فهرست مطالب

هوش محاسباتی در مهندسی برق - سال سوم شماره 4 (زمستان 1391)

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال سوم شماره 4 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1392/03/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محمود جورابیان، احسان افضلان صفحات 1-14
    این مطالعه به ارائه الگوریتم کاوش باکتری دینامیکی تطبیقی (DABFA) برای حل مساله پخش بار اقتصادی (ED) با در نظر گرفتن تاثیر نقطه شیر و تلفات توان می پردازد. به علاوه توان باد نیز در فرمول سازی مساله در نظر گرفته شده است. منابع انرژی تجدید پذیر و به خصوص انرژی بادی، اخیرا به علت ملاحظات محیطی و اقتصادی گوناگون جلب توجه زیادی نموده اند. الگوریتم (BFA) اولیه، روش بهینه سازی تکاملی اخیرا پیشرفت یافته ای است که با الگوگیری از رفتار کاوشی باکتری Escherichia coli به دست آمده است. روش BFA ابتدایی به طرز موفقیت آمیزی برای حل مسائل بهینه سازی کوچک اجرا شده است، با این وصف، این روش مشخصه همگرایی ضعیفی برای مسائل مقید بزرگتر نشان می دهد. برای حل مشکل پیچیدگی و بعد زیاد فضای جستجوی مساله، اصلاحاتی لازم برای بهبود عملکرد الگوریتم معرفی شده اند. گام پایه ای به گونه ای تنظیم شده که رفتار دینامیکی غیر خطی داشته باشد تا بین جستجوی عمومی و محلی تعادل برقرار شود. معیار توقف روش BFA ابتدایی نیز اصلاح شده تا به صورت تطبیقی وابسته به پیشرفت حل مساله باشد، به جای این که توقف مساله وابسته به ماکزیمم تعیین شده تعداد تکرارها باشد. الگوریتم پیشنهادی با استفاده از تعدادی سیستم تست صحه گذاری شده است. نتایج به دست آمده با نتایج سایر الگوریتم های اعمال شده برای حل مساله با در نظر گرفتن اثر نقطه شیر و تلفات توان همراه با توان بادی مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: الگوریتم کاوش باکتری دینامیکی تطبیقی (DABFA)، مساله پخش بار اقتصادی (ED)
  • الیاس ابراهیم زاده، محمد پویان صفحات 15-26
    مرگ ناگهانی قلبی (SCD) همه ساله جان میلیون ها انسان را می گیرد. با استفاده از تجهیزات پزشکی از قبیل دیفیبریلاتور می توان تعداد این نوع مرگ ها را کاهش داد، با وجود این راه های مناسبی برای پیش بینی مرگ ناگهانی قلبی که پزشکان بتوانند از طریق آن تصمیمات مناسبی را برای بیماران در معرض خطر بگیرند، وجود ندارد. در این مقاله با استفاده از پردازش سیگنال الکتروکاردیوگرام مرگ ناگهانی قلبی پیش بینی شده است. برای این کار پس از استخراج سیگنال HRV از سیگنال ECG به استخراج ویژگی های خطی، زمان – فرکانس و غیر خطی پرداخته شده است. در مرحله بعد، بهترین ویژگی های ترکیبی منتجه برای ایجاد بیشترین تمایز بین دو کلاس را انتخاب کرده، سپس با اعمال PCA به بردار ویژگی ترکیبی، ابعاد ویژگی کاهش یافته و در نهایت، از طریق شبکه عصبی MLP افراد سالم و افراد ریسک پذیر، دسته بندی می شوند. به منظور ارزیابی توانمندی هر یک از روش های تحلیلی در تفکیک افراد، آنها را به صورت مجزا و ترکیبی با هم مقایسه کرده ایم. نتایج به دست آمده نشان می دهند که در سیگنال HRV مربوط به افراد ریسک پذیر، در نزدیکی وقوع SCD ویژگی هائی وجود دارد که آنها را کاملا از افراد سالم متمایز می کند. روش بردار ترکیبی از توانایی بمراتب بیشتری برای آشکار کردن این اختلاف برخوردار است. در نهایت صحت تفکیک پذیری برای دقایق اول، دوم، سوم و چهارم قبل از واقعه به ترتیب 99.43%؛ 97.86%؛ 90.49%؛ 73.35 % است که نسبت به کارهای قبلی انجام شده از صحت بمراتب بالاتری برخوردار است. از طرفی، نشان داده ایم که از 4 دقیقه قبل از رخ دادن مرگ قلبی، این افزایش احتمال خطر کاملا مشهود است؛ به طوری که هرچه به وقوع حادثه نزدیکترمی شویم، احتمال وقوع نیز افزایش می یابد و این زمان برای اتخاذ راهکارهایی برای جلوگیری از این واقعه کافی است.
