فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال ششم شماره 2 (تابستان 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/06/19
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سیده زهره سیدصالحی *، سیدعلی سیدصالحی صفحات 1-10
    در این مقاله، یک روش پیش تعلیم دوسویه برای همگرا نمودن تعلیم شبکه های عصبی عمیق با یادگیری دیگرانجمنی ارائه شده است. تعلیم این شبکه ها به دلیل مواجه بودن با تعداد بالای کمینه های موضعی اغلب همگرا نمی گردد. این در حالی است که با مقداردهی اولیه مناسب وزن های شبکه، می توان از بسیاری از کمینه های موضعی اجتناب نمود. روش پیش تعلیم لایه به لایه دوسویه روشی سریع و کارا می باشد که در یک مسیر دوسویه به طور جلوسو و عقب سو با استفاده از ورودی ها و خروجی های مطلوب شبکه، به تنظیم مقادیر اولیه وزن های آن می پردازد. برای این منظور از تعلیم شبکه های کمکی یک لایه پنهان مبتنی بر وزن های لایه تحت پیش تعلیم از شبکه عمیق و وزن های کمکی استفاده می شود. سپس مقادیر وزن حاصل از تعلیم اینها در ساختار اصلی شبکه تحت پیش تعلیم قرار داده می شوند و برای تنظیم دقیق وزن ها، تعلیم یکپارچه صورت می گیرد. این روش برای پیش تعلیم وزن های سه شبکه عصبی عمیق بازشناس فرد، حالت های احساسی و ارقام دستنوشتار مورد استفاده قرار گرفت و نشان داده شد که با به کارگیری این روش پیش تعلیم، سرعت همگرایی تعلیم به طور چشمگیری افزایش می یابد. همچنین میزان بازشناسی ها در پایگاه داده های چهره به میزان قابل توجهی بهبود می یابد که حاکی از افزایش قدرت تعمیم شبکه با استفاده از این روش می باشد.
    کلیدواژگان: پیش تعلیم، دوسویه، دیگرانجمنی، ساختار عمیق، شبکه های عصبی چند لایه، همگرایی تعلیم
  • مجتبی آهنچ *، شهرام جدید صفحات 11-24
    امروزه از ریزشبکه های الکتریکی به عنوان ارکان اصلی یک شبکه هوشمند یاد می گردد، ازینرو در کانون توجه محققین و متخصصین امر قرار دارند. چنانچه بهره برداری از ریزشبکه های الکتریکی بخوبی تعریف، پیاده سازی و عملیاتی گردد، راه برای توسعه هرچه سریعتر شبکه های هوشمند هموار خواهد شد. در این مقاله، مدلی هوشمند در بهره برداری بهینه از ریزشبکه های الکتریکی ارائه می گردد که متشکل از بخش های پیش بینی توان فتوولتائیک، مدیریت ذخیره انرژی، مدیریت تولید منابع و مرکز هوشمند بهینه سازی است. با توجه به ماهیت متغیر بودن توان خروجی منابع فتوولتائیک بدلیل عدم قطعیت در میزان تابش خورشید، واحد پیش بینی توان، بهره بردار را از میزان تولید توان در 24 ساعت آینده مطلع می سازد. واحد ذخیره انرژی نیز جهت کمک به بهره بردار ریزشبکه در حداقل سازی هزینه، به شبکه اضافه می گردد. سپس واحد بهینه سازی با بکارگیری معیار نوینی از تصمیم گیری (به کمک فرآیند تحلیل سلسله مراتبی) و با استفاده از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری(ICA)، اقدام به تعیین زمان بندی تولید و توزیع اقتصادی منابع در جهت کاهش هزینه مصرف کنندگان و کاهش آلایندگی محیط می نماید. نتایج شبیه سازی بر اساس سناریوی تعریف شده، عملکرد مطلوب مدل پیشنهادی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: الگوریتم رقابت استعماری، ریزشبکه الکتریکی، شبکه هوشمند، مدیریت انرژی
  • مصطفی عابدینی، سید محمد مدنی *، امین خدابخشیان صفحات 25-38
    با افزایش نفوذ انرژی باد در سیستم های قدرت، مطالعات فراوانی جهت بررسی تاثیر نیروگاه های بادی بر عملکرد سیستم قدرت انجام شده است. در این مقاله، ضمن اشاره به اصول کنترل فرکانس در نیروگاه های سنتی، ساختار و نحوه اتصال توربین بادی به شبکه قدرت، معرفی شده و عملکرد توربین بادی پس از وقوع اغتشاش فرکانسی، مورد بررسی قرار می گیرد. روش های متعددی جهت مشارکت توربین بادی در کنترل کوتاه مدت فرکانس پیشنهاد شده است که در این مطالعه، ضمن اصلاح آخرین روش پیشنهاد شده در این زمینه، سعی می کنیم با اعمال یک الگوریتم هوشمند، بهترین پاسخ فرکانسی را به دست آوریم
    کلیدواژگان: الگوریتم حرکت پرندگان، پاسخ اینرسی، توربین بادی سرعت متغیر، توربین بادی مبتنی بر ژنراتور القایی دوسو تغذیه، مشارکت توربین بادی در کنترل فرکانس
  • صابر فلاحتی علی ابادی *، عباس کتابی، مسعود حاجی اکبری فینی صفحات 39-48
