این کنترل کننده ها، توسعه یافته ی کنترل کننده بهینه ی خطی می باشند. به طوری که در آن ها معادلات ریکاتی وابسته به حالت خواهند شد. در این پروژه هر دو مدل دو و سه بعدی جرثقیل های حامل کانتینر استخراج و کنترل می شوند. مشاهده می شود که ما حتی قادر به حذف هر دو هر حرکت پیچشی و تاب خوردن جرثقیل، با شتاب حرکتی قابل قبول ارابه خواهیم بود. در فصل دوم به معرفی کنترل کننده های بهینه ی غیرخطی (sdre) به عنوان توسعه یافته ی کنترل کننده ی خطی بهینه (lqr)، به طوریکه معادلات ریکاتی در آن وابسته به حالت می باشند، می پردازیم. پس از مروری بر تاریخچه ی استفاده از این کنترل کننده ها به روش های مختلف طراحی این کنترل کننده ها، شرایط خاص و سایر نکات مربوط به آن می پردازیم. در فصل سوم به مدل سازی غیر خطی و طراحی کنترل کننده ی غیرخطی sdre برای مدل دو بعدی این دسته از جرثقیل ها می پردازیم. در فصل چهارم، به مدل سازی سه بعدی جرثقیل های حامل کانتینر و کنترل آن می پردازیم. مشکل اصلی در مدل سازی سه بعدی این دسته از جرثقیل ها خواهد بود. همانطور که پیش تر نیز گفته شد، اهمیت استفاده از این مدل ها در کنترل حرکات پیچشی می باشد. ما در این فصل با ورودی کنترلی جداگانه ای این نوع از حرکات را کنترل خواهیم کرد. اتفاقاً یکی از حسن های کنترل کننده های sdre در سادگی طراحی یک کنترل کننده ی غیرخطی و چند متغیره می باشد. در فصل پنجم نیز به ارایه ی نتایج و پیشنهادات برای ادامه ی کار در این زمینه می پردازیم.

گسترش روز افزون شبکه اینترنت و افزایش تعداد کاربران، پدیده ای به نام تراکم به وجود آورده است. تراکم یکی از مشکلات اصلی در زمینه مهندسی ترافیک در اینترنت است که ناشی از بیشتر شدن تقاضای پهنای باند از ظرفیت شبکه و یا ازدیاد حجم داده در بافر مسیریاب های شبکه می باشد. تراکم باعث بروز مشکلات زیادی در شبکه مانند افزایش تأخیر، عدم استفاده از پهنای باند موجود شبکه، سرریز بافر مسیریاب ها، تلفات داده و در نهایت پدیده شکست تراکم می گردد. روش های مختلفی برای کنترل تراکم در شبکه موجود است، که از آن جمله می توان کنترل تراکم در سمت فرستنده-گیرنده (روش انتها به انتها) و کنترل تراکم در سمت مسیریاب ها (روش میانی) را نام برد. در روش انتها به انتها با افزودن مکانیزم های پرهیز از تراکم به پروتکل شبکه با پدیده تراکم برخورد می گردد. در روش کنترل تراکم در مسیریاب ها، که مدیریت صف فعال نام دارد، سعی بر این است که با نظارت و کنترل طول صف در بافر مسیریاب ها از بروز تراکم جلوگیری گردد. روش های مدیریت صف فعال اهداف مختلفی مانند کاهش تأخیر در شبکه، کاهش نرخ تلفات داده، افزایش گذردهی و به وجود آوردن عدالت بین کاربران شبکه دارند. در این پایان نامه کنترل کننده ای جهت مدیریت صف فعال در شبکه های اینترنتی با پروتکل معروف tcp (پروتکل کنترل انتقال) طراحی شده است. هدف از طراحی کنترل کننده در این پایان نامه پایدارسازی طول صف حول مقدار مطلوب و کاهش نوسانات تأخیر به منظور افزایش کارایی شبکه می باشد. بدین منظور ابتدا به معرفی و مرور شبکه های کامپیوتری و اجزای مختلف آن ها، مطالعه پروتکل های مختلف و مدل سازی جریان سیال شبکه های tcp پرداخته شده است. در ادامه پدیده تراکم مورد مطالعه قرار گرفته و روش های مختلف مدیریت صف فعالی که تاکنون برای جلوگیری از تراکم ارائه گردیده اند معرفی شده است. سپس به تنظیم پارامترهای دو روش غالب مدیریت صف فعال، یعنی روش red و روش pid، توسط الگوریتم ژنتیک به منظور کاهش جیتر (نوسانات تأخیر) در شبکه پرداخته شده است. در انتها روش کنترل کننده حداقل واریانس تعمیم یافته برای سیستم های غیرخطی به منظور مدیریت صف فعال برای پایدارسازی طول صف حول مقدار مطلوب و کاهش جیتر در شبکه ارائه شده است. با انجام شبیه سازی توسط نرم افزار شبیه ساز شبکه ns2 کارایی و عملکرد این روش در مقایسه با روش های موجود و عملی red و pi بررسی شده است.

برای انتقال سوخت، از خطوط انتقال استفاده می شود. ممکن است بر اثر تصادف، خوردگی و یا با گذشت زمان، نشتی در طول خط لوله به وجود آید. وجود نشتی سبب اتلاف سوخت و یا بروز حوادث می شود. در نتیجه ارائه روشی برای تشخیص نشتی از خطوط لوله، اهمیت زیادی دارد. در گذشته روش های گوناگونی به این منظور ارائه شده است. در این تحقیق روش های مختلف تشخیص نشتی به طور کامل معرفی و دسته بندی شده اند. پس از بررسی روش های موجود، روش جدیدی برای مساله تشخیص نشتی از خطوط انتقال طرح گردیده است. این روش، در واقع یک روش پایش نرم افزاری است که تنها از اندازه گیری هایی که ابزاردقیق موجود در خط، در اختیار قرار می دهد، استفاده می کند. در این روش، از مدل خط لوله استفاده نمی شود و به جای آن رفتار سیال درون لوله بررسی می شود. سیگنال های دبی جریان و فشار گاز در نقاط مشخصی از خط لوله را به عنوان سیگنال های وابسته به زمان در نظر می گیریم. برای تشخیص نشتی از فیلتر کالمن و فیلتر کالمن حالت افزوده استفاده می شود. برای تست روش پیشنهاد شده، یک خط لوله، در نرم افزار الگا، شبیه سازی شده است. در شبیه سازی از مشخصات یک خط لوله واقعی استفاده می شود. فشار در نقاطی که سنسور وجود دارد، اندازه گیری و ثبت شده اند. برای نزدیک تر شدن نتایج شبیه سازی به واقعیت، نویز اندازه گیری به آنها اضافه شده است که باعث بهبود در شناسایی و تخمین پارامترها می شود. با استفاده از این داده ها توانایی روش پیشنهاد شده برای تشخیص نشتی سنجیده شده است. برای شناسایی سیستم از اطلاعات دبی جریان و فشار نقاط مختلف با نشتی ها و اندازه های مختلف استفاده می شود و در ادامه با استفاده از ماتریس های شناسایی شده، نشتی را در نقاط و زمان های مختلف تشخیص داده شده و مقدار آن نیز تخمین زده شده است.

