در چند دهه ی اخیر استفاده از انرژی های نو به دلیل مشکلات زیست محیطی و اتمام سوخت های فسیلی در آینده ای نزدیک، مورد توجه بسیاری از کشورها قرار گرفته است. استفاده از توربین های بادی به عنوان یکی از گزینه های تولید انرژی که در نقاط نسبتاً زیادی از زمین قابل استفاده است، محققان را علاقه مند نموده تا تحقیقات بیشتری پیرامون این مبدل انرژی انجام دهند. از مهم ترین فاکتورهای تاثیرگذار بر روی توان تولیدی توربین بادی، سرعت باد است که همواره در حال تغییر می باشد. تغییراتی که در ساختار مکانیکی و الکتریکی توربین های بادی انجام گرفته، باعث افزایش توان خروجی و پایین آمدن هزینه ی تولید برق شده است. اما همواره در کنار این تغییرات، روش های کنترلی متفاوتی نیز با هدف افزایش کارایی توربین های بادی ارائه گشته است که دارای معایب و مزایایی می باشند. یکی از روش های کنترل توان توربین های بادی، تغییر زاویه ی پره توربین بادی متناسب با تغییرات سرعت باد است. در گذشته روش های مختلفی از جمله کنترل کننده ی pid برای این هدف استفاده شده که با توجه به گستره ی تغییرات سرعت باد و غیرخطی بودن مدل سیستم کارایی چندانی نداشته است. به همین دلیل محققان از روش های هوشمند (مانند شبکه های عصبی) برای کنترل توان توربین بادی استفاده نمودند که پاسخ های قابل توجهی نیز دریافت نمودند. در این پایان نامه قصد داریم روشی مبتنی بر شبکه های عصبی را برای کنترل زاویه های پره بر روی یک مدل غیرخطی از توربین بادی پیاده نمائیم که با تنظیم ضرایب کنترل کننده ی pid کیفیت توان تولیدی را نسبت به تغییرات سرعت باد افزایش دهد. در این روش که مبتنی بر روش فیلتر کالمن توسعه یافته است، ابتدا با به دست آوردن مدل عصبی سیستم و سپس آموزش آنلاین این مدل همواره تخمینی از خروجی لحظه ی آینده را به دست می آوریم که این خروجی ملاکی برای تعیین ورودی مطلوب از طریق تنظیم ضرایب کنترل کننده ی pid بوده و بهترین زاویه ی پره را به عنوان ورودی کنترلی به توربین بادی اعمال می کنیم. در پایان با مقایسه ی نتایج شبیه سازی ها با کنترل کننده ی pid معمولی مزایای این روش را نشان می دهیم. با بررسی پاسخ های به دست آمده از این روش و مقایسه ی آن با کنترل کننده های کلاسیک شاهد فراجهش بسیار کم و کاهش نوسانات زاویه ی پره و توان تولیدی در هنگام تغییرات باد بوده و بسیار سریع تر به مقدار توان مطلوب میل می نماید.