    کلیدواژگان: مرگ ناگهانی قلبی، سیگنال الکتروکاردیو گرام، تغییرات نرخ ضربان قلب، روش زمان، فرکانس
  • مجید خداکرمی، احسان الله کبیر صفحات 27-38
    در این مقاله، به بازنمایی و توصیف گل های قالی می پردازیم. مجموعه گل های موجود در چهارده کلاس طبقه بندی می شوند. از آنجایی که گل ها دارای چرخش، تغییر مقیاس و انتقال هستند، توصیفگر مطلوب باید نسبت به این تغییرات پایا باشد. در این مقاله از دو توصیفگر موجک و فوریه-ملین استفاده شده است. در توصیفگر موجک از انحراف معیار مقدار عناصر زیرباندها استفاده شده است. برای ارزیابی توصیفگرهای به کار رفته، گل ها را بازشناسی می کنیم. برای بازشناسی از روش نزدیکترین همسایه استفاده شده که بیشترین نرخ بازشناسی با معیار فاصله مانهاتان به دست آمد. برای روشی که قبلا براساس کانتور گل ها و توصیفگر فوریه بوده، نرخ بازشناسی 69.4 درصد گزارش شده است. در روش فوریه-ملین که جزییات داخلی نیز مد نظر بود، نرخ بازشناسی 81.5 درصد حاصل شد.
    کلیدواژگان: تبدیل فوریه، ملین، تبدیل موجک، تصویر دودویی، فرش، گل قالی، ویژگی های پایا
  • اسکندر قلی پور، محسن بصیری کجانی صفحات 39-50
    بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت با استفاده از کنترل کننده تکمیلی برای یک جبران کننده استاتیکی سنکرون سری (SSSC) به طور کامل در این مقاله مورد بحث قرار گرفته است. کنترل تکمیلی هنگام بروز اغتشاش بر عملکرد SSSC ثیر گذاشته، باعث بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت می شود. عملکرد مناسب کنترل تکمیلی به پارامترهای سیستم کنترل و سیگنال های ورودی کنترل کننده بستگی دارد. به منظور به دست آوردن پارامترهای بهینه سیستم کنترل، از الگوریتم رقابت استعماری استفاده شده است. همچنین، دو نوع سیگنال ورودی محلی و انتقال یافته از راه دور برای سیستم کنترل در نظر گرفته و ثیر خیر در اندازه گیری و انتقال سیگنال، مطالعه شده است. در انتها نیز نتایج به دست آمده از این روش با نتایج حاصل از روش الگوریتم ژنتیک مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: الگوریتم رقابت استعماری، خیر در انتقال سیگنال، پایداری سیستم قدرت، جبران کننده استاتیکی سنکرون سری، نوسان های فرکانس پایین
  • جواد کافی کندری، مریم رمضانی، حمید فلقی صفحات 51-62
    با افزایش روز افزون میزان و ارزش تقاضای مصرف برق در دهه های اخیر، ارتباط، امنیت و به هم پیوستگی شبکه برق اهمیت زیادی یافته است. شبکه های انتقال به عنوان عنصر اصلی و ارتباطی در شبکه قدرت، نقش بسیار پر رنگی در تامین نیاز مصرف کنندگان دارند. شاخص های گوناگونی برای ارزیابی شبکه انتقال تعریف شده است، که در این میان شاخص قابلیت تبادل برای تعیین توانایی شبکه برای انتقال توان در شرایط مختلف اقتصادی در آینده ارزیابی می شود. در این مقاله ارزیابی احتمالاتی قابلیت تبادل صورت گرفته و با حل یک مساله بهینه سازی دوهدفه مقادیر متفاوت TTC به ازای ریسک های گوناگون حاصل شده است. اهداف در نظر گرفته شده در این بهینه سازی، افزایش میزان قابلیت تبادل توان و کاهش میزان ریسک می باشد. در ارزیابی احتمالی TTC عدم قطعیت واحدهای تولیدی و خطوط مورد توجه قرار گرفته و برخی از خطاهای مهم شبکه لحاظ شده اند. برای انتخاب خطاها از احتمال وقوع خطا و TTC متناظر با آن خطا استفاده شده است. برای نشان دادن کارایی روش های پیشنهادی، از شبکه 24 باسهIEEE-RTS استفاده شده است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی چندهدفه، قابلیت تبادل توان، ریسک، شبیه سازی مونت کارلو
  • صالح شاه بیک، حسین پورقاسم صفحات 63-76
    با توجه به کاربردهای فراوان پزشکی و بیومتریک تصاویر شبکیه، استخراج اتوماتیک و دقیق رگ های خونی شبکیه از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله روشی موثر برای استخراج رگ های خونی از تصاویر رنگی شبکیه پیشنهاد می شود. اعمال تابع برابر کننده روشنایی در این مقاله به طور درخور توجهی روشنایی این گونه تصاویر را یکنواخت می کند. به دلیل توانایی بالای تبدیل چند مقیاسی کرولت در معرفی لبه های تصویر در مقیاس ها و جهت های مختلف، در این مقاله لبه ها و در نتیجه کنتراست و کیفیت تصاویر شبکیه به کمک اصلاح محلی و وفقی ضرایب کرولت توسط تابع اصلاح معرفی شده ارتقا یافته و این تصاویر برای مرحله استخراج رگ های خونی آماده می شوند. به دلیل پراکندگی رگ های خونی تصاویر شبکیه در جهت های مختلف، از عملگرهای مورفولوژی با المان های ساخت وفقی وزن گذاری شده برای استخراج رگ های خونی استفاده شده است. عملگرهای مورفولوژی مبتنی بر تبدیلات ژئودزیک، انتخاب مناسبی برای حذف زواید به