فهرست مطالب

The Modares Journal of Electrical Engineering - Volume:16 Issue:4, 2018
  • Volume:16 Issue:4, 2018
  • تاریخ انتشار: 1396/11/07
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مقاله پژوهشی کامل
  • سیدکمال حسینی ثانی*، نیما واعظی، پریسا توکلی صفحات 1-9
    در سال های اخیر، انرژی باد به یکی از مهم ترین منابع تولید برق تبدیل شده است. به عنوان مثال پیش بینی شده است که ظرفیت باد نصب شده در چین تا سال 2020 حدود 40 گیگاوات خواهد بود. ژنراتورهای همگن مغناطیسی دائمی (PMSG) که دارای یک آهنربای دائمی است که باعث جریان DC تحریک در سیم پیچ های استاتور می شود، به طور گسترده ای در انواع باد استفاده می شود توربین ها مزایای این نوع ژنراتورها در مقایسه با دیگران، کارایی بالاتری دارند، ولتاژ ترمینال کنترل شده و توان راکتیو.
    همچنین قابل توجه است که سرعت PMSG را می توان توسط مبدل به MPPT پیاده سازی کنترل می شود. MPPT همیشه برای کنترل سرعت ژنراتور و قدرت خروجی بین سرعت برش و سرعت باد اسمی اجرا می شود. لازم است کنترل سرعت ژنراتور را با کنترل زمین یا قائم برای سرعت باد بالا انجام دهید. در این مقاله پس از توضیح ساختار و اجزای یک توربین بادی معمولی با ژنراتور همگن مغناطیسی دائمی، طراحی یک DMC (کنترل ماتریس پویا) و یک کنترل کننده مقیاس PI برای برنامه ریزی به دست آمده ارائه شده است. هر دو این کنترل کننده ها بر روی شبیه ساز واقعی توربین بادی 100 کیلووات ساعت با ژنراتور PMSG آزمایش شده اند و نتایج ارائه شده و مقایسه شده است.
  • علی کریمپور *، نیما واعظی، محمود خطیبی صفحات 10-14
    سیستم های جهان واقعی رفتاری غیرخطی دارند. اگرچه، برای سادگی، اغلب یک مدل خطی در طراحی کنترل کننده مورد استفاده فرار می گیرد. حال آنکه دینامیک غیرخطی منظور نشده در طراحی می تواند به شدت کارایی کنترل کننده را تنزل دهد. در این مقاله روش جدیدی برای طراحی کنترل کننده MPC در فضای حالت برای دسته ای از فرآیندهای غیرخطی پیشنهاد می گردد. در روش پیشنهادی ابتدا یک کنترل کننده MPC بر اساس مدل خطی در فضای حالت طراحی می گردد و سپس با استفاده از سری مدال این کنترل کننده به نحوی اصلاح می گردد تا اثر دینامیک های غیرخطی منظور نشده در طراحی کنترل کننده جبران گردد. از آنجا که این کنترل کننده پیشنهادی با مدل خطی تطبیق پیدا میکند، براحتی می توان سیستم های صنعتی که بر اساس مدل های خطی طراحی شده اند را بهبود بخشید. بعلاوه، بار محاسباتی نسبت به روش های MPC غیرخطی کاهش یافته است. در انتها روش پیشنهادی روی مدل دو سیستم واقعی شبیه سازی و نتایج مورد بررسی قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: سری مودال، دینامیک های غیرخطی، کنترل پیش بین
  • بهزاد ذبیحی *، سید محمد علی محمدی، ادیب برشان صفحات 15-22
  • مریم بلوچ زاده، علی کریم پور *، ناصر پریز صفحات 23-28
    این مقاله کنترل بهینه مقاوم سیستم های سوئیچ شونده غیر خطی نامعین با زیرسیستم هایی که شامل ورودی خارجی هستند، را ارائه می کند. عدم قطعیت ها سامل اغتشاش خارجی و عدم قطعیت های پارامتری هستند. سیگنال سوئیچ و ورودی کنترل به منظور کمینه کردن تابع هزینه داده شده، طراحی می شوند. برنامه ریزی پویا تقریبی به منظور کنترل بهینه سیستم های سوئیچ شونده معین به صورت موثری به کار می رود. از انجا که برنامه ریزی پویا تقریبی بر اساس مدل است، مشکلاتی به منظور به کار گیری برنامه ریزی پویا تقریبی در سیستم های سوئیچ شونده نامعین، به نظر می رسد. به منظور غلبه بر مشکلات ذکر شده، این مقاله یک مدل مناسب ارائه می کند. به منظور به کار گیری روش کنترل پیشنهاد شده، کنترل تاخیر زمانی مقاوم را به کنترل برنامه ریزی پویا تقریبی اضافه می کنیم. ابتدا عدم قطعیت ها توسط کنترل تاخیر زمانی مقاوم جبران می شوند. سپس سیگنال سوئیچ و ورودی کنترل بوسیله برنامه ریزی پویا تقریبی طراحی می شوند که یک پاسخ فیدبکی برای شرایط اولیه مختلف ارائه می کند. بحثی پیرامون محدود بودن حالت ها و نتایج شبیه سازی کارامدی روش کنترل پیشنهادی را ارزیابی می کند.
