فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال هفتم شماره 4 (زمستان 1395)

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال هفتم شماره 4 (زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • طراحی کنترل کننده فازی عصبی بهینه برای توربین بادی سرعت ثابت
    حمیدرضا ایزدفر *، رضا نیکزاد صفحات 1-12
    در این مقاله، یک کنترل کننده فازی عصبی تطبیقی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک برای بهبود عملکرد توربین بادی سرعت ثابت طراحی شده است. این کنترل کننده در ابتدا با راه اندازی نرم، کاهش دامنه جریان هجومی و کاهش بیشینه گشتاور الکترومغناطیسی را در لحظه اتصال ژنراتور باعث می شود. همچنین پس از راه اندازی و در طی عملکرد معمول توربین، با کنترل بهینه زاویه پره توربین، باعث جذب حداکثر انرژی باد و کاهش نوسانات توان خواهد شد. برای هر بخش کنترلی، متغیرهای ورودی مناسب با تابع هدف در نظر گرفته خواهند شد. توابع عضویت پارامترهای خروجی در بخش فازی کنترل، تابعی خطی از توابع عضویت ورودی ها انتخاب می شوند. برای کاهش جریان راه اندازی، زاویه آتش سوئیچ های مبدل و برای عملکرد معمول، زاویه پره توربین کنترل خواهند شد. علاوه بر روش پیشنهادی، کنترل مدنظر با دو روش فازی و فازی عصبی تطبیقی بهینه نشده، انجام و هر سه روش با هم مقایسه خواهند شد. محدودسازی جریان راه اندازی و ملایم سازی نوسانات توان در عملکرد عادی توربین به خوبی با روش مذکور صورت می پذیرد.
    کلیدواژگان: توربین بادی، راه انداز نرم، زاویه پره، فازی عصبی تطبیقی
  • میثم بهمنش، مجید محمدی* صفحات 12-30
    پیش بینی سری های زمانی، مخصوصا سری های زمانی آشوبی سیستم های پویای غیر خطی، یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی است و کاربرد زیادی در زمینه های گوناگون دارد. از میان روش های معرفی شده برای پیش بینی سری های زمانی آشوبناک، به استفاده از شبکه های عصبی و سیستم های فازی بیشتر توجه شده است. در این مقاله، سیستم استنتاج عصبی - فازی تطبیقی بهبودیافته، برای پیش بینی سری های زمانی آشوبناک پیشنهاد شده است. با توجه به اینکه ساختار سیستم استنتاج عصبی -فازی تطبیقی براساس یک شبکه پیشرو است، بیشتر به مسائل ایستا محدود بوده است و توانایی مواجهه موثر با ویژگی های پویا مانند سری های زمانی را ندارد. برای غلبه بر این مشکل، در این مقاله برای مدل سازی وابستگی های زمانی این سیستم، از ارتباط خودبازخورد خروجی مراحل قبلی استفاده شده است. همچنین از ترکیب الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری ICA، همراه با تخمین حداقل مربعات LSE، برای آموزش سیستم عصبی - فازی و به روزرسانی پارامترهای آن استفاده شده است که این روش، مشکلات آموزش الگوریتم های بر پایه گرادیان را ندارد. این روش برای پیش بینی و مدل سازی چند سری زمانی غیر خطی و آشوبناک جهان واقعی استفاده شده است. تجزیه و تحلیل نتایج و مقایسه آن با کارهای اخیر، نشان دهنده عملکرد بهتر روش پیشنهادی نسبت به روش های قبلی، از نظر معیار خطای کل پیش بینی برای مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی هستند.