    این مقاله روش جدیدی را برای طراحی کنترل کننده PID مرتبه کسری (FOPID) به منظور کنترل مبدل بوست ارائه می دهد. FOPID یک نوع PID است که مرتبه ترم مشتقی و انتگرالی آن به جای عدد صحیح از مرتبه کسری است و با استفاده از آن می توان سیستم را با انعطاف پذیری بیشتری کنترل نمود. در این مقاله برای کنترل مبدل بوست از کنترل کننده FOPID استفاده شده است. به منظور تعیین پارامترهای کنترل کننده FOPID از الگوریتم رقابت استعماری (ICA) که به دلیل کارآیی و دقت در حل مسایل بهینه سازی، در بین محققان محبوبیت خاصی یافته، بهره گرفته شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش پیشنهادی، شبیه سازی هایی در محیط برنامه MATLAB صورت گرفته و نتایج با الگوریتم ژنتیک و نیز با کنترل کننده های PID و PI مقایسه شده است. نتایج شبیه سازی کارایی روش پیشنهادی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: الگوریتم رقابت استعماری، بهینه سازی، مبدل بوست، PID مرتبه کسری
  • محسن کیانی *، عبدالله چاله چاله صفحات 49-58
    امروزه انرژی مصرفی در سیستم های مبتنی بر FPGA از پارامترهای مهم به شمار می آید. این پارامتر در برخی کاربردها با منبع محدود انرژی اهمیت بیشتری می یابد. انرژی مصرفی در یک سیستم شامل انرژی مصرفی استاتیک و دینامیک است. به دلیل محدودیت های یک تراشه FPGA در برخی کاربردها، از چند تراشه در کنار هم استفاده می شود. در این مقاله برای کاهش انرژی مصرفی استاتیک، استفاده از معماری ناهمگن پیشنهاد شده است و با استفاده از الگوریتم کلونی مورچه ها، وظایف بلادرنگ در یک سیستم نمونه برای هر دو حالت همگن و ناهمگن زمان بندی شده اند و نتایج هر کدام از نظر انرژی مصرفی، با تخمین از روی تعداد بلاک و زمان هر وظیفه، با هم مقایسه شده اند. برای حالتی که تعداد وظایف در هر برهه زمانی ثابت نیست، سیستم ناهمگن بطور میانگین 1/7 درصد در مصرف انرژی نسبت به سیستم همگن صرفه جویی داشته است.
    کلیدواژگان: انرژی مصرفی، زمان بندی وظایف، سیستم ناهمگن، کلونی مورچه ها، FPGA
  • احسان افضلان، محمود جورابیان * صفحات 59-74
    این مقاله الگوریتمی برای مکانیابی بهینه و کنترل ادوات انتقال AC انعطاف پذیر(FACTS) برای بهبود بارپذیری در سیستم انتقال با استفاده از الگوریتم PSO و رقابت استعماری (ICA) برای مدل حوضچه و ترکیبی در بازار برق مقررات زدایی شده پیشنهاد می کند. این رویکرد از معادلات پخش بار AC با قیودی بر روی تولید توان، شارش توان در خط انتقال، اندازه ی ولتاژ باس ها و تنظیمات ادوات FACTS استفاده می نماید. قرارداد دو طرفه با استفاده از ماتریس تبادل دو طرفه ی ایمن و به کارگیری فاکتور توزیع AC با در نظر گرفتن سهم باس اسلک مدل شده اند. در این روش پیشنهادی، شبیه سازی ها بر روی سیستم تست جدید انگلیس 39 باسه و سیستم IEEE 118 باسه انجام شده اند. مقایسه ها بر اساس بیشینه ی بارپذیری، زمان محاسباتی انجام شده اند. نتیجه ی شبیه سازی به دست آمده نشان می دهد که با جایابی بهینه و کنترل TCSC، با استفاده از ICA، می توان بار پذیری سیستم انتقال را با زمان محاسباتی کمتر نسبت به استفاده از PSO بهبود داد. این مطالعه ی مقایسه ای به این نتیجه می رسد که با مکانیابی بهینه و کنترل TCSC، استفاده از ICA برای بهبود قابلیت بار پذیری ایمن در سیستم انتقال مدل حوضچه و ترکیبی بازارهای برق مقررات زدایی شده موثرتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: بهبود قابلیت بارپذیری، جبرانساز سری کنترل شده با تایریستور (TCSC)، الگوریتم رقابت استعماری (ICA)، الگوریتم جستجوی ذرات(PSO)، مدل حوضچه، مدل ترکیبی، ماتریس تبادلات دو طرفه ی ایمن
  • فاطمه علی بخشی *، محمد تشنه لب، مهدی علی بخشی، محمد منثوری صفحات 75-86
    بحث همگرایی در شبکه های عصبی شناساگر و کنترل کننده یکی از موارد پراهمیت در مهندسی کنترل می باشد، که در این راستا تحقیقات متنوعی صورت پذیرفته است که عمدتا در چهار چوب شبکه های عصبی معمولی بوده است. در این مقاله الگوریتم گرادیان نزولی تطبیقی با یادگیری پارامترهای شبکه عصبی چند لایه بصورت بهنگام بر اساس بسط سری تیلور خطای خروجی مطرح و همگرایی الگوریتم آموزشی بررسی شده است. برای افزایش دقت و سرعت همگرایی، جمله های مرتبه دوم و بالاتر بسط سری تیلور با استفاده از گرادیان نزولی بروز رسانی می شود. الگوریتم آموزشی معرفی شده برای دو مثال شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی کاهش خطا و افزایش سرعت همگرایی را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: الگوریتم گرادیان نزولی، بسط سری تیلور، بهنگام، شبکه عصبی و همگرایی