تجزیه و تحلیل عملکرد هر سیستم فیزیکی، نیاز به شناخت صحیح رفتارهای آن سیستم دارد و این نیاز باعث به وجود آمدن علم شناسایی برای آنالیز و مدل کردن سیستم شده است. چون اکثر سیستم های فیزیکی غیرخطی هستند، شناسایی سیستم های غیرخطی بسیار مورد توجه بوده و از روش های گوناگونی مانند روش های سنتی شناسایی سیستم های غیرخطی و روش های مدرنی چون استفاده از شبکه های عصبی، منطق فازی و روش های نرو-فازی ترکیبی برای مدل کردن این نوع از سیستم ها استفاده شده است. در دهه های اخیر از شبکه های عصبی به ویژه شبکه های عصبی دینامیکی، برای شناسایی سیستم های غیرخطی استفاده شده و این از آن روست که شبکه های عصبی به دلیل دارا بودن خاصیت غیرخطی در ساختارشان، به راحتی و با آموزش خوب می توانند سیستم های غیرخطی را شناسایی و مدل کنند. به همین دلیل و در جهت آشنایی بیشتر با شبکه های عصبی دینامیکی برای شناسایی سیستم های غیرخطی، در این پایان نامه مروری بر شبکه های عصبی گوناگون (انواع استاتیکی و دینامیکی) داشته و به بررسی نوع خاصی از شبکه های عصبی دینامیکی می پردازیم. شبکه عصبی مورد نظر این پایان نامه، شبکه های عصبی elman می باشد که با اصلاحات و بهبودی که در سال های اخیر در ساختار آن صورت گرفته، ساختارهای تعمیم یافته و اصلاح شده آن، نتایج قابل قبولی از شناسایی سیستم های غیرخطی به وجود آورده اند. در این پایان نامه به معرفی و بررسی شبکه های عصبی elman می پردازیم و مدل های بهبود یافته این شبکه عصبی را که هر کدام به نحوی باعث به وجود آمدن نتایج خوبی در شناسایی سیستم های غیرخطی شده اند بررسی می کنیم و در ادامه آن شبکه عصبی بهبود یافته جدیدی را معرفی نموده و آن را از نقطه نظر پایداری تحلیل می کنیم و مثال هایی از شناسایی و شبیه سازی سیستم های غیرخطی با این شبکه را ارائه داده نتایج آن را با نتایج شبیه سازی های شبکه عصبی elman جدید معرفی شده مقایسه می کنیم.

در چند دهه ی اخیر با کاهش تدریجی منابع سوخت فسیلی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از آن ها، استفاده از انرژی های نو مورد توجه بسیاری از کشورها قرار گرفته است. از جمله این انرژی ها، انرژی باد، به عنوان انرژی پاک، پایان ناپذیر و در دسترس بسیار مورد توجه است و کشور ما با توجه به مناطق بادخیز بسیار، دارای توان بسیار بالایی برای تحقیق و توسعه در این زمینه می باشد. توربین های بادی به عنوان یک مولد انرژی پاک می توانند به تدریج جایگزین خوبی برای دیگر مولد های انرژی باشند. یکی از فاکتورهای مهمی که در سیستم توربین باد مورد توجه قرار می گیرد تغییرات جهت و سرعت باد می باشد. افزایش سرعت باد بیش از سرعت نامی اش، باعث می شود سرعت چرخشی روتور و در نتیجه توان خروجی توربین، بیش از حد مجاز گردند. با کنترل زاویه پره توربین می توان سرعت چرخشی روتور را در حد مجاز نگه داشت. جهت باد نیز همواره در حال تغییر می باشد. از طرفی توربین باد باید همیشه رو به طرف باد باشد، بدین سان توسط کنترل زاویه ناسل، توربین باد رو به طرف باد قرار می گیرد. این پایان نامه در ارتباط با یک نوع توربین بادی محور افقی با ژنراتورالقاییs47-660kw شرکت وستاس دانمارک که در سایت منجیل ایران قرار دارد، می باشد. هدف اصلی این پایان نامه، طراحی کنترل کننده های کلاسیک وتطبیقی جهت تنظیم زاویه پره به جهت محدود نگه داشتن سرعت چرخشی روتور می باشد. سیستم توربین باد دارای معادلات غیر خطی است، همچنین سرعت باد ثابت نبوده و دارای تغییرات بسیار زیادی می باشد. بدین ترتیب کنترل کننده های کلاسیک برای این سیستم مناسب نمی باشد. در این راستا با مدلسازی توربین باد بر اساس پارامترهای توربین باد منجیل و خطی سازی آن در نقطه کار، عملکرد کنترل کننده کلاسیک و تطبیقی سنجیده می شوند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که کنترل کننده کلاسیک pid به دلیل ثابت بودن ضرایب کنترل کننده، نسبت به کنترل کننده تطبیقی عملکرد پایین تری دارد.

