در سال های اخیر مبدل ماتریسی به دلیل مزایای فراوانش مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. از جمله این مزایا می توان به قابلیت تنظیم ضریب توان ورودی واحد، قابلیت انتقال توان در هر دو جهت و شکل موج های با کیفیت بسیار بالا در ورودی و خروجی اشاره کرد و نیز به دلیل عدم وجود المان های ذخیره کننده انرژی مانند خازن باس dc در مبدل های ماتریسی، امکان ساخت آنها به صورت یک مدار فشرده و کوچک وجود دارد ولی با این حال به دلیل مشکلاتی از قبیل کموتاسیون پیچیده و مدارات حفاظت پیچیده در برابر اضافه ولتاژ، استفاده از مبدل های ماتریسی مستقیم در صنعت تا سال های اخیر به تعویق افتاده است. از سوی دیگر با توجه به قابلیت احیای انرژی بوسیله مبدل ماتریسی، این امکان وجود دارد که بیشتر انرژی جنبشی بار به سمت منبع برگردانده شود که در این حالت تلفات تنها ناشی از سوئیچ‎ها و فیلتر ورودی می باشد که در نتیجه استفاده از این مبدل را در درایو موتورهای القایی با راندمان بالا محقق می بخشد. برخلاف مبدل ماتریسی سه فاز به سه فاز و مبدل ماتریسی سه فاز به تک فاز در مورد مبدل ماتریسی سه فاز به دو فاز کارهای کمتری انجام شده است به طوری که در این پروژه تمامی حالاتی را که می توان با مبدل ماتریسی، ولتاژ دو فاز تولید کرد، طراحی شده است که این حالات به صورت ماتریسی سه فاز به دو متداول (مستقیم) و غیر مستقیم می باشند. هر کدام از این مبدل ها نیز به دو حالت سه پایه و دوپایه طراحی شده و روش های سوئیچینگ هر یک به طور جداگانه نیز آورده شده است. به دلیل تلفات سوئیچینگ در مبدل های بالا، مدلی با سوئیچ های کاهش یافته به منظور کاهش تلفات سوئیچینگ نیز آورده شده است به طوری که این مبدل در سمت یکسوکنندگی (سمت خط) فقط از سه عدد سوئیچ استفاده شده است. در محیط سیمیولینک matlab نیز یک ماشین القایی دو فاز شبیه سازی شده و از مبدل های ماتریسی طراحی شده جهت کنترل سرعت این موتور القایی استفاده شده است.

در این پایان نامه، به بررسی و اصلاح یکی از پرکاربرد ترین شبکه های عصبی خودسازمانده یعنی شبکه عصبی کوهنن با استفاده از الگوریتم توانمند فیلتر ذره ای پرداخته ایم. شبکه عصبی کوهنن کاربرد فراوانی در مسائلی همچون تخمین چگالی احتمال، پردازش تصویر و صوت، و روباتیک دارد. در بسیاری از مسائل مهندسی خصوصاً در مواردی که یا چگالی احتمال سیستم نامعین است و یا سیستم تحت نویز و اغتشاش غیر گوسی قرار می گیرد، الگوریتم های مونت کارلو و خصوصاً فیلتر ذره ای، از کارایی خیره کننده ای در مقایسه با الگوریتم های قدرتمندی همچون فیلترکالمن توسعه یافته، برخوردارند. امروزه این الگوریتم ها مورد توجه اغلب محققین قرار گرفته است. یک مشکل اساسی در الگوریتم شبکه عصبی کوهنن ایجاد سلول های مرده پس از گذشت مدت زمان کوتاهی از عمر اجرای الگوریتم است. این مساله باعث می شود تا بعضاً قسمت بزرگی از سلول های شبکه دیگر در فرایند به هنگام سازی شرکت نکرده که باعث تضعیف عملکرد الگوریتم می شود. در راستای حل این مشکل روش های اصلاحی گوناگونی ارائه شده و در این پایان نامه ما نیز یک روش جدید برای اصلاح الگوریتم و بهینه نمودن عملکرد آن، ارائه نموده ایم. درواقع ضرایب شبکه عصبی کوهنن با استفاده از الگوریتم sir تخمین زده شده است که این کار نه تنها مشکل اساسی سلول مرده را برطرف نموده، بلکه باعث بهبود عملکرد شبکه در تخمین تابع چگالی احتمال و بالاتر رفتن دقت اجرای الگوریتم نیز شده است. مزیت استفاده از الگوریتم فیلتر ذره ای برای آموزش شبکه عصبی کوهنن در دقت فزاینده ی روش مونت کارلو در پیش بینی و تخمین براساس داده های محدود در دسترس، عدم استفاده از پسخور برای مقایسه خروجی با داده های حاصل از مشاهده و اندازه گیری، و همچنین همخوانی این الگوریتم با الگوریتم یادگیری شبکه عصبی کوهنن و به طور کلی با دسته بسیار بزرگ از اینگونه شبکه ها موسوم به شبکه های خودسازمانده بدون ناظر می باشد.

