فهرست مطالب

دریا فنون - سال ششم شماره 3 (پاییز 1398)
  • سال ششم شماره 3 (پاییز 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • طراحی مسیر روی خط برای ربات خودمختار زیرسطحی در یک بستر تقریبا ناشناخته به روش درخت جستجو سریع تصادفی محلی
    احسان طاهری، محمد حسین فردوسی*، محمد دانش صفحات 1-15
    تقریبا ناشناخته بودن محیط بیکران دریا ها و نبود نقشه دقیق قبلی از فضای کاری یکی از چالش های فعلی ربات های خودمختار زیرسطحی در انجام ماموریت های محوله می باشد. هدف این پژوهش، طراحی مسیر بصورت روی خط برای یک ربات خودمختار زیرسطحی از موقعیت و سرعت ابتدایی به موقعیت و سرعت هدف در یک فضای کاری تقریبا ناشناخته با حضور موانع از پیش نامعلوم می باشد. برای این منظور، الگوریتم طراحی مسیر درخت جستجو سریع تصادفی محلی برای ربات معرفی می گردد. الگوریتم مذکور شامل سه جزء به هم پیوسته: ماژول طراحی مسیر، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ و ماژول تشخیص مانع می باشد. هر یک از گره های تولیدی توسط ماژول طراحی مسیر و شاخه های مربوطه از منظر قیدهای سینودینامیکی ربات توسط کنترل کننده سطح پایین و مدل دینامیکی غیرخطی بررسی می-شوند. چنانچه گره و شاخه بطور همزمان قیدهای مذکور را در بازه زمانی مدنظر برآورده نمایند، به همراه سیگنال های کنترلی توسط الگوریتم طراحی مسیر برای طراحی مسیر نهایی ذخیره می گردند. چنانچه ماژول تشخیص مانع ربات، مانعی از پیش نامعلوم را بر روی مسیر طراحی شده تشخیص دهد، ماژول طراحی مسیر محلی بلادرنگ به منظور اجتناب از برخورد با آن، درخت جستجو سریع تصادفی محلی را از موقعیت و وضعیت فعلی ربات به نزدیک ترین گره درخت طراحی شده توسعه می دهد. الگوریتم پیشنهادی به منظور ارزیابی برروی یک کامپیوتر صنعتی تک بورد پیاده سازی شده و بصورت زمان حقیقی در محیط xPC-Target متلب مورد آزمون پردازنده در حلقه قرار گرفت. نتایج آزمون نشان می دهد که ربات به کمک الگوریتم طراحی مسیر پیشنهادی نه تنها قادر به اجتناب از برخورد با موانع از پیش نامعلوم می باشد، بلکه به دلیل ماهیت تصادفی آن، از سرعت مطلوبی در طراحی مسیر در محیط های متشکل از موانع بسیار، بصورت روی خط برخوردار است.
    کلیدواژگان: ربات خودمختار زیرسطحی، طراحی مسیر، بستر تقریبا ناشناخته، درخت جستجو سریع تصادفی محلی، آزمون پردازنده در حلقه
  • تشخیص و ردیابی اشیا در قایق ربات خودران با استفاده از بینایی استریو
    الهام عمرانی، حسین موسی زاده*، محمود امید، مهدی طالع ماسوله صفحات 16-29
    امروزه یکی از چالش های اصلی در حوزه دریایی، کنترل و پایش بنادر در شرایط آب و هوایی متفاوت می باشد که برای این منظور از قایق ربات های خودران استفاده می شود. در این تحقیق، که بخشی از پروژه قایق ربات مروارید می باشد، از سیستم بینایی استریو بمنظور تشخیص، مکان یابی و ردیابی زمان-واقع اشیا استاتیک و دینامیک در قایق ربات خودران مروارید استفاده شد. بمنظور ارزیابی الگوریتم ارائه شده، دو سری آزمایش طراحی و اجرا شدند؛ در آزمایش اول، قایق ربات کنار سایر قایق های ثابت یا دیواره های اسکله حرکت کرد تا اشیا ثابت را مکان یابی کند. در آزمایش دوم نیز یک قایق هدف مجهز به RTK-GPS در نظر گرفته شد تا دقت الگوریتم در ردیابی آن سنجیده شود. نتایج تحقیق در قالب نقشه ارتفاعی دیجیتال و ترسیم مسیر طی شده توسط قایق ربات و قایق هدف ارائه شد. دقت ردیابی سیستم استریو نسبت به RTK-GPS ارزیابی شد که حداقل خطای سیستم استریو در ردیابی، مقدار 1/575 متر بدست آمد که این میزان خطا توسط فیلتر کالمن به مقدار 0/6621 متر کاهش پیدا کرد.
