فهرست مطالب

مجله کنترل
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/02/31
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مقاله پژوهشی
  • بهینه سازی چندهدفه تخصیص آگاه از کیفیت سرویس کانال در شبکه های رادیوی شناختگر با استفاده از الگوریتم NSGA-II
    هومن رضوی، عبدالرسول قاسمی * صفحات 1-9
    در این مقاله مساله تخصیص آگاه از کیفیت سرویس کانال در قالب یک مساله بهینه سازی با دو تابع هدف شامل بهره وری طیفی و انصاف میان کاربران ثانویه با در نظر گرفتن محدودیت های دسترسی کانال بررسی می شود. هر تخصیص امکان پذیر کانال به کاربر که می تواند پاسخ مساله بهینه سازی باشد به صورت یک کروموزوم دودویی کد می شود. کد کردن فرصت های طیفی دسترس پذیر به جای همه ترکیب های کانال- کاربر باعث کاهش قابل توجه فضای جستجو می شود. بر این اساس طرح تخصیص آگاه از کیفیت سرویس کانال مبتنی بر الگوریتم NSGA-II برای یافتن تخصیص بهینه با هدف بیشینه کردن توام هرکدام از توابع هدف به صورت هم زمان ارایه شده و در نهایت در فضای گسسته پاسخ های شدنی مساله، مجموعه پاسخ های بهینه پرتو به دست آمده است. نتایج شبیه سازی، نقاط بهینه و مصالحه بین بهره وری طیفی و انصاف میان کاربران را نشان می دهد. روش بهینه سازی با متغیرهای تصمیم گیری صحیح دودویی نتایج به دست آمده از طرح پیشنهادی مبتنی بر الگوریتم NSGA-II را در نمونه های مقیاس کوچک مساله تایید می کند در حالی که در نمونه های مقیاس بزرگ، طرح پیشنهادی از نظر پیچیدگی محاسباتی بسیار سریع تر عمل می کند.
    کلیدواژگان: بهینه سازی با متغیرهای تصمیم گیری صحیح دودویی، رادیوی شناختگر، الگوریتم NSGA-II، بهینه سازی چندهدفه، تخصیص کانال آگاه از کیفیت سرویس، فرصت های طیفی
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • طراحی کنترل کننده چند متغیره غیرخطی و بهینه برای ردیابی مسیر ربات های متحرک غیرهولونومیک
    حسین میرزایی نژاد *، علی محمد شافعی صفحات 11-18
    در این مقاله یک کنترل کننده غیرخطی چند متغیره با استفاده از روش کنترل پیش بین برای ردیابی مسیر ربات های متحرک غیرهولونومیک طراحی شده است. اساس این روش، پیش بینی پاسخ های مدل غیرخطی ربات در بازه زمان پیش بین با استفاده از بسط سری تیلور می باشد. قوانین کنترلی بهینه بر اساس کمینه کردن اختلاف بین پاسخ های مطلوب و پیش بینی شده خروجی های سیستم به صورت تحلیلی توسعه داده می شوند. قوانین کنترلی استخراج شده منجر به خطی سازی فیدبک خواهند شد. در اینجا از مدل سینماتیکی غیرخطی ربات برای طراحی کنترل کننده و شبیه سازی ها استفاده شده است. در ادامه، تحلیل و ارزیابی سیستم کنترلی طراحی شده همراه با نتایج شبیه سازی شده با استفاده از چندین مانور در شرایط مختلف، عملکرد بالای کنترل کننده در ردیابی مسیر مرجع هر مانور را نشان می دهند.
    کلیدواژگان: ربات متحرک غیرهولونومیک، کنترل غیرخطی، پیش بینی، ردیابی مسیر
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • کنترل تطبیقی محدود سیستم تله اپراتوری غیرخطی نامعین با وجود اشباع محرک ها و تاخیر زمانی نامتقارن و متغیر بازمان
    سهیل گنجه فر *، سارا رضایی، فرزاد هاشم زاده صفحات 19-25
    در این مقاله هدف طراحی کنترل کننده تطبیقی محدود برای سیستم های تله اپراتوری غیرخطی نامعین و مقید به مساله اشباع محرک ها می باشد که در آن تاخیر زمانی موجود در کانال انتقال اطلاعات نیز به صورت متغیر با زمان و نامتقارن است. ساختار کنترلی پیشنهادی یک کنترل کننده تناسبی غیرخطی به همراه یک کنترل کننده دمپینگ غیرخطی بوده که جمله تناسبی تابعی از خطای ردیابی موقعیت بین روبات های فرمانده و فرمانبر می باشد. همچنین جمله های کنترل تطبیقی محدود نیز جهت جبران نامعینی ماتریس جاذبه و ماتریس اصطکاک روبات ها به صورت زمان واقعی[1]، به این کنترل کننده افزوده می شود. با انتخاب مناسب تابع غیرخطی در معادلات کنترلی روبات ها و با در نظر گرفتن شرایطی برای تخمین پارامترهای نامعلوم، کنترل کننده پیشنهادی علی رغم تاخیر زمانی و نامعینی های پارامتری همواره در باند خطی محرک ها عمل می کند و محدودیتی نیز روی نرخ تغییرات تاخیر ندارد. تحلیل پایداری، محاسبه رابطه تخمینی برای پارامترهای نامعین روبات های فرمانده و فرمانبر و اثبات محدود ماندن سیگنال های سرعت فرمانده و فرمانبر و خطای موقعیت روبات ها با استفاده از تابع لیاپانوف-کراسفسکی و تحت شرایط وابسته به حداکثر تاخیر زمانی اثبات می گردد. سپس از لم باربالات به منظور تحلیل ردیابی مجانبی موقعیت روبات ها استفاده می شود. نتایج شبیه سازی موید کارآیی کنترل کننده در رسیدن اهداف پایداری، ردیابی و عدم اشباع محرک ها می باشد.