در این پایان نامه، طراحی و توسعه کنترل کننده های عصبی- فازی- مد لغزشی بر روی ربات سه بازوی اسکارا بررسی شده است. اهداف اصلی عبارت اند از: طراحی کنترل کننده مستقل از مدل یا به عبارتی غلبه بر مشکل محاسبه قانون کنترل معادل، حذف نوسانات ناخواسته حاصل از جمله کلیدزنی، طراحی کنترل کننده مقاوم در برابر اصطکاک مفاصل و اغتشاش خارجی. در این راستا، از یک ساختار شبکه عصبی موازی با سیستم فازی برای تقریب بخش مربوط به مدل سیستم و جمله کلیدزنی استفاده می نماییم. همچنین عملکرد شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و شبکه با توابع گوسین را در تقریب قانون کنترل مورد مقایسه قرار می دهیم. ضرایب شبکه عصبی به گونه ای تنظیم می شوند که خروجی سیستم فازی (برای شبکه پرسپترون) یا سطح لغزش (برای شبکه گوسین) به سمت صفر میل نماید. جواب های حاصل از این روش، با کنترل مد لغزشی مقایسه شده و عملکرد مطلوب آن را نشان می دهد. در ادامه و به منظور کاهش هزینه و حجم محاسبات کنترل کننده فوق، دو کنترل کننده دیگر نیز پیشنهاد می دهیم. در مورد اول که گریزی بر مفهوم طراحی کنترل کننده مد لغزشی و عصبی- فازی- مد لغزشی در حوزه زمان گسسته با سهولت پیاده سازی عملی دارد، به طراحی کنترل کننده مورد اول در حوزه گسسته می پردازیم. همچنین تأثیر زمان نمونه برداری بر همگرایی سیستم حلقه بسته بحث شده است. در مورد دوم، برای کاهش بار محاسباتی کنترل کننده عصبی- فازی- مد لغزشی، از سیستم فازی صرفنظر شده و شبکه عصبی با سطح لغزش غیرخطی ایفای نقش می نماید. در هر یک از موارد فوق، نتایج شبیه سازی پیاده شده بر روی بازوی سه رابط اسکارا، دال بر کارایی مطلوب و بهبود عملکرد سیستم حلقه بسته است. علاوه براین کنترل کننده های پیشنهادی برای دسته وسیعی از سیستم های چند ورودی- چند خروجی قابل اعمال می باشند.

چکیده : در این پایان نامه یک روش زیر فضایی نوین برای شناسایی مدل فضای حالتی یک سیستم چند ورودی _ چند خروجی کسری به کمک اطلاعات ورودی و خروجی تصادفی ارائه شده است. در این روش ابتدا از سیگنال آغشته به نویز به روش کسری و در حوزه زمان مشتق گرفته و به کمک آن معادله جبری ورودی خروجی ساخته شده است. سپس به کمک تجزیه qr ماتریس های فضای حالتی تخمین زده شده است. مدل بدست آمده، مدلی از مرتبه کسری و پیوسته در زمان می باشد. به خاطر رفتار ذاتی دینامیکی از مرتبه کسری یک سیستم پیوسته در زمان، توصیف یک سیستم فیزیکی با کمک مدل پیوسته در زمان کسری و شناسایی آن با کمک اطلاعات نمونه برداری شده و به صورت مستقیم، دارای مزیت های زیادی است. همچنین با کمک این روش مدل سازی و کنترل مقاوم و دقیق تری خواهیم داشت. به منظور اثبات ادعای خود، یک روبات انتخاب کرده و به هر دو روش صحیح و کسری، به شناسایی مدل آن پرداخته ایم. نتایج بیانگر اینست که روش کسری، دارای دقت بمراتب بالاتری نسبت به مدل صحیح است. کلمات کلیدی: شناسایی- کسری – زیر فضایی – کنترل – روبات