    کلیدواژگان: الگوریتم های تکاملی، الگوریتم یادگیری، حداقل مربعات خطا، سیستم های آشوبناک
  • محمد شعبانی، عباس صابری نوقابی*، محسن فرشاد صفحات 30-46
    در این مقاله، روش جدیدی به منظور تعیین تنظیم بهینه رله های دیستانس با الگوسازی احتمالی عدم قطعیت های موثر ارائه شده است. برای الگوسازی عدم قطعیت ها، برای هر یک از عدم قطعیت ها، توابع چگالی متناظر با آن ها ارائه شده است و بر اساس این، توزیع احتمالی امپدانس دیده شده از رله دیستانس به کمک فرآیند مونت کارلو به دست آمده است. نواحی سه گانه رله دیستانس باید به نحوی تنظیم شود که به ازای خطاهای داخلی، عملکرد داشته باشد (حساسیت) و به ازای خطاهای خارجی، عملکردی نداشته باشد (هماهنگی). بر اساس این، برای هر یک از نواحی سه گانه رله دیستانس، شاخص احتمالی حساسیت و هماهنگی به صورت مستقل تعریف شده اند. در ادامه، سناریوهای مختلف برای حداکثرکردن شاخص حساسیت یا هماهنگی ارائه شده اند. درنهایت، با توجه به اهمیت بیشتر هماهنگی نسبت به حساسیت، سناریوی حداکثرکردن حساسیت به همراه هماهنگی کامل پیشنهاد شده است. براساس این سناریو، مسئله تعیین تنظیم بهینه هر یک از نواحی رله دیستانس به صورت یک مسئله بهینه سازی با هدف حداکثرکردن شاخص حساسیت و برقراری قید هماهنگی تعریف شده است. با توجه به غیرخطی بودن فرمول بندی های ارائه شده، از الگوریتم ژنتیک برای حل این مسئله ها استفاده شده است. روش پیشنهادی به شبکه 39 شینه IEEE، اعمال شده و مزیت فرمول بندی ارائه شده برای هر یک از نواحی سه گانه رله دیستانس ارائه شده است.
    کلیدواژگان: تنظیم احتمالی، حساسیت، رله دیستانس، عدم قطعیت، هماهنگی، مونت کارلو
  • علی کرمی ملایی* صفحات 47-56
    در این مقاله، تخمین گشتاور بار در موتورهای القایی دارای عدم قطعیت، بررسی شده است. این روش با استفاده از کنترل حالت لغزشی دینامیکی است. در کنترل حالت لغزشی دینامیکی، یک انتگرال گیر قبل از سیستم قرار داده می شود که باعث حذف چترینگ می شود. افزودن این انتگرال گیر به سیستم، موجب افزایش درجه سیستم می شود که برای اعمال کنترل حالت لغزشی به این سیستم افزوده (سیستم به همراه انتگرال گیر)، مدل و دینامیک سیستم باید شناسایی شود. در این مقاله، برای حل این مشکل، یک رویتگر تطبیقی فازی پیشنهاد شده است. مزیت روش پیشنهادی، این است که هم زمان با کنترل سیستم، هدف اصلی، یعنی تخمین گشتاور بار نیز انجام می شود که در کاربردهای عملی اهمیت بسیاری دارد. نتایج شبیه سازی گویای مزایای روش پیشنهادی خواهد بود.
    کلیدواژگان: تخمین گشتاور بار، کنترل حالت لغزشی، رویتگر تطبیقی فازی
  • افشین لشکرآرا *، هاجر باقری طولابی صفحات 57-66
    در این مقاله، کنترلر غیرخطی جدید برای DSTATCOM در یک ریزشبکه شامل واحدهای تولید پراکنده (DG) واحد پیشنهاد شده است. روش کنترلی پیشنهادی بر اساس نظریه خطی سازی فیدبک (FLT)، طراحی و از کنترلرهای PID نیز برای تنظیم و ردیابی جریان و ولتاژ مرجع استفاده شده است. همچنین ترکیبی از سیستم های فازی و الگوریتم زنبورها (BA) به منظور بهینه سازی پارامترهای کنترل کننده های PID پیشنهاد شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد ویژگی های پاسخ پله ولتاژ DSTATCOM کنترلر پیشنهادی شامل زمان خیز، زمان نشست، حداکثر اضافه جهش و خطای حالت پایدار به شکل چشمگیری بهبود یافته است. همچنین روش ترکیبی پیشنهادی برای تنظیم کنترلر طراحی شده به تنظیم بهتر ولتاژ DC خازن موجود درDSTATCOM منجر شده است و نیز عملکرد بهتری در مقایسه با کنترلر کلاسیک PID و یا کنترلر تنظیم شده با الگوریتم ژنتیک (GA) و بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) در هر دو حالت وقوع خطا و پس از برطرف سازی خطا دارد.