امروزه با توسعه تکنولوژی استفاده از سیستم های کنترلی تحت شبکه شده مورد توجه قرار گرفته است. به سیستم کنترلی که در آن سنسور، کنترل کننده و عملگر اطلاعات خود را از طریق شبکه بلادرنگ ارسال کند سیستم کنترل تحت شبکه (ncs) گویند. در این پایان نامه علاوه بر معرفی سیستمهای کنترل تحت شبکه به بررسی مشکلات ناشی از بکارگیری این سیستم ها، بلاخص اثرات ناشی از تاخیر در این سیستم ها که باعث کاهش کارایی شبکه و یا ناپایداری در آنها می گردد می پردازیم. که تلاش گردیده تا بتوان اثرات ناشی از شبکه را تا حد امکان کاهش داد. در این راستا از شبکه عصبی و کنترل کننده بهینه کمک گرفته شده است، که به منظور کنترل سیستم با تاخیرهای ثابت بزرگتر از دوره نمونه برداری از شناساگر عصبی پیش بین و کنترل کننده بهینه، شناساگر عصبی و کنترل کننده عصبی، کنترل کننده pid خود تنظیم استفاده شده و سپس تلاش گردید تا برپایه تاخیر تصادفی، ضریب کنترلی پویایی برای کنترل کننده طراحی شود و همچنین با ترکیب کنترل کننده بهینه و شناساگر پیش بین به کنترل سیستم با تاخیر تصادفی پرداخته شد.

در طراحی کنترل کننده ها برای سیستم هایی با عدم قطعیت، عمومی ترین روش کلاسیک، استفاده از کنترل مقاوم و کنترل تطبیقی مرسوم بود. در صورت وقوع تغییر ناگهانی در دینامیک سیستم یا محیط عملکرد (مانند نقص اجزا) و در ادامه آن بروز پاسخ گذرای نامطلوب (که ممکن است باعث ناپایداری سیستم شود)، ممکن است کنترل تطبیقی جوابگو نباشد. برای برطرف کردن مشکل عدم قطعیت های بزرگ و بهبود پاسخ گذرا، کنترل کلیدزنی در سالهای اخیر بسیار گسترش یافته است. بطور کلی سیستم سوئیچ شده خصوصیات و ویژگی های تک تک زیر سیستم ها را به ارث نمی برد. در این پژوهش به بررسی کنترل کننده های مینیمم واریانس، مینیمم واریانس نموی و کنترل کننده lqg در حضور نویز در سیستم های کلید زنی پرداخته شده است و نشان داده شده است که با استفاده از این کنترل کننده ها می توان اثر نویز را در خروجی به حداقل رساند و واریانس خروجی را تا حد امکان به واریانس نویز نزدیک کرد. در فصل اول سیستم های تصادفی و کنترل کلید زنی به اختصار بررسی شده است. در فصل دوم به معرفی کنترل کننده ی مینیمم واریانس، کنترل کننده مینیمم واریانس نموی و فرایندهای تصادفی و همچنین معرفی انواع نویز پرداخته شده است و با ارائه مثالهایی طراحی این نوع کنترل کننده ها مورد بررسی قرار گرفته است و با استفاده از کنترل کننده مینیمم واریانس نموی توانمندی این روش کنترلی در ردیابی خروجی مطلوب و حداقل کردن واریانس خروجی، نشان داده شده است. در فصل سوم، انواع روش های کلیدزنی مرسوم بررسی شده است و با استفاده از نتایج شبیه سازی ، به منظور نشان دادن توانایی کلیدزنی در پایدارسازی زیرسیستم های ناپایدار پرداخته شده است . در هیچکدام از تحقیقات نامبرده و پژوهش های دیگر در این زمینه، از معیار واریانس و محاسبه آنلاین واریانس در سیستم های کنترل کلیدزنی، جهت کلیدزنی بین زیر سیستم های مختلف استفاده نشده بود. نوآوری این پژوهش در فصل چهارم، اعمال روش پیشنهادی کلیدزنی و استفاده از نتایج شبیه سازی با روش محاسبه واریانس خروجی، جهت نشان دادن توانایی این نوع کلیدزنی در پایدار سازی سیستم و همچنین کاهش اثر نویز در خروجی، بوده است. همچنین در این فصل شبیه سازی بر روی یک سیستم مکانیکی جرم و فنر نیز انجام شده است، که از کنترل کننده مرسوم pid که در صنعت بسیار کاربرد دارد، برای کنترل این سیستم مکانیکی استفاده شده است و نتایج با کنترل کننده mpc که برای همین سیستم طراحی شده، مقایسه شده است. سپس رفتار این سیستم در حضور نویز بررسی شده است. همانطور که انتظار داشتیم استفاده از کنترل کننده مرسوم pid برای کنترل این سیستم در حضور نویز امکان پذیر نبود. پس به طراحی کنترل کننده مینیمم واریانس نموی پرداخته شد و به نتایج مطلوب و هدف مورد نظر که دنبال کردن ورودی بود، دست یافتیم.

