با توجه به حجم قابل ملاحظه منابع تغذیه در دستگاههای الکتریکی، کاهش حجم و وزن آنها یکی از مسایل مهم طراحی می باشد. در منابع تغذیه سوئیچینگ این فرایند با افزایش فرکانس سوئیچینگ انجام می شود. در فرکانسهای سوئیچینگ بالا، تلفات سوئیچینگ و نویز emi افزایش می یابدکه باعث محدود شدن فرکانس کلید زنی می شود. روشهای سوئیچینگ نرم، راه حل مناسبی برای کاهش تلفات سوئیچینگ و نویز در فرکانسهای بالا هستند. اولین روش سوئیچینگ، نرم استفاده از اسنابرهای تلفاتی است که هر چند تلفات را از سوئیچ دور می کنند ولی کمکی به افزایش راندمان کل مدار نمی کنند. مبدلهای رزنانسی و شبه رزنانسی تلفات سوئیچینگ مدار را کاهش می دهند ولی باعث پیچیدگی سیستم کنترل و افزایش استرس جریان و ولتاژ سوئیچها می شوند. اخیرا توپولوژیهای متفاوتی برای مبدلهای توان و ولتاژ بالا، با کاهش تلفات سوئیچینگ پیشنهاد شده است . در این میان مبدلهای تمام پل zvs با کنترل pwm بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این مبدلها مزایای سادگی کنترل pwm و مشخصه های سوئیچینگ نرم مبدلهای رزنانسی را دارا هستند. اما مبدلهای zvs-fb-pwm دارای معایبی از قبیل افزایش تلفات هدایتی ، نوسانات پارازیتی دایودهای یکسوکننده ، بزرگ بودن اندوکتانس نشتی برای تضمین ایجاد شرایط zvs و عدم استفاده بهینه از igbtها هستند. برای غلبه بر عیبهای مبدلهای zvs، مبدلهاzvzcs معرفی شده اند. این مبدلها شامل مزایا و معایبی بسته به نوع مدار می باشند. در این مبدلها حتی در شرایط بار سبک و اندوکتانس کوچک نشتی ترانسفورمر شرایط zcsسوئیچهای شاخه پسفاز به راحتی فراهم می شود. در این تحقیق به بررسی انواع مبدلهایzvs-fb-pwm و zvzcs-fb-pwm که درسالهای اخیر معرفی شده اند با ذکر مزایا و چگونگی عملکرد پرداخته می شود. سپس جهت کاهش تلفات مدار کمکی مبدل ایده های جدید معرفی شده است و با تحلیل مبدلهای ارایه شده، مشخصات و مزایای مبدل بیان می شود. مبدلهای ارایه شده دارای مزایایی نسبت به مبدلهای قبلی هستند که به کمک شبیه سازی و نتایج عملی، صحت تحلیلها تایید شده است.

امروزه استفاده از انرژی های تجدید پذیر نظیر انرژی خورشیدی، سیستمهای مبتنی بر انرژی باد، پیل سوختی و.. بسیار مورد توجه دولتها و کارشناسان محیط زیست قرار گرفته است. به همین دلیل ارایه مبدلهای الکترونیک قدرت مناسب برای این سیستمها نیز اجتناب ناپذیر می باشد. زیرا استفاده از مبدلهای سوییچینگ dc-dc در این سیستمها هم برای تثبیت ولتاژ خروجی تحت تغییرات ولتاژ ورودی و هم برای افزایش سطح ولتاژdc خروجی ضروری است. اخیرا مبدلهای منبع جریان سوییچینگ نرم برای کاربردهای بهره بالا مورد توجه قرار گرفته اند. بسیاری از مبدلهای ارایه شده شرایط سوییچینگ نرم را به خوبی برای سوییچهای مبدل فراهم می کنند و در نتیجه دارای راندمان بالایی هستند اما کلیدزنی آنها به صورت فرکانس ثابت نیست. همچنین برخی به صورت pwm شیفت فاز کنترل می گردند و در نتیجه به مدارهای کنترل پیچیده ای نیاز دارند. علاوه بر این در تعدادی از این مبدلها از مدارهای کمکی برای ایجاد شرایط سوییچینگ نرم استفاده گردیده، ولی این مدارهای کمکی خود تلفات قابل ملاحظه ای به مدار تحمیل می کنند و یا به علت تعداد بالای المانهای نیمه هادی و پسیو از جمله ترانسفورمر در مدار کمکی آنها، دارای تلفات هدایتی چشمگیری می گردند و عملکرد مدار نیز پیچیده می شود. تعدادی از مبدلهای ارایه شده نیز به خوبی قادر به جذب انرژی سلف نشتی ترانسفورمر و بازیابی مناسب آن نیستند و به همین علت در توانهای بالا اسپایکهای بزرگ ولتاژ دوسر سوییچها ایجاد می گردد. در این رساله ابتدا مبدلهای منبع جریان سوییچینگ سخت و نرم موجود مورد بررسی قرار گرفته و سپس یک مبدل منبع جریان پوش-پول جدید ارایه گردیده است. همچنین یک مبدل منبع جریان نامتقارن سوییچینگ نرم جدید ارایه گردیده که دارای بهره بالاتری نسبت به مبدلهای متداول سوییچینگ نرم است. بعلاوه در این رساله یک مبدل باک-بوست با کلیدزنی نرم که از مبدل پوش-پول منبع جریان پیشنهادی مشتق شده است، ارایه می گردد. در مبدل باک - بوست پیشنهادی سوییچینگ نرم برای هر دوحالت باک و بوست برقرار است و از طرفی جریان خروجی نیز برخلاف اکثر مبدلهای باک-بوست معمول پیوسته است، که موجب کاهش اندازه خازن فیلتر خروجی وافزایش چگالی توان مبدل می گردد. در پایان این مبدل باک-بوست بهینه شده و یک مبدل جدید ارایه می گردد. در مبدل مذکور دو دیود خروجی از مبدل قبل حذف می گردد، بدون آنکه هیچکدام از ویژگیهای مبدل قبلی از دست برود. در تمامی فصول مبدلهای پیشنهادی به طور کامل تجزیه و تحلیل شده و روش طراحی مدار کمکی مبدل بیان شده است. همچنین در همه موارد صحت تحلیل تئوریک ارایه شده، توسط نتایج شبیه سازی و نتایج عملی نمونه آزمایشگاهی اثبات شده است.

با پیشرفت روزافزون تکنولوژی و گسترش مصرف کننده های الکتریکی حساس و دقیق در کلیه زمینه های صنعتی، نیاز به وجود منبع انرژی الکتریکی به صورت مطمئن و با کیفیت بالا برای تغذیه این مصرف کننده ها افزایش یافته است. از طرفی شبکه های الکتریکی در بسیاری موارد از قابلیت اطمینان کافی جهت تغذیه مستقیم این مصرف کننده ها برخوردار نیستند. منابع تغذیه اضطراری بدون وقفه یا upsها یکی از مهمترین گزینه ها برای رفع این مشکل می باشند. یکی از جدیدترین انواع ups معرفی شده، ups سری-موازی یا delta conversion ups می باشد. در این ups اکثر توان در حالت عملکرد عادی بدون گذر از مبدل ها از ورودی به مصرف کننده رسیده که افزایش راندمان این نوع ups را به دنبال خواهد داشت. از دیگر مشخصات این ups می توان به جریان سینوسی بدون اعوجاج و ضریب قدرت واحد در ورودی اشاره نمود. راندمان بالا و جریان سینوسی با ضریب توان واحد موجب شده که ups سری-موازی امروزه نظر بسیاری از محققین و صنعتکاران را به خود جلب کند. تا کنون دو استراتژی کنترلی برای upsهای سری-موازی معرفی شده است. استراتژی قدیمی بر اساس کنترل ولتاژ مبدل سری و کنترل جریان مبدل موازی می باشد. در این استراتژی مبدل موازی مستقیماً هارمونیک های جریان بار و توان راکتیو را جبران کرده و مبدل سری یک ولتاژ خروجی رگوله شده تولید می کند. در استراتژی جدید بر خلاف استراتژی قبلی مبدل سری به عنوان منبع جریان سینوسی و مبدل موازی به عنوان منبع ولتاژ سینوسی عمل می کند. علی رغم شباهتهای این دو استراتژی از نظر گردش توان و دیاگرام فازوری، تفاوتهای اساسی از نظر رفتاری و ساختار سیستم کنترلی بین این دو وجود دارد. با توجه به نو بودن استراتژی جدید برای upsهای سری-موازی، هنوز تحلیل کاملی از لحاظ عملکرد و قابلیت های قابل حصول بر روی آن انجام نشده و از این دیدگاه با استراتژی موجود نیز مقایسه نگردیده است. همچنین تحلیلهای انجام شده بر روی استراتژی جدید به صورت شبیه سازی بوده و نتایج عملی برای ups سری-موازی با استراتژی جدید ارائه نشده است. یکی از اهداف اصلی این رساله مقایسه کامل دو استراتژی و معرفی و توسعه استراتژی بهینه برای استفاده در یک ups سری-موازی می باشد. کنترل کننده های مبدل های به کار رفته در این ups باید به گونه ای طراحی گردند که بتوان به قابلیت های بالا دست یافت. به طور خاص نیل به ولتاژ سینوسی رگوله شده و کم اعوجاج تحت کلیه شرایط کاری از نیازهای ویژه یک ups می باشد. علاوه بر این گذار مناسب بین حالتهای مختلف عملکرد در upsهای سری-موازی از دیگر چالش های موجود در ارتباط با این سیستم ها می باشد. در این رساله یک کنترل کننده ترکیبی با عنوان rcdb برای این ups پیشنهاد می شود. این کنترل کننده ترکیبی شامل کنترل کننده deadbeat (db) و کنترل کننده تکراری (rc) می باشد. در این ساختار، کنترل کننده db پاسخ دینامیکی سیستم را ارتقاء داده و کنترل کننده rc با توجه به طبیعت تناوبی سیگنال های مرجع و اغتشاش، خطای حالت دائمی را کاهش می دهد. در پایان یک ups سری-موازی با استراتژی کنترلی بهینه و با کنترل کننده ترکیبی، معرفی شده و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار می گیرد. همچنین با هدف بررسی صحت مطالعات تئوریک، طراحی ها و شبیه سازی های انجام شده، ups سری-موازی پیشنهادی پیاده سازی می شود.

در این گزارش، طراحی کنترلگرهای بهینه-مقاوم جهت اعمال بر روی سیستم های غیرخطّی توسط مدلسازی فازی (t-s) مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در این راستا، با توجّه بر اهمیّت مدلسازی سیستمها در طراحی کنترلگر، مدلسازی سیستمهای دینامیکی غیرخطّی مورد بررسی قرارگرفته است. همچنین در بحث مدلسازی سیستمهای غیرخطّی، مدلسازی فازی به عنوان یکی از راهکارهای موجود جهت مدلسازی سیستم های غیرخطّی معرفی شده و ویژگیهای آن با توجّه بر مطالعات انجام شده، مورد بحث و بررسی واقع شده است. در ادامه با اشاره بر ویژگیهای کنترلگرهای حلقه بسته ی فازی، انواع روشهای مرسوّم در طراحی کنترلگرهایی که دارای قابلیت بهره گیری از سیستم استنتاج فازی هستند، ارائه گردیده است. در بین روشهای مطرح شده در طراحی کنترلگرهای فازی، جهت حصول کنترلگر مقاوم-بهینه روش طراحی کنترلگر فازی با بهره ی برنامه ریزی انتخاب و مورد بررسی قرار گرفته و ویژگیهای منحصر به فرد آن ارائه گردیده است. در ادامه طراحی کنترلگرهای از نوع بهره ی برنامه ریزی شده در قالب کنترلگر فیدبک حالت و کنترلگرهای مبتنی بر مشاهده گر با تعریف معیارهای مرسوّم و کارآمد بهینه-مقاوم مورد بررسی قرار گرفته است. در امر طراحی، معیارهای حصول کارایی بهینه-مقاوم، از نوع کنترل با تضمین حد بالای تابع هزینه و معیار زیر بهینه ی hinf و ساختار قانون کنترل از نوع جبرانسازی توزیع یافته ی موازی (pdc) و جبرانسازی توزیع یافته ی موازی پویا (dpdc) انتخاب شده است. همچنین امر طراحی کنترلگر ساختار یافته در قالب حل عددی مسئله ی بهینه سازی محدّب، بر روی محدوده ی تشکیل یافته شده، توسط نامساویهای ماتریسی خطّی (lmis) فرمول بندی شده است. جهت بررسی کارامدی هر یک از قضیه های مطرح شده، کاربردهایی از هر یک از انواع کنترلگرهای مطرح شده ی فیدبک حالت، کنترلگر فیدبک حالت مبتنی بر مشاهده گر و کنترلگر مبتنی بر فیدبک خروجی ارائه گردیده است. از دسته کاربردهای مطرح شده در این گزارش می توان طراحی کنترلگر بهینه-مقاوم فازی از نوع حالت را جهت اعمال بر روی سیستم درایو موتور القایی روتور سیم پیچی شده و طراحی کنترلگر بهینه-مقاوم فازی از نوع حالت و مبتنی بر مشاهده گر حالت را برای سیستم آزمایشگاهی آونگ-گاری نام برد. در هر یک از کاربردهای مطرح شده کارآیی کنترلگر توسط ارائه ی نتایج شبیه سازی های انجام گرفته و یا نتایج بدست آمده از پیاده سازی کنترلگر بر روی سیستم عملی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. در انتها با ارائه و بررسی قابلیت ها و معایب روش مطرح شده به ارائه ی پیشنهاداتی جهت بهبود و رفع معایب، پرداخته شده است.

واژه هایبرید به معنی چیزی است که حاصل تلفیق دوخاصیت نامتجانس با یکدیگر می باشد. در نظریه مدل سازی سیستم های دینامیکی، عبارت سیستم هایبرید به سیستمی اطلاق می شود که رفتار آن شامل دو نوع دینامیک گسسته و پیوسته باشد. امروزه با افزایش روز افزون کاربرد محصولاتی که در آنها از رایانه و یا ریزپردازنده ها برای کنترل استفاده می شود، لزوم بهره گیری از راهبردهای جدید برای تحلیل و طراحی سیستم های هایبرید آشکار شده است. اگرچه در حالت کلی مدل سیستم های هایبرید توان مدل سازی بالایی داشته و وضعیت های گسترده ای را پوشش می دهد، لیکن به دلیل ترکیب دینامیک های گسسته و پیوسته، در جنبه-های تحلیل و روش های طراحی کنترل کننده پیچیدگی های زیادی را در بر خواهد داشت. عدم استخراج ساختار کلاس های خاصی از سیستم های هایبرید، یکی از منابعی است که این پیچیدگی از آن سرچشمه می گیرد.بنابراین همواره در مورد فرمول بندی مدل، یک موازنه میان قدرت مدل سازی و پیچیدگی تحلیل برقرار است. به همین دلیل مطالعات در زمینه سیستم های هایبرید بر روی زیر کلاس خاصی که نحوه نمایش ساده تر داشته و ساختار یافته تر هستند و در ضمن طیف وسیعی از فرآیندهای صنعتی را شامل می شوند، متمرکز است. در تحقیق حاضر با توجه به موارد ذکر شده زیرکلاس خاصی از سیستم های هایبرید به نام سیستم های تکه ای مستوی انتخاب گردید که نسبت به سایر مدل ها جامع تر بوده و با اعمال شرایطی به سایر کلاس های مدل سازی سیستم های هایبرید قابل تبدیل است. بنابراین در صورت لزوم می توان نتایج بدست آمده را به سایر ساختارهای مدل سازی تعمیم داد. در این پژوهش در بحث طراحی کنترل کننده به دلیل مزایایی همچون توانایی وارد کردن مستقیم قیود سیستم در فرمول بندی مسئله، استفاده از کنترل پیش بین مد نظر قرار گرفته است. از سوی دیگر به منظور تضمین پایداری حلقه بسته سیستم استفاده از قید انقباض یک تابع لیاپانوف پیشنهاد شده است. این راهبرد به دلیل کاهش پیچیدگی روند طراحی، امکان تغییر حجم محاسبات با توجه به ملاحظات خاص مسئله و قابلیت وسیع پیاده سازی بر روش های موجود همچون استفاده از قید برابری حالت نهایی (برای تضمین پایداری حلقه بسته) برتری دارد. از آن جا که تاثیر اختلال بر روی سیستم ها در عمل بسیار محتمل است، بررسی مقاوم بودن روش ارائه شده مطلوب خواهد بود. اگرچه استفاده از قید انقباض منجر به پایداری نمایی سیستم خواهد شد، لیکن نشان داده شده است که برخلاف سیستم های معمولی در مورد سیستم های هایبرید از وجود ویژگی پایداری نمایی هیچ نتیجه ای راجع به مقاوم بودن نسبت به اختلال و به عبارت دیگر پایداری ورودی به حالت سیستم، قابل استنباط نخواهد بود. در این تحقیق نشان داده شده است که فرمول بندی پیشنهاد شده برای سیستم های هایبریدی که احتمالاً در نقطه تعادل دچار ناپیوستگی باشند پایدار ورودی به حالت کاربردی و برای سیستم های هایبریدی که در نقطه تعادل پیوسته هستند ، تضمین می گردد. به منظور ارائه یک دیدگاه شفاف تر، در خلال طرح مباحث نظری مثال های متعددی به همراه نتایج شبیه سازی های مربوطه ارائه شده است.

