فهرست مطالب

مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران - سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 47، تابستان 1397)

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال شانزدهم شماره 2 (پیاپی 47، تابستان 1397)

  • الف - مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1397/05/15
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد شمس اسفند آبادی*، محمدحسین رفان، عادل دمشقی صفحه 73
    یکی از خطاهای بسیار تاثیرگذار بر مکان یابی دقیق GPS اثر چندمسیری مربوط به هر گیرنده است. چندمسیری، دریافت یک سیگنال توسط آنتن از بیش از یک مسیر است و این اثر یک منبع بزرگ خطای ناشناخته در مکان یابی است و با روش های تفاضلی حذف نمی شود. این اثر به طور گسترده ای وابسته به محیط های مختص هر گیرنده است و یک اثر فرکانس پایین است. هندسه بین ماهواره های GPS و مکان خاص هر گیرنده در روزهای نجومی تکرار می گردد و اثرات چندمسیری تمایل به رفتارهای مشابه در روزهای متوالی دارد. در این مقاله یک روش برای استخراج رفتار اثرات چندمسیری بر مشاهدات کد GPS اعمال شد و کاهش خطای چندمسیری موجب افزایش دقت مکان یابی می شود. در روش پیشنهادی، سیگنال مانده بر اساس تفاضل دوگانه (DD) تولید شده و به عنوان ورودی الگوریتم پیشنهادی استفاده می شود. برای تقریب و مدل سازی چندمسیری از مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) استفاده شده است. برای تعیین پارامترهای اساسی SVM و تابع کرنل آن از دو الگوریتم بهینه سازی گروهی ذرات (PSO) و الگوریتم ژنتیک (GA) استفاده شد. برای ارزیابی دقت روش پیشنهادی، شبیه سازی و آزمایشاتی بر اساس دو ایستگاه (مرجع و کاربر) و دو گیرنده ارزان قیمت طراحی شد، تست روش های پیشنهادی بر اساس داده واقعی انجام شد و آزمایشات نشان داد که خطای چندمسیری گیرنده ایستگاه کاربر بر اساس معیار RMS با این روش تا 70 درصد در حالت تست ایستا کاهش داشته است. مدل های این مقاله با برخی مدل های اخیر ارائه شده در زمینه کاهش خطای چندمسیری مقایسه شده اند. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی عملکرد بهتری نسبت به سایر روش ها داشته و از نتایج آن دقت بالا و پایداری نتایج در مکان یابی است. دقت مکان یابی سه بعدی پس از استفاده از روش پیشنهادی حدود 56% بهبود داشته و به 60/1 متر رسیده است.
    کلیدواژگان: GPS، SVM، GA، PSO، چندمسیری
  • مجید عباسی *، محمدرضا علی زاده پهلوانی، احمد عفیفی صفحه 87
    در این مقاله مراحل طراحی مقاوم برای یک مبدل تک القاگر دوخروجی (SIDO) با استفاده از روش نامساوی ماتریسی (LMI) مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به ساختار پیچیده مبدل از روش فلوگراف سیگنال (SFG) برای مدل کردن آن استفاده شده است. با استفاده از مدل استخراج شده از SFG، عوامل غیر خطی و نامشخص در قالب یک چندضلعی محدب و به عنوان محدودیت های روش LMI در نظر گرفته می شوند. مقاوم بودن مبدل از طریق حذف تاثیر تغییرات مشخص شده و نیز داشتن پاسخ مناسب از طریق جایدهی قطب ها توسط روش LMI تضمین می گردد. خروجی های به دست آمده بر روی پارامترهای فیدبک حالت اعمال شده و نتایج عملکردی آن در محیط سیمولینک متلب و بر روی مدار سوئیچینگ مورد ارزیابی و صحه گذاری قرار گرفته اند. در نهایت نتایج به دست آمده با یک کنترل کننده PI رایج مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: مبدل SIDO، مدل فلوگراف سیگنال، کنترل مقاوم، نامساوی LMI