    کلیدواژگان: دوربین استریو، مکان یابی، ردیابی اشیا، نقشه ارتفاعی دیجیتال، فیلتر کالمن توسعه یافته
  • شکل دهی پرتو مقاوم در پردازش سیگنال آرایه ای
    هادی امیری*، مصطفی ناصری صفحات 30-48
    شکل دهی پرتو یکی از مهم ترین بلوک های پردازش سیگنال آرایه ای در سونار می باشد که به دلیل ماهیت محیط و شرایط کاری، نیازمند بهره گیری از روش های وفقی و مقاوم است تا بتواند مشخصات مناسبی در خروجی شکل دهنده پرتو ارائه دهد. در مقاله حاضر، به بررسی و تحلیل آخرین روش های شکل دهی پرتو وفقی و مقاوم مانند روش های تغییر ماتریس کوواریانس بهبودیافته، پرداخته شده و در نهایت به کمک شبیه سازی در سناریوهای متفاوت و شرایط مختلف کاری شامل خطا در بردار نگاه آرایه، اختلال بهره و فاز سنسورها، محیط های پرنویز و وجود تداخل های قوی، توانمندی و قابلیت های آنها ارائه گردیده است و مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج به دست آمده نشان می دهد روش های Diagonal Loading، LCMV و LCMV mod در حالات مختلف از کارآیی مناسب برخوردار نیستند و روش های CMR و ESB در حضور خطای بردار نگاه، تداخل قوی و نویز محیطی زیاد و وجود اختلال در میزان بهره و فاز، از عملکرد مناسبتری برخوردار می باشد.
    کلیدواژگان: شکل دهی پرتو، مقاوم، وفقی، سونار
  • مدیریت انرژی تولیدی یک سیستم رانش الکتریکی هیبریدی در یک شناور نمونه عملیاتی با هدف بهبود دنبال کردن بار
    رضا مرادپور، محمد رسول جان نثار*، نادر مرتضوی صفحات 49-60
    امروزه سیستم های الکتریکی، با توجه به مزایایی فراوان، برای استفاده در رانش و تولید توان شناورهای نمونه عملیاتی مورد توجه قرار گرفته اند. در سیستم های رانش الکتریکی مبتنی بر انرژی های تجدیدپذیر که نقش به سزایی در کاهش آلاینده های زیست محیطی دارند، منابعی هم چون پیل سوختی، خازن و باتری مورد استفاده قرار می گیرد. مدیریت توان تولیدی این منابع به منظور پاسخ مناسب به تغییرات بارهای رانشی و سایر بارهای مصرفی شناور، از جمله اقدامات مهم می باشد. در این مقاله با توجه به چگالی انرژی و توان این منابع و سرعت پاسخ آن ها، راه برد مدیریت انرژی بر این اساس استوار است که تغییرات سریع بارها توسط خازن و تولید پایدار انرژی توسط باتری و پیل سوختی انجام بپذیرد. به این منظور یک سیستم الکتریکی شامل منابع، مبدل ها، بارهای رانشی واقعی و بار هتل برای یک شناور نمونه عملیاتی طراحی شده و با توجه به راه برد مدیریت انرژی معرفی شده، پاسخ سیستم به الگوهای مختلف تغییرات بار سنجیده شده است. نتایج نشان از کارآمد بودن سیستم الکتریکی و راه برد مدیریت انرژی معرفی شده دارد. همچنین در کنترل میزان شارژ باتری، روش ارائه شده در این مقاله بهتر از دو روشی که مقایسه با آن ها انجام شده عمل می کند.