وجود آمده ای هستند که اندازه آنها از مویرگ های تصویر کوچکتر است. نهایتا با آنالیز اجزای به هم پیوسته تصاویر و اعمال محلی فیلتر وفقی بر روی این اجزا، تمامی زواید باقیمانده در تصویر حذف می شوند. الگوریتم پیشنهاد شده در این مقاله توسط تصاویر موجود در پایگاه داده DRIVE ارزیابی شده است. نتایج پیاده سازی نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی دقت بالای 11/97 درصد را در پایگاه داده DRIVE کسب کرده است. نتایج پیاده سازی، توانایی و دقت بالای الگوریتم پیشنهادی در استخراج رگ های خونی از تصاویر شبکیه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: استخراج رگ های خونی شبکیه، تابع برابر کننده روشنایی، تبدیل چند مقیاسی و نسل جدید کرولت، عملگرهای مورفولوژی وزن دار شده وفقی، عملگرهای مورفولوژی مبتنی بر تبدیلات ژئودزیک
|
  • Mahmood Joorabian, Ehsan Afzalan Pages 1-14
    This study presents a dynamically adapted bacterial foraging algorithm (BFA) to solve the economic dispatch (ED) problem considering valve-point effects and power losses. In addition، wind power is included in the problem formulation. Renewable sources and wind energy in particular have recently been getting more interest because of various environmental and economical considerations. The original BFA is a recently developed evolutionary optimisation technique inspired by the foraging behaviour of the Escherichia coli bacteria. The basic BFA has been successfully implemented to solve small optimisation problems; however، it shows poor convergence characteristics for larger constrained problems. To deal with the complexity and highdimensioned search space of the ED problem، essential modifications are introduced to enhance the performance of the algorithm. The basic chemotactic step is adjusted to have a dynamic non-linear behavior in order to improve balancing the global and local search. The stopping criterion of the original BFA is also modified to be adaptive depending on the solution improvement instead of the preset maximum number of iterations. The proposed algorithm is validated using several test systems. The results are compared with those obtained by other algorithms previously applied to solve the problem considering valve-point effects and power losses in addition to wind power.
    Keywords: dynamically adapted bacterial foraging algorithm (DABFA), economic dispatch (ED)
  • Elias Ebrahimzadeh, Mohammad Pooyan Pages 15-26
    Despite the significant decline in coronary artery disease (CAD) mortality in the second half of the 20th century، sudden cardiac death (SCD) continues to claim 250 000 to 300 000 US lives annually. Even in the presence of advanced first responder systems for resuscitation of out-of-hospital cardiac arrest، the overall survival rate in a recent North American analysis was 4. 6%. If there are existed suitable ways to predict sudden cardiac death، doctors can make better decisions for patients at risk. In this paper، we investigate a way to predict sudden cardiac death. To do this، after the extraction of the HRV signal from ECG signal، some nonlinear and time-frequency features have been extracted from HRV signal. Then، the dimension of the feature space is reduced by applying the feature selection and PCA. Finally، healthy people and people at risk of SCD are classified using an MLP neural network. To evaluate the capabilities of analytical methods in classification، we have compared the classification rates for nonlinear and TF features، separately and in combination. The results show that there are features in the HRV signal of SCD patients just near the occurrence of SCD، which is quite different from normal people. Also، results show that the combination of time-frequency and nonlinear features have a greater ability to detect this difference. It has also been investigated that there are precious information in four minutes before the incident of SCD to predict the death; and this is enough time to save the patient by doctors or medical centers.