نیروگاه ها از واحدهای صنعتی بسیار مهم با عملکرد رفتاری پیچیده، غیرخطی و متغیر با زمان بوده که نقش بسیار کلیدی را در کشور ایفا می کنند. بروز هر گونه عیب می تواند موجب ایجاد اشکال در عملکرد عادی آنها شده و چنانچه به موقع تشخیص و نسبت به رفع آن اقدامی صورت نگیرد منجر به توقف عملکرد و در نهایت ایجاد سوانح و حوادث برای تجهیزات و حتی جانی می شود و خسارات بسیار سنگین مالی بر جای گذارد.در این راستا روشهای ارائه شده نه تنها باید قابلیت تشخیص وقوع عیب در سیستم را دارا باشند بلکه باید بتوانند نوع خطا و مشخصات آنرا شناسایی و اعلام نمایند. جهت برآوردن این نیازها جهت تشخیص و شناسایی خطا از یکی از تکنیک های شناسایی سیستم به نام شناسایی زیرفضا برای شناسایی پارامترهای فضای حالت استفاده کرده ایم سپس پارامترهای تخمین زده شده را به عنوان ویژگی در سیستم تشخیص خطا بکار بردیم و با کاهش ویژگی ها اقدام به تشخیص خطا کردیم. این الگوریتم ها از آنجا که شناسایی فضای حالت را به طور مستقیم از داده های ورودی ـ خروجی با استفاده از ls خطی انجام میدهند مشکلات مربوط به بهینه سازی غیرخطی را نداشته و فضای حالت بهینه را در اختیار ما قرار میدهد. الگوریتم های شناسایی زیرفضا جهت محاسبات روی ـ خطی به علت نیاز به حجم بالای داده های ورودی ـ خروجی که در تجزیه زیرفضاها با استفاده از svd دارند مناسب نیستند به این منظور با تعمیم این الگوریتم ها به روش انتشاردهنده (propagator) محاسبه زیرفضاها به صورت روی خطی به راحتی انجام میپذیرد. همچنین برای رفع مشکل غیرخطی داده ها یک مدل همرشتاین که شامل بخش غیرخطی ls-svm میباشد به صورت روی ـ خطی نیز طراحی شد. در نهایت جهت کاهش پیچیدگی ریاضیاتی ما یک رهیافت تشخیص خطای موثر از مفهوم ردیابی زیرفضا استفاده کرده ایم و یک الگوریتم ردیابی زیرفضای مقاوم توسعه داده شده که تحت عنوان ردیابی زیرفضای تقریبی تصویر عمود شناخته میشود که با کاهش ویژگی ها (feature) اقدام به تشخیص و شناسایی خطا میکند.به طور کلی روش شناسایی زیرفضا به دقت روش های شناسایی (pem) نیست اما مزایایی از قبیل سرعت و تعمیم به سیستم های mimo را دارا میباشد.

خودروهای الکتریکی- هیبریدی از جمله موضوعات پیشرو در پژوهش های علمی و صنعتی می باشد. نیاز روز به یافتن راه حلی برای مشکلات زیست محیطی علاقه به کار در این حوزه را در سالهای اخیر افزایش داده است. بررسی و یافتن مدلهای دقیق و کاربردی که بدور از پیچیدگی های بسیار و غیر خطی گری های فراوان بتواند به صورت مناسب و با دقت کافی به توصیف و مدل سازی رفتار یک سیستم پیچیده مانند خودروی الکتریکی- هیبریدی بپردازد از نیازهای بسیار مهم و حیاتی است. از دیگر سو مسئله مدیریت بهینه مصرف انرژی که از اصلی ترین مشکلات خودروهای الکتریکی– هیبریدی است نیز ضرورت ارائه روشهای کنترل بهینه کارا را آشکار می سازد. در این پایان نامه ما نخست به بررسی دقیق زیر سیستم ها و عناصر بکار رونده در خودروهای الکتریکی– هیبریدی پرداخته سپس با تجمیع این مدلها، مدلهایی مناسب و غیر خطی برای خودروی الکتریکی-هیبریدی بدست خواهیم آورد که جامع بوده و براحتی و با اندک تغییری بتوانند برای گستره وسیعی از خودروهای الکتریکی-هیبریدی قابل استفاده باشد. این مدل جامع حرکت خودرو در سه راستای حرکت طولی، حرکت عرضی و حرکت پیچشی را کدل می کند. سپس با صرف نظر از معادلات حرکت در راستای عرضی و پیچشی مدل کاهش مرتبه یافته را بدست آورده و نشان خواهیم داد برای بسیاری از کاربردهای معمول مدل کاهش یافته با حفظ دقت در توصیف رفتار سیستم سبب کاهش حجم محاسبات می شود. در نهایت با استفاده از روش کنترل بهینه غیر خطی به روش معادله ریکاتی وابسته به حالت که تعمیمی از روشهای کنترل بهینه خطی برای سیستم های غیر خطی افاین در ورودی می باشد به کنترل ردیاب سرعت که مهمترین مسئله کنترلی در خودروهای هیبریدی الکتریکی می باشد و تنظیم کننده مدل های جامع و کاهش یافته بدست آمده خواهیم پرداخت.

در این پایان نامه برای گروهی از سیستم های دینامیکی خطی با پارامترهای نامعلوم، یک روش کنترل تطبیقی مدل مرجع به حالت فیدبک خروجی تعمیم یافته است، به طوری که تطبیق پایدار را در حضور اشباع ورودی تضمین می نماید. برای سیستم هایی که در حالت حلقه باز پایدارند، پایداری سیستم حلقه بسته به صورت سراسری و برای سیستم های به صورت حلقه باز ناپایدار، سیستم حلقه بسته به شکل محلی پایدار می گردد. در این روش به ازای برقراری شرایطی می توان تضمین نمود که سیگنال کنترل تطبیقی وارد ناحیه اشباع نگردد. علاوه بر این، با توجه به این که مدل خطای استفاده شده در مسئله به حالت استاندارد مورد استفاده در کنترل تطبیقی مقاوم است، با استفاده از کنترل تطبیقی مقاوم، مقاومت سیستم در برابر اغتشاشات محدود افزایش پیدا کرده است. این کار با اعمال روش اصلاح-? انجام پذیرفته است. شبیه سازی یک سیستم با درجه نسبی 2 نتایج حاصل شده را تایید می کند.

سوء مصرف مواد محرک تاثیر شدیدی بر رفتار رانندگی دارد و ایمنی سیستم حمل و نقل را مختل می سازد. این پژوهش به منظور بررسی الگوی رانندگی تحت تاثیر مصرف این مواد انجام شده است. در این پژوهش 24 راننده ی سالم حرفه ای اتوبوس و 7 راننده ی معتاد به آمفتامین در شبیه ساز رانندگی اتوبوس اسکانیا مورد آزمون قرار گرفتند. سناریوی انتخابی برای رانندگی بر روی شبیهساز، سناریوی تعقیب خودرو بود. جهت تحلیل رفتار رانندگان سالم و معتاد به آمفتامین، متغیرهای تاخیر لحظه ای هر راننده، برخی از شاخص های ایمنی شامل زمان تا برخورد، فاصله زمانی بین دو خودرو و چگالی غیرایمن و هم چنین فاصله ی طولی بین خودروی پیشرو و پیرو استخراج شدند. رفتار رانندگی با استفاده از مدل ghr ابتدا توسط داده های شبیه-سازی شده و سپس با داده های گرفته شده از شبیهساز بررسی گردید. از یک شبکه عصبی- فازی جهت جداسازی اطلاعات افراد سالم و معتاد به آمفتامین استفاده شد. این شبکه ی anfis طراحی شده قادر است بخوبی اطلاعات افراد معتاد به آمفتامین را از افراد سالم جدا کند.