با افزایش بکارگیری منابع تولید پراکنده در شبکه های توزیع ساختار شعاعی آن تغییر کرده و لذا جهت کنترل و بهره برداری این سیستم، برای حفظ قابلیت اطمینان بارهای سیستم باید تمهیدات لازم فراهم آید تا در حالت عادی و خطاهای پیش آمده، از منابع تولید پراکنده نصب شده حداکثر استفاده انجام گیرد و همچنین مسائل حفاظتی و بهره برداری اقتصادی شبکه و در نهایت تداوم انرژی الکتریکی مصرف کنندگان به نحو مطلوبی انجام شود. در این راستا، در این پایان نامه عملکرد بخشی از سیستم توزیع (فشار متوسط) مجهز به منابع تولید پراکنده که در حالت پارالل با شبکه در حال بهره برداری می باشد و پس از وقوع رویدادی بصورت جزیره ای (ریز شبکه) در می آید، مورد بررسی قرار گرفته است و جهت تحقق بخشیدن به عملکرد صحیح سیستم در چنین حالتی، تمهیداتی از طریق کنترل کننده های منابع موجود تولید پراکنده فراهم شده تا بتوان از حداکثر قابلیت این منابع استفاده نمود.

تخلیه جزیی یکی از آزمون های غیر مخرب تشخیص عیب در عایق ها محسوب می شود. هر عیب عایقی دارای یک الگوی خاص بوده و بر اساس آن شناسایی می گردد. در این مقاله با ایجاد عیب های مصنوعی در عایق جامد و اندازه گیری آن در آزمایشگاه فشار قوی، الگوهای هر کدام از عیب ها به دست می آیند. در مرحاه بعد با استفاده از روش استخراج ویژگی توزیع در فاز(prpd) و روش جدید استخراج ویژگی بر اساس اندازه سیگنال(norm) ویژگی ها استخراج شده و توسط دو نوع شبکه عصبی پیشرو و شعاعی تفکیک الگو ها مورد بررسی قرار می گیرد.

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.

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 بعنوان بخشی از فناوری تولید همزمان برق و حرارت می تواند هم 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. بگونه ای که فرایند تحت کنترل را باتوجه به اغتشاشات و عدم قطعیت های وارد بر سیستم مقاوم نگه دارد. با اینکار می توان عملکرد فرایند را در حضور شرایط بد کاری حفظ نمود. 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 قرار دهند. پس از این مرحله، مدل بدست آمده خطی سازی شده و مدل ریاضی آن بصورت معادلات فضای حالت تبدیل می شود. با استفاده از معادله فضای حالت فرایند، کنترل کننده ای بصورت مقاوم طراحی می گردد. از آنجاییکه ماهیت فرایند بگونه-ای است که یکی از حلقه های کنترلی تقریبا مجزا از دیگر حلقه ها عمل می کند، فرایند مورد نظر به دو حلقه کنترلی تقسیم می-شود که یکی از حلقه ها به روش شکل دهی حلقه و حلقه دیگر به روش lqg طراحی می شود. حلقه کنترل دمای آب تغذیه بوسیله کنترل کننده مقاوم شکل دهی حلقه و حلقه کنترل دمای پساب و کنترل سطح پساب بوسیله کنترل کننده مقاوم lqg کنترل می گردد. در انتها بمنظور داشتن معیار مقایسه، یک کنترل کننده pi نیز برای این فرایند طراحی می گردد. ضرایب این کنترل کننده به روش زیگلر نیکولز بدست می آید. نتایجی که از کنترل کننده ها در چهار شرایط مختلف کاری برای سیستم بدست می آید نشان می دهد که کنترل کننده مقاوم می تواند عملکرد مطلوبی در حضور اغتشاش، نویز و عدم قطعیت وارد بر سیستم از خود نشان دهد.

استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به دلیل مباحث زیست محیطی وکمبود سوخت های فسیلی به سرعت توسعه یافته است. طراحی کنترل کننده برای سیستم توربین بادی سرعت متغیر یکی از مهم ترین چالش های مهندسی امروز است. سیستم تبدیل انرژی باد، شامل اجزای پیچیده آیرودینامیکی و الکتریکی به همراه عملکرد غیرقابل پیش بینی سرعت بادمی باشد که همین امر طراحی کنترل کننده را مشکل می سازد. در این پایان نامه کنترل کننده چندمنظوره مقاوم(h2/h? ) برای کنترل سرعت پیشنهاد شده است. بدین منظور ابتدا مدل خطی سیستم توربین باد از روی مدل غیرخطی آن استخراج شده است و سپس اهداف کنترلی در قالب یک مسأله lmi فرموله بندی شده است. عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده های h2و h? مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفته است. همچنین عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده pid مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد کنترل کننده پیشنهادی عملکرد مناسبی دارد.

در فصل اول پایان نامه حاضر، مبانی کنترل فرکانس در سیستم قدرت بررسی شد. در فصل دوم لزوم حذف بار فرکانسی، برنامه های حذف بار موجود، و معایب این برنامه ها مورد بررسی قرار می گیرد. در فصل سوم تأثیرات عدم تعادل توان بر روی مشتق فرکانس، همچنین پارامترهایی که بر روی توان اکتیو بار شبکه تأثیرگذارند مورد بررسی قرار گرفته و طرح حذف بار تطبیقی با استفاده از منحنی مشتق فرکانس معادل روتور ژنراتورهای شبکه، به منظور بهینه کردن مقدار حذف بار هنگام وقوع اغتشاشات کوچک، و همچنین جلوگیری از فروپاشی سیستم در هنگام وقوع اغتشاشات بزرگ، ارائه می شود. در فصل چهارم تأثیرات تغییرات تصادفی بار و همچنین نویز دستگاه اندازه-گیری روی منحنی مشتق فرکانس معادل روتور ژنراتورها مورد بررسی قرار گرفته، و از فیلتر کالمن گسسته خطی با لحاظ کردن معادلات دینامیکی حاکم بر مشتق فرکانس چرخش روتور ژنراتور در الگوریتم فیلتر کالمن، برای حذف این تأثیرات استفاده شده است. در فصل پنجم، مروری بر تولیدات پراکنده ارائه شده، همچنین تفاوت های جزیره الکتریکی شامل تولیدات پراکنده، از جمله اینرسی پایین آن بیان شده، و لزوم دقت و سرعت در طرح حذف بار مورد استفاده برای چنین جزیره ای بیان می شود و به همین منظور از شبکه عصبی برای بالابردن دقت تخمین عدم تعادل توان، با فرض عدم دسترسی به اطلاعات آنلاین بارهای جزیره الکتریکی، استفاده شده است. در فصل ششم نتایج شبیه سازی بر روی شبکه نمونه 9 باس ieee و همچنین ریزشبکه نمونه در نظر گرفته شده، آورده شده است.

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.