با توجه به تولید بیش از2660000 تن سیب در کشور، این محصول یکی از تولیدات عمده ی بخش کشاورزی و باغی ایران را تشکیل می دهد و از این لحاظ ایران در رتبه ی چهارم در سطح جهان قرار دارد.. به علت اینکه تولید و برداشت سیب در کشور هنوز مکانیزه نشده است مقدار قابل ملاحظه ای از این محصول قبل از صادرات تلف می شود که بخش عمده ای از آن ناشی از عدم دسته بندی و درجه بندی مناسب می باشد. به همین دلایل در این پروژه دستگاهی به منظور درجه بندی خودکار سیب بر اساس اندازه با استفاده از ماشین بینایی طراحی و ساخته شد. به منظور درجه بندی، لازم است که ابتدا سیب ها به صورت تک تک از همدیگر جدا شده و در جهت خاص زیر دوربین قرار گیرند. به همین جهت دستگاهی به منظور تک تک کردن و جهت دهی سیب ها طراحی و ساخته شد. مکانیزم تک کننده با ایده گرفتن از واحد تک کننده ی کارنده های سیب زمینی طراحی و ساخته شد. به منظور جهت دهی سیب ها از یک سطح شیب دار استفاده شد. روی این سطح شیب دار دو ریل چوبی با شکل خاصی قرار دارد که سیب با غلتیدن روی این دو ریل چوبی جهت دهی می شود. حالت مطلوب جهت دهی در این پروژه قرار گرفتن سیب از پهلو در برابر دوربین در حین تصویر برداری است. بعد از جهت دهی، سیب ها در زیر دوربین قرار گرفته و تصویر آنها توسط دوربین گرفته شد. تصویر گرفته شده توسط دوربین به رایانه منتقل شده و توسط نرم افزار پردازش تصویر، اندازه و درجه ی سیب مشخص می گردد. نرم افزار پردازش تصویر با اسفاده ازعملگرهای موجود در بخش پردازش تصویر نرم افزار متلب نوشته شد. به منظور کنترل دستگاه و راه اندازی موتورها و افشانک های بادی در زمان و موقعیت مناسب یک مدار الکترونیکی طراحی و ساخته شد. بر حسب درجه سیب، مدار الکترونیکی برای انتقال سیب به محل مناسب به موتور تسمه نقاله فرمان می دهد و با استقرار سیب درجه بندی شده در مقابل افشانک باد شیر برقی افشانک باز شده و سیب در جعبه مشخص قرار می گیرد. فشار لازم باد بایستی کمتر از 4 بار باشد تا به سیب ها آسیب وارد نگردد. همزمان سیب بعدی جهت تصویر برداری زیر دوربین قرار می گیرد. سامانه ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفت. عملکرد دستگاه از لحاظ کلی مناسب بود و می توان از این سامانه به منظور درجه بندی سیب بصورت خودکار استفاده نمود. در واحد جهت دهی تقریبا 80% سیب ها بدرستی جهت دهی شدند. سیب های درجه 4 کمترین میزان جهت دهی را نشان دادند که این امر احتمالا بدلیل قطر کمتر آنها بود که باعث عدم غلتش مناسب آنها بر روی ریل ها می گردید. زمان لازم برای درجه بندی بدون در نظر گرفتن زمان صرف شده برای پردازش تصویر حداکثر 25 ثانیه (برای حالت درجه 3) بود.. در صورتیکه اگر تمامی عملیات پردازش تصویر توسط tms انجام شود سرعت پردازش تصویر بسیار بیشتر خواهد شود. ولی برای انجام پردازش تصویر توسط tms باید تمامی برنامه ی پردازش تصویر دوباره باز نویسی شود. همچنین اگر که کنترل دستگاه توسط یک عدد plc انجام شود سرعت عملکرد دستگاه به مراتب بیشتر می گردد

کشاورزی دقیق یک روش رسیدن به بهره وری بالاتر در عرص? تولید محصولات گیاهی و دامی می باشد. بهره وری بالاتر از طریق بهینه کردن مصرف نهاده ها و کاهش هزینه های تولید می باشد. کشاورزی دقیق به دلیل عدم توجیه اقتصادی در بسیاری از زمینه ها هنوز کاربردی نشده است. گاوهای تازه زا نسبت به کیفیت و کمیت کنسانتر? پس از زایمان بسیار حساس هستند. مقدار مصرف کنسانتره (خوراک پرانرژی)، در روز اول پس از زایمان کم می باشد (حدود 5-3 کیلوگرم) و در طول کمتر از چهار هفته این مقدار باید چندین برابر (5-4 برابر) شود.کنترل دقیق و تدریجی روند افزایش مصرف کنسانتره در گاوهای تازه زا (افزایش 600-400 گرم در روز) در سلامت، مقدار بیشین? تولید و طول عمر مفید دام تأثیر بسزایی دارد. در این مطالعه دستگاهی ساخته شدکه امکان کنترل دقیق تغذی? انفرادی دام را در نگهداری گروهی فراهم می آورد. معیار های اصلی در طراحی این دستگاه عبارت بودند از: 1) ایمنی دام و دستگاه، 2) امکان نصب ساده و بدون تغییر در ساختمان دامداری ،3) کاربریِ آسان، 4) خودکار بودن کلیه کنترل های لازم و 5) تجاری و اقتصادی بودن آن. اجزای اصلی این دستگاه شامل: 1) درب دورانیِ الکترو-پنوماتیکیِ جعب? خوراک، 2) سامان? شناسایی با استفاده از امواج رادیویی (rfid)، 3) سامان? توزین و 4) واحد کنترل و پردازش مرکزی (cpu) می باشد. سامان? شناسایی متشکل از یک کد خوان (reader) و تعدادی گوش بند دامی (tag) به عنوان فرستنده های رادیویی بود. ارسال اطلاعاتِ سامان? شناسایی به cpu از طریق رابط rs232 صورت می-پذیرفت. همچنین یک بارسنج (load cell) و یک واحد آماده ساز سیگنال (signal conditioner) به طور پیوسته اطلاعات مربوط به وزن جعب? خوراک را از طریق یک رابط spi به cpu ارسال می کرد. در واحد کنترل و پردازش مرکزی با استفاده از یک میکروکنترلر تمامی فرآیندهای مربوط به شناسایی، ثبت و اندازه گیری خوراک مصرفی، به روز رسانی و کنترل درب دورانیِ الکترو-پنوماتیکیِ جعب? خوراک انجام می پذیرفت. نرم افزار سامان? کنترل در این دستگاه در سه حالت تنظیم پذیر است: 1) پیکربندی شناس? مخصوص هر دام، 2) نمایشگر پیوست? سامان? توزین و 3) حالت آماده به کار. از حالت اول به منظور تعریف مقدار مصرف کنسانتره در اولین روز پس از زایمان و میزان افزایش روزان? کنسانتر? هردام استفاده می شود. حالت دوم، برای واسنجی سامان? توزین و اطلاع از میزان خوراک داخل جعب? خوراک کاربرد دارد. در حالت عادی، سامانه در حالت سوم قرار دارد؛ در این حالت تمامی فرآیندهای لازم به منظور کنترل دقیق و انفرادی مصرف کنسانتره، متناسب با تعداد روز پس از زایمان به طور خودکار صورت می پذیرد. در شرایط شبیه سازی شده دستگاه ساخته شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی های انجام شده در سه سطح افزایش روزانه (300، 400 و 500 گرم) و سه سطح فرکانس تغذیه (5، 7 و 9 بار در روز) تعریف شدند. خطای متوسط دستگاه در کل ارزیابی های انجام گرفته 1/1 درصد برآورد شد. همچنین عملکرد دستگاه در کنترل افزایش کنسانتر? مصرفی متناسب با تعداد روز پس از زایمان کاملاً خطی و مطلوب بود.

به منظور تامین غذای جمعیت رو به افزایش جهان، همراه با حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی منابع آبی و خاکی، شیوه های نوین کشاورزی مانند کشاورزی پایدار باید مورد استفاده قرار گیرد. کشاورزی دقیق و یا به عبارت دیگر مدیریت ناحیه ای تولید از مهمترین ابزارها در تحقق کشاورزی پایدار است. برخلاف روش های مرسوم که در آن، اعمال نهاده ها براساس میانگینی از ویژگی های خاک در کل مزرعه، بصورت یکنواخت اعمال می شود؛ در مدیریت ناحیه ای تولید، اعمال نهاده ها در هر ناحیه از مزرعه براساس ویژگی های همان ناحیه انجام می گیرد. برای دستیابی به این نوع مدیریت، استفاده از حسگرهایی که بتوانند با سرعت، دقت و هزینه پایین ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک را اندازه گیری کنند ضروری است. تاکنون حسگرهای متنوعی شامل حسگر های مکانیکی، صوتی، شیمیایی، مغناطیسی و الکتریکی برای تحقق مدیریت ناحیه ای تولید توسعه یافته اند. حسگرهای اندازه گیر هدایت الکتریکی ظاهری خاک (eca) به خاطر سرعت و دقت در اندازه گیری، هزینه پایین و همچنین همبستگی قوی با برخی ویژگی های خاک (مانند رطوبت، کاتیون های خاک و بافت) که بر عملکرد محصول اثرگذارند، امروزه مورد توجه قرار گرفته اند. حسگرهایی الکتریکی که eca خاک را اندازه گیری می کنند، براساس آرایش ونر طراحی می شوند. در آرایش ونر 4 الکترود به فواصل مساوی درون خاک قرار داده می شوند. از 2 الکترود بیرونی یک جریان الکتریکی به درون خاک ارسال می شود و اختلاف پتانسیل بین دو الکترود داخلی اندازه گیری می شود. نسبت بین اختلاف پتانسیل به جریان بیانگر مقاومت ظاهری خاک و یا هدایت الکتریکی ظاهری خاک است. در این تحقیق یک حسگر برای اندازه گیری هدایت الکتریکی ظاهری خاک لایه (0 تا 30 سانتی متر) طراحی و ساخته شد. حسگر از 4 الکترود مسی تشکیل شده که به ترتیبی خاص می توانند روی چهار ساقه صلب یک کولتیواتور مجهز به تیغه باریک نصب شوند. سامانه ساخته شده در شرایط آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر تغییرات شوری، رطوبت و بافت خاک بر eca بررسی شد. آزمایش ها در صندوق خاک با جرم مخصوص ظاهری تر یکنواخت kg m-3 1354 انجام گرفت. تاثیر 4 نوع بافت (لوم رسی، شن لومی، لوم شنی و شنی)، 4 سطح شوری (2/3، 2/5، 2/7 وds m-1 2/9) و سطوح رطوبتی مختلف (از سطح 5/2% حجمی برای هر بافت آغاز و با گام های 5/2% تا رسیدن به گنجایش ظرفیت مزرعه برای هر بافت ادامه یافت) بر eca مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که مقادیر هدایت الکتریکی ظاهری با افزایش رطوبت و افزایش سطح شوری با کاهش روبرو بود. همچنین در یک سطح رطوبت و شوری ثابت، با افزایش درصد رس مقادیر هدایت الکتریکی کاهش یافت. براساس نتایج رطوبت حجمی خاک و هدایت الکتریکی محلول اشباع خاک (ecce) در واقع عوامل اصلی تاثیرگذار بر eca می باشند. با توجه به وابستگی هدایت الکتریکی ظاهری به رطوبت و شوری خاک، برای تخمین شوری خاک با استفاده از این حسگر، باید اندازه گیری در یک رطوبت مشخص انجام گیرد. نتایج نشان داد که هرچه سطح رطوبت خاک بالاتر باشد، مقادیر هدایت الکتریکی ظاهری به نحو بهتری می تواند اختلاف در سطح شوری را نشان دهد. در صورت ثابت بودن شوری خاک، از حسگر می توان برای اندازه گیری رطوبت خاک نیز استفاده نمود.

استفاده از شبکه های ارتباطی بیسیم به جای سیم کشی نقطه به نقطه، در سال های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. دسته ای از پژوهش ها و کاربردهای صنعتی بکارگیری شبکه های بیسیم را برای جمع آوری داده های سنسوری (data aggregation) و پایش (monitoring) وضعیت فرآیند توسعه داده اند و از آن با عنوان "شبکه حسگر بیسیم" (wireless sensor network) یا به اختصار wsn یاد می کنند. امروزه مفهوم "شبکه حسگر- عملگر بیسیم" (wireless sensor-actuator network) یا به اختصار wsan برای توسعه wsn به کاربردهای کنترل دارای حلقه های کنترل بلادرنگ (real-time) ارائه شده است. wsan ساختاری برای پیاده سازی سیستم کنترل تحت شبکه را با بکارگیری فناوری بیسیم فراهم می نماید. درکنار مزایایی مانند کاهش هزینه سیم کشی، سهولت نصب و نگهداری، افزایش انعطاف پذیری، امکان پایش و کنترل در محیط های خطرناک و ایجاد امکان کنترل سیستم های پراکنده از نظر جغرافیایی ، مشکلاتی همچون تاخیر در ارسال داده ها بین اجزای سیستم کنترل، گم شدن (packet loss) بسته های داده در شبکه ارتباطی بیسیم، تداخل بسته ها در شبکه ارتباطی، همزمان سازی(synchronization) اجزای مختلف سیستم کنترل، تضمین شرایط و نیازهای real-time، امنیت اطلاعات، قابلیت اطمینان از چالش های جدی در این سیستم ها می باشد. از میان این چالش ها، مسئله تاخیر و گم شدن بسته بیشتر مورد توجه متخصصان و پژوهشگران کنترل قرار گرفته است. در این پایان نامه به بررسی و رفع مشکلات کنترل کننده بلادرنگ با استفاده از wsanها می پردازیم. یک سیستم کنترل مبتنی بر wsan دو هدف را دنبال می کند: اول، انتقال مشاهدات و اندازه گیری حسگرها برای کنترل کننده از طریق شبکه سمت حسگرها و دوم، اعمال فرامین کنترلی کنترل کننده به عملگرها از طریق شبکه سمت عملگرها. در راستای هدف اول یک تخمین گر بهینه پیشنهاد داده شده است که با محدودیت های اعمال شده از سوی شبکه سمت حسگرها سازگار باشد و بتواند در حضور محدودیت هایی چون تاخیر و گم شدن بسته های ارسالی مشاهدات بین حسگر و کنترل کننده، ارسال مستقل مشاهدات توسط چند حسگر، خارج از نوبت رسیدن مشاهدات و رسیدن همزمان چند مشاهده، عملیات تخمین را بصورت بلادرنگ انجام دهد. به منظور تحقق هدف دوم، یک کنترل کننده متمرکز طراحی شده است و حلقه ی کنترلی مبتنی بر شبکه های بیسیم کامل شده است. تمامی اطلاعات و مشاهدات از همه ی حسگرها، عملگرها و وضعیت شبکه ، در اختیار کنترل کننده متمرکز قرار می گیرد و این کنترل کننده، فرامین کنترلی همه ی عملگرها را محاسبه کرده و از طریق شبکه ی بیسیم به عملگرها اعمال می کند.