    کلیدواژگان: الگوریتم زنبورها (BA)، نظریه خطی سازی فیدبک (FLT)، سیستم توزیع، منطق فازی
  • احسان فقیهی، محمد بهدادفر *، محمد ابراهیم صادقی صفحات 67-80
    ارزیابی کیفیت سرویس در ترافیک VoIP (Voice over Internet Protocol) بخشی جدانشدنی در بهبود کیفیت شبکه های چندرسانه ای است. نیاز کاربران این نوع سرویس به کیفیت مطلوب و تلاش ارائه کنندگان این سرویس در کاهش هزینه ها و حفظ رضایت کاربران، پژوهشگران را به مطالعاتی در زمینه افزایش کیفیت و کاهش منابع مصرفی در این حوزه سوق داده است. در این مقاله، روشی معرفی شده است تا کیفیت VoIP را به صورت وفقی، بهبود و همچنین پهنای باند مصرفی را تا حد امکان کاهش دهد. برای رسیدن به این هدف، الگوریتمی پیشنهاد می شود که بر اساس آن، تغییراتی هوشمند از سمت فرستنده بر پارامترهای بسته های ارسالی صدا در بستر شبکه صورت می گیرد تا کیفیت صدای دریافتی در سمت گیرنده را افزایش و پهنای باند مصرفی را کاهش دهد. همچنین این الگوریتم نوع تغییرات و میزان آن را در دسته های مختلف کیفیت صدا مشخص می کند.
    کلیدواژگان: (Voice over Internet Protocol)VoIP، بهبود وفقی کیفیت صدا، کیفیت لحظه ای و ادراکی، کاهش پهنای باند مصرفی، نرخ بیت، طول بسته
|
  • Design of an optimized Adaptive Neural Fuzzy controller for Constant Speed Wind Turbine
    Hamid Reza Izadfar *, Reza Nikzad Pages 1-12
    In this paper, an adaptive neural fuzzy controller witch optimized with genetic algorithm is introduced for performance improvement of a fixed speed wind turbine. This controller, at first, operates as a soft starter and limits the magnitude of inrush current.This object done by control of trigger angle of switches in the converter. The switching angle will be controlled by torque and speed.Then and in normal operation, with optimized control of turbine pitch angle, the fluctuations of active power and mechanical torque will be mollification. The shaft speed and error of active power are the decision variables for this purpose. In section of fuzzy logic the membership function of outputs define as the linear function of input's membership functions. In addition to proposed method, the controller set with fuzzy logic and ANFIS algorithms. The output parameters of wind turbine under all three methods, will be analyzed and compared.It is shown the proposed method has the better response.
    Keywords: Adaptive Neural Fuzzy, Wind Turbine, Pitch Angle, soft Starter
  • Maysam Behmanesh, Majid Mojammadi * Pages 12-30
    Prediction of chaotic time series based on the phase space reconstruction theory has been applied in many research fields. In this paper, we propose an improved adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) with self-feedback and imperialist competitive learning algorithm for the application of chaotic time series prediction. Since the ANFIS is based on a feed-forward network structure, it is limited to static problems and cannot effectively cope with dynamic properties such as the time series. To surmount this trouble, we suggested an improved version of ANFIS by introducing self-feedback connections from previous outputs that model the temporal dependence. Also we suggested a new hybrid learning algorithm based on imperialist competitive algorithm (ICA) and least square estimation (LSE) to train this new ANFIS structure. This hybrid learning algorithm is free of derivation and solves the trouble of falling in local optimum in the gradient based algorithm for training the antecedent part. The proposed approach is used to model and predict the six benchmarks of chaotic time series. Analysis of the prediction results and comparisons with recent and old studies demonstrates the promising performance of the proposed approach for modeling and prediction of nonlinear and chaotic time series.