امروزه تقریباً در تمام زیر شاخههای کنترل حتی کنترل هوشمند از مزایای توابع اکیداً حقیقیمثبت در پایدار سازی سیستمهای کنترل حلقه بسته استفاده میشود. حضور این توابع در یک سیستم کنترل حلقه بسته میتواند به تولید یک تابع لیاپانوف برای تضمین پایداری سیستم حلقه بسته کمک کند. با این وجود شرایط لازم و کافی داده شده برای ماتریسهای تبدیل اکیداً حقیقیمثبت در مراجع مختلف برای سالهای مدید، یکسان نبوده است. این موضوع اخیراً مورد توجه قرار گرفته است و نشان داده شده است که قضایای قبلی دارای ناسازگاریهایی با تعریف این توابع هستند. در این مقاله یک تمایز مهم ماتریسهای تبدیل اکیداً حقیقیمثبت و حقیقیمثبت ارائه و اثبات میشود. علاوه بر این شرایط لازم و کافی سادهتر و کلیتری برای تعریف ماتریسهای تبدیل اکیداً حقیقیمثبت ارائه میشود. مزیت مهم کار حاضر استفاده از پارامترهای مارکوف سیستمهای چند متغیره است. میدانیم این پارامترها هم در حوزه فرکانس و هم در فضای حالت بهراحتی قابل محاسبه هستند و بنابراین چارچوب یکسانی را برای حوزه فرکانس و حوزه زمان فراهم میآورد. با ارائه چند مثال مزیت نتایج جدید در مقایسه به کارهای قبلی نشان داده شده است.

چکیده ندارد.

مسئله انتخاب سبد سهام بهینه همواره از مهم ترین مسائل اقتصاد مدرن بوده است. تخمین پارامترهای ریسک و بازده اهمیت فراوانی در مسئله بهینه سازی سبد سهام دارد. در این پژوهش، نشان خواهیم داد که یک سرمایه گذار با وجود n سهم ریسکی، چگونه می تواند دارایی اش را برای رسیدن به سود مشخص با حداقل ریسک بین این سهام پخش کند. چنین سبد سهامی، یک سبد سهام کارا نامیده می شود و پیدا کردن آن مستلزم حل مسئله بهینه سازی می باشد که برای این منظور از نسخه های بهبودیافته الگوریتم ازدحام ذرات استفاده شده است. ارزش سبد سرمایه و ریسک آن، به عنوان اهداف بهینه سازی و معیار ارزش در معرض ریسک مشروط، به عنوان سنجه ریسک به کار برده شده است و سه قید کاربردی نیز برای سبد سهام درنظر گرفته شده است. در مرحله بعد، به منظور تخمین پارامترهای ریسک و بازده در روز آتی و با در دست داشتن سری قیمت سهام ها در یک دوره زمانی مشخص، به پیش بینی قیمت روی آورده و از دو الگوریتم کاربردی روش های خود رگرسیونی و همچنین مدل کردن سری زمانی به فرم فضای حالت و استفاده از الگوریتم حداکثر انتظار برای تخمین پارامترهای آن و فیلتر کالمن برای تخمین متغیرهای حالت، استفاده نمودیم. نتایج عملی برای حل مسئله بهینه سازی سبد سرمایه در بازار بورس اوراق بهادار تهران، با انتخاب 20 شرکت از میان 30 صنعت فعال تر موجود، به دست آمده است که بیانگر قابلیت بالای الگوریتم‎های به‎کار گرفته شده در حل مسئله بهینه سازی مقید سبد سرمایه می باشد و نشان داده می‎شود که پیش بینی ارزش سبد سهام برای روز آینده ممکن و عملی است.

مسئله ی انتخاب سبد سهام بهینه، یافتن روشی بهینه برای تخصیص مقدار ثابتی سرمایه به مجموعه ای از دارایی های موجود است که با هدف داشتن حداکثر بازده مورد انتظار و در عین حال حداقل ریسک ممکن، صورت می گیرد. این مسئله توجه بسیاری از محققین در زمینه های مالی و نیز بهینه سازی را به خود جلب کرده است. بنابراین لازم است که الگوریتم های کارآمدی برای یافتن حل های نزدیک به بهینه، با هزینه های محاسباتی منطقی که برای افراد در کاربردهای عملی نیز قابل استفاده باشد، ارائه گردد. مدل ها و روش های متعددی برای حل این مسئله ارائه شده است. در این پایان نامه نیز الگوریتم بهینه سازی اجتماع مورچگان در فضای پیوسته که یکی از انواع روش های تخمین توزیع می باشد، برای حل این مسئله، مورد بررسی قرار گرفته است. هم چنین در عمل، یک سری قیود اساسی وجود دارند که محدودیت هایی از جمله سرمایه گذاری در تعداد معینی از دارایی ها را به دنبال خواهند داشت. در این رساله سبد سهام بهینه با درنظر گرفتن این قیود اساسی، به روش اجتماع مورچگان در فضای پیوسته برای 20 شرکت از میان 30 صنعت فعال در بازار بورس تهران،ارائه شده است. در این بهینه سازی هدف، دستیابی به حداکثر ارزش سبد سهام و حداقل ریسک ممکن با معیار اندازه گیری ارزش در معرض ریسک مشروط می باشد. سپس، با پیش بینی یک گام به جلو قیمت سهام برای 100 گام آتی از روش تخمین حداقل مربعات، نحوه ی انتخاب سبد سهام بهینه برای آینده به سرمایه گذار پیشنهاد شده است. در تمامی این مراحل، با روش های اعتبارسنجی گوناگون کارایی الگوریتم مذکور نشان داده شده است.