    کلیدواژگان: تله اپراتوری غیرخطی، تاخیر زمانی متغیر نامتقارن، اشباع محرک ها، پایداری، کنترل تطبیقی محدود
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • کنترل یک گروه ناهمگن خودرو در حضور تاخیر زمانی ارتباطی و عملگری با ساختار ارتباطی زمان متغیر: استراتژی فاصله ثابت و زمان پیشرفت ثابت
    حسین چهاردولی *، محمدرضا همایی نژاد صفحات 27-37
    در این مقاله به کنترل یک گروه خودرو ناهمگن پرداخته می شود. از آنجایی که معمولا ارسال داده در سیستم های چندعاملی با تاخیر زمانی همراه است لذا تاخیر زمانی اندازه گیری در طراحی کنترلر لحاظ می شود. همچنین وقفه موتور نیز در مدل سازی دینامیکی هر خودرو لحاظ می گردد. برای هر خودرو یک کنترلگر خطی بر اساس فاصله نسبی و سرعت نسبی بین خودرویی، طراحی می شود. نشان داده می شود که دینامیک حلقه بسته گروه خودرو، یک دینامیک کلیدزنی خطی تاخیر زمانی خواهد بود. دو قضیه جدید برای بررسی پایداری سیستم کلیدزنی مزبور بر اساس قضیه لیاپانوف-رازومیخین ارائه می گردد و نشان داده می شود که گروه ناهمگن خودرو تحت هر سوئیچ دلخواه و نیز با لحاظ تاخیر زمانی ارتباطی و عملگری پایدار مجانبی خواهد بود. برای اثبات پایداری رشته ای گروه ناهمگن خودرو تحت عمل سوئیچ و تاخیر زمانی، قضیه ای جدید ارائه خواهد شد که قیودی بر ضرایب کنترلی سیستم اعمال می کند. کیفیت روش های ارائه شده توسط مثال های شبیه سازی بررسی خواهد شد.
    کلیدواژگان: گروه ناهمگن خودرو، تاخیر زمانی ارتباطی، وقفه عملگری، لیاپانوف رازومیخین، پایداری رشته ای
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • روشی جدید مبتنی بر بهینه سازی برای تخمین و تعیین موقعیت فضایی حجم هوای درون ریه از تصاویر CT سه بعدی ریه
    هادی مقدس دستجردی، محمدرضا احمدزاده *، مهدی کرمی، فرزین غیاثی، عباس سامانی صفحات 39-50
    یکی از مهم ترین آزمون های تشخیص بیماری های ریوی، اندازه گیری حجم هوای ریه است. در این مقاله یک الگوریتم تمام خودکار که پیش تر توسط نویسندگان مقاله برای تخمین حجم هوای درون ریه با استفاده از تصاویر CT ارائه شده بود، توسعه داده شده است. در این الگوریتم، به منظور بخش بندی نواحی حاوی هوا در ریه ابتدا با بهینه سازی یک تابع هزینه مبتنی بر مباحث بیوفیزیک بافت ریه، محدوده وکسل های هوای درون ریه تعیین می شود. در این مقاله به منظور حل مسئله بهینه سازی روشی ساختاریافته و خودکار برای محاسبه حدس اولیه محدوده پاسخ پیشنهاد شده است. برای تعیین موقعیت فضایی نواحی حاوی هوا نیز از یک روش بازسازی مدل سه بعدی استفاده شده است. علاوه بر آن، کارایی الگوریتم پیشنهادی با استفاده از تصاویر یک ریه با حجم هوای کنترل شده در شرایط آزمایشگاهی و همچنین تصاویر کلینیکی پایگاه های داده معتبر بررسی شده است. همچنین عملکرد روش های مبتنی بر اندازه گیری حجم ریه و روش های مبتنی بر اندازه گیری مستقیم حجم هوای ریه مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان دهنده دقت بالای الگوریتم پیشنهادی در تخمین حجم هوای ریه و مقاوم بودن نسبت به کاهش رزولوشن است.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، تخمین حجم هوا، اثر حجم جزئی، ریه، تصاویر CT
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
  • کنترل مقاوم ماشین القایی شش فازه متقارن در شرایط خطای قطع فاز بر مبنای روش ADRC
    علی حجاری *، رضا کیانی نژاد، سید قدرت الله سیف سادات، علیرضا صفاریان، سید سعید الله مرتضوی صفحات 51-60