    کلیدواژگان: سیستمهای هیبریدی، رانش الکتریکی، شناور عملیاتی، مدیریت انرژی
  • طراحی کنترل کننده مدلغزشی-عصبی برای کلاس خاصی از موتور سنکرون مغناطیس دائم به منظور بهره گیری در زیردریایی بدون سرنشین
    سجاد محمدعلی نژاد*، سیده نرگس مهدیان زاده، رضا قاسمی، مصطفی قضاوی مقدم صفحات 61-74

    در این مقاله، طراحی کنترل کننده مدلغزشی-عصبی برای کلاس خاصی از موتور سنکرون مغناطیس دائم به منظور بهره گیری در زیردریایی بدون سرنشین مورد بررسی واقع شده است. ابتدا موتور مدنظر با مشخصاتی که در مقاله ارائه شده در نرم افزار تمام موج ماکسول که بر پایه روش المان محدود می باشد، طراحی و شبیه سازی شده است؛ سپس با استفاده از داده های حاصله از شبیه سازی موتور در نرم افزار، مدل غیرخطی به وسیله شبکه عصبی استخراج شده است. از آنجا که بهره گیری از روش های کنترل مبتنی بر مدل به دلیل وابستگی شدید به مدل سازی و همچنین به علت استفاده از سنسورها گران و دارای خطا خواهد بود، بهره گیری از کنترل کننده بدون سنسور مورد استفاده قرار گرفته که با توجه به مدل غیرخطی مطروحه، کنترل کننده مدلغزشی برای این موتور خاص طراحی شده است. کنترل کننده مدلغزشی-عصبی ارائه شده با توجه به مقاوم بودن در مقابل عدم قطعیت های سیستم و اغتشاشات خارجی، پایداری حلقه بسته سیستم کلی و همگرایی خطای ردیابی به صفر، نتایج بهتری را نسبت به کنترل کننده PID بدست آورده است. نتایج شبیه سازی انجام شده در این مقاله عملکرد مناسب مدل و کنترل کننده پیشنهادی را تایید می نماید.

    کلیدواژگان: موتور سنکرون مغناطیس دائم، کنترل کننده مدلغزشی، شبکه عصبی، روش المان محدود، زیردریایی بدون سرنشین
  • کنترلر DTC ماشین القایی به صورت بهبود یافته در حالت قطع فاز برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا و توان بالا
    اصغر طاهری*، مریم نقیلو، حسین معصومخانی صفحات 75-86
    هدف از مقاله، ارائه روشی کارآمد در کنترل ماشین القایی شش فاز، هنگام بروز خطای قطع فاز است. اصلی ترین مزیت استفاده از موتورهای القایی چند فازه، کاهش جریان عبوری از کلیدهای اینورتر آن نسبت به اینورتر های سه فاز می باشد؛ این موضوع باعث عدم نیاز به اینورترهای چند سطحی برای انتقال توان زیاد به موتور است. در بین تمام ماشین های چند فازه، موتور القایی شش فاز قفس سنجابی، به دلیل تشابهات بسیار آن به موتور القایی سه فاز، در دو زمینه نحوه مدل کردن این موتور بوسیله معادلات ریاضی و کنترل آن، بیشتر مورد توجه واقع میباشد.در این پایان نامه از روش کنترل مستقیم گشتاور برای کنترل ماشین 6 فاز استفاده شده است. از آنجایی که در روش DTC استاندارد ماشین القایی شش فاز ریپل شار و گشتاور زیاد و هارمونیک های با دامنه بزرگ از مرتبه (6k±1) تولید می شود، در این پایان نامه از شیوه کنترلیای که بر مبنایDuty Cycle Control برای کاهش هارمونیک ها و تلفات، ریپل شار و گشتاور در روش کنترل مستقیم گشتاور ماشین القایی شش فاز ارائه شده است، استفاده شده است. علاوه بر این در این پایان نامه به جای استفاده ازروش های مرسوم در کنترل ماشین 6 فاز در هنگام قطع فاز، روشی کارآمد برای کنترل موتور هنگام بروز خطای قطع یک فاز برای حالت بهبود یافتهیDTC استاندارد ارائه شده که در کاربردهای دریایی و غیره مناسب است.