تأخیر پدیده ای است که در بسیاری از سیستم ها از جمله راکتورهای شیمیایی، مدل های رشد، خطوط ‏انتقال و ... رخ می دهد. واضح است که برای چنین سیستم هایی در نظر گرفتن تأخیر در طراحی ‏کنترل کننده و رویتگر الزامی است. بنابراین، طراحی کنترل کننده و رویتگر برای سیستم های تأخیردار ‏از جمله موضوعاتی است که توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. در این رساله، ابتدا یک ‏مسئله کنترل بهینه با معیار مربعی را برای دسته ای از سیستم های غیرخطی تأخیری تعریف می کنیم. ‏سپس با تعمیم ایده شبه خطی سازی، روشی را جهت یافتن یک حل زیربهینهِ این مسئله ارائه می-‏کنیم. با تعمیم روش پیشنهادی، امکان طراحی سیستم ردیاب و نیز کنترل کننده مد لغزشی حاصل ‏می شود. در یکی از مثال های شبیه سازی، بر مبنای یک مدل غیرخطی تأخیری از بیماری ایدز، رژیم-‏های دارویی مناسبی برای کنترل این بیماری ارائه می شوند. بر مبنای اصل دوگانی طراحی کنترل-‏کننده و رویتگر، روشی جهت طراحی رویتگر برای دسته ای از سیستم های غیرخطی تأخیری ارائه ‏شده است. به طور خلاصه می توان مهم ترین مزیت روش های پیشنهادی در این رساله را سادگی ‏طراحی آن ها دانست. ‏

توربین بادی با ژنراتور سنکرون مغناطیس دائم به علت مزایای قابل توجه، بخش زیادی از پژوهش های پیرامون استحصال انرژی الکتریکی از باد را به خود اختصاص داده است. این توربین توسط دو مبدل به شبکه متصل می شود. به منظور دست یابی به توان بیشینه مبدل سمت ژنراتور کنترل شده است. به علت متغیر بودن سرعت باد با زمان، عدم دسترسی مستقیم به برخی از حالت های سیستم، وجود نویزهای فرآیند و اندازه گیری و همچنین برش باد توسط پره های توربین که موجب اعمال ورودی غیریکنواخت به سیستم می-شود؛ استفاده از کنترل کننده تصادفی برای کنترل توان روش مناسبی است؛ به همین منظور در این پژوهش از یک کنترل کننده فیدبک بهینه ی تصادفی استفاده شده است. با توجه به اینکه سیستم تبدیل انرژی بادی یک سیستم غیرخطی است، از فیلتر کالمن توسعه یافته برای تخمین حالت های نویزدار استفاده شده و کنترل کننده فیدبک حالت بهینه با توجه به آن طراحی شده است. همچنین تخمین توسط فیلتر کالمن نیز صورت پذیرفته است و نتایج آن با نتایج فیلتر کالمن توسعه یافته مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی بر روی توربین 5/7 کیلووات نشان می دهد که روش استفاده از کنترل کننده فیدبک بهینه ی تصادفی با تخمین فیلتر کالمن توسعه یافته، مقاومت مطلوبی در برابر نویز دارد و سیستم تبدیل انرژی بادی، توان الکتریکی مطلوبی را به شبکه انتقال می دهد.

امروزه با رشد روزافزون اهمیت امنیت اطلاعات و محرمانه بودن داده‎ها، توجه به این موضوع به یکی از مباحث مورد علاقه پژوهشگران تبدیل شده است. همچنین توجه به سیستم‎های رمزنگاری که به عنوان ابزار شناخته شده برای تامین امنیت اطلاعات استفاده می شوند، رو به افزایش است. جعبه های جایگزینی(s-box) تنها بخش غیرخطی را در سیستم‎های رمزگذار بلوکی تشکیل می دهند، در حقیقت این بخش به عنوان هسته اصلی در الگوریتم‎های استاندارد رمزنگاری داده(des) و استاندارد پیشرفته رمزنگاری(aes) شناخته شده است. از این رو در دهه اخیر شاهد معرفی تکنیک‎های فراوانی برای طراحی جعبه های جایگزینی بوده ایم که سعی در پوشش نقاط ضعف موجود و مقاوم سازی در برابر حملات خطی و تفاضلی داشته اند. همانطور که دربالا اشاره شد، وجود ضعف در این بخش موجب بروز ضعف در امنیت سیستم رمزگذار می شود. هدف از این پایان نامه طراحی جعبه های جایگزینی دینامیک به کمک الگوریتم های تکاملی و نگاشت های آشوبی است. در این پایان نامه روشی جدید برای طراحی جعبه های جایگزینی معرفی می شود که ضمن برخورداری از ویژگی‎های موجود در تکنیک های قبلی، با به کارگیری تکنیک های یادگیری در طراحی، سعی در افزایش میزان غیرخطی بودن جعبه‏ها‎ی جایگزینی که همان معیار مقاومت در برابر حملات خطی و تفاضلی است را دارد. همچنین افزایش سرعت همگرایی و در نهایت تولید جعبه‏ها‎ی جایگزینی دینامیک از دیگر اهداف پایان نامه است.

چکیده در این پایان نامه موضوع پیاده سازی و تحلیل یک سیستم کنترل حلقه بسته با استفاده از ارتباط مخابراتی بی¬سیم، به منظور اجرای یک عملیات ساده تعقیب توسط دو ربات متحرک مورد توجه قرار گرفته است و اثرات ارتباط بی سیم بر روی آن بررسی می¬شود. به عبارت دیگر کنترل¬کننده¬ای که به منظور کنترل عملیات تعقیب، طراحی می¬شود، از طریق یک ارتباط بی¬سیم با ربات¬ها در ارتباط است. از این طریق یکی از اثرات ارتباط بی¬سیم، یعنی اتلاف بسته¬های داده روی عملکرد ربات¬ها بررسی می-شود. در ابتدا مقدمه¬ای در مورد ربات¬های متحرک و همچنین سیستم¬های کنترل شبکه شده بیان می-شود. سپس بعضی از اثرات شبکه مخابرات، مانند تاخیر و اتلاف اطلاعات روی این سیستم¬ها مورد بررسی قرار می¬گیرد. در ادامه، ساختار مورد نظر و هدف کلی سیستم، توضیح داده شده و نحوه پیاده سازی عملی سیستم و مدارات و قطعات استفاده شده برای سیستم نیز ارائه می¬شود. در انتها نحوه شناسایی مدل ربات¬ها، طراحی کنترل¬کننده فیدبک حالت بهینه، پیاده¬سازی آن روی ربات¬ها و اثر از بین رفتن داده¬های کنترلی، روی عملکرد ربات¬ها، ارائه می¬شود. نتایج بدست آمده، حاکی از اهمیت اثر محدودیت¬های ارتباطی بر عملکرد سیستم کنترل و لزوم پیش بینی تمهیدات مناسب برای کاهش این اثرات نامطلوب دارند. کلمات کلیدی: سیستم کنترل شبکه شده، ربات، اتلاف اطلاعات، تغییرات زمان نمونه¬برداری، ارتباط سریال، ارتباط بی¬سیم