    کلیدواژگان: برنامه ریزی پویا تقریبی، کنترل تاخیر زمانی مقاوم، سیستم سوئیچ شونده نامعین
  • وحید سعیدی، علی اکبر افضلیان* صفحات 29-34
    الگوریتم کاهش کنترل نظارتی برای کاهش ناظر یکپارچه با تعداد حالتهای کمتر در سیستمهای گسسته-پیش آمد استفاده می شود. با وجود اینکه ناظر کاهش یافته و ناظر اصلی نسبت به سیستم گسسته پیس آمد معادل کنترلی هستند اما معادل بودن کنترلی آنها تحت مشاهدات جزئی تضمین نشده است. در این مقاله الگوریتم کاهش ناظر در حالتی که تمامی پیش آمدها قابل مشاهده نباشند توسعه داده می شود. در واقع یک ناظر امکان پذیر با مشاهدات جزئی بجای ناظر اصلی در الگوریتم کاهش تعداد حالتها استفاده می شود. بدین منظور یک پوشش کنترلی بر اساس سازگاری کنترلی مجموعه های نایقینی از حالتهای ناظر اصلی ایجاد می گردد. برای ایجاد پوشش کنترلی چهار تابع پایه برای دریافت اطلاعات کنترلی و نشاندار شدن مجموعه های نایقینی تعریف می گردد. در ناظر کاهش یافته فقط پیش آمدهای رویت پذیر باعث تغییر حالت می شوند. در نهایت نتیجه کار با چند مثال نشان داده شده است.
    کلیدواژگان: سازگاری کنترلی، پوشش کنترلی، سیستمهای گسسته پیش آمد، مشاهدات جزئی، کاهش ناظر
  • عباسعلی انصاری نژاد، مهدی شهباریان * صفحات 35-41
    هدف این پژوهش توصیف یک مدل جدید به نام ترکیب سیستم استنتاج نرو فازی تطبیقی و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات برای پیش بینی خوردگی کربن استیل تحت محیط های دریایی متفاوت میباشد. دیتاست استفاده شده برای این پزوهش شامل 5 پارامتر بنام های دما، اکسیژن حل شده، میزان شوری، pH، و پتانسیل اکسایش کاهش به عنوان متغیرهای ورودی سیستم و نرخ خوردگی بعنوان متغیر خروجی میباشد. در مدل هیبریدی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات برای پیدا کردن پارامترهای بهینه سیستم استنتاج نرو فازی تطبیقی بکار گرفته شد تا قدرت عمومی سازی مدل را بهبود ببخشد. میزان کارایی مدل هیبریدی نسبت به نتایج ازمایشی با دو مدل بنام های ترکیب سیستم استنتاج نرو فازی تطبیقی- الگوریتم ژنتیک و مدل ماشین بردار رگرسیون مقایسه شدند. نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی خطاهای پیش بینی کمتری نسبت به دو مدل دیگر دارد. در واقع مدل پیشنهادی یک مدل کاربردی و مناسب و قابل اعتماد برای پیش بینی خوردگی کربن استیل در محیط های دریایی متفاوت فراهم می اورد.