به موازات پیشرفت سخت افزاری و نرم افزاری سیستم های ذخیره سازی و مدیریت داده، کاربرد دانش داده کاوی در بسیاری از زمینه های مختلف در حال گسترش است. حوزه فرآیندهای صنعتی و استفاده از بایگانی داده های عملیاتی ثبت شده از فرآیندها برای تحلیل و کنترل آنها از جمله این زمینه ها ست. در این پژوهش پس از معرفی یک بویلر صنعتی به عنوان یک فرآیند نمونه، اطلاعاتی از تاریخچه عملیاتی آن مورد بررسی قرار می گیرد. این اطلاعات شامل مقادیر 15 متغیر مهم ثبت شده در بازه های زمانی مشخص هستند. هدف پژوهش استفاده از روش داده کاوی برای افزایش کارایی بویلر است. از میان 15 متغیر ثبت شده، دمای گاز خروجی و میزان اکسیژن موجود در گاز خروجی به نوعی معیارهایی از میزان کارایی فرآیند احتراق هستند. داده های عملیاتی مورد پیش پردازش و آماده سازی قرار گرفته و 13 متغیر برای مدل سازی دو متغیر تعیین کننده کارایی در بازه کاری %80-50 بار بویلر مورد استفاده قرار می گیرند. روش های به کار رفته برای مدل سازی شامل دو روش رگرسیون جزئی حداقل مربعات (pls)و شبکه های عصبی است. روش pls به دلیل داشتن قابلیت کاهش ابعاد مجموع? داده که امتیاز مهمی در بررسی پایگاه های بزرگ داده محسوب می شود مورد توجه قرار گرفته و از شبکه های عصبی به عنوان ابزاری عمومی برای مدل سازی و تخمین مقادیر پاسخ استفاده شده است. در مرحله بعد، داده ها به دو دسته داده های آزمایش و آموزش تقسیم می شوند. با معرفی معیاری برای سنجش کارایی بویلر که شامل دو پارامتر یاد شده دما و اکسیژن است، به ازای هر داده از مجموع? آزمایش، مجموعه ای از داده های آموزش که کارایی بهتری نسبت به داده مذکور دارند تشکیل می شود. در این مجموعه با استفاده از الگوریتم k-means اصلاح شده، الگوهای عملیاتی برای داشتن راندمان بیشتر ساخته می شوند و نزدیک ترین الگو به داد? مذکور به عنوان الگوی هدف انتخاب می شود. مقدار متغیر های کنترل پذیر داد? آزمایش با مقادیر متناظر در الگوی هدف جایگزین می شود. داده های تغییر یافته گروه آزمایش به مدل به دست آمده از مرحله قبل وارد شده و نتیجه، کاهش دمای گاز خروجی و میزان اکسیژن موجود در آن را نشان می دهد. به این ترتیب با تغییر متغیرهای کنترل پذیر از مجموعه 13 متغیر در اختیار، فرآیند احتراق بویلر به سمت قرار گرفتن در وضعیت های کاری متناظر با راندمان بیشتر هدایت می شود.

بررسی رفتارهای غیرخطی پیچیده ای همچون آشوب و عوامل بروز آن ها در سیستم های دینامیکی نظیر ربات، باعث گسترش اطلاعات در جهت افزایش کارایی وکنترل آن ها می شود. هدف از این پایان نامه، طراحی کنترل کننده مد لغزشی دینامیک از مرتبه کسری برای ربات های دولینکی آشوبگون می باشد. کنترل مد لغزشی به علت دقت بالا و مقاوم بودن در برابر اغتشاش خارجی و عدم قطعیت سیستم، به عنوان یک روش مهم و کارآمد در کنترل غیرخطی مورد توجه و استفاده محققین قرار گرفته است. کنترل مد لغزشی دینامیک یکی از روش های تعمیم یافته مد لغزشی می باشد. اساس کار مد لغزشی دینامیک با افزایش دینامیک های سیستم انجام می شود. به دلیل استفاده از انتگرال گیر در به دست آوردن ورودی کنترلی، مسئله لرزش که یکی از مشکلات اصلی روش های مد لغزشی می باشد، به طور چشم گیری کاهش می یابد و ورودی کنترلی را برای ربات قابل تحقق می سازد. در علم امروز جایگاه خاص مشتقات مرتبه کسری به عنوان ابزاری مناسب برای توصیف بهتر سیستم ها و همچنین افزایش قابلیت کنترل کننده ها کاملاً مشهود است. با به کارگیری این مشتقات امکان طراحی کنترل کننده ای مقاوم در برابر عدم قطعیت و اغتشاش، کاهش/حذف مسئله لرزش در کنار حفظ و بهبود عملکرد مطلوب سیستم، فراهم شده است. استفاده از کنترل کننده مرتبه کسری، لرزش را کاهش و کارایی کنترل کننده را افزایش می دهد. تئوری و شبیه سازی ها برای ربات های آشوبگون تحت بار و ناشی از تأخیر و در حضور اغتشاش و عدم قطعیت انجام شده و در نهایت کنترل کننده با سه نوع کنترل کننده دیگر مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی کارآیی روش پیشنهادی را تأیید می کند.