  • حسن مرادی چشمه بیگی *، احسان نوری صفحه 97
    در موتورهای سوئیچ رلوکتانس نقطه کار در ناحیه اشباع و رفتار غیر خطی سبب شده علاوه بر ناحیه کموتاسیون در ناحیه غیر کموتاسیون نیز ریپل گشتاور ایجاد گردد. در این تحقیق جهت کاهش ریپل گشتاور در سرعت های پایین، در ناحیه غیر کموتاسیون به جای تزریق یک جریان ثابت از تزریق یک جریان متغیر بر حسب موقعیت روتور بهره گرفته شده و جهت کاهش ریپل گشتاور در ناحیه کموتاسیون از روش تابع توزیع گشتاور اصلاح شده استفاده گردیده است. از آنجا که در روش تابع توزیع گشتاور با افزایش سرعت موتور به علت کاهش مدت زمان کموتاسیون و خاصیت سلفی سیم پیچ های استاتور، جریان موتور نمی تواند در این زمان کوتاه از جریان مرجع پیروی کند، لذا با بهره گیری از یک کنترل کننده فازی جهت اصلاح تابع توزیع گشتاور بهره گرفته شده است. در روش تابع توزیع گشتاور اصلاح شده، با فیدبک از سرعت موتور و اعمال به یک کنترل کننده فازی، بر حسب میزان سرعت، زاویه هم پوشانی اصلاح شده به گونه ای که با افزایش زاویه هم پوشانی مدت زمان کموتاسیون افزایش داده شده و شیب تغییرات جریان مرجع کندتر شده که موجب می شود جریان واقعی موتور بتواند در این زمان بیشتر خود را با جریان مرجع تطبیق دهد و از به وجود آمدن ریپل گشتاور جلوگیری نماید. در روش پیشنهادی سرعت موتور، خطای گشتاور و مشتق خطای گشتاور به عنوان ورودی به کنترل کننده فازی می باشند که زاویه روشنی و زاویه هم پوشانی بین فازها به صورت تابعی از سرعت موتور تغییر کرده و گشتاور مرجع فاز مجاور نیز به صورت تابعی از خطای گشتاور و مشتق خطای گشتاور اصلاح می شود. در این روش تابع توزیع گشتاور به صورت دینامیکی و لحظه ای اصلاح می گردد. در پایان نتایج شبیه سازی به کمک نرم افزار متلب- سیمولینک با استفاده از مدل یک موتور سه فاز سوئیچ رلوکتانسی 6 به 4 برای رنج سرعت 0 تا 1500 دور بر دقیقه ارائه شده که صحت الگوریتم پیشنهادی را تایید می نماید.
    کلیدواژگان: موتور سوئیچ رلوکتانس، کاهش ریپل گشتاور، تابع توزیع گشتاور، منطق فازی، زاویه روشنی
  • سیدحمیدرضا عادلی، عبدالرضا ربیعی * صفحه 108
    بررسی پایداری، کنترل و طراحی سیستم های قدرت امروزی به دلیل وسعت زیاد و پیچیدگی بیش از حد این سیستم ها، کار مشکلی بوده و برای انجام چنین مطالعاتی، معادل سازی دینامیکی این سیستم ها بسیار مفید و گاه اجتناب ناپذیر می باشد. در این مقاله از روش همپایی به عنوان روش معادل سازی و از روش همپایی کند به عنوان روش شناسایی ماشین های همپا استفاده شده است. این روش با وجود سادگی، روش موثری در شناسایی ژنراتورهای همپا ارائه می دهد. همچنین در این مقاله، روش جدیدی برای خوشه بندی ماشین های سنکرون ارائه شده که دارای سرعت قابل قبولی می باشد. در پایان صحت عملکرد روش شناسایی پیشنهادی توسط شبیه سازی زمانی مورد بررسی قرار می گیرد و با روش های دیگر مقایسه می گردد. نتایج حاکی از آن است که با استفاده از روش مذکور، گروه های ژنراتوری با سرعت بالاتری نسبت به دیگر روش ها تعیین می شود و لذا روش پیشنهادی می تواند با دقت خوبی در مطالعات معادل سازی دینامیکی استفاده گردد.