در این پایان نامه یک توربین بادی محورافقی سه پره ی یک ونیم مگاواتی مورد بررسی قرار گرفته است. ‏ژنراتور مورد استفاده از نوع ماشین القایی مجهز به تغذیه ی دوگانه می باشد که امکان عملکرد در ‏سرعت های متغیر را دارد، ولی به صورت سرعت ثابت و در سرعت بهینه کنترل شده است‎ .‎به منظور ‏ایجاد مدل های مکانیکی و آئرودینامیکی از دو شبیه ساز ‏fast‏ و ‏turbosim‏ استفاده گردیده است. در ‏این دو شبیه ساز تمامی پارامترهای نامعینی از جمله تکانه های توربین، ضرایب اصطکاک، میرایی و ‏فنریت، اغتشاشات ناشی از جریان سیال، اثرات سایه ای برج توربین و جریان باد به صورت کاملاً متغیر ‏با زمان و مکان در فضایی سه بعدی و شبیه به محیط واقعی در مدل سازی لحاظ می شود. نکته ی ‏قابل توجه در این تحقیق این است که با وجود تمامی نامعینی های بیان شده، سیستم با دو ‏کنترل کننده ی سرعت و توان پایدار شده است. کنترل کننده ی سرعت در قسمت مکانیکی سیستم ‏تعبیه شده و با تغییرات زاویه ی فراز پره ها سرعت شفت را کنترل می کند. به دلیل وجود نقاط کار ‏متغیر، این کنترل کننده وابسته به حالت کار می کند. سرعت کنترل شده به ژنراتور منتقل می گردد و در ‏آنجا توسط کنترل کننده ی توان و با تغییرات ولتاژ روتور، توان خروجی سیستم (شامل توان اکتیو و ‏راکتیو) کنترل می گردد. از آنجایی که عامل تحریک سیستم (باد)، یک پدیده ی کاملاً تصادفی است، ‏برای بهبود کنترل سرعت شفت و در نتیجه کاهش خطای سیستم یک تخمین گر بهینه ی تصادفی نیز ‏مورد استفاده قرار گرفته است. مشخصات نامعینی باد نیز توسط روش های آماری به دست می آید. در ‏انتها خطای خروجی سیستم (توان ژنراتور) در دو حالت، یک بار بدون تخمین سرعت و بار دیگر با ‏تخمین سرعت مورد مقایسه قرار می گیرد.‏

مبحث تخمین حالت یا فیلترینگ، یکی از حوزه های پر کاربرد و مطرح در زمینه های ریاضی کاربردی، آمار، و مهندسی است که سابقه تحقیق و پژوهش در این باره، به بیش از چهل سال پیش می رسد. در کنار رویکردهای کلاسیک، فیلترینگ تکاملی، نامی است که تا کنون به طور غیر رسمی، به مجموعه ای از روش های فیلترینگ داده شده است که در آن ها، از روش های محاسبات تکاملی در ترکیب با روش های فیلترینگ کلاسیک (غالبا فیلتر ذره ای)، برای حل مسأله فیلترینگ غیر خطی و تخمین حالت سیستم های دینامیکی غیر خطی استفاده شده است. در مسیر کار پژوهشی این رساله، به عنوان اولین و اساسی ترین هدف، سعی شده است که، حوزه فیلترینگ تکاملی و روش هایی که در این حوزه طبقه بندی می شوند، به طور دقیق و کامل تعریف یا بازتعریف شوند. به عنوان هدف دوم، مدلی کامل و کلی از فیلترهای تکاملی (مبتنی بر الگوریتم تکاملی عادی و الگوریتم های تخمین توزیع) ارائه شده است که خصوصیات کلی یک فیلتر تکاملی را در بر دارد و پایه ای برای فیلترهای تکاملی جدید می باشد. هدف سوم نیز، معرفی یک یا چند روش فیلترینگ تکاملی جدید بوده است، که در نهایت منجر به معرفی چهار روش فیلترینگ تکاملی جدید شده است. در کنار ارائه مدل کلی یک فیلتر تکاملی، دستاورد مهم این رساله، معرفی چهار فیلتر تکاملی جدید است که در ساختار دو مورد از آن ها، از الگوریتم های تخمین توزیع استفاده شده است. یکی از فیلترهای تکاملی پیشنهاد شده نیز، برای نخستین بار، از مفهوم بهینه سازی چندهدفه در حوزه تخمین استفاده کرده است و به این ترتیب مبحث تخمین حالت چندهدفه در این رساله معرفی شده است. چهار روش معرفی شده در این رساله، عبارتند از: (الف) تخمین گر ازدحام ذرات، (ب) تخمین گر کلونی مورچگان، (پ) فیلتر ذره ای با تطبیق ماتریس کوواریانس، و (ت) فیلتر ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی نامغلوب. نتایج به دست آمده از اعمال چهار رویکرد پیشنهاد و مقایسه آن ها با روش های دیگر، نشان دهنده کارایی و کارآمدی بالای این روش ها در حل مسائل مختلف بوده است.

در دهه های اخیر، تئوری سیستم های کنترل در بسیاری از موضوعات صنعتی، پزشکی و... مورد استفاده قرار گرفته است. بیماری دیابت یکی از موضوعات جدید و مورد توجه علم کنترل می باشد. در واقع برای بیماران دیابتی نوع اول، به دست آوردن نرخ تزریق مناسب انسولین به صورت اتوماتیک همواره موضوع مورد توجه پزشکان بوده است. هدف از کنترل و درمان دیابت، نگه داشتن گلوکز خون در حد طبیعی در بدن می باشد. در حال حاضر، تعمیم بسیاری از کنترل¬کننده¬های رایج برای سیستم-های بدون تأخیر به سیستم¬های تأخیردار امکان¬پذیر نبوده و محققان در حال بررسی روش¬های طراحی این کنترل¬کننده¬ها برای سیستم¬های تأخیردار هستند. عموما در بیان رفتارهای سیستم به فرم غیرخطی تأخیری تعداد معادلات دیفرانسیل کاهش یافته، در حالی که روش کنترل آن ها به مراتب پیچیده تر خواهد بود. استفاده از ایده شبه¬خطی¬سازی، روشی را جهت یافتن یک حل زیربهینهِ این گونه مسائل ارائه می دهد. در این پایان نامه طراحی سیستم رگولاتوری گلوکز- انسولین به کمک مدل غیرخطی تأخیری برای بیماری دیابت در نظر گرفته می شود. راهکار کنترل حلقه بسته سیستم، روشی جدید درکنترل بهینه سیستم های غیرخطی تأخیری موسوم به esdre خواهد بود. سپس با استفاده از روش شبه خطی سازی سیستم های غیرخطی تأخیری و استفاده از روش کنترل بهینه پیشنهادی، بر اساس نرخ تزریق بهینه انسولین به عنوان سیگنال کنترلی، گلوکز خون بیمار دیابتی نوع اول به حد طبیعی خود در بدن بیمار به صورت مطلوب همگرا می گردد. در ادامه به ارائه رویکردی جهت حذف اغتشاش در طراحی کنترل کننده پرداخته شده است. از مزایای روش پیشنهادی، قابلیت تعمیم آن بر سایر مدل های پیچیده غیرخطی تأخیری در عین سادگی می باشد.