    روش های کنترل درایو ماشین های چند فازه در حالت خطای قطع فاز معمولا طوری طراحی می شوند که موتور حداقل نوسانات گشتاور را داشته باشد. این روش ها معمولا بر اساس مدل حالت خطای ماشین طراحی می شوند و در نتیجه بسیار وابسته به مدل ماشین هستند. در این مقاله هدف ارائه روش کنترلی جدید جهت کنترل موتور القایی شش فازه در حالت قطع فاز است. از آنجایی که طراحی ADRC[1] مستقل از مدل و پارامترهای ماشین انجام می شود در این مقاله برای اولین بار از این روش کنترلی جهت کنترل موتور چندفازه در شرایط قطع فاز استفاده شده است. دراین روش، برای کنترل موتور چندفازه در حالت خطا نیازی به تغییر در ساختار کنترلی نیست و کنترل ماشین در حالت خطای قطع فاز بدون نیاز به تشخیص وقوع خطا انجام می گیرد. عملکرد روش ذکر شده در شرایط سالم با کنترل کننده PI و در حالت قطع فاز با کنترل کننده رزونانسی (PI دوتایی) مقایسه شده و صحت تحلیل های انجام شده با نتایج شبیه سازی بر روی یک موتور القایی شش فازه نشان داده می شود و ملاحظه می شود که با ADRC درایو موتور القایی شش فازه، در هر دو وضعیت سالم و قطع فاز دارای عملکرد به مراتب بهتری نسبت به کنترل کننده های سنتی و متداول است.
    کلیدواژگان: کنترل مقاوم، موتور القایی شش فازه، خطای قطع فاز، کنترل کننده PI، کنترل کننده رزونانسی، ADRC
    چکیده مشاهده متن زبان: فارسی
|
  • Multi-Objective Optimization of a QoS-Aware Channel Allocation in Cognitive Radio Networks using NSGA-II Algorithm
    Hooman Razavi, Dr. Abdorasoul Ghasemi * Pages 1-9
    In this paper the QoS-aware channel allocation problem formulated as an optimization problem with two conflicting objectives; spectrum utilization and fairness among secondary users (SUs) subject to channel availabilities constraints. Any possible channel allocation which could be a solution of the optimization problem, encoded as a binary chromosome. By having coded available spectrum opportunities instead of all channel-user combinations, the search space is significantly reduced. Designing the QoS-aware channel assignment scheme is based on NSGA-II Algorithm to find the optimum allocation of these two objectives jointly and finally the set of Pareto optimal solutions achieved by proposed algorithm in discrete space of feasible solutions. Simulation results demonstrate the trade-off between spectrum utilization and fairness and the Pareto optimum points. Binary Integer Programming (BIP) confirms the results of the proposed evolutionary scheme in small-scale instances while our scheme outperforms BIP method significantly in computational for large-scale ones.
    Keywords: Binary Integer Programming, Cognitive radio, NSGA-II Algorithm, Multi-Objective Optimization, QoS-Aware Channel Assignment, Spectrum Opportunities
    Abstract View Paper Original: Persian
  • A Nonlinear Optimal Multivariable Controller Design for Trajectory Tracking of Non-Holonomic Mobile Robots
    Dr Hossein Mirzaeinejad *, Dr Ali Mohammad Shafei Pages 11-18
    In this paper, a predictive approach is applied to design a nonlinear multivariable controller to generate trajectory tracking control commands of non-holonomic robots. In this method, the nonlinear responses of the mobile robot are predicted using Taylor series. The optimal control laws are analytically developed by minimizing the difference between the predicted and the desired responses of the system outputs. The obtained control laws lead to the feedback linearization. Here, the nonlinear kinematics model of mobile robot is used for design of the controller and simulations. The performed analyses along with the simulation results indicate that the designed controller can successfully track the reference trajectories with high performance in different maneuver conditions.