    کلیدواژگان: معادل سازی دینامیکی، همپایی، مدهای کند، شناسایی همپایی
  • هادی ده بوید*، حبیب الله آدرنگ، محمدباقر توکلی صفحه 115
    حلقه های قفل فاز پمپ بار (CPPLL) به دلیل رفتار غیر خطی ایجادشده توسط پمپ بار، سیستم هایی غیر خطی اند. در یک پمپ بار ایده آل، جریان اعمالی ثابت است اما در عمل به علت اثرات غیر ایده آل ترانزیستور، ثابت نیست. در این مقاله با در نظر گرفتن اثر مدولاسیون طول کانال ترانزیستور بر جریان پمپ بار، معادله دیفرانسیل غیر خطی سیستم به دست می آید و نشان می دهد حلقه قفل فاز یک سیستم غیر خطی حافظه دار است و بسط سری ولترا را می توان برای تحلیل آن استفاده نمود. در نتیجه روشی جهت تخمین جیتر انتقالی با فیلتر حلقه مرتبه دوم پیشنهاد می شود. جهت بررسی اعتبار نتایج تحلیل، شبیه سازی رفتاری جهت بررسی مشخصات جیتر انتقالی استفاده شده و همچنین اثر پارامترهای مختلف حلقه نیز بررسی گردیده است. نتایج نهایی، تطبیق مناسب بین روابط تحلیلی و نتایج شبیه سازی را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: آشکارساز فاز، حلقه قفل فاز (PLL)، جیتر انتقالی، سری ولترا، نوسان ساز کنترل شده با ولتاژ (VCO)
  • هستی رستمی*، ابوالفضل فلاحتی صفحه 123
    یکی از مهم ترین کاربردهای شبکه های حسگر بی سیم تخمین پدیده ناشناخته می باشد. در تخمین توزیع شده روی شبکه حسگر بی سیم از فعالیت مشارکتی و اطلاعات پراکنده گره های حسگرها استفاده می شود. طراحی پیش کدگذارها در گره های حسگر به منظور ارائه تخمینی نزدیک تر به مقدار واقعی استفاده می شود. مسئله طراحی پیش کدگذار یک مسئله بهینه سازی است. از آنجایی که کانال در این شبکه ها لینک بی سیم است که طبیعتی تصادفی دارد لذا فرض دسترس بودن اطلاعات کامل کانال در این نوع شبکه ها فرض صحیحی به نظر نمی رسد. در فرایند طراحی ماتریس های پیش کدگذار در گره های حسگر به اطلاعات کامل کانال نیاز می باشد. در این تحقیق اثر تخمین کانال بر فرایند طراحی ماتریس پیش کدگذار و تخمین پدیده ناشناخته بررسی می شود. در مسئله تخمین کانال از روش تخمین با دنباله آموزشی استفاده می شود و کانال با دو معیار LS و MMSE تخمین زده خواهد شد. از آنجایی که توان در شبکه های حسگر بی سیم قید اساسی می باشد لذا در این بررسی دنباله آموزشی بهینه و پیش کدگذار بهینه تحت قید توان طراحی می شوند.
    کلیدواژگان: پیش کدگذار، تخمین توزیع شده، تخمین کانال، شبکه های حسگر بی سیم
  • مصطفی بوالحسنی، سجاد ایمانی، سیدعلی قرشی * صفحه 129
    در این مقاله، مسئله طراحی ماتریس کواریانس جهت بیشینه کردن نسبت سیگنال به نویز به علاوه تداخل (SINR) در گیرنده برای رادارهای چندورودی- چندخروجی (MIMO) در نظر گرفته شده است. هدف از این پژوهش، طراحی ماتریس کواریانسی است که دارای قابلیت حذف تعداد تداخل بیشتری در مقایسه با رادارهای آرایه فازی و روش های اخیر طراحی ماتریس کواریانس بوده و همچنین دارای SINR بیشتری نسبت به آنها و رادار MIMO با شکل موج های متعامد باشد. در این مقاله حداکثر SINR ماتریس پیشنهادی به شکل بسته محاسبه شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد ماتریس پیشنهادی علاوه بر دارابودن کارایی بهتر نسبت به روش های موجود طراحی ماتریس کواریانس، می تواند با استفاده از چندگانگی شکل موج و با تعداد آنتن های برابر، تعداد تداخل کننده های بیشتری را نسبت به رادار آرایه فازی و روش های اخیر طراحی ماتریس کواریانس، حذف کند. نتایج شبیه سازی دستاوردهای تحلیلی ارائه شده در این مقاله را تایید می کند.