این پایان نامه با انتخاب سیستم سروهیدروموتور آزمایشگاه ابزاردقیق دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی که تحت شبکه و با یک کامپیوتر کنترل می گردد، به بررسی اثرات تاخیر در شبکه می پردازد. ابتدا محدوده ی ضرایب کنترل کننده های متداول صنعتی موسوم به تناسبی-انتگرالی-مشتقگیر pid را برای پایداری سیستم مورد نظر را بدست آورده و سپس با کمک الگوریتم تکاملی جستجوی گرانشی (gsa) و شبکه های عصبی مصنوعی (ann)، کنترل کننده های بهینه pid را جهت کاهش اثرات تاخیر بر پاسخ سیستم به دست آورده است. این پایان نامه در فصل اول خلاصه ای از انواع شبکه را بیان نموده است. در فصل دوم شبکه ncss را معرفی و معایب و مزایای آن را برشمرده و به خصوص در مورد مسئله تاخیر به برخی تحقیقات انجام شده اشاره خواهد کرد. سپس از آنجایی که الگوریتم تکاملی مورد استفاده gsa همچون سایر الگوریتم های تکاملی دیگر همچون الگوریتم ژنتیک (ga) شناخته شده نیست؛ در فصل سوم با توجه به منابع موجود به معرفی و بررسی این الگوریتم پرداخته و در انتهای فصل پیشنهاداتی جهت افزایش کارایی این الگوریتم ارائه شده است. فصل چهارم اجزای سیستم مورد نظر در آزمایشگاه را شرح داده است. همچنین یک مدل خطی از پلنت جهت کاربردهای بعدی نیز در این فصل ارائه گردیده است. فصل پنجم به شرح فعالیتهای انجام شده می پردازد. تعیین یک محدوده ی پایداری برای ضرایب کنترل کننده pid، تشریح شبکه های عصبی استفاده شده، تشریح روش شناسایی تاخیر و ارائه نتایج در این فصل انجام می گردد. در فصل ششم جمع بندی نتایج و ارائه برخی پیشنهادات جهت ادامه روند کار آورده شده است و در انتها نیز مراجع به کاررفته به تفصیل ارائه می گردند.

در دنیای امروز ایران از جایگاه فراوان انرژی برخوردار است. نفت خام و گاز طبیعی ( محصولات و فرآورده های آن) برای انتقال به واحدهای بهره برداری نیازمند استفاده از خطوط لوله هستند. در طراحی سیستم خط لوله موارد مختلفی باید لحاظ شود. آنچه مسئله طراحی را دشوار می سازد مشکلاتی است که خطوط انتقال با آن مواجه هستند. پدیده نشتی از مهمترین مشکلات خط لوله است. به علت گستردگی سیستم خط لوله و عوامل متعددی که سبب ایجاد نشت در خط لوله می شوند، نظارت بر سیستم خط لوله و نشت یابی اهمیت پیدا می کند. بدین منظور سیستم ها و روش های نشت یاب متنوعی ارائه شده است. این روش ها انواع مختلفی دارند و هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. در بین این روش ها، روشی که به صورت پیوسته خط لوله را پایش کند و هزینه کمتری داشته باشد و همچنین از صحت و دقت بالایی برخوردار باشد اهمیت پیدا می کند. روش های نرم افزاری (پایش محاسباتی) در این بین از جایگاه ویژه ای برخوردارند. این روش ها با استفاده از اندازه گیری های فشار، دبی، دما و ... میزان نشت و مکان آن را بطور همزمان تخمین می زنند. از جمله روش های نرم افزاری می توان به آنالیز نقطه فشار، موازنه جرمی یا حجمی، مدل سیستم پویا اشاره کرد. در بین این روش ها، روش های بر مبنای مدل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این پایان نامه با استفاده از مدل سازی سیستم خط لوله مکان و میزان نشت شناسایی می شوند. بدین منظور با استفاده از معادلات دینامیک سیالات و ترمودینامیک، خط لوله و سیال درون آن مدل سازی می شود. با استفاده از معادلات پیوستگی و مومنتوم (تکانه) جریان در خط لوله مدل می شود و می توان فشار و دبی را که تابعی از مکان و زمان هستند محاسبه کرد. معادله پیوستگی برای مبنای قانون بقای جرم است و بیان می کند جرم وارد شده به حجم کنترلی با جرم خارج شده از آن برابر است. اساس معادله پیوستگی برمبنای تئوری انتقال رینولدز است. در معادله مومنتوم از معادلات ناویه-استوکس در راستای یک بعد استفاده می شود. با استفاده از این معادلات مدلی برای سیستم خط لوله تعریف می شود. حال فرم بسته ای برای محاسبه فشار و دبی در طول خط بدست می آید. معادلات سیستم خط لوله از نوع هیپربولیکی مشتق جزئی مرتبه اول غیر خطی هستند. برای حل این دسته از معادلات از روش های عددی استفاده می شود. در اینجا از روش خطوط مشخصه استفاده می شود. ایده روش خطوط مشخصه بر این مبناست که معادلات مشتق جزئی را بر روی یکسری خطوط، که خطوط مشخصه نامیده می شوند به معادلات دیفرانسیل کامل تبدیل می کند. حال معادلات دیفرانسیل کامل با استفاده از روش های موجود در ریاضیات حل می شوند. در واقع با استفاده از این روش می توان فشار و دبی را در هر مکان از لوله و هر زمان دلخواه محاسبه کرد. حال مدلی برای سیستم خط لوله دارای نشتی ارائه می شود. با استفاده از تکنیک گسسته در مکان خط لوله به چندین بخش با طول یکسات تقسیم می شود. برای هر بخش از لوله معادلات مناسب نوشته شده و با استفاده از تکنیک خطوط مشخصه بازنویسی می شود. در نهایت با فرض ثابت بودن میزان نشتی مدل فضای حالت سیستم خط لوله دارای نشتی ارائه می شود. این مدل تنها برای خط لوله دارای یک نشتی صادق است. در این مدل نشتی واقعی با دو نشتی ساختگی در مکان های مشخص مدل می شود. از ایده برابری سیستم ها رابطه ای برای میزان و مکان نشتی واقعی با میزان و مکان نشتی های ساختگی بدست می آید. در این روش تنها کافی است میزان نشتی های ساختگی تخمین زده شود. برای تخمین میزان نشتی های ساختگی نیازمند استفاده از روش های تخمین هستیم. بدین منظور از روش های بر مبنای خانواده فیلترهای کالمن استفاده می شود. به علت غیر خطی بودن مدل فضای حالت سیستم خط لوله دارای نشتی نیازمند استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته هستیم. از آنجا که میزان نشتی های ساختگی باید تخمین زده شود نیازمند استفاده از فیلتر کالمن حالت افزوده هستیم. در واقع با استفاده از ترکیب این دو نوع فیلتر میزان نشتی های ساختگی تخمین زده می شود. در این روش برای برقراری شرط رویت پذیری نیازمند استفاده از سنسورهای فشار هستیم. در این روش از چهار سنسور فشار استفاده می شود. برای آن که کارایی الگوریتم بررسی شود به داده های خط لوله نیازمندیم. با استفاده از نرم افزار الگا و pvtsim خط لوله و سیال درون آن با پارامترهای مشخص مدل می شود. با ایجاد نشتی در خط لوله و استفاده از چهار سنسور فشار توانمندی الگوریتم بررسی می شود. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد aekf در تخمین میزان نشت و مکان آن از دقت بالایی برخوردار است. خطا در این روش نسبت به روش های فیلتری مشابه کمتر است. همچنین در این روش میزان نشتی قابل شناسایی نیز افزایش پیدا کرده است.