الگوریتم حداقل میانگین مربعات کرنلی یکی از روش های هوشمند می باشد که در این پایان نامه برای کنترل سیستم هدایت هواپیما مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از تئوری کرنل در الگوریتم حداقل میانگین مربعات، فهم این الگوریتم را با دیدگاه آموزش ماشین بهبود می بخشد. این الگوریتم می تواند تحولی در آموزش شبکه عصبی پایه شعاعی ایجاد کند. تاکنون برای آموزش شبکه عصبی با تابع پایه شعاعی، مراکز کرنل و اعداد آن ها با یک الگوریتم پیچیده و غیرمستدل انتخاب می گردید؛ در صورتی که با الگوریتم حداقل میانگین مربعات کرنلی می توان مراکز شبکه و تعداد آن ها را به صورت خودکار تعیین کرد و نیازی به مجموعه از قبل آموزش داده شده وجود ندارد. در واقع این الگوریتم مانند یک شبکه عصبی توسعه یافته ساده با تابع پایه شعاعی عمل می کند. در ضمن برای بهبود عملکرد الگوریتم از یک تکنیک تطبیقی برای به روز کردن اندازه تابع کرنل استفاده شده است. در نهایت کارایی الگوریتم پیشنهادی با شبیه سازی یک هواپیمای جنگنده f-18 جهت ردیابی یک مانور نمونه ارزیابی شده است.

اهمیت تشخیص و ردیابی اهداف در مأموریت-های نظامی و غیرنظامی بر کسی پوشیده نیست. البته اهمیت این بحث در مأموریت های نظامی بیش از مأموریت-های غیرنظامی است. چرا که در مأموریت های نظامی، محدودیت های خاصی برای فعالیت سامانه وجود دارد که طراحی و ساخت سامانه ی ردیابی و تعیین موقعیت را دشوار می کند. به عنوان مثال یکی از محدودیت هایی که می تواند در اجرای صحیح مأموریت سامانه اختلال ایجاد کند از دست رفتن اطلاعات دریافتی از هدف می باشد، که ممکن است آگاهانه یا غیر آگاهانه به سامانه تحمیل شود. به عنوان نمونه ممکن است با انجام عملیات پدافندی هدف و یا با توجه به شرایط خاص محیطی اطلاعات ردیابی هدف از دست برود. در تحقیق حاضر با استفاده از فیلتر کالمن وافزودن تقریب تابع به آن هدفی مورد ردیابی قرار گرفته که در قسمتی از مسیر اطلاعات مورد نیاز برای ردیابی آن از دست رفته و با توجه به اطلاعات گذشته، تخمینی از موقعیت فعلی هدف برای جلوگیری از گمراهی، در اختیار سامانه قرار داده شده است. نتایج نشان می دهد که به کار گیری این روش سامانه را درشرایط عادی درتعقیب هدف قرار داده است .

در این پایان نامه به شناسایی ربات فانتوم توسط شبکه عصبی پرداخته شده است. جهت بررسی عملکرد روش های استفاده شده برای شناسایی، ربات فانتوم را انتخاب کرده و با داده های واقعی استخراج شده از ربات، به شناسایی این ربات می پردازیم. ربات فانتوم دارای سه رابط می باشد و به طور گسترده در کاربردهای لامسه ای و انجام فرامین از راه دور استفاده می شود. مدلسازی این ربات، برای کاربردهای پیش بینی، شبیه سازی، کنترل، و تشخیص خطا اهمیت دارد. نتایج حاصله نشان می دهد که شبکه های عصبی قادرند با دقت بالا ربات فانتوم را شناسایی نمایند.

یک الگوریتم ردیابی جسم پرنده براساس بکارگیری توأماً ویژگی های رنگ و بافت برای مدل کردن هدف و سپس بکارگیری الگوریتم جابجایی میانگین برای ردگیری هدف در این پایان نامه بکار گرفته شده است. علاوه بر ویژگی های مرسوم رنگ، از ویژگی های بافت یعنی ویژگی میانگین و الگوی دودویی محلی برای نمایش هدف بکار گرفته شده اند. همچنین از ماشین بردار پشتیبان برای جداسازی هدف از پس زمینه استفاده کرده ایم. برای آموزش ماشین بردار پشتیبان از 40 تصویر از هدف مورد نظر که از زوایای متفاوت گرفته شده اند استفاده کرده ایم. در این تصاویر هدف به صورت دستی از پس زمینه جدا شده است. به منظور اینکه ممکن است برخی از پس زمینه های ممکن در طول ردیابی در تصاویر منتخب وجود نداشته باشند از گسترش پس زمینه استتفاده می کنیم. چون داده های استخراج شده برای آموزش ماشین بردار پشتیبان زیاد است داده هایی که در تعیین فوق صفحه جداکننده نقش خاصی ندارند را حذف می کنیم و ماشین بردار پشتیبان را آموزش می دهیم. بعد از دریافت اولین فریم و آزمایش آن توسط ماشین بردار پشتیبان، آن را توسط یک چهارچوب نمایش می دهیم و از الگوریتم جابجایی میانگین برای ردگیری آن در فریم های بعد کمک می گیریم. نتایج بدست آمده کارایی الگوریتم پیشنهادی را در دقت و سرعت تأیید می کند.