تخمین پارامترهای یک سیستم یا سیگنال یکی از مسائل کلاسیک تئوری کنترل است که به شکلهای گوناگونی در زمینه های متفاوت از علوم کاربردی ظاهر می شود. برای تخمین پارامترهای نامعلوم یک سیستم، می توان از مشاهده گرهای حالت استفاده نمود. برای تخمین پارامترهای یک سیگنال می توان یک مدل برای این سیگنال ارائه نمود و سپس از مشاهده گرهای حالت برای تخمین پارامترهای مدل استفاده کرد. از مهمترین مسائل تخمین پارامترهای یک سیگنال، تخمین فرکانس سیگنال های سینوسی است که در بسیاری از شاخه های مهندسی کاربرد دارد. در کاربردهای عملی به دلیل ورود سنسورها به ناحیه کار غیرخطی خود، سیگنال های سینوسی تغییر شکل می دهند که می توان این تغییر شکل را به صورت اشباع در نظر گرفت. الگوریتم های رایج تخمین فرکانس، مانند فیلتر شکافدار وفقی، در مقابل سیگنالهای تناوبی و نه لزوماً سینوسی خالص، مانند سینوسی اشباع شده، نتایج رضایت بخشی فراهم نمی سازند. در این پایان نامه مساله تخمین فرکانس سیگنالهای سینوسی اشباع شده مورد بررسی قرار می گیرد. برای این منظور با توجه به اینکه سیگنال سینوسی اشباع شده دارای دو دینامیک زمانی مختلف است، از قابلیتهای مدلسازی سیستم های هیبرید می توان استفاده نمود. ابتدا یک مدل هیبرید برای سیگنال سینوسی اشباع شده پیشنهاد می شود که فرکانس سیگنال در این مدل هیبرید به صورت یک حالت ظاهر می شود. سپس یک مشاهده گر هیبرید برای تخمین حالت مدل هیبرید سیگنال سینوسی اشباع شده پیشنهاد می شود که منجر به تخمین بدون بایاس و واریانس این سیگنال می گردد. در طراحی این مشاهده گر هیبرید از تعمیم مشاهده گر غیرخطی مبتنی بر خمینه نامتغیر برای تخمین حالت سیستمهای هیبرید با دو مود کاری استفاده می شود. مشاهده گر پیشنهادی نسبت به سایر روشها دارای تعداد کمتری متغیر حالت بوده و نسبت به تغییر سطح اشباع سیگنال مقاوم است. همچنین این مشاهده گر دارای ساختار ساده ای می باشد. شبیه سازیهای مختلف عملکرد مطلوب مشاهده گر در شرایط مختلف را نشان می دهند. همچنین در این پایان نامه، ایده ترکیب مفاهیم هیبرید و فیلتر شکافدار وفقی پی گیری می شود که منجر به معرفی فیلتر شکافدار وفقی هیبرید می گردد. این فیلتر نیز با در نظر گرفتن رفتار دوگانه سیگنال سینوسی اشباع شده به صورت یک سیستم هیبرید طراحی می شود. شبیه سازیهای کامپیوتری نشان می دهد که فیلتر شکافدار وفقی هیبرید پیشنهادی، تخمین دقیقی از فرکانس یک سیگنال سینوسی اشباع شده فراهم می سازد.

در طراحی کنترل کننده های pi/pid به روشهای کلاسیک سیستم ها را در ناحیه کار نامی در نظر می گیرند، از این رو این کنترل-کننده ها قادر نخواهند بود خود را با شرایط متغیر در وضعیت سیستم ها سازگار سازند. بنابراین با تغییر پارامترهای سیستم ها و یا تغییر در شرایط استفاده از آن ها، از کارآیی این کنترل کننده ها تا حد قابل ملاحظه ایی کاسته می شود. استفاده از یک سیستم فازی برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده های pi/pid به صورت زمان واقعی، یکی از روش هایی است که برای بهبود عملکرد کنترل کننده-های pi/pid پیشنهاد می شود. اما عملکرد این کنترل کننده دو سطحی که سطح اول آن را یک کنترل کننده pi و سطح دوم آن را یک سیستم فازی تشکیل می دهد، کاملا وابسته به توابع عضویت سیستم فازی است. به همین جهت استفاده از یک الگوریتم بهینه-ساز برای تنظیم پارامترهای توابع عضویت سیستم فازی آن هم به صورت زمان واقعی و همزمان با تغییرات حادث در سیستم ها روشی کارآمد برای فائق آمدن بر این مسئله خواهد بود. اما از آنجایی که عموما عملکرد الگوریتم های تکاملی و بخصوص الگوریتم pso مبتنی بر جمعیت (ذرات) است، این الگوریتم ها را به صورت نابهنگام به کار می برند، به همین جهت در استفاده از الگوریتم pso به صورت زمان واقعی مشکلاتی در محاسبه تابع هدف وجود دارد. در این پایان نامه با جستجویی در زمینه الگوریتم های تکاملی موجود و انتخاب الگوریتم pso به عنوان گزینه ایی مناسب برای امر تنظیم پارامترهای توابع عضویت سیستم فازی و پیشنهاد راه حلی برای استفاده از این الگوریتم به صورت زمان واقعی، یک شبکه مایکروگرید که شامل چندین منبع انرژی تجدیدپذیر و بارهای محلی است به عنوان سیستم آزمون جهت بررسی کارایی روش پیشنهادی در امر کنترل فرکانس مایکروگرید با استفاده از ژنراتور دیزلی موجود در شبکه، انتخاب شده و نتایج شبیه سازی به تفصیل مورد بررسی واقع شده است.

مدول تغییرشکل پذیری در مهندسی سنگ، به صورت نسبت تنش به تغییر شکل متناظر بارگذاری (تغییرشکل پلاستیک و الاستیک توده سنگ) تعریف می شود. این پارامتر یکی از مناسب ترین پارامترهای نشان دهنده رفتار مکانیکی قبل از شکست توده سنگ می باشد و نقش حیاتی در طراحی اقتصادی و ایمن سازه های سنگی دارد. مدول تغییر شکل پذیری به صورت مستقیم از طریق آزمایش های برجا، و یا به صورت غیر مستقیم به کمک روابط تجربی تعیین می-گردد. در پروژه های بزرگ ژئوتکنیکی، تعیین این پارامتر از طریق آزمایش های برجا انجام می شود. آزمایش بارگذاری صفحه ای یکی از پرکاربردترین آزمایش های برجا برای تعیین مدول توده سنگ می باشد. انجام این آزمایش مستلزم زمان و هزینه زیاد می باشد. اگرچه روابط تجربی متعددی برای تخمین غیر مستقیم مدول توده سنگ وجود دارد، اما هیچ یک از این روابط به تنهایی توصیه نمی شود. در این تحقیق به منظور تعیین مدول تغییر شکل پذیری در ساختگاه سد بهشت آباد، با استفاده از مطالعات دقیق ژئوتکنیکی و شناسایی پارامترهای موثر در تغییر شکل پذیری توده سنگ، مدل سازی نروفازی انجام شد. به منظور مدل سازی در ابتدا نتایج آزمایش-های بارگذاری صفحه ای با استفاده از روش های مختلف تحلیل و تعیین شدند و در نهایت مدول توده سنگ ساختگاه مورد مطالعه به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته شد. در مرحله بعد تمامی پارامترهای موثر در مدول توده سنگ، شامل برداشت های صحرایی و خواص فیزیکی و مکانیکی سنگ بکر نمونه های گرفته شده در محل انجام آزمایش های برجا، در آزمایشگاه تعیین و با استفاده از روش رگرسیون خطی مورد ارزیابی قرار گرفتند. سپس به منظور بررسی روابط تجربی موجود، در محل انجام هر آزمایش برجا، توده سنگ توسط سیستم rmr طبقه بندی شد. مدول توده سنگ با استفاده از روابط تجربی ارائه شده توسط محققان مختلف ارزیابی و با مقادیر اندازه گیری شده توسط آزمایش بارگذاری صفحه ای مقایسه و مقدار خطای هر رابطه محاسبه گردید. نتایج حاصل از این تحلیل نشان داد که رابطه تجربی سرافیم و پریرا، در مقایسه با سایر روابط، مدول توده سنگ را بهتر ارزیابی می-کند. در مرحله آخر، از سیستم نروفازی anfisجهت پیش بینی مقدار مدول در محل انجام هر آزمایش استفاده شد. جهت بهتر شدن کارایی مدل نروفازی در این پایان نامه از خوشه بندی داده های آموزشی برای بدست آوردن مدل اولیه استفاده شد. انتخاب بهترین ترکیب از متغیرهای ورودی مورد نیاز توسط یک روش مبتنی بر حذف تدریجی ورودی ها صورت پذیرفت. پارامترهای درجه هوازدگی، چگالی سنگ بکر، تعداد درزه ها در واحد متر، مدول الاستیک سنگ بکر، مقاومت سنگ بکر و تخلخل به عنوان پارامترهای ورودی انتخاب شدند. نتایج حاصل از تحلیل های نروفازی و مقایسه آن ها با مقادیر اندازه گیری شده نشان داد که این مدل در مقایسه با مدل های تجربی، مدول تغییر شکل پذیری را با دقت بالاتری ارزیابی می کند. ضریب همبستگی عرضی بین خروجی مدل، و مقادیر اندازه گیری شده از آزمایش بارگذاری صفحه ای، برابر 86/0 بدست آمد. خطای مدل نسبت به مقادیر اندازه گیری شده 12% می باشد که در مقایسه با سایر روش های فازی، نروفازی، شبکه های عصبی و روابط تجربی ارائه شده توسط دیگر محققین، دارای خطای کم تری می باشد.

حدود 90 درصد علوفه خشک در اکثر کشورهای جهان، بسته بندی می شود و در ایران عمدتاً بصورت بسته های مکعبی موسوم به بیل بوده که توسط دستگاه بسته بندی علوفه تهیه می شود. از آنجاکه تراکم پذیری بسته های یونجه علاوه بربلوغ و چین برداشت به محتوای رطوبتی آن شدیداً وابسته است لازم است تراکم بسته ها متناسب با محتوی رطوبتی محصول توسط راننده دائما کنترل گردد. در غیر این صورت بسته ها یا بیش از حد فشرده می شوند که باعث ایجاد کپک زدگی می گردد و یا کمتر از حد متراکم شده اند که هزینه حمل و نقل و انبار داری را افزایش می دهد. بنابراین ساخت دستگاهی که بتواند دانسیته ی بسته ها را با نغییر محتوای رطوبت تنظیم کند، سودمند می باشد.در طراحی سیستم کنترل این موارد مد نظر قرار گرفت: 1) اقتصادی بودن ، 2) ساده بودن و 3) استفاده ساده برای کاربر. سامانه طراحی شده شامل حسگر رطوبت،سامانه هیدرولیک، سامانه کنترل، حسگر جابجایی سنج، و مکانیزم تغییر دهنده فاصله بین فک های محفظه خروجی بسته بند بود. حسگر رطوبت با استفاده از امواج فراصوت طراحی شد که این حسگر شامل یک فرستنده و یک گیرنده فراصوت(40 کیلو هرتز)، یک موج بر به قطر داخلی 10 سانتی متر،قطر خارجی 5/10و طول30 سانتی متر بود. موج بر بصورت عمودی روی بسته های علوفه قرار گرفته وموج تولید شده توسط میکروکنترلر at mega 32 بوسیله فرستنده فراصوت در داخل موج بر ارسال شده و پس از برخورد به بسته های علوفه بوسیله گیرنده فراصوت دریافت می شد. شدت موج دریافتی به دما و محتوای رطوبتی علوفه وابسته می باشد، که جهت خنثی کردن اثر دما، یک حسگر دما بکار گرفته شد. سیستم هیدرولیک سامانه متشکل از یک شیر کنترل جهت جریان، شیر فشار شکن و یک جک هیدرولیکی می باشد. وظیفهسامانه هیدورولیک به حرکت در آوردن مکانیزم تغییر دهنده فاصله بین فک های محفظه بسته بندی بود. سامانه کنترل دستگاه جهت پردازش داداه های دریافتی از حسگر رطوبت و جابجایی سنج و ارسال و قطع وکنترل شیر جهت جریان طراحی شد. از یک پتانسیومتر جهت تعیین مقدار جابجایی فک های محفظه بسته بندی استفاده شد. مکانیزمی جهت تغییر فاصله بین فک های محفظه بسته-بندی و هماهنگ سازی حرکت بین آن ها بر روی بسته بند نصب شد. حسگرهای اندازه گیری رطوبت و دما در شرایط دمایی مختلف و در دامنه رطوبتی 12 تا 30 درصد بر مبنای وزن تر با ضریب تبیین (r2=0.98) واسنجی شدند.سامانه کنترل اتوماتیک درجه تراکم بسته های مکعبی در بازه رطوبتی 14 تا23 درصدمورد ارزیابی قرار گرفت. بین دانسیته بسته های تشکیل شده با بسته بند مجهز به این سامانه و دانسیته مورد انتظار در سطح احتمال 5 درصد اختلاف معنی داری مشاهده نشد. با استفاده از این سامانه بسته هایی با دانسیته مطلوب تشکیل شد.

در دو دهه ی گذشته سیستم های سوئیچینگ اهمیت فراوانی در مدل سازی و طراحی کنترل کننده ها یافته اند. همانند سایر سیستم-های کنترل، برآورده کردن عملکرد های مطلوب کنترلی و بررسی پایداری در این سیستم ها جایگاه ویژه ای دارند. برخلاف بحث پایداری سیستم های سوئیچینگ، توجه کمی به عملکرد های مطلوب در این سیستم ها شده است. از این رو در این پایان نامه هدف، بررسی و طراحی کنترل کننده های سوئیچینگ برای رسیدن به عملکردهای مطلوب کنترلی است. در این راستا ابتدا سه عملکرد مطلوب قیود عمومی مربعی، کران بر روی بهره و کران بر روی پاسخ ضربه و زمان نشست، معرفی شده اند. در ادامه برای آنالیز کردن عملکرد یک سیستم سوئیچینگ و بررسی عملکرد های اشاره شده، ابتدا این عملکردها به صورت نا مساوی های ریاضی تعریف شده-اند تا با استفاده از نا مساوی های بدست آمده و با در نظر گرفتن مسئله ی پایداری در این سیستم ها به دنبال توابع لیاپانوف سوئیچینگی بگردیم که این شرایط را برای سیگنال سوئیچینگ دلخواه برآورده نمایند. یافتن توابع لیاپانوف سوئیچینگ، بدان معناست که سیستم خواسته ی مورد بررسی را به ازای هر سیگنال سوئیچینگ داراست. هدف اصلی از آنالیز یک سیستم آن است که در نهایت بتوانیم خواسته ی تحت آنالیز را برای آن سیستم برآورده نماییم. در قدم بعدی برای رسیدن به عملکرد های مطلوب، به طرا حی کنترل کننده ی مناسب پرداخته شده است. طراحی ها بر مبنای کنترل کننده ی فیدبک خروجی صورت گرفته است تا نیازی به متغیر های حالت سیستم در هنگام کنترل نباشد. از سوی دیگر در این پایان نامه کنترل کننده ی دینامیک مبنای اصلی طراحی قرار گرفته است زیرا اگرچه طراحی کنترل کننده ی دینامیک دارای پیچیدگی بیشتری است ولی از توانایی بسیار بالاتری در کنترل و برآورده کردن خواسته های کنترلی برخوردار است. برای طراحی کنترل کننده ی فیدبک دینامیکی خروجی در سیستم های سوئیچینگ از نامساوی های ماتریسی خطی بدست آمده در بخش آنالیز، استفاده شده است با این تفاوت که وارد کردن دینامیک های کنترل کننده باعث ایجاد شدن المان-های غیرخطی در نامساوی های ماتریسی می شود به شکلی که استفاده ازحل کننده های lmi غیرممکن می باشد. به این منظور خطی-کردن این نامساوی ها از قضایا، لم ها، تغییر متغیرها و تبدیل های تجانسی مختلفی استفاده شده است. پس از از رسیدن به نامساوی های ماتریسی خطی با استفاده ازحل کننده های lmiکنترل کننده ی مطلوب در فضای حالت، محاسبه می شود. در پایان شبیه سازی هایی برای نشان دادن توانایی این روش در طراحی و رسیدن به خواسته های کنترلی انجام شده است.