    کلیدواژگان: رادار MIMO، طراحی شکل موج، ماتریس کواریانس، SINR
  • علیرضا صدیقی انارکی*، میلاد سیاف، محمدرضا تابان صفحه 135
    جهت بهره برداری مطلوب تر از سیستم های قدرت، مانیتورینگ متغیرهای حالت شبکه از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا این متغیرها در بهبود بهره برداری اقتصادی، ارتقای قابلیت اطمینان شبکه و بهبود توانایی تحلیل وضعیت سیستم نقش موثری ایفا می کنند. به همین منظور الگوریتم های تخمین حالت با هدف تخمین دقیق متغیرهای حالت با اندازه گیری های محدود به کار گرفته شده اند. از آنجا که دستگاه های اندازه گیری امروزی نظیر PMUها، علاوه بر اندازه گیری کمیت های الکتریکی قادر به اندازه گیری زاویه ولتاژ باس ها می باشند، در این مقاله روشی نوین ارائه شده تا بتوان تخمین دقیق تری از کلیه متغیرهای شبکه به دست آورد. الگوریتم ارائه شده ضمن تعیین تعداد دستگاه های اندازه گیری (PMU)، مکان مناسب آنها را به گونه ای مشخص می کند تا با استفاده از اطلاعات آنها بتوان دقیق ترین تخمین را برای دستیابی به متغیرهای حالت و کمیت های الکتریکی ارائه نمود. افزایش دقت محاسبات به واسطه استفاده از روابط مشتق معادلات زاویه ولتاژ باس ها هم زمان با روابط تخمین حالت می باشد. نهایتا محاسبات تخمین حالت توسط روش کمترین مربعات وزن داده شده (WLS) انجام شده است. محاسبات انجام شده روی شبکه bus 14 IEEE و با استفاده از نرم افزارهای MATLAB و MATPOWER صورت پذیرفته است. نتایج نشان می دهند که روش ارائه شده جهت افزایش دقت تخمین متغیرهای حالت و کاهش تعداد PMUها و مکان یابی مناسب PMUها موفق بوده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم تخمین حالت، تخمین بار، زاویه ولتاژ، واحد اندازه گیری فازور، مکان یابی PMU
|
  • Mohamadshams Esfandabadi *, A. Dameshghi, M. H. Refan Page 73
    One of the major errors that affect GPS accurately is the multi-path effect of each receiver. Multi-paths is receiving an antenna signal from more than one path, multi-path effect is a major source of unknown error in positioning and is not eliminated by differential methods. This effect is largely dependent on the environment specific to each receiver and it is low-frequency effect. The geometry between GPS satellites and the specific location of each receiver is repeated on astronomical days, the multi-path effects tend to behave similarly on consecutive days. In this paper, a method for extracting the multi-path effects behavior was applied to the GPS-code observations, multi-path error mitigation increases the accuracy of positioning. In the proposed method, the residual signal is generated based on the dual difference (DD) and is used as the input of the proposed algorithm. Support Vector Machine (SVM) is used for multi-path approximation. To determine the basic parameters of SVM and its kernel function, particle optimization algorithms (PSO) and genetic algorithm (GA) were used. In order to evaluate the accuracy of the proposed method, simulation and experimental based on two stations (reference and user) and two low-cost receivers were designed. The proposed methods were tested based on practical data. The experiments showed that the multi-path error of the receiver of the user's station decreased by 70% in the static test based on the RMS criterion. Models of this paper have been compared with some recent models presented in the context of multi-path error reduction. The results showed that the proposed model had better performance than other methods. The result is high accuracy and stability in positioning results. Three-dimensional position accuracy improved by about 56% after using the proposed method, reaching 1.60 m.
    Keywords: GPS, PSO, GA, SVM, multipath
  • M. Abbasi *, M. R. Alizadeh Pahlavani, A. Afifi Page 87
    A robust control design process based on a linear Matrix Inequalities (LMI) for a Single Inductor Multi Output (SIMO) boost converter has been presented in this paper. Considering complicated multi-stages operation of SIDO converter, Signal Flow Graph (SFG) modelling was used to predict all behavior of the converter. Using the SFG model, nonlinearities and uncertainties was modelled as a convex polytope for LMI design constraints. This method guarantees a certain perturbation rejection level and a region of pole location. The derived parameters from LMI were applied on state-feedback coefficients in Matlab/Simulink to show the validity of the presented LMI method. Finally, the obtained results have been compared with a conventional PI controller.
    Keywords: SIDO converter, signal flow graph model, robust control, LMI
  • H. Moradi Cheshmeh-Beigi *, E. Nouri Page 97
    In this paper, in order to reduce torque ripple for low speed range in non-commutation region, instead of exciting by a DC current, a adjustable current according to rotor position is injected. Also, to reduce torque ripple in commutation region the modified torque sharing function (TSF) method has been used. In the proposed method, TSF is modified by a feedback from the motor speed and applying it to a fuzzy controller according to speed value. In the proposed method, motor speed, torque error, and torque error derivative are used as fuzzy controller inputs, which Turn-On and overlap angles between the phases are changed as a function of motor speed. Also reference torque of adjacent phase is modified as a function of torque error and torque error derivative. In this method, TSF is modified dynamically and momentary. The exact simulation based on Matlab/Simulink for a 3-phase 6/4 SRM are carried out to verify the effectiveness of the proposed novel method for 0 to 1500rpm speed range.