در این پایان نامه قصد شناسایی مدل غیرخطی عملگر سرونیوماتیکی با روش کمترین مربعات غیرخطی را داریم. روش¬های مختلفی برای شناسایی سیستم¬های غیرخطی پیشنهاد شده، که هرکدام براساس کاربرد دارای خصوصیاتی می¬باشند. عملگرسرونیوماتیکی دارای ویژگی¬های مهمی مانند نسبت نیروبه¬وزن بالا، سرعت پاسخ دهی، مقاومت در برابر بار خارجی و پهنای باند می¬باشد که بهبود و بهینه¬سازی هرکدام از آنها نیاز به شناخت رفتار این سیستم دارد. رابطه حاکم بر مدل موقعیت عملگر از قانون دوم نیوتن بدست می¬آید، که هر کدام از پارامترهای این مدل فیزیکی دارای مفهوم خاصی می¬باشند. ابتدا ورودی و خروجی سیستم سرونیوماتیکی را در آزمایشگاه اندازه¬گیری کرده و سپس با استفاده از داده های بدست آمده پارامترهای مدل غیرخطی موقعیت عملگرسرونیوماتیکی را به روش کمترین مربعات غیرخطی با الگوریتم لونبرگ-مارکوارت شناسایی کرده¬ایم. ضریب تعدیل¬گری به نام ضریب تعدیل¬گر توانی پیشنهاد داده¬و با ضریب تعدیل¬گر استاندارد مقایسه نموده¬ایم. در پایان مدل بدست آمده از دو ضریب تعدیل¬گر را با مدل واقعی مقایسه کرده که نشان می¬دهد شناسایی به روش کمترین مربعات غیرخطی با هر دو ضریب تعدیل¬گر به خوبی انجام گرفته است.

هدف از این رساله، حل مسئله کنترل تطبیقی سیستم های تکین است. سیستم هایی که معادلات جبری و دینامیکی را به طور همزمان دارا می باشند، سیستم های تکین می نامند. در این رساله ابتدا سعی شده است مشخصات و رفتار سیستم های تکین و اهداف کنترلی خاص این گونه سیستم ها مورد بحث قرار گیرد. روش ها و تحلیل های مختلف پایداری و مجاز بودن سیستم توضیح داده شده است و هدف بر آنست تا روش های کنترلی بر اساس این قضایای پایداری استخراج شود. اکثر روش هایی که تا کنون به کنترل سیستم های تکین پرداخته اند، روش های وابسته به مدل بوده است. لذا در این رساله برآنیم تا روش های کنترل تطبیقی را برای سیستم های تکین توسعه دهیم. کلیه روش های تطبیقی ارائه شده در این رساله برای سیستم های تکین خطی و غیرخطی، نوآوری رساله می باشد. در ابتدا یک روش پس خورد حالت تطبیقی برای مجاز سازی سیستم های تکین خطی تک ورودی ارائه شده است. سپس روش پیشنهادی برای سیستم های چند متغیره و حل مسئله ردگیری سیستم های تکین خطی تعمیم داده می شود. پایداری سیستم حلقه بسته بر اساس قضیه پایداری لیاپانوف تضمین می شود. در ادامه اثبات می کنیم که می توان کنترل کننده پیشنهادی را با اندکی تغییر در قانون تطبیق، برای مجازسازی و ردگیری سیستم های تکین غیرخطی که در آن بخش غیرخطی مدل شرط لیپشیتز را ارضا می کند، نیز به کار ببریم. کنترل پیشنهادی ساختار ساده و عملی دارد. در ادامه یک روش کنترل تطبیقی مدل مرجع برای سیستم های تکین غیرخطی ارائه شده است. در ابتدا فرض می کنیم که میزان تکین بودن یا شاخص مدل مرجع و سیستم تحت کنترل یکسان باشد و در پایان کنترل کننده تطبیقی مدل مرجع پیشنهادی را برای ردگیری مدل های تکین با شاخص متفاوت تعمیم می دهیم. تمامی سیستم های غیرخطی مطرح شده در این رساله از نوع افاین می باشند و ورودی های سیستم به صورت جمله غیرخطی در معادلات مدل ظاهر نمی شوند. در هر بخش، برای بررسی بهتر رفتار کنتر ل کننده های پیشنهاد شده، شبیه سازی برروی سیستم های تکین مختلف انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی تاییدی بر کارایی کنترل کننده ها می باشد.