افزایش مصرف انرژی الکتریکی یکی از اساسی ترین موضوعات مورد بررسی در کشورهای جهان و به خصوص کشورهای در حال توسعه است. کشور ایران نیز با توجه به قدم گذاشتن در راه توسعه از این قاعده مستثنی نمی باشد. یکی از مهمترین بخشهای مصرف کننده انرژی الکتریکی بخش خانگی است که در ایران سهم این بخش بیش از سایر بخش هاست. توجه به تامین و مدیریت مصرف انرژی الکتریکی در این بخش یکی از اصلی ترین چالشهای پیش روی کشور در راستای توسعه می باشد. در این پایان نامه ابتدا به بررسی سیستمهای کارآمد استفاده از منابع انرژی برای تامین انرژی مورد نیاز بخش خانگی در دو صورت انرژی الکتریکی و انرژی گرمایی پرداخته شده و مفهوم سیستمهای تولید همزمان برق وگرما مطرح می گردد. در ادامه پیوند این سیستم با یکی از جدیدترین تکنولوژیهای تولید انرژی الکتریکی یعنی تکنولوژی پیل سوختی مدنظر قرار می گیرد. با معرفی انواع پیل سوختی، بهترین گزینه از این میان برای کاربری تولید برق و گرما انتخاب شده و سپس به مدلسازی یک سیستم تولید همزمان برق وگرما بر پایه پیل سوختی پرداخته می شود. در آخر نیز کنترل این سیستم بررسی شده و نتایج آن ارائه خواهد شد. در ابتدا برای دنبال یابی خروجی با استفاده از تکنیک lqr خروجیها دنبال میشوند و بعد با بکارگیری یک تخمین گر حالت، حالتهای سیستم تخمین زده و در نهایت عملکرد آن روی سیستم بررسی خواهد شد. با بررسی نتایج دیده میشود که کنترل کننده بکارگرفته شده برای اهداف کنترلی که برطرف کردن مشکل کمبود هیدروژن و کنترل دمای پیل سوختی است، بخوبی عمل کرده و اهداف کنترلی ما را دنبال خواهد کرد، که با اعمال کنترل کننده مورد نظر، دمای ریفرمر از حد مورد نظر که باعث آسیب رساندن به آن میشود بالا نرفته و همچنین پیل سوختی دچار کمبود هیدروژن نمیشود.

این جمله که کنترل یک فرآیند شاید به اندازه ی خود فرآیند و یا حتّی بیش از آن اهمّیّت دارد، به نظر عبارتی منطقی است. چراکه بدون کنترل اصلاً نمی توان فرآیندی را مهار و در اختیار تولید قرار داد. با توجّه به فضای رقابتی در دنیای مدرن این نکته همواره مطرح بوده و هست که حال چه کنترل کننده ای خواهد توانست تمام یا بخش عمده ای از نیازهای ما را پاسخ گو باشد؟! اینکه در فضای کنترل کننده ها کدام کنترل کننده می تواند با تضمین پایداری، کارایی سیستم را نیز بهبود بخشد سوالی است که متعاقباً مطرح می گردد. با توجّه به این جملات می توان گفت، برای طرّاحی کنترل کننده ی هر فرآیندی می بایست نکات زیر در آن دخیل باشد. • کنترل کننده باید در حالیکه نیاز ما را بر می آورد، پیچیدگی و هزینه ی اجرای آن بیش از سودمندیش نباشد. • کنترل کننده می بایست به گونه ای طرّاحی شود که در مقابل تقریب های مدل جانشین فرآیند مقاوم بوده و کارایی مطلوب را زمان اعمال به فرآیند داشته باشد. • کنترل کننده ی ایده آل کنترل کننده ایست که در تمام نقاط کاری قادر به حفظ پایداری و کارایی مورد نیاز باشد. بنابراین هرچه بازه ی تغییر مجاز نقطه ی کار بیشتر باشد، کنترل کننده به ایده آل خود نزدیکتر می گردد. حال اگر کنترل کننده ای تمام شرایط فوق را داشته باشد آنگاه سودمندی های زیر را در بر خواهد داشت: • با توجّه به پایداری مقاوم و یا به عبارتی بهتر فاصله ی بیشتر از نقطه ی ناپایدار (در همسایگی نقطه ی کار) تنش موجود در المان های فرآیند کمتر بوده و در نتیجه هزینه ی نگهداری کاهش می یابد. • به دلیل مقاوم بودن کنترل کننده در برابر تقریب ها و اغتشاشات، انحرافات موجود در فرآیند نخواهند توانست کارایی سیستم را کاهش و یا حتّی آن را ناپایدار نمایند. • به دلیل حفظ کارایی فرآیند در مقدار مطلوب می توان گفت، بازده نیز افزایش خواهد یافت. در این رساله سعی نموده ایم با طرّاحی کنترل کننده ی مقاوم برای فرآیند نیروگاه سیکل ترکیبی و مقایسه ی آن با کنترل کننده ی pid نشان دهیم که این کنترل کننده برای فرآیند مذکور نتایج خوبی را برای دفع اثر اغتشاش و همچنین بهبود کارایی سیستم در بر دارد. شاید آنجا که هیچ اغتشاش و یا در حال کلّی هیچ انحرافی نداریم، کنترل کننده ی مقاوم در فضای کنترل کننده های موجود کنترل کننده ای مناسب نباشد. امّا آنجا که بحث وجود اغتشاش های ورودی و خروجی پیش می آید نشان خواهیم داد که چگونه این کنترل کننده پایداری و کارایی مطلوب سیستم را در حدّ قابل توجّهی ثابت نگه می دارد.