  • مجید مرزانی *، سید محمد رضوی، مهران تقی پور گرجی کلایی صفحات 87-100
    در این مقاله، روشی برای بازشناسی برخط حروف مجزای دست نویس فارسی ارایه می شود. در روش پیشنهادی برای بازشناسی حروف مجزای دست نویس فارسی، از دانش مربوط به بدنه اصلی و ریزحرکات به طور همزمان و به منظور اعتبار بیشتر تعیین کلاس خروجی استفاده شده است. در این تحقیق حروف مجزای دست نویس فارسی بر اساس تشابه بدنه اصلی در 18، و بر اساس تشابه ریزحرکات در 11 گروه، گروه بندی می شوند. با توجه به روش پیشنهادی ارایه شده در این پژوهش برای تشخیص نمونه های ناشناخته ورودی، بدنه اصلی و ریزحرکات شناسایی می شوند، اگر گروه های شناسایی شده از بدنه اصلی و ریزحرکات همخوانی داشته باشند، نمونه ناشناخته بازشناسی می شود؛ در غیر این صورت ناهمخوانی پیش آمده با استفاده از الگوریتم تصحیح خطا، تاحد امکان تصحیح می گردد. به منظور کاهش هزینه محاسباتی و افزایش قدرت تفکیک پذیری ویژگی-ها، با استفاده از روش های کاهش ابعاد ویژگی همچون تحلیل جداکننده خطی (LDA) و تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، ابعاد بردار ویژگی برای بدنه اصلی از 102 ویژگی به 17 ویژگی کاهش می یابد. برای طبقه بندی بدنه اصلی حروف و همچنین برای ریزحرکات از طبقه بند ماشین بردار پشتیبان (SVM) با رویکرد یک در مقابل یک (OVO) استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با استفاده از روش پیشنهادی حدود 98 درصد از حروف مجزای دست نویس فارسی برخط به-درستی بازشناسی می شوند.
    کلیدواژگان: بازشناسی برخط، تحلیل جداکننده خطی (LDA)، تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، حروف مجزای دست نویس فارسی، ماشین بردار پشتیبان (SVM)
|
  • Seyyede Zohreh Seyyedsalehi*, Seyyed Ali Seyyedsalehi Pages 1-10
    In this paper, a bidirectional pre-training method for initializing weights of hetero-associative deep neural network was presented. Training of deep neural networks, because of confrontation with a large number of local minima, is not often converged. This is while through proper initializing weights instead of random values at the beginning of the training; it is possible to avoid many local minima. The bidirectional layer-by-layer pre-training method pre-train weights in forward and backward manners in parallel. Afterwards, the weight values resulted from their training are applied in the deep neural network. The bidirectional layer-by-layer pre-training was applied for pre-training of the classifier deep neural network weights, and revealed that both the training speed and the recognition rate were improved in Bosphorus and CK+ databases.
    Keywords: Bidirectional, Deep Architecture, Hetero, associative, Learning Convergence, Multilayer Neural Network, Pre, training
  • Mostafa Abedini, Seyed Mohammad Madani *, Amin Khodabakhshian Pages 25-38
  • Saber Falahati Ali Abadi *, Abbas Ketabi, Masoud Haji Akbari Fini Pages 39-48
    This paper proposes a new method for designing fractional order PID to control boost converter. FOPID is a PID controller where the integration and derivation orders are of fractional order rather than integer. In this paper FOPID controller is used for controlling the boost converter, and Imperialist Competitive Algorithm is employed to determine FOPID parameters because of its good performance and high accuracy. To illustrate the performance of the proposed controller, some simulations have been carried out in MATLAB and the results have been compared with Genetic algorithm. Moreover, FOPID controller has been compared with PID and PI controllers optimized by ICA. The Simulation results illustrate the good performance of the proposed controller.
    Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Optimization, Boost converter, Fractional Order PID
  • Mohsen Kiani*, Abdollah Chalechale Pages 49-58
    Multi-FPGA systems are an alternative to the reconfiguration limitation of a single FPGA, when a number of real-time tasks arrive together and must be scheduled and executed before a specified deadline. Energy consumption, consisting of static and dynamic, is an important factor in such systems, especially when used as battery powered applications. In this paper, heterogeneous multi-FPGA system is proposed to reduce the static energy consumption of a multi-FPGA system. Ant colony optimization (ACO) is used to schedule the real-time tasks that periodically enter the system. The number of these tasks, as the case of many applications, supposed to be different from one period to another. The consumption energy is estimated for both the homogeneous and heterogeneous systems. Results show that the heterogeneous system saves 6.44 percent of energy, compared with the homogeneous system. If the number of tasks, and so the required number of blocks are small, this amount could be much higher.
    Keywords: Multi, FPGA, Energy consumption, Heterogeneous system, Ant Colony optimization, Scheduling
  • Ehsan Afzalan, Mahmood Joorabian* Pages 59-74
    This paper proposes an algorithm for the optimal location and control of Flexible AC Transmission System (FACTS) devices for enhancing the loadability in transmission system using particle swarm optimization (PSO) and Imperialist Competitve Algorithm (ICA) for pool and hybrid model in deregulated electricity market. This approach uses AC load flow equations with the constraints on power generation, transmission line flow, magnitude of bus voltages and FACTS device settings. The bilateral transactions are modeled using secured bilateral transaction matrix utilizing AC distribution factor with the slack bus contribution. In this proposed approach, Thyristor Controlled Series Compensator (TCSC) is used. To validate the proposed approach, simulations are performed on 39-bus New England test system and IEEE 118-bus system. Comparisons are made in terms of maximum loadability, computation time. The simulation results obtained indicate that by optimal location and control of TCSC, using ICA, the loadability in transmission system is enhanced and a less computation time is achieved. The comparative study concludes that by the optimal location and control of TCSC using ICA method the secured loadability enhancement is obtained in the transmission system in deregulated electricity market.
    Keywords: Imperialist Competitve Algorithm, Secured loadability enhancement, pool, hybrid model
  • Fatemeh Alibakhshi *, Mohammad Teshnehlab, Mehdi Alibakhshi, Mohammad Mansouri Pages 75-86
    The convergence of learning rate in neural networks identifier and controller is one of challenging issues which attracts great interest from researchers. This paper suggests the adaptive gradient descent algorithm with learning laws which assures the convergence of multi-layer perceptron neural network based on Taylor series expansion of output error. In the proposed method the learning rate can be calculated online. To increase the accuracy and the speed of convergence, the second and higher order terms of the Taylor series expansion are not considered constant and are updated during the algorithm. Simulating the suggested algorithm on two examples reveals that with considering the bounds in the proposed method, the aims for learning rate, convergence of learning algorithm are guaranteed and the speed of convergence of training algorithm is increased.
    Keywords: Convergence, Gardient Descent Algorithm, Neural Network, Online, Taylor Series Expansion
  • Majid Marzani *, Seyed Mohammad Razavi, Mehran Taghipour Gorjikolaie Pages 87-100
    In this paper, a method is presented to online Farsi handwritten isolated characters. In the proposed method, the information of main body and tiny movements are simultaneously used to improve the validation of output class recognition. Farsi handwritten isolated characters are categorized in 18 groups based on similarity in main body and also 11 groups based on tiny movement. According to the proposed method in this paper, the main body and tiny movements are recognized to identify unknown input characters. If detected groups from main body and tiny movements are corresponded, the unknown character is recognized; otherwise this mistake will be corrected by correction algorithm, as much as possible. In this paper, point features and global features are extracted from main body. Principle Component Analysis (PCA) and Linear Discriminate Analysis (LDA) are applied to reduce computational burden and to increase the quality of features. Using PCA and LDA, feature dimension is reduced from 102 to 17 for main body. One Versus One (OVO) approach of Support Vector Machine (SVM) classifier is used to classify the main body of characters and also tiny movements. The obtained results show that by using the proposed method; about 98 percent of online Farsi handwritten isolated characters are correctly recognized.
    Keywords: Online Recognition, Linear Discriminate Analysis (LDA), Principle Component Analysis (PCA), Farsi handwritten isolated characters, Support Vector Machine (SVM)