    Keywords: Chaotic systems, Evolutionary algorithms, Learning algorithm, Least square estimation
  • Mohammad Shabani, Abbas Saberi Noghabi *, Mohsen Farshad Pages 30-46
    In this paper, a new method is presented to determine the optimal setting of distance relays using probabilistic modeling of the affected uncertainties. Due to model of uncertainties, the corresponding density functions of each uncertainty are presented. Then, using Monte Carlo simulation, the probability distribution of the impedance seen by the distance relay is obtained. The three zones of distance relay need to be set in a way that the relay operates correctly for an internal fault of the protection zone (sensitivity), and it does not operate for an external fault of the protection zone (selectivity). According to this, the probabilistic indices of sensitivity and selectivity are defined independently for each zone of the distance relay. In the following, different scenarios are proposed to maximize the selectivity or sensitivity indices. Finally, due to importance of selectivity in compare to sensitivity, the scenario of maximized sensitivity with perfect selectivity is proposed. According to this scenario, the problem of determining optimum setting of distance relay for each zone is defined as an optimization problem with the objective of maximizing the probability of sensitivity and with the constraint of perfect selectivity. Since the proposed formulation is nonlinear, Genetic algorithm is used to solve this problem. The proposed method is applied to the IEEE 39 bus test system and the advantages of the proposed formulation for each zone of the distance relay are presented.
    Keywords: Probability setting, Sensitivity, Distance relay, Uncertainty, Selectivity, Monte-Carlo
  • Ali Karami-Mollaee * Pages 47-56
    This paper describes load torque estimation (LTE) issue in induction motors (IM) with uncertainty and disturbance, using dynamic sliding mode control (DSMC). In DSMC the chattering is removed due to the integrator (or low pass filter) which is placed before the input control of the plant. In the other word, the Sign function appears in derivative of input control signal and will not appear in the input control signal of the plant. However, in DSMC the augmented system (the system plus the integrator) is one dimension bigger than the actual system and then, the plant model should be completely known. To solve this problem, a new adaptive fuzzy observer (AFO) has been proposed. The advantage of the proposed approach is to have the system controlled as well as its main task i.e. LTE, which is important in practical implementation. Simulation results are presented to demonstrate the preference of the approach.
    Keywords: Load torque estimation, sliding mode control, adaptive fuzzy observer
  • Afshin Lashkrara *, Hajar Bagheri Tolabi Pages 57-66
    This paper presents a nonlinear controller for a Distribution Static Compensator (DSTATCOM) of microgrids incorporating the Distributed Generation (DG) units. The nonlinear control has been designed based on partial feedback linearization theory and Proportional-Integral-Derivative (PID) controllers try to adjust the voltage and trace the outputs. This paper has proposed a combination of a fuzzy system and Bees Algorithm (BA) to optimize the parameters of the PID controllers. The results confirm that the characteristics of the response of the proposed controller (i.e. settling and rise times, the maximum overshoot and the steady-state error of the voltage step response of the DSTATCOM) is significantly improved by finding a high-quality solution. The proposed hybrid tuning method for the Partial Feedback Linearizing (PFL) controller concluded a better DC voltage regulation for the capacitor within the DSTATCOM. Furthermore, in the event of fault the proposed controller tuned by the fuzzy-BA method has shown a better performance in comparison with the conventional controller or controllers tuned by Genetic Algorithm (GA) or Particle Swarm Optimization (PSO) methods on both fault duration and after clearing times.
    Keywords: Distribution System, DSATACOM, Bees Algorithm (BA), Fuzzy Sets, Partial Feedback Linearizing (PFL)
  • Ehsan Faghihi, Mohammad Behdadfar *, Mohammad Ebrahim Sadeghi Pages 67-80
    QoS analysis in VoIP traffic is an inevitable part in multimedia networks quality improvement. Users’ acceptable VoIP quality requirement and providers’ efforts in decreasing costs and satisfying VoIP users has led researchers study in quality improvement and resource utilization field. In this article, a new approach is introduced to improve VoIP quality adaptively and decrease consumed bandwidth as far as possible. To this end, an algorithm is proposed and some intelligent modifications are carried out in sent voice packets parameters from sender side culminating in increasing received voice quality in the receiver side and decreasing consumed bandwidth. Moreover, the proposed algorithm determines types of variations and its amount in different voice quality classes. These classes are introduced using comparison among different quality types, namely, Instantaneous Quality, Perceptual Quality and Integral Quality. Inceasing VoIP network Quality, decreasing consumed bandwidth, determining appropriate quality improvement decisions in an adaptive VoIP network are accoplishments of this article.
    Keywords: VoIP, Voice Quality Adaptive Improvement, Instantaneous, Perceptual Quality, Bandwidth Consumption Reduction, Bit-Rate, Packet Size