    کلیدواژگان: ماشین القایی 6فاز، روش کنترل گشتاور، کاهش ریپل
  • تست طولانی مدت سری پیل سوختی پلیمری با کاربرد در سیستم های پیش رانش مستقل از هوای زیردریایی
    محمد سلیمانی*، مجید خورشیدیان، مجید رهگشای، حسین مسروری صفحات 87-100
    تلاش برای کسب تکنولوژی در زمینه ساخت زیردریایی مجهز به سیستم پیش رانش مستقل از هوا در حال افزایش می باشد. پیل سوختی پلیمری یکی از گزینه های مناسب به عنوان سیستم تامین توان زیردریایی می باشد. پایداری یکی از شاخص های اصلی رقابت فناوری پیل سوختی پلیمری با دیگر فناوری های تولید توان است. با توجه به اهمیت تست بررسی پایداری سری پیل سوختی پلیمری، برای اولین بار در کشور ایران، در این تحقیق عملکرد سری پیل سوختی پلیمری در طول مدت 200 ساعت مورد ارزیابی قرارگرفت. نحوه انجام تست طولانی مدت بر اساس پروتوکل های معتبر جهانی و باتوجه به کاربری موردنظر، در سه بخش ارزیابی منحنی قطبیت، طیف امپدانس الکتروشیمی پیل سوختی و تغییرات یون فلوئور (تست فنتون)، pH و هدایت الکتریکی آب خروجی سمت آند و کاتد در بازه های زمانی 25 ساعت طراحی گردید. براساس نتایج بدست آمده مشخص گردید قحطی اکسیدان، تجمع ذرات آب در سل سوم و تشکیل قطرات آب در شیر سوزنی که ناشی از طراحی منیفولدهای گازهای واکنش دهنده و همچنین نحوه ی بهره برداری از سل می باشند، به عنوان عوامل برگشت پذیر افت عملکرد سری پیل سوختی عمل می نمایند. با بررسی طیف امپدانس الکتروشیمی مشخص گردید مقاومت اهمی در طول تست 200 ساعته تقریبا ثابت و معادل mΩ/cm2 1500 باقی ماند. مقاومت انتقال بار بیشتر در سل سوم نسبت به بقیه ی سل ها را می توان به تجمع آب در سل آخر نسبت داد. بررسی یون فلوئور، pH و هدایت الکتریکی آب خروجی از سمت آند و کاتد سری محدود 3 سل پیل سوختی مشخص نمود عملکرد سری در مدت زمان 200 ساعت تاثیری بر روی ساختار غشاء نداشته و تخریب شیمیایی ساختار آن در زمان های طولانی تر رخ خواهد داد.
    کلیدواژگان: زیردریایی، پیل سوختی پلیمری، پایداری، تست طولانی مدت، افت عملکرد
  • بررسی تغییرات دما و شوری سطح دریای عربی از سال 2010 تا 2017
    سعید ملااسماعیل پور، مهدی محمد مهدیزاده*، اسماعیل حسن زاده، محمدرضا خلیل آبادی صفحات 101-112
    روند گرمایشی در اقیانوس هند سهم عمده ای در روند کلی میانگین گرمایش سطح اقیانوس های جهانی دارد که در این میان سهم دریای عربی بنابر شرایط خاص حاکم بر آن به لحاظ جغرافیایی و بادهای مونسون قابل توجه است. در این پژوهش تغییرات درون و بین سالیانه دما و شوری سطح دریای عربی از سال 2010 تا 2017 با استفاده از مدل MITgcm، با دقیق ترین اطلاعات عمق سنجی با دقت مکانی 033/0 درجه بررسی شده است. به این منظور داده های دما، شوری، نرخ تبخیر منهای بارندگی، باد، شار گرمای خالص با دقت زمانی یک ماهه و دقت مکانی یک درجه به عنوان داده های اولیه، نخست به دقت مدل درآمده و سپس به مدل معرفی گردید. در این مدل معادله های ناویر-استوکس در حالت غیر خطی، تراکم ناپذیر و غیرهیدروستاتیکی با گسسته سازی حجم محدود مکانی بر روی یک شبکه محاسباتی مکعبی حل می گردد. نتایج تحلیل زمانی در دوره مذکور و در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد که میانگین دمای سطح دریا 36/0 درجه سانتیگراد و میانگین شوری سطح دریا نیز PSU 04/0 افزایش داشته است. این در حالیست که بیشترین مقدار دما و شوری سطحی در طول دوره مطالعه مربوط به ژوئن سال 2016 است که مقادیر این متغیرها به ترتیب 30 درجه سانتیگراد و PSU51/36 است. علت این تغییرات می تواند عواملی نظیر تبخیر بیش از بارندگی در دریای عربی، تنش بادهای مونسون، وارونگی های جریانی و شار گرمای خالص باشد.