یکی از مهم ترین چالش ها در زمینه کنترل سیستم های ابعاد وسیع، بررسی عملکرد و تعیین انرژی مصرفی سیستم است. این انرژی مصرفی، به صورت یک تابع هزینه سوپروایزری برای کل سیستم تعریف می شود. اما از آنجا که روش مناسب برای کنترل سیستم های ابعاد وسیع استفاده از کنترل و یا محاسبات توزیع شده است این تابع هزینه نیز باید به صورت توزیع شده مورد بررسی قرار گیرد. بنابراین با توجه به محاسبات توزیع شده و این نکته که همواره نامعینی هایی در سیستم وجود دارد، بررسی عملکرد و محاسبه انرژی مصرفی سیستم به صورت دقیق ممکن نیست. پس یافتن کران بالای مناسبی به صورت یک هزینه تضمین شده از اهمیت بسیاری برخوردار است. به وسیله این کران بالا می توان تضمین کرد که کاهش عملکرد ناشی از نامعینی های سیستم، همواره از مقدار معینی بیشتر نخواهد بود. امروزه، ساختار کنترل توزیع شده به خاطر مزایای فراوان برای تبادل اطلاعات، با شبکه های مخابراتی ترکیب شده است. استفاده از شبکه غیر ایده آل، چالش جدیدی را برای تضمین پایداری و میزان انرژی مصرفی در سیستم به وجود می آورد. در این پایان نامه، به مدلسازی، تحلیل پایداری، بررسی عملکرد و طراحی کنترل کننده توزیع شده در حضور رفتار های ناشی از شبکه غیر ایده آل برای سیستم های کنترل تحت شبکه می پردازیم. به منظور افزایش دقت مدلسازی با استفاده از زنجیره مارکوف و سیستم های خطی دارای پرش مدلسازی جدیدی برای سیستم های تحت شبکه ارائه می دهیم. به وسیله توابع لیاپانوف-کراسوفسکی مناسبی، شروط کافی پایداری مجانبی را به دو صورت مستقل از تأخیر و وابسته به آن بررسی می کنیم. این شروط کافی، بر مبنای نامساوی های ماتریسی خطی می باشند و طراح را قادر می سازند تا به راحتی و با به کارگیری حل کننده های عددی پایداری سیستم را بررسی کند. برای بررسی عملکرد سیستم یک تابع هزینه به صورت سوپروایزری برای کل سیستم ابعاد وسیع تعریف می شود. این تابع هزینه در هر زیر سیستم نیز با در نظر گرفتن آثار زیر سیستم های همسایه معرفی می شود و کنترل کننده طوری طراحی می شود تا علاوه بر پایداری سیستم حلقه بسته، کران تابع هزینه سوپروایزری را کمینه کند. در نهایت، قضایایی جهت طراحی کنترل کننده فیدبک حالت پایدارساز به منظور به دست آوردن کمینه کران تابع هزینه سوپروایزری پیشنهاد می شود. بیشترین مقدار مجاز تأخیر و گم شدن پشت سر هم بسته ها را نیز در هر زیر سیستم بدست می آوریم. همچنین، یک ساختار کنترل جدول بهره بر اساس کیفیت انتقال اطلاعات توسط شبکه ارائه می دهیم. برای بررسی عملکرد در این مدل، تابع h_? را برای کل سیستم تعریف می کنیم و کنترل کننده h_? را با به کارگیری حل کننده های عددی برای حل نامساوی ماتریسی خطی به دست آمده طراحی می کنیم. بررسی صحت و کارایی عملی روش های پیشنهادی، با یک مثال عددی در هر فصل مطرح و نتایج شبیه سازی ها ارائه می شوند.

پیشرفت های اخیر در زمینه الکترونیک، مخابرات بی سیم و ساخت حسگرها، سبب پیدایش سیستم های پیچیده و ابعاد وسیع ساخت و فرآیند شده است. از سال 1960، با تثبیت سیستم های ابعاد وسیع به عنوان شاخه ای از مهندسی سیستم ها و کنترل، تیم های تحقیقاتی فراوانی برای مدل سازی و تحلیل این سیستم ها در سراسر دنیا تشکیل شده اند. تخمین متغیرهای حالت این سیستم ها با هدف شناسایی و کنترل عملکرد آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از الگوریتم های متمرکز برای انجام اهداف فوق اگرچه نتیجه ی مطلوبی به دست می دهند، به دلیل محاسبات پرحجم قابل پیاده سازی در پردازنده های متداول نمی باشد. همچنین به علت گستردگی محدوده ی جغرافیایی و پدیده های فیزیکی تحت پوشش این سیستم ها، تخمین متمرکز آن ها نیازمند پهنای باندگسترده ای می باشد؛ که مکانیزم تخمین را با محدودیت مواجه می کند. در این پژوهش، دو الگوریتم تخمین حالت توزیع شده برای سیستم های ابعاد وسیع خطی و غیرخطی پیشنهاد می شود و شرایط همگرایی آن ها مورد بررسی قرار می گیرد. در شبکه های حسگری ابعاد وسیع بی سیم، اطلاع از مکان دقیق گره های حسگری کلید دستیابی به پردازش مناسب اندازه گیری های گره ها می باشد. به دلیل وجود نویز اندازه گیری، روش های تحلیلی کارآیی مناسبی ندارند. درادامه ی پایان نامه، یک الگوریتم مکان یابی توزیع شده مبتنی بر تخمین حالت غیرخطی و در حضور نویز ارائه خواهد شد. در روش پیشنهادی، پس از تفکیک فضایی سیستم ابعاد وسیع گسسته در زمان خطی به زیرسیستم های هم پوشان با بعد کاهش یافته، یک الگوریتم توزیع شده ی تخمین حالت دو مرحله ای برای آن ارائه می شود. در هر گام زمانی، متغیرهای حالت هر زیرسیستم به صورت محلی تخمین زده می شوند. سپس، تخمین های هر متغیر حالت توسط الگوریتم میانگین گیری وزنی بین زیرسیستم های هم پوشان آن حالت به اشتراک گذاشته می شوند. در راستای بررسی صحت الگوریتم پیشنهادی، یک مثال عددی آورده می شود. در گام بعدی، الگوریتم پیشنهادی به سیستم های ابعاد وسیع گسسته در زمان غیر خطی تعمیم داده خواهد شد. در هر گام زمانی، هر زیرسیستم غیرخطی با خطی سازی معادلات حالت خود حول تخمین گام قبل، متغیرهای حالت محلی خود را تخمین می زند. الگوریتم های تخمین ارائه شده در این پایان نامه، برخلاف نمونه های مشابه قبلی، کاملاً غیر متمرکز هستند و در هیچ محلی از شبکه، ذخیره سازی، تبادل و محاسبات بردار یا ماتریسی از بعد سیستم ابعاد وسیع موجود نیست. با استفاده از تابع لیاپانوف مناسب، شرایط کافی برای کرانداری نمایی با مفهوم میانگین مربعات و کرانداری با احتمال یک برای الگوریتم های تخمین توزیع شده ی خطی و غیرخطی ارائه شده، در قالب دو قضیه پیشنهاد می شوند. این شروط کافی طراح را قادر می سازند تا با بررسی چند شرط ساده بر ماتریس های سیستم و ضرایب فیوژن، کرانداری الگوریتم تخمین سیستم را بررسی کند. در پایان، به عنوان کاربردی از سیستم های گسترده ی غیرخطی، یک الگوریتم مکان یابی مبتنی بر تخمین حالت توزیع شده ی غیرخطی پیشنهاد می شود و همگرایی این الگوریتم براساس قضیه ی سیستم های غیرخطی اثبات خواهد شد. در الگوریتم پیشنهادی، حداقل تعداد گره ی راهنما نیز محاسبه می شود. یکی از مزایای این روش کاهش شدید تعداد گره های راهنمای مورد نیاز می باشد. نتایج شبیه سازی موید همگرایی تخمین گره های حسگری به مکان واقعی آن ها خواهد بود.

پیشرفت های اخیر در عرصه های ارتباطی، محاسباتی و اندازه گیری منجر به ظهور "شبکه های حسگری بی سیم" شده است. استفاده از تکنولوِِِژی بی سیم در شبکه های حسگری پایش، جمع آوری و نظارت بر داده های سنسوری را تا حد زیادی تسهیل کرده است. امروزه پژوهشگران، مفهوم "شبکه حسگر- عملگر بی سیم" را به حلقه های کنترلی بلادرنگ تعمیم داده اند. شبکه حسگر- عملگر بی سیم، سیستم توزیع شده ای از حسگرها و عملگرها است، که آن ها را از طریق کانال بی سیم به هم مرتبط ساخته است. درکنار مزایایی مانند کاهش هزینه سیم کشی، سهولت نصب و نگهداری، افزایش انعطاف پذیری و امکان کنترل سیستم های پراکنده از نظر جغرافیایی، این سیستم ها با یک سری چالش های جدی همچون تاخیر در ارسال داده ها، گم شدن بسته های داده و تداخل بسته ها از سوی شبکه ارتباطی رو به روست. در این پایان نامه به مدل سازی، تحلیل پایداری و طراحی کنترل کننده ی بلادرنگ برای شبکه حسگر- عملگر بی سیم می پردازیم. در گام نخست، الگوریتم ارسال در استاندارد ieee 802.15.4، به عنوان یکی از مناسب ترین استانداردها برای داشتن ارتباط بلادرنگ، بررسی می شود، و با استفاده از نتایج حاصل از آن، به مدل سازی سیستم کنترل تحت شبکه بی سیم در حضور همزمان تأخیر و گم شدن تصادفی بسته ها می پردازیم. در ادامه با ساختن یک تابع لیاپانوف-کراسوفسکی مناسب، شروط کافی پایداری مجانبی میانگین مربعات سیستم حلقه بسته مبتنی بر شبکه های بی سیم ارائه می شوند و بر اساس آن کنترل کننده فیدبک حالت پایدارساز با بهره ثابت، پیشنهاد گردیده است. برای غلبه بر تأثیرات نامطلوب ناشی از شبکه غیر ایده آل در اتصال سنسور ها و کنترل کننده، یک تخمین گر پیشنهاد شده-است، که دینامیک کلی آن به صورت یک سیستم هیبرید از نوع ضربه ای وابسته به زمان مدل می شود. سپس با کمک مدل های بدست آمده و با ساختن توابع لیاپانوف مناسب، شروط کافی بر مبنای نامساوی های ماتریسی خطی برای بررسی پایداری مجانبی میانگین مربعاتی سیستم حلقه بسته و پایداری مجانبی تخمین گر استخراج شده است. در راستای افزایش درجه آزادی برای جبران کردن محدودیت های شبکه، کنترل کننده سوییچینگی طراحی شده است، که با عوض شدن شرایط شبکه در اتصال سنسور ها و کنترل کننده، بهره کنترل کننده نیز تغییر می کند. بدین منظور شروط کافی برای بررسی پایداری مجانبی میانگین مربعات سیستم سوییچینگ مبتنی بر شبکه های حسگر-عملگر بی سیم پیشنهاد شده است.

در سیستم های پیچیده ی امروزی به دلیل وجود قطعات زیاد و تأثیر متقابل آنها بر هم، تشخیص به موقع و درست وقوع عیب می تواند از گسترش آن جلوگیری کند ومانع خرابی دستگاه یا افت عملکرد آن شود. از سوی دیگر دسته ی وسیعی از سیستم های امروزی دارای رفتار سوئیچینگ بوده و دینامیک پیوسته ی آنها به دلیل وجود فازهای مختلف کاری در خود سیستم و یا کنترل آنها با منطق گسسته دارای تغییرات ناگهانی است. از این رو مسئله ی تشخیص وقوع عیب در سیستم های هایبرید و به خصوص سیستم های سوئیچینگ اخیراً مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پایان نامه، سه مسئله ی موجود در زمینه ی تشخیص عیب که برای سیستم های سوئیچینگ کمتر مورد توجه قرار گرفته است بررسی و حل شده اند. اولین مسئله ی مورد بررسی جداسازی عیب در سیستم های سوئیچینگ است که با وجود کارهای زیاد انجام شده در این زمینه برای سیستم های خطی و غیرخطی در حوزه ی سیستم های سوئیچینگ کمتر به آن توجه شده است. برای حل این مسئله با انتخاب یکی از روش های جداسازی عیب در سیستم های خطی به نام روش هندسی، از آن برای جداسازی عیب در سیستم های سوئیچینگ استفاده شده است. برای این منظور با تعمیم مفهوم زیرفضای رویت ناپذیری در سیستم های خطی به سیستم های سوئیچینگ، الگوریتمی برای محاسبه ی آن ارائه شده است. در ادامه، با استفاده از نامساوی های ماتریسی خطی بهره ی فیلتر تشخیص عیب به گونه ای طرحی شده که علاوه بر پایداری، اثر اغتشاش بر سیگنال مانده کاهش یابد و در عین حال حساسیت آن نسبت به سیگنال عیب از حد معینی کمتر نشود. مسئله ی دیگری که در این پایان نامه بررسی شده است، طراحی فیلتر تشخیص عیب برای سیستم هایی است که در آنها سیگنال سوئیچینگ با تأخیر به بلوک تشخیص عیب می رسد. برای این منظور ابتدا شرط پایداری با عملکرد h_? وزنی برای سیستمی با فیلتر تشخیص عیب آسنکرون به دست می آید، سپس این شرط به نامساوی های ماتریسی تبدیل شده و با در نظر گرفتن یک ساختار خاص برای ماتریس های مجهول، این نامساوی ها به lmi تبدیل می شوند. در ادامه با استفاده از این lmi ها فیلتر تشخیص عیب به گونه ای طراحی می شود که سیگنال مانده نسبت به اغتشاش مقاوم و نسبت به عیب حساس باشد. آخرین مسئله ی بررسی شده در این پایان نامه، تشخیص عیب و کنترل هم زمان برای سیستم های سوئیچینگ خطی است. برای این منظور با استفاده از lmi های به دست آمده برای پایداری و عملکرد h_? وزنی در فصل های قبلی، بلوکی طراحی می شود که کار کنترل و تشخیص عیب را به صورت هم زمان انجام می دهد. در طراحی این بلوک، نامساوی های ماتریسی به دست می آیند که ترم های غیرخطی آنها را به سادگی دو مسئله ی قبلی نمی توان خطی کرد. به همین دلیل برای تبدیل این نامساوی ها به lmi از تبدیل های تجانسی و تغییر متغیرهای خاصی استفاده شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش ها در انتهای هر فصل روش های پیشنهادی برای تشخیص عیب در یک سیستم سه تانک استفاده شده است.

در دو دهه ی اخیر، سیستم های حمل ونقل هوشمند به عنوان یک روش موثر برای بهبود عملکرد سیستم های حمل ونقل به کار گرفته شده اند. یکی از اجزای اساسی این سیستم ها، سیستم های کنترل خودرو با هدف توسعه ی خودروهای هوشمند می باشند. این خودروها رانندگی ساده تر و ایمن تر را فراهم نموده و در صنعت اتومبیل سازی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. مسائل مطرح در زمینه-ی کنترل خودروهای هوشمند شامل کنترل خودرو هنگام حرکت در جاده و پارک اتوماتیک خودرو می باشند. به دلیل محدودیت موجود در فضای پارک و همچنین محدودیت های غیرهولونومیک خودرو، مسئله ی پارک خودرو با چالش های فراوانی روبرو بوده و در سال های اخیر، تحقیقات گسترده ای در زمینه ی طراحی و پیاده سازی سیستم های پارک اتوماتیک خودرو صورت گرفته است. در این پایان نامه، هدف، طراحی سیستم پارک اتوماتیک خودرو برای حالت پارک موازی می باشد. در ابتدا، این سیستم بر اساس روش طراحی مسیر، ارائه می گردد. در این روش، مسیر پارک به صورت غیربهنگام با توجه به محدودیت های غیرهولونومیک خودرو و موانع ثابت فضای پارک ایجاد شده و سپس به منظور تعقیب مسیر مرجع، کنترل کننده ی مناسبی طراحی می شود. به دلیل موانع موجود در فضای پارک (خودروهای پارک شده)، توجه به توقف کامل خودرو در نقاط اولیه و نهایی مسیر و همچنین در نقطه ی تغییر جهت حرکت ضروری است. به این منظور، دو قانون زمانی برای حرکت به سمت جلو و عقب پیشنهاد می شود و معادلات سینماتیک خودرو در حوزه ی این قوانین زمانی بدست آمده و طراحی کنترل کننده های تعقیب مسیر در حوزه ی قوانین زمانی پیشنهادی صورت می گیرد. با توجه به این که در مسئله ی پارک خودرو در فضای محدود، تغییر جهت حرکت اجتناب ناپذیر است، بنابراین کنترل کننده-ی تعقیب مسیر می بایست دقت بالایی داشته باشد، زیرا در صورتی که قبل از تغییر جهت حرکت خطای تعقیب مسیر بزرگ بوده و همگرایی کافی وجود نداشته باشد، در بخش دوم مسیر (بعد از تغییر جهت حرکت) همگرایی به نقطه ی هدف تضمین نخواهد شد. یکی از ساختارهای کنترلی پیشنهاد شده برای تعقیب مسیر مرجع، کنترل کننده ی فیدبک خطی ساز می باشد. این کنترل کننده در برابر وجود خطای اولیه در تعقیب مسیر مرجع و اختلال عملکرد مطلوبی دارد ولی در برابر تغییر پارامتر سیستم مقاوم نبوده و با تغییر نوع خودرو، ناپایدار می گردد. در راستای توسعه ی یک ساختار کنترل مقاوم برای سیستم پارک خودرو، استراتژی کنترل مد لغزشی ایجاد شده و با طراحی سطوح لغزش و قوانین کنترلی مناسب، پایداری سیستم کنترل تحلیل می شود. خطای تعقیب مسیر مرجع با استفاده از کنترل کننده های مذکور بسیار ناچیز است و این ویژگی خودرو را قادر می سازد تا با دقت بالا در فضای پارک قرار گیرد. همچنین، هدف دیگری که در این پایان نامه دنبال می شود، توسعه ی روشی برای پارک خودرو بدون نیاز به شناسایی ابعاد فضای پارک، بر اساس شبکه ی عصبی rbf و استراتژی های کنترل مد لغزشی و فیدبک خطی ساز می باشد. در این روش بر خلاف روش-های قبل، قبل از شروع به حرکت، مسیر مرجعی برای تعقیب وجود ندارد بلکه نقاط مسیر مرجع در طول حرکت با پردازش اطلاعات بدست آمده از سنسورهای آلتراسونیک نصب بر روی خودرو، توسط شبکه ی عصبی rbf بدست می آیند و در اختیار کنترل کننده-های تعقیب مسیر قرار می گیرند. با استفاده از این روش، حجم و زمان محاسبات لازم برای طراحی مسیر کاهش می یابد. همچنین در این روش، تغییر مسیر مرجع و جهت حرکت خودرو بر اساس حالت آن، خودرو را قادر به پارک در فضای محدود می کند. برای هر بخش از کارهای انجام شده، نتایج شبیه سازی، صحت و کارایی عملی روش های پیشنهادی را به وضوح تأیید می کنند.