در این رساله، طراحی کنترل¬کننده¬های مد لغزشی مرتبه- کسری غیرمتمرکز بر روی سیستم¬های غیرخطی مقیاس- بزرگ در حضور عدم¬قطعیت¬ها و برهم¬کنش¬های بین زیرسیستم¬ها مورد مطالعه قرار می¬گیرد. کنترل¬کننده¬های پیشنهادی برای هر دو دسته سیستم¬های مرتبه- کسری و مرتبه- صحیح توسعه داده شده¬اند. در ابتدا، دو سیستم مقیاس- بزرگ مرتبه- کسری با مشتقات کسری متفاوت در نظر گرفته شده و دو قانون کنترلی مقاوم با سطوح لغزش متفاوت و جدید پیشنهاد شده¬اند. همچنین، یک سیستم قدرت چند- ماشینه به عنوان سیستم مقیاس- بزرگ مرتبه- صحیح انتخاب شده و پایدارساز زاویه قدرت با سطح لغزش غیرخطی جدیدی برای آن پیشنهاد می¬گردد. همچنین، برای سنکرون¬سازی و حفظ ولتاژ پایانه ژنراتورهای سیستم قدرت چند- ماشینه به صورت همزمان، ساختار ترکیبی مناسبی بکار گرفته شده است. همه کنترل¬کننده¬های پیشنهادی با فرض معلوم بودن کران بالای برهم¬کنش بین زیرسیستم¬ها و عدم¬قطعیت¬ها طراحی شده¬اند. اما تعیین این کران برای سیستم مقیاس- بزرگ امری مشکل و پیچیده است. بنابراین در ادامه، یک تقریبگر فازی با ساختار تطبیقی برای تخمین جملات برهم¬کنش و عدم¬قطعیت¬ها بکار گرفته شده است. به دلیل اینکه تقریبگر فازی- تطبیقی برخی از متغیرهای حالت زیرسیستم¬های همسایه را به عنوان ورودی خود بکار می¬گیرد، این روش کنترل مد لغزشی مرتبه- کسری شبه- غیرمتمرکز نامیده می¬شود. برای همه کنترل¬کننده¬های ارایه شده، پایداری سیستم حلقه- بسته بسته به نوع دینامیک سطح لغزش به وسیله قضایای پایداری مرتبه- کسری یا مرتبه- صحیح بررسی شده است. در نهایت، شبیه¬سازی¬های جامعی به منظور نشان دادن قابلیت کنترل¬کننده¬های پیشنهادی ارایه شده¬اند.

در این پایان نامه به ردیابی غیرفعال یک هدف زیر آب پرداخته شده است که تخمین موقعیت هدف متحرک در زیر آب صرفا براساس سیگنال¬های آکوستیکی ساطع شده از هدف به کمک الگوریتم صافی کالمن توسعه یافته فازی شبیه سازی شده است که در این صافی با تنظیم ماتریس کواریانس نویز اندازه گیری توسط سیستم فازی باعث بهبود عملکرد صافی کالمن شده است. معادلات حالت توصیف کننده این سیستم تشکیل شده از موقعیت و سرعت هدف متحرک در راستا¬های مختلف می¬باشد که حرکت هدف با سرعت ثابت فرض شده است و بردار اندازه گیری مدل مذکور در دو حالت مورد بررسی قرار گرفته است، حالت اول شامل اختلاف زمانی رسیدن سیگنال آکوستیکی ساطع شده از هدف به حسگر از مسیر انعکاس از سطح آب و نیز از مسیر انعکاس از کف دریا نسبت به مسیر مستقیم، می¬باشد و در حالت دوم بردار اندازه گیری مدل مذکور فقط زاویه سمت هدف بوده است. در نهایت صافی کالمن توسعه یافته فازی با انجام شبیه سازی گوناگون در ردیابی آزمایش می¬شود و با صافی کالمن توسعه یافته مرسوم و صافی کالمن بی¬رد مقایسه می¬شود که نتایج نشان دهنده این است که صافی کالمن توسعه یافته فازی دارای برآورد بهتری نسبت به صافی کالمن توسعه یافته مرسوم و صافی کالمن بی¬رد بوده و دارای خطای کمتری نسبت به آن¬ها می¬باشد.

در این پژوهش، روشی برای کنترل ولتاژ خروجی مبدل تقویت کننده¬ی جریان مستقیم به مستقیم ارایه گردیده است. کنترل این سیستم، از طریق روش کنترل کسری- نظارتی مبتنی بر مدل می¬باشد. بدین صورت که مدل خطی به ازای نقطه کار های مختلف محاسبه و ضرایب تام کسری( تناسبی، انتگرالی،مشتقی، مرتبه ی انتگرال گیر و مرتبه ی مشتق گیر) متناظر با این نقطه ی کار طراحی می¬گردد. این نقطه کارها را ولتاژ مرجع(مطلوب) تعیین می کند و در ادامه یک ناظر از نوع شبکه¬ی پتری باید به ازای ولتاژهای مرجع مختلف، ضرایب کنترل کننده¬ی تام کسری مناسب را تولید کند. در انتها نتایج بدست آمده از تحلیل، در محیط سیمولینک متلب شبیه سازی شده اند و صحت محاسبات انجام شده، بدین وسیله به نمایش در آمده است .