    کلیدواژگان: پیش بینی خوردگی، سیستم استنتاج نرو فازی تطبیقی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات، ماشین بردار رگرسیون، کربن استیل
|
  • Seyyed Kamal Hosseini-Sani *, Nima Vaezi, Parisa Tavakkoli Pages 1-9
    In the recent years, wind energy improves to one of the most important sources of electricity production. For instance it is predicted that the installed wind capacity in China will be about 40 GW till 2020. The permanent magnet synchronous generators (PMSG) which contains a permanent magnet that causes DC excitation current in the stator windings, are widely used in variety of wind turbines. The advantages of this type of generators in comparison to the others, are higher efficiency, controllable terminal voltage and reactive power. It is also remarkable that the PMSG speed can be controlled by the converter leads to MPPT implementation. The MPPT is always implemented to control the generator speed and output power between the cut-in and nominal wind speed. It is necessary to control the generator speed by pitch or stall control for upper rated wind speeds. In this paper after explaining the structure and components of a typical wind turbine with permanent magnet synchronous generator, designing of an offline DMC (Dynamic Matrix Control) and a gain scheduled PI pitch controller are presented. Both of these controllers have been tested on the practical simulator of 100 KW wind turbine with PMSG generator and the results are presented and compared.
  • Ali Karimpour *, Nima Vaezi, Mahmood Khatibi Pages 10-14
    Nonlinear behavior is a common feature of all real-world systems. However, for the sake of simplicity, a linear model is often used in the controller design procedure. Nevertheless, the neglected nonlinear dynamics could degrade the performance of controller drastically. This study presents a new method of designing a model predictive controller (MPC) for a class of nonlinear systems. In the proposed method, an MPC is first designed in state space based on a linear model and then modified by using modal series to compensate for the effect of the neglected nonlinear dynamics in the linear model. Because the proposed controller adjusts a linear controller instead of designing a new one, it can be easily applied in industries to modify controllers that have been designed based on linear models. In addition, its computational burden is much less than that of nonlinear MPC methods. In this study, the proposed technique is used to control two real-world systems, and the results of its application are discussed.
  • Behzad Zabihi *, Seyed Mohammad Ali Mohammadi, Adib Barshan Pages 15-22
    This study is aimed at designing offline and online controllers for energy management of series hybrid electric vehicles (SHEV). where beside decreasing fuel consumption and keeping battery state of charge within acceptable range, reduces air pollution .In this paper two energy management strategies of SHEV are designed. In first strategy based on known driving cycle, a fuzzy logic controller (FLC) is designed to manage energy and power between Electric battery (EB) and internal combustion engine (ICE). In Second control strategy widths of Gaussian membership functions in designed FLC of first strategy are optimized. Preliminarily optimization of Gaussian membership functions widths is done by ant colony optimization (ACO) algorithm, then according to four representative driving cycles, four optimized FLCs are designed. In contrast with first strategy these four FLCs can manage energy and power between EB and ICM for an unknown driving cycle.
    Recognition of deriving cycle is based on main features extraction of each driving cycle. A learning vector quantization (LVQ) neural network is used to recognized pattern of unknown driving cycle. Finally after recognition of driving cycle, a Driving cycle recognition (DCR) network algorithm is used to manage switching between optimized FLCs. To verify performance and efficiency of proposed method simulation performed due to Matlab/Advisor environment
  • Maryam Baluchzadeh, Ali Karimpour *, Naser Pariz Pages 23-28
    This paper presents robust optimal control of an uncertain nonlinear switched system with forced subsystems. The uncertainties include external disturbance and parametric uncertainties. Switching signal and control input are designed to minimize a given cost function. Approximate dynamic programming (ADP) has been efficiently applied to certain switched systems as an optimal control strategy. Since approximate dynamic programming method is model based, there would seem to be some difficulties to apply approximate dynamic programming to uncertain switched system. To overcome these mentioned problems, this paper presents an appropriate model. In order to apply proposed control approach, robust time-delay controller is added with ADP control. At first uncertainties are compensated by robust time-delay controller. Then the switching signal and the control input are design by approximate dynamic programming that provides a feedback solution for unspecified initial conditions. The discussing boundedness of states and simulation results verify the effectiveness of the proposed control approach.