در کشاورزی دقیق، داده های حاصل از زمین به وسیله ی حسگرهای مختلفی که جهت پایش عملکرد بر روی ادوات کشاورزی نصب گردیده است با مشخصات محل داده که توسط gps تعیین می شود و زمان ورود داده، در مانیتور محصول ترکیب می شود و اطلاعات حاصله به سیستم gisداده شده تا نقشه های محصول به صورت سایت ویژه در آیند. شاید پایش عملکرد بنیادی ترین بخش کشاورزی دقیق باشد. تهیه ی حسگرهای اندازه گیری جریان دانه، قابلیت تهیه نقشه عملکرد محصول را امکان پذیر می سازد. با اندازه گیری گشتاور انتقالی توسط زنجیر از موتور به محور بالابر دانه تمیز کمباین برداشت گندم، می توان جریان دانه را اندازه گیری کرد. با توجه به ارتعاشات موجود در کمباین و همچنین نیاز به اندازه گیری لحظه ای گشتاور محور بالابر می توان با استفاده از بارسنج شاخص مناسبی از گشتاور منتقل شده توسط زنجیر انتقال دهنده ی توان به بالابر دانه ی تمیز را اندازه گیری کرد. این بارسنج بر روی چرخ دنده ی هرزگردی که بر روی طرف فشاری زنجیر نصب شده است، قرار دارد. در این پروژه از حسگر فوق جهت اندازه گیری جریان جرمی دانه استفاده شده است. سپس این حسگر در دبی های جرمی متغیر کالیبره شد. با توجه به ارتعاشات موجود در زنجیر انتقال و همچنین اصطکاک بین پاروها و بدنه ی بالابر، داده های خروجی داری نویز بوده که با توجه به اینکه داده های دارای توزیع نرمال بودند، میانگین آن ها در نظر گرفته شد. جهت ارزیابی حسگر جریان جرمی، برای هر یک از نرخ های خروجی گندم از بالابر، خروجی های حسگر ثبت شد. بازه های پانزده ثانیه ای برای ثبت داده ها مورد بررسی قرار گرفت. نمودار تغییرات میانگین خروجی حسگر در بازه های زمانی ثابت نسبت به نرخ خروجی گندم از بالابر ترسیم گردید و مشخص شد که این نمودار دارای ضریب همبستگی 99/0 می باشد. نتایج مقایسه میانگین دبی خروجی بالابر بر میانگین ولتاژ خروجی حسگر نشان داد که نرخ خروجی بالابر بر میانگین خروجی حسگر تأثیر دارد بطوریکه با افزایش نرخ خروجی بالابر، میانگین خروجی حسگر افزایش یافت.

یکی از چالش های جهان امروز، بحران کم آبی است و برای حل این مشکل کشور های مختلف باید منابع آب خود را به بهترین نحو مدیریت کنند. فعالیت های انسانی در حوزه های آبخیز و تغییرات نامناسب کاربری و الگو های کشت و از طرفی افزایش جمعیت و افزایش تقاضای آب، منابع آب را در چند دهه اخیر به شدت محدود نموده و از عمده ترین دلایل بروز و تشدید خشکسالی می باشند. با توجه به لزوم توسعه بخش کشاوری به عنوان بخش تأمین کننده غذای جامعه، بهره گیری از روش های مدرن آبیاری و توجه به بهره-وری هر واحد آب مصرفی در کشاورزی بیش از پیش ملموس گردیده است. آبیاری بارانی از جمله روش های آبیاری تحت فشار است که به دلیل توزیع یکنواخت تر آب در سطح مزرعه نسبت به روش های آبیاری سطحی، بازده و کارایی مصرف آب را افزایش داده و هزینه کارگری را کاهش می دهد. کشاورزی دقیق به عنوان شاخه ای جدید از کشاورزی مطرح شده است و اساس آن بر مبنای کاربرد نهاده ها به صورت خاص مکانی بنا نهاده شده است، تا بتوان متناسب با نیاز موجود و شرایط خاک و گیاه اقدام به مصرف نهاده ها نمود. از جمله این نهاده ها آب می باشد که به دلیل افزایش سطح زیر کشت از یک طرف و کاهش نزولات آسمانی و منابع آب زیر زمینی از طرف دیگر، بسیار محدود می باشد. بر این اساس در کشاورزی دقیق استفاده بهینه از منابع آبی بر اساس راهبرد آبیاری نرخ متغیر مورد توجه قرار گرفته است. هدف اصلی از انجام این تحقیق طراحی و ساخت یک آبپاش هوشمند نرخ متغیر در سامانه آبیاری بارانی کلاسیک ثابت بود. به این منظور طرح اولیه آبپاش پیشنهادی شامل یک پلانجر کنترل کننده جریان و فشار با استفاده از نرم افزار fluent 6.2 شبیه سازی شد. سپس نقشه اصلی آبپاش تهیه و برای ساخت طی سه مرحله ساخت مدل، ریخته گری و تراشکاری فرستاده شد. به منظور ارزیابی مزرعه ای آبپاش سامانه تأمین فشار و دبی اجراشد. آزمایش نحوه کار آبپاش ساخته شده در سه سطح فشار و سه موقعیت قرار گیری پلانجر (d1، d2 و d3 به ترتیب از کمترین به بزرگترین سطح مقطع عبور آب از قسمت داخلی آبپاش) و سه قطر نازل انجام و شاخص های عملکردی آبپاش اندازه گیری شدند. نرم افزار تغییرات دبی در اثر تغییرات فشار، قطر نازل و موقعیت پلانجر را به خوبی شبیه سازی کرد. نتایج شبیه سازی برای فشار و دبی خروجی در قطر نازل 8 میلی متر، به نتایج حاصل از ارزیابی آبپاش نزدیک تر بود. مطابق نتایج شبیه سازی برای فشار و دبی خروجی، نرم افزار fluent در موقعیت پلانجر d3 کارایی بهتری داشت. با افزایش فشار آب و بزرگ شدن مقطع عبور آب با جابجایی پلانجر، دبی خروجی آبپاش یک روند صعودی نشان داد. همچنین شدت پخش و ضریب آبپاش با افزایش فشار روندی نزولی داشت. در ارزیابی مزرعه ای آبپاش، نازل 8 میلی متر با فشار 6 اتمسفر و در موقعیت پلانجر d2، بیشترین قطر پاشش آب، نازل 8 میلی متر در موقعیت d3 بیشترین فشار در سر آبپاش و نازل 12 میلی متر در موقعیت d2 و فشار 6 اتمسفر بیشترین میزان دبی را نشان داد. ارزیابی مزرعه ای آبپاش نشان داد که آبپاش نرخ متغیر ساخته شده توانایی تغییر دبی در اثر تغییرات موقعیت پلانجر را دارد. در شبیه سازی آبپاش در آرایش های مربعی و مثلثی، موقعیت پلانجر d3 بیشترین مقادیر cu و du را به خود اختصاص داد. در آرایش مربعی در فاصله 23×23 متر بهترین یکنواختی ها حاصل شد. در آرایش مثلثی در نازل 10 میلی متر، در فشار 6 اتمسفر و موقعیت پلانجر d2 یکنواختی 84% در فاصله 30×30 متر هم پوشانی 40% بدست آمد.

چکیده خازن سری در خطوط انتقال به منظور جبران راکتانس سلفی خط بکار می رود. خازن سری دارای مزایای زیادی از جمله: بهبود پایداری حالت دایمی، بهبود پایداری حالت گذرا، تقسیم بار بین خطوط موازی می باشد . با این وجود بکارگیری خازن سری در خط انتقال، با خطر ایجاد تشدید زیرسنکرون(ssr) مواجه است. تشدید زیرسنکرون به شرایطی گفته می شود که در آن سیستم الکتریکی با سیستم مکانیکی توربین- ژنراتور در یک یا چند فرکانس طبیعی زیرسنکرون در حال مبادله انرژی می باشد. تحت این شرایط، سیستم توربین- ژنراتور در فرکانس های مدهای پیچشی شروع به نوسان می کند. در صورتیکه میرایی به اندازه کافی در سیستم مکانیکی و الکتریکی وجود نداشته باشد، دامنه نوسانات پیچشی افزایش پیدا می کند و ممکن است منجر به آسیب رساندن به محور توربین- ژنراتور گردند. statcom یکی از ادوات facts موازی می باشد که قابلیت های زیادی در سیستم قدرت دارد. هدف اصلی این پایان نامه، طراحی کنترل کننده میرایی نوسانات زیرسنکرون با استفاده از سیگنال های محلی، برای statcom در مکان های مختلفی از خط انتقال، می باشد. برای statcom در باس ترانسفورمر و در نزدیکی ژنراتور، کنترل کننده با استفاده از سیگنال انحراف سرعت ژنراتور، طراحی شده و کارایی چنین کنترل کننده ای در نقاط کار مختلف شبکه تحلیل گردیده است. اما در شرایطی که statcom در نقطه ای دور از ژنراتور قرار گرفته، امکان دسترسی آن به سیگنال انحراف سرعت وجود ندارد، لذا باید از سیگنال دیگری برای میرایی نوسات زیرسنکرون استفاده کرد. در این پایان نامه نشان داده شده است که سیگنال جریان راکتیو خط انتقال برای طراحی کنترل کننده میرایی نوسانات زیرسنکرون کارایی خوبی دارد و برای اولین بار از این سیگنال جهت میرایی نوسانات زیرسنکرون بهره گرفته شده است. در این پایان نامه سیستم ieee first benchmark بعنوان سیستم قدرت مورد مطالعه، در نظر گرفته شده است. همچنین بمنظور تحلیل پدیده تشدید زیرسنکرون و بررسی کارایی کنترل کنندهای پیشنهادی حالت های اصلاح شده ای از سیستم ieee first benchmark شامل چند واحد توربین- ژنراتور موازی و همچنین چند خط جبران شده با خازن سری نیز تحلیل و بررسی شده اند و کنترل کننده میرایی نوسانات زیرسنکرون مناسب برای یک statcom که در باس مشترک واقع شده است، پیشنهاد و طراحی شده است. قرار گرفتن statcom در این مکان بیشتر با هدف میراکردن نوسانات زیرسنکرون می باشد.گرچه علاوه بر میراکردن نوسانات زیرسنکرون statcom در این مکان می تواند منجر به بهبود پایداری ولتاژ و جلوگیری از ایجاد حالت زیرتحریک در ژنراتورها و بهبود پایداری نوسان اول و میرایی نوسانات توان شود. بنابراین جبران موازی اکتیو به کمک statcom یک مکمل مناسب برای جبران سری پسیو می باشد که به کمک یکدیگر منجر به بهبود پایداری حالت گذرا و حالت دایمی در سیستم می شوند. از دو روش آنالیز مقادیر ویژه و شبیه سازی های غیر خطی در نرم افزار pscad در این پایان نامه جهت تحلیل پدیده تشدید زیرسنکرون و اثبات کارایی کنترل کننده های پیشنهادی، بهره گرفته شده است.

پیشرفت های اخیر فرآیند نورد در صنعت فولاد، منجر به پیچیده تر شدن این سیستم ها شده است. انجام نورد با نیرو و توان کمتر همچنین ارائه محصولی با کیفیت بالا، هدفی است که مورد توجه محققان قرار گرفته و ایده های جدیدی در این زمینه مطرح شده است. تاندم میل 5 قفسه ای یکی از انواع تجهیزاتی است که برای نورد استفاده می شود. با اعمال نیروی مناسب در قفسه ها، ورق فولادی تغییر شکل یافته و ضخامت آن کاهش می یابد. این نیرو در سطح دوم اتوماسیون فرآیند نورد سرد تعیین می گردد. به عبارت دیگر در سطح دوم فرآیند نورد سرد، مدلی وجود دارد که نیروی مناسب جهت فرآیند نورد را تخمین زده و برای سطح اول به عنوان مقدار مرجع ارسال می کند. نیاز صنعت به ورق هایی با کیفیت بالا و ضخامت های پایین، موجب شده است تا تئوری ها و مدل های متفاوتی برای محاسبه نیروی نورد ارائه گردد. پدیده هایی نیز نظیر لغزش به جلو، لغزش به عقب و تخت شوندگی غلتک در فرآیند نورد رخ می دهد که پژوهشگران سعی دارند آن ها را در مدل سازی دخیل کرده و برای بهبود محاسبات استفاده کنند. در برخی از مدل ها از تقریب هایی جهت مدل سازی استفاده شده که باعث پایین آمدن دقت محاسبات شده است. عواملی مانند فرسایش غلتک ها، عدم دقت در اندازه گیری و تغییرات ذاتی فرآیند، نظیر تخت شوندگی غلتک و استفاده از مایع روان کننده میان غلتک و ورق فولادی، باعث افزایش خطا، درسیستم تخمین نیروی نورد می شود. به عبارت دیگر، سیستم و فرآیند و پارامترهای آن، به مرور زمان تغییر می کنند که این امر منجر به ایجاد خطا در تعیین مقدار مرجع می گردد. همچنین خطایی نیز به خاطر ساده سازی مدل ها و تقریب-های به کار رفته در آن، به سیستم تخمین و کنترل نیروی نورد اضافه می شود. برای جبران این خطاها به یک ضریب اصلاح نیاز است که خود را با تغییرات سیستم و شرایط جدید نورد تطبیق داده و تخمین بهتری از نیروی نورد ارائه دهد. بنابراین دو راه برای بهبود مدل سازی و کاهش خطای تخمین نیرو، در سیستم کنترل نیروی نورد وجود دارد. یک راه استفاده از مدل های دقیق تر، با ساده-سازی های کمتر و راه دیگر شناسایی و تطبیق ضریب اصلاح، با تغییرات سیستم و شرایط جدید می باشد. در این پایان نامه، برای کاهش خطای مدل سازی و جبران تغییرات سیستم، از آن ها استفاده شده و مدل سیستم کنترل نیرو بهبود یافته است. ضریب اصلاح تطبیقی جدید، به مدل ریاضی سیستم کنترل نیرو اضافه شده و برای تخمین نیروی نورد کویل بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. مقادیر اندازه گیری شده توسط حسگرها از سطح اول اتوماسیون به سطح دوم آن ارسال می گردد وبرای تطبیق ضریب اصلاح جدید و تخمین نیروی نورد مورد استفاده قرار می گیرد. سپس نیروی تخمین زده شده به سطح اول ارسال شده و به عنوان مقدار مرجع نیروی نورد، برای کویل بعد مورد استفاده قرار می گیرد. روش گرادیان برای شناسایی ضریب اصلاح و تطبیق آن با تغییرات فرآیند و شرایط جدید، پیشنهاد شده است. انجام محاسبات نیازمند داشتن مقادیر واقعی است. به این منظور داده های ثبت شده در صنعت آنالیز شده و اطلاعات مورد نیاز از آن استخراج شده است. برای بررسی صحت ضریب اصلاح پیشنهادی و تخمین نیروی نورد، از اطلاعات ثبت شده در سطح اول اتوماسیون استفاده شده است. در ادامه روش حداقل مربعات خطا، برای شناسایی ضریب اصلاح و تطبیق آن به کار برده شده و بر اساس آن تخمین نیروی نورد صورت گرفته است. با ترسیم نمودار درصد خطای نسبی، کارآیی ضریب اصلاح برای بهبود مدل نشان داده شده است. مدل سیستم کنترل نیرو شبیه سازی شده و ضریب اصلاح نیرو، برای چندین کویل محاسبه شده است. در نمودار دیگری تاثیر ضریب اصلاح نیرو و تطبیق آن، در بهبود مدل سیستم کنترل نیرو ترسیم شده و دو روش فوق با یکدیگر مقایسه شده است.