در این پایان نامه هدف بررسی و پایدارسازی سیستم های کلیدزنی خطی ناپایدار می باشد. ابتدا روش کنترل بهینه در جهت پایدارسازی سیستم های کلیدزنی، مورد بررسی قرار می گیرد. از این رو با بهره-گیری از برنامه ریزی پویا و بدست آوردن یک جدول کلیدزنی ، مسیر بهینه برای فعالیت سیستم کلیدزنی بدست می آید. در ادامه به توسعه این روش برای سیستم های کلیدزنی که تمامی زیرسیستم-های آنها ناپایدار هستند، پرداخته می شود. بطوریکه با معرفی یک زیرسیستم مجازی پایدار، پایداری اینگونه سیستم ها حاصل خواهد شد. سپس عملکرد روش کنترل بهینه در حضور اغتشاش ثابت و متغیر، مورد بررسی قرار می گیرد. در ادامه به معرفی سیستم های چندگانه پرداخته شده و با در نظر گرفتن توپولوژی های مختلف، پایداری اینگونه سیستم ها مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با استفاده از روش برنامه ریزی پویا، یک قانون کلیدزنی بهینه برای سیستم چندگانه با زیرسیستم های ناپایدار بدست می آید.

توربین¬های بادی از جمله سیستم¬های تبدیل و تولید انرژی هستند که برای ایجاد توان تنها به منبع رایگان، پاک و در دسترس باد نیازمندند و از این جهت مورد استقبال قرار گرفته¬اند. در این تحقیق یک توربین بادی محور افقی 10 کیلووات مدل شده¬است. از آن¬جا که مدل توربین با استفاده از شبیه ساز فست و مدل باد با استفاده از شبیه ساز توربوسیم ایجاد شده¬اند؛ ازمدلی دقیق¬ برای توربین بادی استفاده نموده¬ایم. این دو شبیه ساز در مرکز ملی تحقیقات انرژی های تجدید پذیر در کشور آمریکا ایجاد شده و مورد تایید بسیاری از شرکت¬ها و مراکز تحقیقاتی می¬باشند. ژنراتور مورد استفاده از نوع سنکرون مغناطیس دائم ؛ که از مزایایی همچون قابلیت کار در توان¬های پایین و عدم نیاز به جعبه¬دنده برخوردار است می¬باشد. کل سیستم در نرم¬افزار متلب شبیه¬ سازی شده¬است. کنترل این سیستم به منظور پیمایش نقطه¬ی توان بیشینه به روش نسبت سرعت نوک صورت گرفته است. روش کنترلی مورد استفاده آموزش خطای پس¬خور می¬باشد؛ که با استفاده از شبکه¬های عصبی چند لایه¬ی پرسپترون انجام شده و در پایان، نتایج به¬دست آمده با کنترل کننده¬ی pi مقایسه و بهبود حاصل، در کاهش میانگین مربع خطا در کنترل سرعت نشان داده شده¬اند.

در این پایان نامه طراحی و پیاده سازی سنسور نرم، جهت تخمین متغیرهای مربوط به یک موتور احتراق جرقه ای به همراه توربوشارژر انجام گرفته است. هدف اصلی از این کار تخمین بعضی از متغیرهای غیر قابل اندازه گیری مهم، از جمله دبی هوای ورودی به سیلندر، دمای دیواره سیلندر و دمای بلوک موتور می باشد. اما به عنوان یک هدف فرعی سعی شده است که با کاهش تعداد سنسورهای مورد نیاز در خودرو و جایگزینی آنها با سنسورهای نرم از هزینه های ساخت خودرو نیز کاسته شود. برای طراحی سنسورهای نرم ابتدا یک مدل مناسب برای شبیه سازی عملکرد موتور در نظر گرفته شده است. سپس با استفاده از الگوریتم گرادیان نزولی پارامترهای مجهول مدل تخمین زده شده اند. برای طراحی سنسورهای نرم ابتدا الگوریتم ekf مورد استفاده قرار گرفته است. سپس برای کاهش بار محاسباتی از الگوریتم cgekf نیز استفاده شده است. در نهایت عملکرد سنسورهای نرم طراحی شده در شرایط کاری مختلف موتور مورد بررسی قرار گرفته است.

در این پایان نامه، تعمیم رویکردهای بیزین در تخمین پارامتر و تعیین ساختار مدل به سیستم های با نرخ نمونه برداری چندگانه ارائه شده است.

در سالهای اخیر اهمیت استفاده از توربینهای بادی به دلیل افزایش گازهای گلخانه ای بیش از پیش نمایان شده است. یکی از راه حل های موجود استفاده از توربینهای بادی است. اما ماهیت انرژی بادی به گونه ای است که توربینهای بادی نیاز به کنترل کننده های مناسب دارند تا بتوانند عملکرد قابل قبولی داشته باشند. در این پایان نامه به طراحی یک کنترل کننده برای توربین بادی با ژنراتور تغذیه دوبل خواهیم پرداخت.