    کلیدواژگان: دریای عربی، مونسون، دمای سطح دریا، شوری سطح دریا، مدل MITgcm
  • شبیه سازی گردش و اثر پیچک های میان مقیاس اقیانوسی بر پروفایلهای سرعت صوت در خلیج فارس توسط مدل ROMS
    سمیه محمدی فیروز، سارا الله یاری بیک*، مجتبی عظام، عباسعلی علی اکبری بیدختی، محمدرضا سهیلی فر، میثم محمودیان شوشتری صفحات 113-127

    گردش متغیر و تشکیل پیچک های میان مقیاس در خلیج فارس توسط خروجی مدل سه بعدیROMS با تراکم پذیری حدود 3 کیلومتر توسط داده های سال 2009 در 16 لایه تراز سیگما شبیه سازی شده است. گردش در خلیج فارس عمدتا ناشی از سه فاکتور اثر باد، چگالی (جریان های ترموهالاینی) و جزر و مد می باشد. اصلی ترین جریان در خلیج فارس که سایکلونیک است، در اثر اختلاف چگالی ایجاد می شود. همچنین، نوسانات در نیروی تنش باد باعث ایجاد جریانی متغیر در تنگه هرمز می شود. این چرخش تبادلی متغیر باعث ایجاد یک ناپایداری محلی و تولید پیچک های سیکلونی می شود. گردش های پادساعتگرد در مرکز خلیج فارس از آوریل تا جولای قوی تر می شوند تا اینکه در ماه آگوست بیشترین وضوح در شکل گیری پیچک ها مشاهده می شود. در تحقیق حاضر با انتخاب چهار ایستگاه در موقعیت های مختلف از خلیج فارس، تاثیر پیچک ها بر روی دما، شوری و به طور خاص بر سرعت صوت بررسی شده است. از آنجا که نحوه انتشار امواج صوتی در محیط زیر آب از جمله عوامل بسیار موثر در عملکرد سامانه-های آکوستیکی می باشد، اثرحضور و عدم حضور پیچک ها بر پروفایلهای سرعت صوت با یکدیگر مقایسه گردید و نتیجه این که، حضور پیچک ها باعث کاهش انتشار سرعت صوت و اتلاف انتقال صوت می گردد.

    کلیدواژگان: گردش، جریان سیکلونی، پیچک های میان مقیاس، پروفایل سرعت صوت
|
  • AUV real-time path planning in partly unknown environment through the Local-RRT
    Ehsan Taheri, Mohammad Hossien Ferdowsi *, Mohammad Danesh Pages 1-15
    The partly unknown environment of the vast seas and the lack of prior accurate map of the workspace is one of the current challenges facing the autonomous underwater vehicle (AUV) in carrying out missions. Real-time path planning for an AUV from an initial position and velocity to a target position and velocity in a partly unknown environment by considering the pre-unknown obstacles is the main motivation of this research. For this purpose, the local rapidly-exploring random tree (L-RRT) algorithm is proposed for the AUV. This L-RRT consists of three tightly coupled components of: a path planning module (PPM), a local real-time path planning module (LRPPM) and an obstacle detection module (ODM). Each of a random vertices and related branch are generated through the PPM and then from the perspective of the kinodynamic constraints are evaluated by the low-level controller and nonlinear AUV model. If the generated vertex and related branch in the considered time satisfy the kinodynamic constraints in simultaneous manner, these and in addition the horizontal and vertical control signals are recorded through the path planner algorithm. If a pre-unknown obstacle is detected by the ODM, path is re-planed through the LRPPM based on the current position and orientation of AUV to the nearest vertex. The L-RRT is implemented on the single board computer (SBC) through the xPC-Target builder and then the ability of this algorithm is evaluated through the processor-in-the-loop (PIL) test. The results of the PIL tests indicate that the AUV through the proposed L-RRT not only plans the path by avoiding the pre-unknown obstacles in a cluttered environment, but also due to the random nature of this method the path is planned in a real-time manner.