  • Vahid Saeidi, Ali Akbar Afzalian Orcid *, Davood Gharavian Pages 29-34
    Supervisor reduction procedure can be used to construct the reduced supervisor with a reduced number of states in discrete-event systems. However, it was proved that the reduced supervisor is control equivalent to the original supervisor with respect to the plant; it has not been guaranteed that the reduced supervisor and the original one are control equivalent under partial observation. In this paper, we extend the supervisor reduction procedure by considering partial observation; namely not all events are observable. A feasible supervisor which is constructed under partial observation becomes reduced based on control consistency of uncertainty sets of states, instead of the original supervisor. In order to construct a partial observation reduced supervisor, a partial observation control cover is constructed based on control consistency of uncertainty sets in the supervisor. Four basic functions are defined in order to capture the control and marking information on the uncertainty sets. In the resulting reduced supervisor, only observable events can cause state changes. The results are illustrated by some examples.
    Keywords: control consistency, control cover, discrete-event systems, partial observation, supervisor reduction
  • Abasali Ansarinezhad, Mehdi Shahbazian * Pages 35-41
    This research aims to describe a novel model, namely Hybrid Adaptive-Neuro Fuzzy Inference System-Particle Swarm Optimization (ANFIS-PSO), for predicting corrosion rate of 3C steel considering different marine environment factors. In the present research, five parameters (temperature, dissolved oxygen, salinity, pH, and oxidation–reduction potential) were used as input variables, with corrosion rate being the only output variable. In the proposed hybrid ANFIS-PSO model, the PSO served as a tool to automatically search for and update optimal parameters for the ANFIS, so as to improve generalizability of the model. Eeffectiveness of the hybrid model was then compared those to two other models, namely Adaptive-Neuro Fuzzy Inference System–Genetic Algorithm (ANFIS-GA) and Support Vector Regression (SVR) models, by evaluating their results against the same experimental data. The results showed that the proposed hybrid model tends to produce a lower prediction error than those of ANFIS-GA and SVR with the same training and testing datasets. Indeed, the hybrid ANFIS-PSO model provides engineers with an applicable and reliable tool to conduct real-time corrosion prediction of 3C steel considering different marine environment factors.
    Keywords: corrosion prediction, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS), Particle Swarm Optimization (PSO), Support Vector Regression (SVR), steel
  • Mohammad Reza Soltanpour *, Reza Hooshmand Pages 42-50

    In recent decades, the researchers have been attracted in utilizing of the multi-agent systems due to the sophistication in industrial processes, the cost of performing them and increasing the reliability. One of the interesting problems in this field of study is formation control of agents. In this paper, we are going to design a decentralized control strategy for the formation control of a group of quadrotors. To be more specific, we simplify the nonlinear dynamic of a quadrotor by using motion approximation and feedback linearization. Then, we solve the formation control problem of quadrotors by the utilization of leader-follower strategy with a decentralized protocol. In this control strategy, only do a partial number of followers have access to the leader’s information. This matter can reduce noticeably the energy consumption of the leader since it requires to send less amount of information. Thereafter, we will corroborate the convergence of quadrotors to the predefined formation and leader tracking mathematically. Finally, the simulation example will be presented in order to validate the theoretical results.

    Keywords: Index Terms—Multi-agent system, Formation control, Quadrotor, Leader-follower, Tracking
  • Elham Amini Boroujeni * Pages 51-58

    This paper proposes the states estimation of one-sided Lipschitz fractional order systems. In this regard, using an LMI based continuous frequency distribution results in H nonlinear resilient observer design in the presence of an exogenous disturbance input and observer's gain perturbation. Since one-sided Lipschitz class of nonlinear systems encompasses a wide range of nonlinearities including the Lipschitz class, It is shown that the proposed observer design based on the one-sided Lipschitz systems has simpler LMI and it can tolerate a wide range of changes in gains perturbation and exogenous disturbances compared to recent research findings for the counterpart Lipschitz systems. Finally, a financial fractional order system with Lipschitz nonlinearity is presented as an example, which can illustrate the effectiveness of the proposed one-sided Lipschitz observer design and compare the feasible region of input disturbance and observer’s gain for both Lipschitz and one-sided Lipschitz observer design.

    Keywords: Index Fractional order nonlinear systems, Linearmatrix inequalities (LMIs), One-sided Lipschitzsystems, Robust observer