    Keywords: Sudden cardiac death_heart rate variability_time – frequency transform_linear processing_nonlinear processing_ECG signal
  • Majid Khodakarami, Ehsanollah Kabir Pages 27-38
    In this paper، we study the description and the representation of carpet’s flowers. The available carpet’s flowers set are classified in 14 classes. Since flowers have rotation، scale change and transition، the desirable descriptor should be invariant to this change. In this research we use wavelet descriptor and Fourier-Mellin descriptor. In wavelet descriptor uses the standard deviation of sub-bands. We recognize flowers to evaluate the used descriptors. The nearest neighbor method was used for the recognition and that highest recognition rate was obtained by the manhattan distance criterion. Some flowers segregated with inner details and considered in this research. For a method that is done according to the flower’s Contour and Fourier descriptor، the reported recognition rate is 69. 4%، but in Fourier-Mellin method that considers the inner details also، the recognition rate is 81. 5%.
    Keywords: carpet's flower, rug, wavelet transform, Fourier, Mellin transform, invariant features, binary image
  • Eskandar Gholipour, Mohsen Basiri Kejani Pages 39-50
    Power-system dynamic stability improvement by a static synchronous series compensator (SSSC) based damping controller is thoroughly investigated in this paper. In order to design the optimal parameters of the controller، Imperialist Competitive Algorithm (ICA) is employed to search for the optimal controller parameters. Both local and remote signals are considered in the present study and the performance of the proposed controllers with variations in the signal transmission delays has been investigated. The performances of the proposed controllers are evaluated under different disturbances for both single-machine-infinite-bus and multi-machine power systems. Finally، the results of ICA method are compared with the results of Genetic Algorithm (GA).
    Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Signal transmission delay, Power system stability, Static synchronous series compensator, Low frequency oscillations
  • Javad Kafi Kondori, Maryam Ramezani, Hamid Falaghi Pages 51-62
    Increasing demand for the amount and the value of electricity consumption in recent decades، communication، security and continuity to the electric grid has a great significance. Transmission networks as the main element in the power network has an important role in covering consumer’s needs. Various indices for evaluating the transmission network are defined and among them TTC is evaluated to determine the ability of the network in different economic conditions. In this paper، the probabilistic assessment of TTC is done and by solving a multi-objective optimization problem different values of TTC are obtained for different risks. Objectives that considered in this optimization are increasing TTC and reducing the risk. In probability assessment of TTC the uncertainty of generators and transmission lines are considered. To select contingencies، the probability of outage and the amount of TTC are considered. The IEEE reliability test system is used to demonstrate the effectiveness of the approach.
    Keywords: Multi, Objective Optimization, Transfer Capability, Risk, Monte Carlo
  • Saleh Shahbeig, Hossein Pourghassem Pages 63-76
    According to many medical and biometric applications of retinal images، the automatic and accurate extraction of the retinal blood vessels is very important. In this paper، an effective method is introduced to extract the blood vessels from the background of colored images of retina. In this algorithm، by applying the equalizer function on the retinal images، the brightness of the images is considerably uniformed. Because of high ability of Curvelet transform in introducing image borders in various scale and directions، borders and، consequently the contrast of retinal images can be enhanced. Therefore، the enhanced retinal image can be prepared for the extraction of blood vessels by improving Curvelet coefficients of the retinal images، adaptively and locally. Since the blood vessels in retinal images are distributed in various directions، we use the adaptive weighted morphology operators to extract the blood vessels from retinal images. Morphology operators based on reconstruction are used to refine the appeared frills with the size of smaller than arterioles in images properly. Finally، by analyzing the connected component in the images and applying adaptive filter on the components locally، all residual frills are refined from the images. The proposed algorithm in this paper has been evaluated by the images in the DRIVE database. The results how that the blood vessels are extracted from background of the retinal images of DRIVE database with the high accuracy of 96. 15%، which in turn shows the high ability of the proposed algorithm in extracting the retinal blood vessels.
    Keywords: Retinal Blood Vessels Extraction, Equalized Intensity Function, New Generation Curvelet Transform, Adaptive Weighted Morphological Operators, Morphological Operators Based on Geodesic Conversions