با سرعت روز افزون استفاده از وسایل الکتریکی قابل حمل نیاز به شارژرهای ساده و بازده بالا ضروری است. شارژ مجدد باتری بایستی به گونه ای باشد که با استفاده از تجهیزاتی که حتی الامکان ساده و ارزان بوده، عمر چرخه باتری را کاهش ندهد و به طور سریع و بهینه شارژ نماید. هدف از انجام این پایان نامه، طراحی کنترل کننده مناسب برای شارژ مطلوب باتری لیتیم یون می باشد. به این منظور در ابتدا مدل باتری لیتیم برای شبیه سازی رفتار آن در زمان شارژ و دشارژ بررسی شده است. در این پایان نامه از مدار معادل غیر خطی و ترکیب آن با مدل دمایی استفاده شده است. به منظور تایید مدل مدار معادل غیر خطی باتری لیتیم یون، با مدل الکتروشیمیایی تطبیق داده شده است و پس از تأیید مدل، با بهره از آن و محدودیت های موجود برای شارژ باتری از قبیل حدود مجاز برای جریان، دما و ولتاژ مسئله بهینه به منظور تعیین جریان مطلوب برای شارژ باتری لیتیم یون تعریف شده است. در تابع هزینه تلفات اهمی و زمان شارژ در نظر گرفته شده است تا با کاهش تلفات اهمی، گرمای تولید شده کاهش یافته و از افزایش بیش از حد دما که باعث تخریب باتری می شود جلوگیری شود. برای وزن دهی اهمیت تلفات اهمی نسبت به زمان شارژ از ضریب تلفات در تابع هزینه استفاده شده است. مسئله شارژ بهینه، ابتدا برای یک سلول حل شده و پس از آن به باتری لیتیم یون متشکل از چند سلول تعمیم داده شده است. با توجه به مدل غیر خطی باتری لیتیم یون برای حل مسئله بهینه نیاز به حل معادلات دیفرانسیل غیر خطی می باشد. در ادامه این پایان نامه، به منظور ایجاد یک گزینه دیگر که به مدل باتری وابسته نباشد، یک کنترل کننده فازی برای شارژ باتری لیتیم یون پیشنهاد شده است. در کنترل کننده فازی ، دما و حالت شارژ به به عنوان ورودی پیشنهاد شده است. بیشینه جریان تزریق شده به باتری با دما تغییر می کند، انتخاب دما به عنوان ورودی این امکان را می دهد که در هر دما، جریان متناسب با آن دما را به باتری تزریق نمود. انتخاب حالت شارژ به جای ولتاژ که در پژوهش های قبل استفاده شده، باعث افزایش دقت کنترل کننده فازی می شود. زیرا تغییرات ولتاژ با رسیدن حالت شارژ به 70? بسیار کم و در حدود چند صدم می باشد. مزیت دیگر استفاده از حالت شارژ، استفاده از آن برای شارژ باتری لیتیم یون متشکل از چند سلول می باشد، در این حالت باتری بر اساس سلولی که کمترین حالت شارژ را دارد، شارژ می شود. حالت شارژ به طور مستقیم قابل اندازه گیری نبوده و از فیلتر کالمن توسعه یافته برای تخمین آن استفاده شده است. با توجه به ملاحظات عملی برای پیاده-سازی سیستم شارژ باتری در این پایان نامه، جریان تزریق شده به باتری به چند سطح مشخص و ثابت جریان محدود می شود.

امروزه با گسترش روز افزون دستگاههای الکترونیکی تعداد یکسوسازهای متصل به شبکه روز به روز افزایش می یابد. و از آنجا که این یکسوسازها به عنوان یک بار غیر خطی محسوب می شوند باعث تولید فرکانسهایی به غیر فرکانس شبکه شده و شکل جریان را از حالت سینوسی خارج می کنند. این فرکانسهای تولیدی ناخواسته باعث مشکلاتی همچون گرم شدن ترانسها و موتورها، افزایش جریان خازنهای موازی، افزایش جریان سیم نول در سیستمهای سه فاز چهار سیمه، خراب شدن شکل ولتاژ و ... می شوند. بنابراین استانداردهای گوناگونی برای محدود کردن آنها وضع گردیده است.در نتیجه برای رعایت این استانداردها باید در ورودی یکسوسازها از مبدلهایی برای افزایش ضریب توان استفاده گردد. در مبدل اصلاح ضریب توان معمولی به علت استفاده از یک مبدل بوست بعد از یکسوساز، تلفات هدایتی نسبت به یک یکسوساز افزایش می یابد. برای کاهش این تلفات می توان وظیفه اصلاح ضریب توان را با یکسوساز و یا بلوک رگولاتور بعدی ترکیب کرد که در این صورت مبدل اصلاح ضریب توان را به ترتیب تک مرحله ای و بدون پل می نامند. از آنجاییکه مبدلهای اصلاح ضریب توان بدون پل دارای قابلیت استفاده در تمام دستگاه هایی هستند که نیاز به ولتاژ dc یکسو شده از برق شهر دارند و در ضمن تلفات هدایتی آن از سایر مبدلهای اصلاح ضریب توان کمتر می باشد، در این پایان نامه سعی در کاهش تلفات سوییچینگ آنها می گردد. با این کار راندمان مبدل اصلاح ضریب توان تا حد ممکن افزایش می یابد. در مراجع برای کاهش تلفات سوییچینگ از اسنابرهای بدون تلف و تکنیکهای zvt و zct استفاده شده است. در این پایان نامه پس از بررسی روشهای سوییچینگ نرم موجود و استفاده از مزایا و معایب آنها سه روش جدید برای سوییچینگ نرم مبدل اصلاح ضریب توان بدون پل ارایه گردیده است. مبدل اول بدون استفاده از هیچ سوییچ اضافه ای شرایط سوییچینگ نرم را فراهم کرده است. این مبدل نسبت به مبدلهای قبلی که بدون سوییچ اضافه در مراجع ذکر گردیده است، از تعداد المان اضافه کمتری استفاده می کند. در نتیجه حجم و وزن مدار نهایی کاهش یافته است. مبدل ارایه شده از روش کنترل فرکانس ساده ای بهره می برد و دارای این مزیت است که به علت کنترل فرکانس طیف نویز emi آن در حوزه فرکانس پخش شده و از میزان پیک این نویز می کاهد. در مبدل دوم یک روش zct ارایه گردیده است که هیچ استرس اضافه ای روی سوییچ اصلی ندارد. این مبدل در بین تمام تکنیکهایی که تا به حال برای نرم کردن سوییچینگ نرم روی مبدل بدون پل به کار رفته کمترین تعداد المان اضافه را دارد و میزان استرس تحمیلی به سوییچ و دیود اصلی کمتر می باشد. در مبدل سوم یک روش zvt ارایه گردیده است که در میان تمام تکنیکهای پیاده شده روی مبدل اصلاح ضریب توان بدون پل دارای کمترین میزان تلفات در مدار کمکی می باشد. زیرا تعداد المانهای موجود در مسیر رزونانس آن کاهش یافته است. عملکرد مبدلهای ارایه شده به طور کامل از لحاظ تیوری بررسی شده است و یک نمونه از هر کدام از این مبدلها ساخته شده است تا صحت نتایج تیوری و شبیه سازی مبدلها نشان داده شود.

نیاز به انرژی الکتریکی با کمترین توقف، باعث تمرکز حجم وسیعی از مطالعات بر روی مکانیزم های کنترلی برای بهبود پایداری در شبکه های قدرت شده است. توسعه و گسترش شبکه های الکتریکی، تنوع روش های تولید انرژی الکتریکی و همچنین تاثیر متقابل نیروگاه ها بر یکدیگر از دیگر دلایل بررسی پایداری شبکه های الکتریکی از دیدگاه های مختلف در دو دهه ی اخیر بوده است. اما پایداری شبکه های الکتریکی همواره با چالش های جدی روبه رو است. شبکه های الکتریکی همواره با اغتشاش های گوناگون از جمله خطاهای اتصال کوتاه، نوسان های الکترومکانیکی، فرکانس زیر سنکرون و اغتشاشاتی از این دست روبه رو هستند. این عوامل می تواند باعث تولید سیگنال های سینوسی، سینوسی میرا و جریان مستقیم میرا شود که تاثیر منفی بر روی پایداری شبکه قدرت و نیروگاه ها دارند. این سیگنال ها معمولا نامطلوب بوده و حتی می تواند ناپایداری شبکه قدرت و نیروگاه را به همراه داشته باشد. بنابراین لازم است با مکانیزمی این سیگنال ها شناسایی شود و اثر آن بر سیستم کاهش داده شود. از بین مدل هایی که برای سیگنال های اغتشاش شبکه قدرت در نظر گرفته می شود، سیگنال های سینوسی میرا اهمیت ویژه ای دارند، زیرا در زمینه های گوناگون از جمله نوسان های الکترومکانیکی، فرکانس رزونانس زیر سنکرون و حالت های دینامیکی بعد از حذف خطا ظاهر می شوند. بنابراین ارائه الگوریتمی کارا که توانایی شناسایی پارامترهای یک سیگنال سینوسی میرا را دارد، ضروری به نظر می رسد. با توجه به اهمیت شناسایی نوسان های الکترومکانیکی در بین اغتشاش های با مدل سینوسی میرا، این پایان نامه بر روی نوسان های الکترومکانیکی متمرکز شده است. در این پایان نامه، یک الگوریتم تطبیقی، جهت تخمین فرکانس و ضریب میرایی سیگنال های سینوسی میرا ارائه شده است. الگوریتم ارائه شده تعمیم یافته ساختار انتگرالگیر تعمیم یافته مرتبه دوم است. ساختارانتگرالگیر تعمیم یافته مرتبه دوم به همراه یک قانون تخمین برای شناسایی پارامترهای یک سیگنال سینوسی استفاده می شود. الگوریتم پیشنهادی از یک فیلتر مرتبه دو به همراه دو قانون تنظیم تشکیل شده است که به طور مستقیم تخمین فرکانس و ضریب میرایی را بدست می دهند. پایداری الگوریتم پیشنهادی با استفاده از قضیه میانگین گیری و مفاهیم خمینه انتگرال اثبات شده است. جنبه های گوناگون الگوریتم ارائه شده از طریق شبیه سازی کامپیوتری مورد بررسی قرار گرفته است. شبیه سازی های انجام شده نشان می دهند الگوریتم پیشنهادی توانایی تعقیب تغییرات پله ای پارامترها و استخراج سیگنال های مجموع چند سیگنال سینوسی میرا را نیز دارا است. همچنین الگوریتم پیشنهادی بر روی سیستم دو ناحیه ای کاندور شبیه سازی شده است که عمکرد مناسب الگوریتم را نشان می دهد. در ادامه با استفاده از الگوریتم پیشنهادی برای تخمین فرکانس و ضریب میرایی سیگنال های سینوسی میرا، یک الگوریتم کنترلی بر مبنای اصل مدل داخلی برای کنترل نوسان های میرا در شبکه قدرت ارائه شده است. بازسازی دینامیک اغتشاش در حلقه کنترلی ایده ی اصلی این روش است. عدم نیاز به پارامترهای سیستم قدرت، کم بودن پارامترهای طراحی، سادگی و حساسیت کم به انتخاب شرایط اولیه از مزایای روش پیشنهادی است. پایدارساز سیستم قدرت و روش های کنترل بهینه از روش های به کار گرفته شده در زمینه بهبود پایداری است ولی عملکرد در یک نقطه خاص، نیاز به پارامترهای سیستم قدرت برای طراحی و هزینه بالا از معایب این روش ها است. همچنین نیاز به کلیه حالت ها، روش های کنترل بهینه را هزینه بر ساخته است. این معایب در روش پیشنهادی وجود ندارد. روش کنترلی پیشنهادی بر روی دو شبکه قدرت در در شبیه ساز سیستم قدرت شبیه سازی شده است و از جنبه های گوناگون مورد بررسی قرار گرفته است.

به دلیل توسعه روزافزون فناوری های ارتباطی از یک سو و از سوی دیگر پیچیده تر شدن فرایند های صنعتی، استفاده از سیستم های کنترل تحت شبکه با استقبال مواجه شده است. در این سیستم ها ارتباط بین اجزای کنترلی شامل کنترل کننده، حسگر و عملگر از طریق یک شبکه ی ارتباطی برقرار می گردد که به دلیل شرایط غیرایده آل محیطی، احتمال گم شدن و یا تأخیر بسته های انتقالی در شبکه وجود دارد. از این رو طراحی کنترل کننده در سیستم های تحت شبکه باید به صورتی انجام شود که پایداری سیستم در حضور تأثیرات نامطلوب شبکه حفظ گردد. کنترل mpc به عنوان یکی از روش های کنترلی پرکاربرد در دهه های گذشته محسوب می شود. در این شیوه از کنترل، حالت ها و خروجی های آینده با استفاده از مدل سیستم پیش بینی می گردند و به دلیل همین قابلیت پیش بینی، این روش به یکی از روش های مورد توجه در کنترل تحت شبکه تبدیل شده است. در این پایان نامه، یک شیوه ی طراحی کنترل کننده ی mpc برای کاربرد تحت شبکه ارائه شده است. به این منظور، در ابتدا مدل سیستم کنترل تحت شبکه معرفی می گردد. در مرحله ی مدل سازی، تأثیر بروز پدیده های تأخیر و گم شدن بسته های ارسالی در شبکه، مد نظر قرار گرفته و با بررسی یک پروتکل انتقال اطلاعات در صنعت، درستی فرضیات مدل سازی نشان داده شده است. در ادامه، ساختار سیستم کنترل پیشنهادی ارائه و روش طراحی کنترل کننده ی پیشنهادی، بر اساس مدل سیستم، معرفی گردیده است. اثبات پایداری سیستم تحت کنترل نیز با استفاده از قضیه ی لیاپانوف صورت می گیرد. روش کنترل پیشنهادی بر اساس حل دسته ای از lmiها استوار است که تمامی آن ها حالت خطی و استاندارد دارند؛ لذا برای حل آن ها می توان دسته ی وسیعی از حل کننده های عددی را به کار برد. در ادامه نشان داده می شود که تمام lmiهای تشکیل شده در کنترل کننده، در صورتی که در یک لحظه قابل حل باشند، در تمام لحظات بعد نیز قابل حل خواهند بود. به این ترتیب، اطمینان حاصل می گردد که کنترل کننده ی پیشنهادی هیچگاه با یک lmi غیر قابل حل روبه رو نخواهد شد. رعایت محدودیت های ورودی و خروجی سیستم، از دیگر مواردی است که مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور، محدودیت های سیستم به صورت lmi بیان شده و به دسته lmiهایی که باید توسط کنترل کننده حل شوند، اضافه می گردند. در نهایت روش طراحی کنترل کننده ی mpc پیشنهادی به حالت مقاوم تعمیم داده شده است. در این حالت فرض بر این است که نامعینی سیستم به صورت چندوجهی مدل شده است که در واقع هر وجه، نمایانگر یک سیستم خطی و تغییرناپذیر با زمان است. در این حالت نیز پس از معرفی روش طراحی کنترل کننده ی mpc پیشنهادی، با استفاده از قضیه ی لیاپانوف، پایداری سیستم اثبات شده است. رعایت محدودیت های ورودی و خروجی سیستم نیز در این حالت، مشابه با حالت بدون نامعینی صورت می گیرد.