دنبال کردن هدف، یکی از بخش های عمده در سیستم های نظیر: سیستم های نظارتی، ردیابی و سیستم های جلوگیری از برخورد کردن به موانع در آب یا فضا می باشد. در ردیابی هدف زیرآب با توجه به سرعت کم انتشار امواج آکوستیکی در زیرآب و از طرفی سیگنال های نویز ناخواسته ی ناشی از سروصدای کشتی ها و عوامل زیستی، مسئله ردیابی دشوار است. در این پایان نامه با استفاده از سونار غیرفعال، سیگنال های ساطع شده از هدف با زوایای مختلف توسط دو حسگر دریافت می شود. بردار اندازه گیری دریافت شده توسط حسگرها، شامل زاویه ورود بین سیگنال آکوستیکی با محور افق (زاویه سمت) می باشد که یک رابطه ی غیرخطی با بردار حالت دارد. به علت غیرخطی بودن این مدل و با توجه به نویزی بودن داده ها، از صافی ذره ای استفاده می شود که با توجه به کارآمدی آن برای معادلات غیرخطی با نویز بالا، از آن استفاده شده است. اما در این صافی با پدیده فقر ذرات مواجه هستیم که عملا بعد از چند مرحله، تخمین موقعیت هدف تنها توسط چند نمونه انجام می شود که به نوعی تنوع پذیری ذرات از بین می رود. برای رفع این مسئله در این پایان نامه از منطق فازی استفاده شده است که در هنگام رخ دادن این پدیده ذرات با یک میزان پراکندگی مناسب در فضای جستجو پراکنده می شوند. مقدار این ضریب پراکندگی در هر لحظه توسط الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات انتخاب می شود که این ضریب پراکندگی بهینه منجر به قرار گرفتن ذرات در نقاطی بهتر می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که در صافی ذره ای فازی بهینه شده علاوه بر بهبود مسئله واگرایی صافی ذره ای، زمان همگرایی آن کاهش یافته است که در نتیجه باعث بهبود دقت تخمین شده است. همچنین از نظر دقت و زمان تخمین، صافی ذره ای پیشنهاد شده نسبت به صافی ذره ای با خطی سازی محلی عملکرد بهتری را دارد و برای مسائل ردیابی با زمان واقعی کارآمدتر می باشد.

اهمیت غیر قابل انکار دریاها و اقیانوس ها در کاربردهای تجاری، تفریحی و دفاعی سبب شده تشخیص و ردیابی اجسام موجود در دریاها به عنوان یکی از زمینه های تحقیقاتی مهم، مطرح گردد. نیاز به ارتقا و بهبود دقت، پایداری و اجتناب از ریسک، با ظهور برنامه های کاربردی جدید و با رشد پذیرش ربات های زیرآبی در صنایع نظامی و غیرنظامی گسترش می یابد. یکی از عوامل اصلی، در عملیات زیر آب، توانایی اجرای عملیات طولانی مدت به صورت کاملاً خودکار و بدون نظارت از سوی یک کشتی روی سطح آب می باشد ، که این موضوع ضرورت پژوهش در مورد ردیابی زیر آب را پر رنگ تر می کند. در این پایان نامه سیگنال های ساطع شده از هدف با زوایای مختلف توسط چند حسگر دریافت می شوند. بردار اندازه گیری دریافت شده توسط حسگرها، شامل زاویه ورود بین سیگنال آکوستیکی با محور افق می باشد که یک رابطه غیر خطی با بردار حالت دارد. به علت غیرخطی بودن این مدل و با توجه به نویزی بودن داده ها، از صافی کالمن بی رد استفاده می کنیم. در این پایان نامه از نوع خاصی از صافی کالمن بی رد، به نام صافی کالمن بی رد افزوده استفاده خواهد شد که با صافی کالمن توسعه یافته و کالمن بی رد مقایسه می شود. به علت استفاده از چند حسگر، نیاز به ترکیب اطلاعات این حسگرها ضروری می باشد. از روش ترکیب اطلاعات کواریانس استفاده می کنیم و روش پیشنهادی با این روش مقایسه می شود که کارایی روش پیشنهادی در نتایج مشخص می-باشد. روش پیشنهادی ترکیب اطلاعات با ترکیب دو حسگر با هم مزیت هایی نسبت به روش ترکیب اطلاعات تک حسگر دارد، که می توان از بالا رفتن دقت تخمین و کاهش خطای ردیابی نام برد. در انتها با بررسی جایابی حسگرها، سه مدل جایابی برای چهار حسگر پیشنهاد شده، که مدل بیزوی در مسئله مورد بحث دارای مشاهده پذیری بهتری نسبت به سایر مدل ها می باشد.