در این مطالعه چگونگی استفاده از روبات هپتیک بر روی خط انتقال گرم به منظور شستشوی مقره مورد بررسی قرار می‏گیرد و به این منظور از یک سامانه عملکرد از راه دور دوجانبه به صورت دوکاناله استفاده می‏شود. در گذشته کار بر روی خط انتقال گرم (از جمله شستشوی مقره) خطرات فراوانی را برای کارگران ایجاد می‏کرد، که از جمله آن می‏توان به خطر برق گرفتگی و یا سقوط از ارتفاع اشاره کرد به این ترتیب برای جلوگیری از ایجاد این خطرات برای انسان تحقیقات به سمت استفاده از روبات در این زمینه پیش می‏رود. به این منظور باید دو روبات تابع و متبوع وجود داشته باشند که روبات متبوع فرمان را از کاربر دریافت کرده و به روبات تابع که در تعامل مستقیم با محیط است انتقال دهد، این امر سبب می‏شود که از یک سامانه عملکرد از راه دور استفاده شود. از طرفی با توجه به اینکه مقره جسمی شکننده و نسبت به میزان نیروی وارد حساس است بنابراین شستشوی آن تنها با استفاده از فیدبک دیداری و فرمان یک جانبه (از متبوع به تابع) امکانپذیر نیست. به همین دلیل از گروه خاصی از روبات‏ها با خاصیت هپتیک استفاده می‏شود که امکان استفاده از حس لامسه (بازتاب نیرو) را برای کاربر فراهم می‏کند و به این ترتیب از فیدبک نیرو نیز استفاده می‏شود که از سمت تابع به متبوع است و سامانه را به یک سامانه دوجانبه تبدیل می‏کند. روبات‏های phantom omni و puma 560 به ترتیب به عنوان روبات متبوع و تابع در نظر گرفته می‏شوند. در این پایان‏نامه همچنین چگونگی ایجاد رابطه بین روبات تابع و محیط بیان می‏شود و مدل‏های دینامیک روبات تابع و متبوع به منظور پیاده‏سازی کنترل‏کننده معرفی می‏شود. در این پژوهش هدف طراحی کنترل‏کننده مناسب برای کنترل این دو روبات به منظور رسیدن به هدف می‏باشد، که به این سبب طراحی کنترل‏کننده به دو بخش طراحی برای روبات تابع به منظور کنترل موقعیت و برای کل سامانه به منظور کنترل نیرو تقسیم می‏گردد، که هرکدام از آنها نکات ویژه‏ای را در بر می‏گیرند. برای روبات تابع از سه نوع کنترل‏کننده pd، شامل نوع سنتی، نوع دارای خاصیت جبران گرانش و تطبیقی برای کنترل موقعیت استفاده می‏شود و در ادامه با تعمیم کنترل‏کننده pd تطبیقی برای سامانه حلقه بسته کلی، از آن برای کنترل نیرو استفاده می‏شود. همچنین یک فیدبک خطی‏ساز برای کل سامانه استفاده شده و سپس مجموع فیدبک خطی‏ساز و سامانه اصلی با یک کنترل‏کننده تطبیقی مدل مرجع کنترل می‏شود. دلیل استفاده از کنترل‏کننده تطبیقی توانایی این نوع از کنترل‏کننده‏ها به منظور جبران گرانش و همچنین مواجهه با هر نوع اغتشاش و تغییر در میزان بار وارد بر بازوی روبات می‏باشد.