وابستگی مستقیم زندگی بشتر امروز به انرژی الکتریکی واقعیتی انکار ناپذیر وغیر قابل تردید بوده و قطع جریان انرژی الکتریکی حتی برای چند ثاتیه منجر به خسارات و زبان های غیرقابل برگشت می گردد. بنابراین قابلیت اطمینان سیستم های قدرت بمعنای تضمین تولید انتقال و توزیع بدون وقفه انرژی الکتریکی با کیفیت مطلوب مهمترین هدف در طراحی نصب و بکارگیری سیستم های قدرت الکتریکی می باشد. جهت تضمین این قابلیت انعطاف حاشیه های امنیت مناسب در نظر گرفته می شوند. بزرگ بودن این حاشیه های امنیت بنوبه خود باعث افزایش هزینه های نصب و بهره برداری از سیستم های قدرت می شود. یکی از چالشهای جدی که با توجه به میرایی ناچیز سیستم های قدرت می تواند بطور مخاطره آمیزی حاشیه امنیتی سیستم های قدرت را کاهش داده و نجر به کاهش ظرفیت قابل استفاده خطوط انتقال افزایش ریسک ناپایداری و خرابی تجهیزات مکانیکی شود امکان بروز و تداوم نوسانات توان با فرکانش کم در این سیستم ها می باشد. جهت بهره برداری ایمن از یک سیستم قدرت و حفظ حاشیه امنیت پایداری آن بایستی این گونه نوسانات در سریعترین زمان ممکن مستهلک شده و بعبارت دیگر میرای سیستم قدرت توسط ابزارهای جانبی و کنترل کننده های مناسب افزایش داده شود. یکی از ادوات facts که کارایی آن در بهبود میرایی نوسانات توان به ثبوت رسیده است جبران کننده استاتیکی سری سنکرون sssc می باشد. در بیشتر تحقیقات انجام شده در زمینه کنترل sssc جهت افزایش میرایی سیستم از روشهای کنترل کلاسیک خطی استفاده شده است. با توجه به این واقعیت که تغییرات دائمی شرایط کار از ویژگیهای ذاتی سیستم های قدرت است این کنترل کننده های چند متغیره و غیرخطی برای کنترل sssc با هدف بهبود میرایی نوسانات الکترومکانیکی پیشنهاد شده اند. ابتدا سیستم قدرت مجهز به sssc بصورت یک سیستم چند متغیره غیرخطی مدل شده است. در این مدلسازی اثر تداخل متغیرهای sssc و همچنین اثردینامیکی خازن dc متصل به sssc در نظر گرفته شده اند. سپس براساس مدل بدست آمده یک کنترل کننده چند متغیره مقاوم در حوزه فرکانس برای افزایش میرایی نوسانات توان توسط sssc پیشنهاد شده است. در مراحل طراحی این کنترل کننده اثر تداخل متغیرها با یکدیگر حداقل شده است. در ادامه این تحقیق مدل غیرخطی و چند متغیره بدست آمده به یک کلاس خاص از سیستم های غیرخطی معروف به input affine که در طراحی انواع کنترل کننده های مدرن کاربرد دارد تبدیل شده است. توصیف یک سیستم قدرت مجهز به یکی از ادوات facts مبتنی بر کانورتر به فرم input affine برای اولین بار در این رساله انجام شده است. آنگاه یک کنترل کننده چندمتغیره غیرخطی برای کنترل sssc پیشنهاد شده است. این کنترل کننده غیرخطی بااستفاده از روش فیدبک خطی ساز چندمتغیره مبتنی بر تئوری کنترل هندسه دیفرانسیلی طراحی شده و برای بهبود میرایی نوسانات توان و همچنین نثبیت ولتاژ خازن dc متصل به sssc بکارگرفته شده است. نتایج بدست آمده کارایی مطلوب کنترل کننده های پیشنهادی را برای بهبود میرایی سیستم و همچنین مقاوم بودن آنها را در مقابل تغییرات شرایط کار نشان داده اند. با توجه به اینکه بکارگیری sssc در کنار سایر کنترل کننده های میرایی در یک سیستم قدرت بدون توجه به هماهنگی بین آنها می توان موجب ناکارآمدی این تجهیرات در شرایط کار همزمان گردد در ادامه این رساله یک روش کنترل چند متغیره برای طراحی هماهنگ و بکارگیری همزمان کنترل کننده های میرایی مبتنی بر sssc و pss پیشنهاد و بکار گرفته شده است.

در بسیاری از کاربردهای صنعتی احتیاج به مبدلی با قابلیت تبدیل ولتاژ dc به ac با دامنه بیشتر از دامنه ولتاژ ورودی است. سیستم های تولید پراکنده که درآنها دامنه منبع تولید در مقایسه با دامنه ولتاژ شبکه کوچکتر است، upsها که در آنها مقدار ولتاژ منبع ذخیرهdc ،کمتر از ولتاژ نامی بار است و hevوev ها که در آنها احتیاج به افزایش دامنه ولتاژ ورودی و تبدیل آن به ac است, نمونه هایی از این کاربرد های می باشند. در این نوع کاربردها بار تغذیه شده توسط اینورتر ممکن است یک بار غیر خطی مثل یک کامپیوتر یا درایو الکتریکی با ورودی یکسوساز باشد. یکسوساز جریان غیر سینوسی از خروجی اینورتر می کشد. این جریان بدلیل شکل غیر سینوسی و تغییرات شدید می تواند عملکرد اینورتر را دچار اختلال کند. از سوی دیگر بار تغذیه شده ممکن است یک بار نا متعادل باشد. همچنین در مواردی که چندین بار به صورت موازی در خروجی اینورتر قرار دارد, خارج یا وارد شدن هر بار در مدار موجب تغییر آنی بار اینورتر می شود. بدلیل تغییر دامنه تولید در سیستم هایdg یا تغییر دامنه منبع ذخیره درev وhev یا ups, اینورتر در در معرض تغییرات ولتاژ ورودی می باشد. لذا مبدل باید در کلیه این شرایط عملکرد مناسبی از خود نشان دهد و ولتاژ سه فاز متعادل با دامنه ثابتی را به بار برساند. در این پایان نامه یک اینورتر منبع ولتاژ سه فاز با قابلیت افزایش ولتاژ ورودی پیشنهاد, تحلیل و طراحی شده است. از ویژگی های بارز این اینورتر راندمان بالا, تعداد المان های نسبی کمتر, عدم نیاز به سوئیچ های با قابلیت تحمل ولتاژ منفی و حجم و هزینه کاهش یافته می باشد. بدلیل رفتار غیر خطی اینورتر و به منظور ایجاد رفتار مناسب در برابر تغییر آنی بار، بار غیرخطی و تغییر ولتاژ, دو روش کنترلی غیر خطی مناسب، یکی روش کنترل مد لغزشی و دیگری روش کنترل دو حلقه ای با فرکانس ثابت برای مبدل طراحی و به کار گرفته شده است. نتایج شبیه سازی با نرم افزار psim در شرایطی چون تغییر بار، بار غیر خطی و تغییر ولتاژ ورودی، به منظور بررسی صحت عملکرد اینورتر وکنترل های اعمال آورده شده است. یک نمونه آزمایشگاهی از اینورتر ارائه شده باکنترل مد لغزشی اعمال شده به آن, با مدارات تماماً آنالوگ و بدون استفاده از سنسور اثر هال یا ct طراحی و ساخته شده است که این امر سبب کاهش هزینه مدار شده است. در پایان نیز نتایج عملی آورده شده است و با نتایج شبیه سازی مورد مقایسه قرار گرفته است که این دو دسته نتایج کاملاً منطبق می باشند. نتایج بدست آمده از شبیه سازی های کامپیوتری و همچنین نتایج حاصل از آزمایشهای عملی, صحت عملکرد اینورتر جدید سه فاز طراحی شده و کارایی کنترل کننده های پیشنهادی را تایید کرده اند.

در صنایع و فرآیندهای صنعتی از سنسورهای اختلاف فشار خازنی به صورت گسترده ای استفاده می شود.دلیل گسترش روز افزون این نوع سنسورها در صنعت داشتن مزایایی مانند حساسیت بالا و مصرف پایین توان می باشد.سنسورهای اختلاف فشار خازنی دارای معایبی نیز هستند.از جمله این معایب می توان به تاثیر عوامل محیطی مانند دما ، رطوبت و آلودگی بروی رفتار این نوع سنسورها اشاره نمود. معمولاً مدل ریاضی دقیقی از سنسورها که رابطه بین کمیت اندازه گیری شده و پاسخ را نشان دهد و همچنین وابستگی خروجی سنسور به پارامترهای محیطی را بیان کند در دسترس نمی باشد. بعلاوه چون اکثر سنسورها دارای مشخصه رفتاری غیرخطی هستند و پارامترهای محیطی رفتار سیستم را بصورت غیرخطی تحت تاثیر قرار می دهند مسئله بدست آوردن یک خروجی دقیق و مسئله کالیبراسیون به یک مشکل پیچیده ای تبدیل می شود. بعضی از مشخصات ایده آل سنسورها شامل مشخصه رفتاری خطی، تصحیح خودکار برای کاهش تاثیر ناسازگار پارامتری محیطی، حساسیت بالا و دقت بالا، مصرف توان پایین می باشد. هرچند که در شرایط عملی و واقعی رسیدن به این مشخصات ایده آل آسان نیست. بخاطر اینکه به یک خروجی دقیق از سنسور اختلاف فشار خازنی دست یابیم، نیاز داریم که تاثیر ناسازگار پارامترهای محیطی و مشخصات غیرخطی بصورت مناسبی جبران کنیم. در این میان حضور کنترل کننده ها و پردازشگر ها در سنسورها(سنسورهای هوشمند) باعث بهبود در مشخصه غیر خطی سنسورها ،جبران آفست ورودی شده است.از دیگر مزایای سنسورهای هوشمند می توان به بهبود در عملکرد سنسور، دقت بیشتر، پایداری بهتر و مقاوم بودن در برابر نویز اشاره نمود.وجود این مزیتها در سنسورهای هوشمند باعث کاربرد وسیع آنها در اندازه گیری اختلاف فشار، نیرو ،سرعت، شتاب و فلو شده است.هدف از این تحقیق طراحی یک سیستم ابزار دقیق هوشمند است به نحوی که اثر تغییرات دمای محیط بر روی عملکرد و خروجی سنسور اختلاف فشار جبران و حذف شود.با به کار گیری یک سیستم آزمایشگاهی مناسب ابتدا یک سنسور اختلاف فشارخازنی را که در محیط آزمایشگاه کالیبره شده است ،در معرض شرایط محیطی واقعی قرار داده و داده های ورودی-خروجی که عبارتند از تغییرات خروجی سنسور در نتیجه تغییرات دما و اختلاف فشار بدست می آید. سپس این داده ها برای آموزش یک سیستم ابزار دقیق هوشمند بکار گرفته می شوند.این سیستم ابزار دقیق هوشمند چنان طراحی و آموزش داده شده است که خروجی آن فقط به اختلاف فشار بستگی داشته و اثر تغییرات دمای محیط در خروجی حذف می شود.هم چنین روش دیگری بر اساس جدول جستجو ارائه شده است. برای درون یابی مقادیر داخل این جدول از استنتاج عصبی فازی استفاده شده است.به کمک شبیه سازیهای انجام شده کارآیی این دو جبران کننده هوشمند مورد بررسی قرار گرفته است.در نهایت نیز به کمک میکروکنترلر جبران کننده هوشمند به صورت سخت افزاری پیاده سازی شده است.

صنعت فولاد دارای دو نوع نورد سرد و گرم می باشد. انجام نورد برای ارائه محصولی با کیفیت بالا و ضخامت پایین و همچنین با صرف نیرو و توان کمتر، هدفی است که همیشه مورد توجه قرار گرفته و ایده های جدیدی در این زمینه مطرح شده است. تاندم میل پنج قفسه ای یک واحد اصلی در فرآیند نورد سرد می باشد که با اعمال نیروی مناسب در قفسه ها، ضخامت ورق فولادی را کاهش می دهد. این نیرو که به عنوان مقدار مرجع به سطح اول اتوماسیون فرستاده می شود توسط مدل هایی در سطح دوم اتوماسیون فرآیند نورد سرد تعیین می گردد. عوامل مختلفی نیز نظیر لغزش به جلو، لغزش به عقب و تخت شوندگی غلتک در فرآیند نورد رخ می دهد که پژوهشگران سعی دارند آن ها را برای بهبود محاسبات در مدل سازی دخیل کنند. در برخی از مدل ها از تقریب هایی جهت مدل-سازی استفاده شده وهمچنین عواملی مانند فرسایش غلتک ها، عدم دقت در اندازه گیری و تغییرات ذاتی فرآیند، نظیر تخت شوندگی غلتک و استفاده از مایع روان کننده میان غلتک و ورق فولادی، باعث افزایش خطا، در سیستم تخمین نیروی نورد می شود. به عبارت دیگر، سیستم، فرآیند و پارامترهای آن، به مرور زمان تغییر می کنند که این امر منجر به ایجاد خطا در تعیین مقدار مرجع می گردد. برای جبران این خطاها به یک ضریب اصلاح نیاز است که با تغییرات سیستم و شرایط جدید نورد، تخمین بهتری از نیروی نورد ارائه دهد. در نتیجه هم از طریق بهبود مدل سازی و کاهش خطای تخمین نیرو، با استفاده از مدل های دقیق تر و با ساده سازی های کمتر و همچنین استفاده از شبکه عصبی یا هر نوع کنترل دیگر، می توان مقدار نیروی اعمالی را تا حد خوبی به مقدار مرجع نزدیک نمود. در این پایان نامه، برای کاهش خطای مدل سازی و جبران تغییرات سیستم، از هر دو روش استفاده شده است.هم مدل سیستم کنترل نیرو بهبود یافته است. و همچنین از شبکه عصبی به دوصورت، با خروجی نیرو و خروجی ضریب اصلاحی استفاده شده است. داده های مورد نیاز از مجتمع فولاد مبارکه جمع آوری و در زمانی حدود سیزده ماه پردازش بر روی داده ها و مدل ها، اطلاعات لازم جمع-آوری گردید. مقادیر اندازه گیری شده توسط حسگرها از سطح اول اتوماسیون به سطح دوم آن ارسال می گردد و در سطح دوم با محاسبه مقدار نیرو، این مقدار به عنوان set point به سطح اول ارسال می گردد. برای بررسی صحت ضریب اصلاح پیشنهادی و تخمین نیروی نورد، از اطلاعات ثبت شده در سطح اول اتوماسیون استفاده شده است. در این پایان نامه شبکه عصبی در حالات مختلف، چه ساختاری و چه از لحاظ ورودی و خروجی بررسی و نتایج مقایسه گردیده است. نتایج شبکه عصبی در حالات مختلف از جمله تک لایه، دو لایه، با توابع عملکرد tan و log، روی یک grade خاص و یا انواع ورق ها، بصورت آنلاین و آفلاین، با تعداد ورودیهای متفاوت و مقدار مرجع نیرو و ضریب اصلاحی مقایسه می گردد. گسترش شبکه عصبی روی چهار قفسه دیگر و بررسی نتایج آن از دیگر کارهایی است که انجام گرفته است. در تمامی حالات بیان شده معیارهای مختلفی از جمله خطای نسبی بررسی و نتایج آن مقایسه گردیده اند.