سیستم کنترل پرواز موشک ها به دلیل داشتن ناحیه کاری گسترده و همچنین وجود نیرو ها و گشتاورهای آئرودینامیکی متغیر در طول پرواز، در شمار سیستم های پیچیده برای طراحی سیستم کنترل به حساب می آید. این نکته با توجه به تزویج معادلات حرکت طولی و عرضی و همچنین ذات متغیر با پارامتر مدل موشک در طول پرواز که طراحی یک کنترل کننده تطبیقی را به طراح تحمیل می کند، نمود بیشتری پیدا می کند. در این پایان نامه با جداسازی معادلات حرکت طولی و عرضی موشک با در نظر گرفتن فرضیه های معمول در این زمینه، به طراحی خلبان خودکار برای یک موشک زمین به هوا با معادلات دو درجه آزادی در کانال فراز به کمک الگوریتم جدول بندی بهره فازی که در گروه روش های کنترلی تطبیقی خارج از خط به شمار می رود می پردازیم. رویکرد این روش مبتنی بر طراحی کنترل کننده های خطی در مراکز نواحی جدول بندی است که مراکز نواحی با آموزش یک سیستم فازی بر اساس اطلاعات متغیرهای جدول بندی محاسبه می شوند. آموزش سیستم فازی با کمک الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات صورت می پذیرد که در آن مراکز توابع عضویت سیستم فازی برای کمینه کردن خطای ناشی از خطی سازی سیستم غیرخطی بهینه می شوند. همچنین برای طراحی کنترل کننده های خطی از کنترل کننده تناسبی انتگرالی مرتبه کسری بهره گرفته شده است که پارامترهای آن توسط الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات تنظیم می شوند. کارایی الگوریتم پیشنهادی با نتایج شبیه سازی نشان داده می شود.

در این پایان نامه یک مدل جامع تطبیقی کنترل رباتیک بر اساس شبکه های پتری، جهت طراحی مسیر حرکت ربات معرفی شده است. در این راستا یک بیان جدید از طراحی مسیر در رباتیک و یک کلاس جدید در شبکه های پتری تعریف شده اند. بیان پیشنهادی - بیان ماسک- در طراحی به سرعت بیان مفصلی و به دقت بیان کارتزین می باشد. بیان ماسک منجر به کاهش شدید تعداد معادلات سینماتیک معکوس شده است که حرکت بلافاصل (آنلاین) ربات را نتیجه می دهد. در روش پیشنهادی، ماسک ها به صورت تطبیقی بر اساس یک معیار شباهت ساخته می شوند. معیار شباهت نزدیکی مسیر تولید شده به مسیر مطلوب را بر اساس واریانس خطا اندازه گیری می نماید. استفاده از روش مذکور منجر به حرکت هماهنگ در مفاصل ربات و سرعت بالای حرکت ربات می شود. مزیت دیگر روش این است که مستقل از رزولوشن مسیر می باشد. با کاهش شدید معادلات سینماتیک معکوس که بسیار زمان-بر و حافظه بر هستند، تجهیزات ارزان تری به منظور انجام محاسبات مورد نیاز قرار می گیرد که مزیت دیگر این روش می باشد. در کلاس پیشنهادی از شبکه پتری، تعریف کاملی از زمان صورت گرفته است. براساس این تعریف، گذار جدیدی پیشنهاد شده که یکی از کاربرد های آن حذف تضاد در شبکه می باشد. در این راستا، مدل بدون تضادی که منجر به حل مسائل زمانی معرفی شده، می شود تعریف خواهد شد

در این رساله، ابتداء به معرفی علم محاسبات کسری و تعاریف مختلف اپراتورهای مرتبه کسری پرداخته شده و در ادامه خصوصیات و مشخصات سیستمهای توصیف شده با معادلات کسری بیان شده است. از فصول میانی به بعد سعی شده است که به سوالات مطرح شده در زمینه پایداری سیستمهای مرتبه کسری خطی و غیرخطی تا حدامکان پاسخ مناسبی داده شود. بحث تحلیل پایداری سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی ( سیستمهای لوره ) برای اولین بار در این رساله انجام شده است و سعی شده که قضیه پایداری پوپوف به سیستمهای مرتبه کسری غیرخطی فیدبکی ( لوره) تعمیم داده شود.