    Keywords: Autonomous Underwater Vehicle (AUV), Path Planning, Partly unknown environment, Local Rapidly-exploring Random Tree (L-RRT), Processor-in-the-Loop (PIL) Test
  • Detecting And Tracking Objects In An Autonomous Surface Vehicle Using Stereo Vision
    E Omrani, H Mousazadeh *, Mahmoud Omid, Mehdi Tale Masouleh Pages 16-29
    Nowadays, one of the main challenges in the maritime is the control and monitoring of ports in different weather conditions. To achieve this, Autonomous Surface Vehicles (ASV) are used. In this research, as part of the Morvarid research project, a stereo vision system was implemented on an ASV to detect, localize, and track static and dynamic objects. In order to examine the proposed obstacle detection algorithm, two sets of experiments have been designed; first, the ASV moves toward stationary objects to localize all static and dynamic objects. Second, the ASV tracks a target boat, which equipped with an RTK-GPS and estimates relative and absolute positions and movement vector. The results showed that the proposed algorithm successfully estimated 3D size and position of the surrounding objects. The accuracy of the tracking algorithm was evaluated in the digital elevation map, with the lowest RMSE of 1.575 (m), and 0.6621 (m) using raw and EKF data, respectively.
    Keywords: Stereo Camera, localization, Tracking, Digital elevation map, Extended Kalman Filter
  • Robust Beamforming in Array Signal Processing
    H Amiri *, M Naseri Pages 30-48
    Beamforming is one of the most important array signal processing blocks in sonar systems which due to the nature of the environment and conditions of operating, requires using of the robust and adaptive methods to provide the feasible specifications in outputs. In the present paper, the latest methods for the adaptive robust beamforming such as enhanced and modified covariance matrix methods are investigated and finally, by using of simulation in different scenarios and conditions such as steering vector error, sensors gain and phase perturbation and high power noise and strong interference, their capabilities and abilities are presented and method are evaluated. The results show that the methods of Diagonal Loading, LCMV and LCMV mod in different states are not feasible and CMR and ESB methods in the presence of error of steering vector, strong interference and high power noise and gain and phase distortion are more suitable.
    Keywords: beamforming, Robust, Adaptive, sonar
  • Energy Management of a Hybrid Electric Propulsion System in an Typical Operational Vessel to Improve Load Following
    R Moradpur, M.R Jannesar *, N Mortazavi Pages 49-60
    Today, electrical systems, given the many advantages, have been used in propulsion and power production for typical operational vessels. In renewable electrical propulsion systems that play a significant role in reducing environmental pollutants, resources such as fuel cells, capacitors, and batteries are used. Managing the power production of these resources is one of the most important measures for proper propulsion and other loads following. In the proposed energy management strategy, with respect to the energy and power density of these resources and their response rate, the rapid changes are covered by the capacitor and the steady state energy is produced by the battery and fuel cell. For this purpose, an electrical system consisting of sources, converters, real propulsion load and hotel load is designed for a typical operational vessels, then according to the introduced energy management strategy, the system load following is evaluated. The results indicate the efficiency of the electrical system and the proposed energy management strategy. Also, in controlling the battery state of charge (SOC), the method presented in this paper is better than the two methods compared with them.