    Keywords: SRM, torque ripple, TSF, fuzzy logic, turn-on angle
  • S. H. Adeli, A. Rabiee * Page 108
    To study the stability of dynamic systems, it is neither practical nor necessary to model the entire interconnected system in details. In more specific application, such as dynamic security assessment and system control design, reduced order models of the entire system, or part of it, are needed to satisfy computational or design constraints. In this paper, a dynamic reduction method based on coherency concept is developed and slow coherency identification is used to identify coherency machine. Despite its simplicity, the proposed method provides an effective approach to recognize coherence generators. Furthermore, a new clustering method is suggested in this paper to improve acceleration of coherence machines identification. Finally, the accuracy of proposed method is evaluated by time domain simulation and compared with other methods. The obtained results indicate that the new proposed grouping method works more quickly than the other methods in the area, concluding that, without loss of accuracy, it can be readily used in dynamic studies of power systems.
    Keywords: Dynamic equivalency, coherency, slow mode, coherency identification
  • H. Dehbovid*, H. Adarang, M. B. Tavakoli Page 115
    Due to the nonlinear behavior caused by the charge pump, charge pump phase-locked loops (CPPLLs) are nonlinear systems. In an ideal charge pump, the applied current is constant; however, in practice, it is not constant due to the transistor's non-ideal effects. In this paper, regarding the transistor's channel length modulation effect (CLM) on charge pump’s current, the non-linear differential equation of the system is obtained and shows that the phase lock loop is a nonlinear system with memory and Voltaire Series expansion can be used to analyze it. As a result, a method for estimating a jitter transfer with a second-order filter is proposed. System level simulation is used to validate the analytical results with particular emphasis on the jitter transfer characteristics. The effect of different loop parameters has also been studied. The experiments all show excellent conformance between analytical equations and simulation results.
    Keywords: Phase detector, phase-locked loop (PLL), jitter transfer, Volterra series, voltage controlled oscillator (VCO)
  • H. Rostami *, A. Falahati Page 123
    One of the most important applications of wireless sensor networks was to estimate the unknown phenomenon. The cooperative activities of wireless sensors and scattered information of sensor nodes over network are used to decentralized estimation. Precoder design done on the sensor nodes in order to provide an optimal estimate of the actual amount. Precoder design is an optimization problem. Since the channel is wireless link on the wireless sensor networks. Therefore, assuming the access of full channel state information isnt correct in this network. Since the perfect channel state information is required in the precoder design process, so the effects of the channel estimation investigated on precoder design process. On the issue of channel estimation, channel estimated by using of the known training sequence method with LS and MMSE criteria. Since power restriction is the key subject in the wireless sensor networks, therefore in this study power restriction considered in the channel estimation and precoder design problem.
    Keywords: Decentralized estimation, wireless channel, channel estimation, WSN, precoder
  • M. Bolhasani, S. Imani, S. A. Ghorashi * Page 129
    In this paper, the problem of covariance matrix design to increase signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) in receiver for multiple-input multiple-output (MIMO) radars is considered. Our goal is to design a covariance matrix which can suppress more interferers compared to phased array radar and recent covariance matrix design methods. It can also result in a better SINR level compared to conventional MIMO radars. In this paper, maximum SINR of the proposed covariance matrix is calculated in closed form. Simulation results show that our proposed covariance matrix in addition to achieve better SINR performance, can suppress more interferers compared to phased array radar and recent covariance matrix design methods, by using waveform diversity with the same number of antennas. Simulation results also validate analytical achievements that presented in this paper.
    Keywords: Multiple-input multiple-output radar, waveform design, covariance matrix, signal-to interference-plus-noise ratio
  • A. R. Sedighi *, M. Sayaf, M. R. Taban Page 135
    To optimize the operation of power systems, monitoring of network state variables is important. Because these variables play an important role in improving economic efficiency, network reliability and analyze system status.Therefore, state estimation algorithm have been used to determine an accurate estimate of state variables with limited measurements. Since modern measuring devices, such as PMUs, in addition to the measurement of electrical quantities are able to measure bus voltage angle,in this paper, a new method is proposed to obtain a more accurate estimate of all network variable. The proposed algorithm determines number and location of the measuring devices (PMUs) in such a way that state variables and electrical quantities can be obtained in the most accurate estimate. Increasing the state estimation calculations accuracy is due to the use of the derivatives of the buses voltage angle equations along with the state estimation relations. Finally, the calculation of the state estimation is performed using the least squared weighted method (WLS). The calculations performed on the IEEE 14 bus network are done using MATLAB and MATPOWER software. The results show that the proposed method has been successful in increasing the accuracy of estimating state variables and reducing the number and proper location of PMUs .
    Keywords: Load estimation, phasor measurement units, PMU placement, state estimation, voltage angle