    Keywords: Nonholonomic mobile robot, Nonlinear control, Prediction, Trajectory tracking
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Bounded Adaptive Control of Uncertain Nonlinear Teleoperation with Actuators Saturation and Asymmetric Varying Time Delays
    Soheil Ganjefar *, Sara Rezaei, Farzad Hashemzadeh Pages 19-25
    In this paper, adaptive controller is proposed for bilateral teleoperation systems with parametric uncertainties, asymmetric time-varying delays in their communication channel and sandwich linearity in their actuators. The proposed bounded adaptive approach is a nonlinear-Proportional plus nonlinear Damping (nP) controller which nonlinear adaptive terms are also employed locally to cope with the parametric uncertainties. The designed controller has the ability to deal with parameter variations in the dynamics of the master and slave robots . The proposed controller also guarantees asymptotic stability and position tracking and avoiding the inputs to reach their usual actuator bounds. The asymptotic stability and tracking performance of the teleoperation system are proved using a Lyapunov-Krasovskii functional. The effectiveness of the proposed method is corroborated through simulation results.
    Keywords: Nonlinear Teleoperation, Asymmetric Time-varying Delay, Actuator Saturation, Asymptotic Stability, Bounded Adaptive Control
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Control of a Heterogeneous Platoon of Vehicles with Actuator Lag, Communication Delay and Switched Interaction Topology: Constant Spacing and Constant Time Headway Policies
    Hossein Chehardoli *, Dr Mohammad Reza Homaienezhad Pages 27-37
    This paper investigates the control problem of a heterogonous vehicular platoon with time-varying interaction topology, communication delay and actuator’s lag. For each vehicle, a neighbor based linear control law using relative position and relative velocity between vehicles is considered. Two new approaches based on Lyapunov-Razumikhin theorem are presented to perform the internal stability analysis of the resultant switched linear time delay system. It is shown that the closed-loop dynamic is globally asymptotically stable under arbitrary switching. It means that the heterogeneous platoon of vehicles is internal stable under switching action. In continuance of paper, a new theorem is presented to obtain conditions on controller gains satisfying the string stability of heterogeneous platoon. Simulation results are provided to show the effectiveness of the proposed approaches.
    Keywords: Heterogeneous platoon, Communication delay, Actuator lag, Lyapunov-Razumikhin, String stability
    Abstract View Paper Original: Persian
  • A New Optimization Based Method for Estimation and Spatial Localization of Lung's Air Volume from 3D CT Images
    Hadi Moghadas-Dastjerdi, Mohammad Reza Ahmadzadeh *, Mehdi Karami, Farzin Ghiasi, Abbas Samani Pages 39-50
    Lung’s air volume estimation is of great importance in lung disease diagnosis. In this paper a fully automatic algorithm, which we presented recently to estimate the lung’s air volume from CT-images, is more developed. In this algorithm, first a suitable cost function is introduced based on the long parenchyma physics to determine the voxels of lung’s air region. In this paper, a fully automatic framework is proposed to calculate the initial guess for the solution of the optimization problem. Moreover, a 3D model reconstruction technique is utilized to determine spatial localization of the lung’s air region in 3D CT-images. Furthermore, the performance of the whole-lung-volume-based methods and direct lung’s air volume measurment methods are compared and investigated. In order to evaluate the accuracy, porcine’s lung images and clinical human’s lung images from reliable databases are fed to the proposed algorithm. The significant accuracy and robust performance of the proposed algorithm is illustrated with respect to the resolution reduction of CT-images.
    Keywords: Optimization, air volume estimation, lung, partial volume effect, CT images
    Abstract View Paper Original: Persian
  • Robust Control of Symmetrical Six-Phase Induction Machine Under Open-phase Fault Condition Based on ADRC
    Ali Hajary *, Reza Kianinezhad, Seyed Ghodratolah Seyfossadat, Alireza Saffarian, Seyed Seidolah Mortazavi Pages 51-60
    Control methods for multi-phase machine drives under open-phase fault condition are commonly designed to achieve minimum torque ripple. These methods are usually based on machine fault model. Therefore, it is highly model dependant. In this article, a new robust control method for six-phase induction motors (SPIM) under open-phase fault condition is proposed. Design of ADRC is independent of the controlled system model and machine parameters. This method has been proposed for the first time for multi-phase machines in the post-fault situation. There is no need to change control structure for post-fault operation and machine control in faulty condition is carried out without need to fault detection. Performace of ADRC in healthy and faulty situations are compared with PI and resonant (dual PI) controllers. Simulation results on a six-phase induction motor are presented for verification of the proposed control scheme. It can be seen the six-phase induction motor drive shows better performance when it works with ADRC in both healthy and faulty operation modes.
    Keywords: Robust Control, Six-phase Induction Motor, Open Phase Fault, PI Controller, Resonant Controller, ADRC
    Abstract View Paper Original: Persian