همزمان با پیچیده تر شدن سیستم قدرت، تجدید ساختار های ایجاد شده در آن و حرکت های نو صورت گرفته در راستای شبکه های الکتریکی هوشمند، استفاده از شبکه ی مخابراتی به عنوان بستر انتقال داده افزایش یافته است. مزایای فراوان سیستم های کنترل تحت شبکه سبب شده است تا به کارگیری آن ها در سیستم قدرت به عنوان یک ضرورت مطرح گردد. یکی از حوزه های مورد استفاده از سیستم های کنترل تحت شبکه در سیستم قدرت، پشتیبانی از سرویس های جانبی از جمله سیستم کنترل بار-فرکانس در محیط تجدید ساختار یافته می باشد. کنترل فرکانس– که به عنوان یکی از وظایف اصلی سیستم کنترل تولید خودکار شناخته می شود - یکی از مهم ترین مسائل کنترلی در طراحی و عملکرد سیستم قدرت بشمار می رود. در یک سیستم قدرت چند ناحیه ای بهم پیوسته، سیستم های کنترل تولید خودکار برای گروهی از نیروگاه ها طراحی و بکار گرفته می شود. نگه داشتن انحرافات فرکانس در محدوده مجاز و تبادلات توان بین نواحی کنترلی نزدیک به مقادیر برنامه ریزی شده ی خود دو وظیفه ی اصلی سیستم کنترل تولید خودکار می باشد. دریافت سیگنال از نواحی کنترلی و انتقال سیگنال های کنترلی کنترل تولید خودکار از طریق شبکه ی مخابراتی صورت می پذیرد. یکی از چالش هایی که در شبکه های مخابراتی برانگیخته می شود، تأخیر زمانی در ارسال و یا دریافت سیگنال های کنترلی است. تأخیر زمانی به گونه ای است که می تواند عملکرد سیستم کنترل بار-فرکانس را تحت تأثیر قرار دهد و یا حتی سبب ناپایداری سیستم قدرت گردد. در این پایان نامه، ابتدا به بررسی میزان تداخل و وابستگی بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت چند ناحیه ای بهم پیوسته پرداخته شده است. با بررسی میزان تداخل و وابستگی بین نواحی کنترلی بر مبنای باند های گریشگورین در این پژوهش، این نتیجه حاصل شد که تداخل بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت سنتی و تجدید ساختار یافته میزان قابل ملاحظه می باشد. از این رو، انتظار می رود تا با به کارگیری ساختار کنترلی توزیع شده بتوان عملکرد کنترلی سیستم کنترل تولید خودکار را بهبود داد. در ادامه، با ارائه ی دو روش کنترلی جدید به طراحی کنترل کننده ی مقاوم بر مبنای معماری کنترلی توزیع شده برای سیستم کنترل تولید خودکار پرداخته شده است. در روش کنترلی اول، اثر تداخلی بین نواحی کنترلی در سیستم قدرت چند ناحیه ای به صورت ورودی در معادلات حالت هر ناحیه ی کنترلی در نظر گرفته شده است. در این روش، قانون کنترلی در هر ناحیه ی کنترلی به گونه ای پیشنهاد شده است تا کنترل کننده در هر ناحیه، علاوه بر اطلاع از حالت های ناحیه ی کنترلی خود، از حالت های نواحی کنترلی مجاور خود نیز اطلاع داشته باشد و در نتیجه، کنترل کننده با اطلاعات بیشتر به کنترل سیستم بپردازد و بهبود بیشتری در پایداری و عملکرد سیستم ایجاد نماید. در روش کنترلی دوم، اثر تداخل بین نواحی کنترلی به عنوان اختلال در نظر گرفته شده است. ساختار کنترلی پیشنهادی در این روش به گونه ای است که با وارد نمودن اندازه ی تأخیر در مراحل طراحی کنترل کننده و همچنین، در نظر گرفتن ماتریس های وزنی مناسب ؛ ضمن کاهش محافظه کاری، عملکرد مقاوم بهتری را در مقایسه با دیگر کنترل- کننده های مشابه از خود نشان می دهد. به منظور نشان دادن کارایی روش های پیشنهادی، شبیه سازی هایی در سیستم قدرت سه ناحیه ای بهم پیوسته انجام خواهد شد. این شبیه سازی ها، در دو محیط سنتی و تجدید ساختار یافته سیستم قدرت انجام شده و در سناریوهای مختلفی از بار، تأخیر های زمانی مختلف و در حضور نامعینی های پارامتری در سیستم، به ارزیابی کمی و کیفی نتایج به دست آمده خواهیم پرداخت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که رویکرد های پیشنهادی می توانند در برابر نامعینی های پارامتری، اختلالات وارد بر سیستم قدرت ناشی از تغییرات بار و در حضور هر نوع تأخیر زمانی ثابت و یا متغیر با زمان، در مقایسه با کنترلکننده های مشابه پیشنهادی در مقالات دیگر، رفتار دینامیکی و مقاومت بهتری را از خود نشان می دهد.

سیستم های بیولوژی زمینه تحقیق جدیدی است که بر درک سیستمی از فرآیندهای زیستی برمبنای ارتباط بین علوم مهندسی، ریاضی و زیست شناسی تمرکز دارد. علی رغم پیچیدگی بیشتر این سیستم ها در مقایسه با سیستم های مهندسی، جهت گیری سیستمی در زیست شناسی راه ورود علم کنترل در مطالعه پدیده های زیستی را هموار نموده است. بدین ترتیب مهندسی کنترل با ابزارهایی هم چون شناسایی، مدل سازی، طراحی و آنالیز می تواند راه گشای برخی از مسائل در سیستم های بیولوژی باشد. به منظور شناسایی دینامیک سیستم و پیش بینی رفتار آن در شرایطی غیر از شرایط آزمایش می توان از مدل سازی استفاده کرد. مدل یک پدیده زیستی در واقع نقشه ساده شده ای از مکانیزم های رفتاری آن است و علاوه بر شناسایی سیستم در بررسی بسیاری از فرضیه های موجود درمورد سیستم های بیولوژی که هنوز مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار نگرفته اند، کاربرد دارد. مدل سازی ریاضی سیستم های زیستی به دو دسته کمّی و کیفی طبقه بندی می شود. نیاز مدل سازی کمّی به اطلاعات دقیق و جزئی از فرآیند که معمولا در دسترس نیست منجر به استفاده از روش های کیفی در مدل سازی شده است. یکی از روش های کیفی در مدل سازی برهم کنش های پیچیده زیستی، شبکه های پتری است که ابزار گرافیکی مناسبی برای مدل سازی این سیستم های پیچیده می باشد. هم چنین با به کارگیری شبکه های پتری توسعه یافته هم چون شبکه های پتری رنگی، زمانی، هیبرید و تصادفی می توان از اطلاعات کمّی نیز در این گونه مدل سازی ها بهره گرفت و مدلی دقیق و جامع از فرآیند زیستی ایجاد نمود. یکی از فرآیندهای زیستی که ممکن است به دلایل مختلف در بدن موجودات زنده رخ دهد فعال شدن مسیر زیستی هیپوکسی است. هیپوکسی شرایطی است که در آن اکسیژن رسانی به بافت های بدن موجود زنده کاهش می یابد و تداوم این شرایط منجر به بیماری های شریانی قلبی، سکته مغزی، بیماری های کلیوی، سرطان و بیماری های انسدادی ریوی می گردد. از این رو شناسایی و مدل سازی فرآیندهای سلولی در پاسخ به شرایط کم اکسیژنی حائز اهمیت می باشد. در این پایان نامه مسیر زیستی کم اکسیژنی (هیپوکسی) بررسی شده و با استفاده از شبکه ی پتری تصادفی مدل مناسبی برای آن پیشنهاد شده است. با مقایسه نتایج حاصل از مدل سازی و اطلاعات آزمایشگاهی موجود، مشاهده شد که مدل پیشنهادی به خوبی بیان کننده رفتار فرآیند زیستی است. با انجام آنالیز حساسیت روی مدل، واکنش های کلیدی در این مسیر بررسی و شناخته شدند، سپس با آنالیز نتایج حاصل از مدل، یکی از مکانیزم های کنترلی سلول در بیان برخی پروتئین های مهم در این مسیر و فرضیه وجود دارویی در کنترل فرآیندهای موثر بر پاسخ دهی به شرایط هیپوکسی ارائه شده است. مدل های کمّی دسته ی دیگری از روش های مدل سازی سیستم دینامیکی هستند که به منظور تخمین پارامتر و دیگر آنالیزهای ریاضی در سیستم های زیستی مورد استفاده قرار می گیرند. در این پایان نامه هم چنین مدلی کمّی براساس معادلات دیفرانسیل حاکم بر مسیر نیز ارائه شده است و نتایج حاصل از آن با مدل کیفی و داده های آزمایشگاهی مقایسه می گردد.

مدل سازی و تحلیل سیستم های زیستی اهمیت بسیار زیادی دارد، چرا که مدل سازی این سیستم ها می تواند منجر به شناخت هر چه بیشتر آن ها شده و این شناخت می تواند راه پیشگیری و درمان بسیاری از بیماری ها را هموار کند. بخصوص در دو دهه اخیر دانش مهندسی و ریاضیات کاربردی به طور گسترده در مدل سازی و تحلیل سیستم های زیستی به کار گرفته شده است و تلاش در این راستا به طور چشمگیری همچنان ادامه دارد. از میان روش های گوناگون موجود برای مدلسازی و تحلیل این سیستم ها، شبکه های پتری با توجه به قابلیت های گرافیکی و محاسباتی که در اختیار کاربر قرار می دهند، جایگاه ویژه ای را در این حوزه به خود اختصاص داده اند. گرافیکی بودن و انعطاف پذیری این مدل ها همراه با توانایی شان در مدل کردن واکنش های همزمان در فرآیند ها، این شبکه ها را به ابزار های مناسبی برای مدل کردن سیستم های زیستی تبدیل کرده است. مسیر های انتقال سیگنال در سلول، در واقع سلسله فرآیند هایی هستند که طی آن ها سلول با بخش های مختلف خودش و همچنین سلول های دیگر ارتباط برقرار می کند. تعداد بیشماری از این مسیرهای انتقال سیگنال جهت ارتباط میان بخش های مختلف یک سیستم زیستی در بدن انسان وجود دارد. از مهم ترین مسیر های انتقال سیگنال موجود، مسیر انتقال سیگنالی تحت عنوان مسیر انتقال سیگنال tgf-ß است. هرگونه اختلالی در این مسیر انتقال سیگنال می تواند نابودی سلول را در پی داشته باشد. در این پایان نامه، برای مسیر انتقال سیگنال tgf-ß در سلول یک مدل مبتنی بر شبکه های پتری تصادفی پیشنهاد شده است. این مدل چنان ارائه شده است که با دانسته های علمی و داده های تجربی موجود برای این مسیر انتقال سیگنال سازگار باشد. هدف از مدل سازی این سیستم انتقال سیگنال، جست و جوی دامنه پاسخ های خروجی سیستم جهت تولید سیگنال های تجربی گرفته شده از مسیر و تایید توانایی دینامیک این سیستم برای تولید این پاسخ هاست. با وجود توانایی مدل در توجیه و باز تولید پاسخ های زیستی به دست آمده از آزمایش های تجربی، به نظر می رسد که برای انجام دادن تحلیل های پیشرفته تر مثلا آنالیز حساسیت، نیاز به مدلی است که انعطاف پذیری بیشتری را برای انجام محاسبات و تحلیل های ریاضی در اختیار قرار دهد. از این رو در مرحله بعدی، مدل دیگری از سیستم بر پایه معادلات دیفرانسیل ارائه شده است. با مقایسه مدل پتری و معادلات دیفرانسیل و پاسخ های خروجی آن ها با داده های تجربی، مزایا و معایب این روش های مدل سازی در مدل سازی سیستم های زیستی بررسی شده است. در مسیر انتقال سیگنال فوق، افزایش پروتئین خاصی در سلول منجر به نابودی سلول می شود. نتایج آزمایشگاهی هم این واقعه را تایید می کنند. در قدم بعدی کنترلی بر مبنای شبکه های پتری استاندارد برای کنترل افزایش بی رویه این پروتئین پیشنهاد شده است و نتایج به فرم معادلات استوکیومتری قابل استفاده برای زیست شناسان تبدیل شده اند.

در دو دهه ی گذشته سیستم های سوئیچ اهمیت فراوانی هم در مدل سازی و هم در طراحی کنترل کننده ها یافته اند. همانند سایر سیستم های کنترل، بررسی پایداری و بهره ی l_2 در تحلیل این سیستم ها جایگاه ویژه ای دارند، اگر چه این تحلیل ها برای سیستم های سوئیچ دارای پیچیدگی های بسیار وسیع تر است. به عنوان مثال، یک سیستم سوئیچ شامل دو زیرسیستم پایدار می تواند ناپایدار باشد. بخشی از پایان نامه ی حاضر به بررسی کاربردهای سیستم های سوئیچ، انواع آن ها، و رفتارهای گوناگونی که این سیستم ها ممکن است از خود نمایش دهند اختصاص یافته است. در ادامه پایداری و بهره ی l_2 برای سه دسته ی عمده ی سیستم-های سوئیچ که عبارتند از دلخواه، وابسته به زمان و وابسته به حالت، بررسی می شوند. آنالیز سیستم های سوئیچ دلخواه به کمک تابع لیاپانوف مشترک، و سیستم های سوئیچ وابسته به زمان و وابسته به حالت به وسیله ی توابع لیاپانوف چندگانه انجام می گیرد. سیستم های سوئیچ وابسته به حالت اهمیت ویژه ای به خصوص در طراحی الگوریتم های سوئیچ پایدارساز دارد. در این پایان نامه، تکنیک تابع ناحیه ای حداکثر به عنوان یک الگوریتم رایج پایدارسازی سیستم های سوئیچ با زیرسیستم های مشخص، معرفی و سپس مشکلات آن تشریح و در ادامه یک روش جایگزین ارائه می شود. علاوه بر این، به کمک توابع لیاپانوف چندگانه یک شرط کافی جهت محاسبه ی بهره ی l_2 و نیز الگوریتم سوئیچی که بتواند پایداری l_2 را در یک سیستم سوئیچ با زیرسیستم های معیّن تأمین کند استخراج گردیده است. محاسبه ی توابع لیاپانوف در سیستم های کنترل همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. در سیستم های سوئیچ بسیاری از تحقیقات صورت گرفته برای محاسبه ی توابع لیاپانوف منحصر به سیستم های سوئیچ خطی می-باشد. در قسمت دیگری از این پایان نامه با استفاده از روشی موسوم به روش مجموع مربعات قضایایی جهت تعیین توابع لیاپانوف برای دسته ای خاص از سیستم های سوئیچ غیر خطی ارائه و اثبات شده است.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

هدف از کنترل بهینه یافتن یک قانون کنترل برای سیستم دینامیکی می باشد، که علاوه بر تضمین پایداری سیستم، یک تابع هزینه را که بر روی حالات و ورودی های سیستم تعریف می شود؛ مینیمم کند. حل مسئله کنترل بهینه در سیستمهای غیرخطی منجر به حل یک یا دو معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی خواهد شد که حل آن جز در حالتهای خاص، پیچیده و گاه غیر ممکن می باشد. از این رو محققین به دنبال روشها و قوانین کنترلی بوده اند که علاوه بر پایدارساختن سیستم دینامیکی و نزدیکی به ورودی بهینه، طراحی ساده تری داشته باشند. یکی از این روشها استفاده از کنترل بهینه معکوس می باشد که هدف آن ساختن یک تابع هزینه براساس یک ورودی پایدار ساز است. از طرفی در تمامی سیستمهای فیزیکی ورودیها دارای قیودی، از جمله کراندار بودن ورودی و یا محدود بودن توان؛ هستند. عدم توجه به این محدودیتها در طراحی کنترل کننده می تواند منجر به ناپایداری سیستم گردد. بنابراین لازم است از روشی استفاده شودکه امکان طراحی کنترل کننده پایدارساز با توجه به قیود موجود بر روی ورودیها را فراهم کند. همچنین با استفاده از قانون کنترل بدست آمده از این روش بتوان مسئله بهینه معکوس را حل کرد. استفاده از تابع کنترل لیاپانوف سیستم در طراحی قانون کنترل پایدارساز، یکی از این روشها می باشد. اگرچه استفاده از تابع کنترل لیاپانوف در سیستمهای affine، برای طراحی کنترل کننده پایدارساز مورد توجه بوده است، اما در سیستمهای nonaffine، کمتر مورد بررسی قرار گرفته اند. از آنجا که سیستمهای nonaffine مربعی دسته ی وسیعی از سیستمهای غیرخطی را شامل می شوند، در این پایان نامه سیستمهای nonaffine مربعی با ورودیهای مقید بررسی می شود. ابتدا اشکالات روش های موجود در طراحی قانون کنترل پایدارساز با استفاده از تابع کنترل لیاپانوف سیستم مشخص می شود و برای رفع آنها روشهایی پیشنهاد می گردد. سپس با استفاده از تابع کنترل لیاپانوف سیستم و مفاهیم جبرخطی، روش جدیدی برای یافتن قانون کنترل پایدارساز پیوسته در سیستمهای nonaffine مربعی با ورودیهای مقید در حالت کلی، پیشنهاد می گردد. در ادامه مسئله کنترل بهینه معکوس در این دسته از سیستمها حل می شود. شرایط لازم بر روی ورودیهای پایدارساز، جهت حل مسئله بهینه معکوس در سیستمهای nonaffine مربعی بدست می آید. آن گاه با استفاده از قانون کنترل پایدارساز پیشنهادی، مسئله کنترل بهینه معکوس حل می شود. در انتها نیز با استفاده از قانون کنترل پیوسته و پایدارساز پیشنهادی، کنترل کننده ای برای سیستم آزمایشگاهی تعلیق مغناطیسی طراحی و پیاده سازی می گردد و از عملکرد صحیح روش پیشنهادی هم در شبیه سازی و هم به صورت عملی اطمینان حاصل می شود و نتایج بدست آمده، با روشهای دیگر مقایسه می شود.