    Keywords: Hybrid systems, Electric propulsion, Operational Vessel, Energy Management
  • Designing a Neural-Sliding Mode Controller for a Certain Class of Permanent-magnet Synchronous Motors for use in Unmanned Submarines
    S Mohammad Ali Nezhad *, S. N Mahdianzade, R Ghasemi, M Ghazavipour Moghadam Pages 61-74

    In this paper, a new design is proposed for a neural-sliding mode controller for a certain class of permanent-magnet synchronous motors to employ in unmanned submarines. Using presented specifications; first, the intended motor is designed and simulated in the Maxwell full-wave software based on the finite element method. Then, the nonlinear model is derived by the neural network using the data obtained from the simulation of the motor in the software. Since the model-based control methods are expensive and error-prone due to the high dependence on the modeling as well as the use of sensors, a sensorless controller is used, and with respect to the proposed nonlinear method, a sliding mode controller is designed for this particular motor. The proposed neural-sliding controller has obtained better results than the PID controller due to its robustness against system uncertainties and external disturbances, the overall closed-loop stability and convergence of error-trace to zero. The simulation results confirm the proper performance of the proposed model and controller.

    Keywords: Permanent Magnetic Synchronous Motor, Sliding mode controller, Neural network, finite element method, unmanned submarines
  • Improved DTC of six-phase Induction machine in Phase fault in high power and high reliability aplication
    A Taheri *, M Naghilu, H Masoumkhani Pages 75-86
    In this research, a proper Duty Cycle Control method in Direct Torque Control (DTC) of six-phase induction machine in open phase mode is proposed. In conventional switching table DTC of six-phase induction machine, the torque and flux ripples are high and large harmonics by order (6𝑘±1) are produced. To overcome to this disadvantages a control method based on duty cycle control is used which produce less torque and flux ripples and harmonics losses. In this research, instead of using the common way to obtain new switching table in open phase mode, a new switching table is presented that can be combined to duty cycle method to achieve better results in open phase mode. In this method a simple and useful control method to calculate the duty cycle of each vector which is independent from machine parameters is used. Without considering the open phase fault, this technique has these advantages: less torque and flux ripples, independent from the load and speed changes, less current harmonics and almost sinusoidal shape, and zero power loss in (𝑧1−𝑧2) subspace. In addition, in open phase mode the results are acceptable and the machine continues to operate without speed drops. The simulation results presented in this paper show the preference of the proposed methods.
    Keywords: Six-phase machine, Duty cycle control method, Ripple reduction
  • Long-term testing of PEM Fuel Cell Stack with the application of air-independent propulsion systems for submarine
    M Soleimani *, M Khorshidian, M Rahgoshay, H Masroury Pages 87-100
    The quest for technology to build submarines equipped with an air-independent propulsion system is increasing. PEM fuel is one of the best options for a submarine power supply system. Durability is one of the main competition factor of polymer fuel cell technology with other power generation technologies. Regarding the importance of polymer fuel cell stack stability tests, for the first time in Iran, performance of polymer fuel cell stack was evaluated over a period of 200 hours. Durability test condition was determined based on universal well-known protocols and according to the intended use, in three sections: assessment of polarization curve, electrochemical impedance spectroscopy and fluoride ions (Fenton test), pH, and electrical conductivity of the anode and cathode side discharge water changes in the intervals of 25 hours. Based on the results, it was found that oxidant shortage, accumulation of water particles in the third cell, and the formation of droplets of water in needles, caused by the design of gas manifolds as well as the applied operation conditions, act as reversible factors for the performance loss of the fuel cell stack. Analyzing the electrochemical impedance spectrum, it was determined that the ohmic resistivity remained almost constant over the 200 hour test (1500mΩ/cm2). The higher charge transfer resistance in the third cell than the others can be attributed to the accumulation of water in the last cell. Investigating the fluoride ions, pH and conductivity of the outlet water from the anode and cathode side of fuel cell stack, it was revealed that performance during 200 hours does not have an effect on the membrane chemical structure, and the chemical degradation of its structure will take place at longer times.
    Keywords: Polymer fuel cell, Durability, Long term test, electrochemical impedance spectroscopy, Performance loss
  • Investigation of Sea Surface Temperature (SST) and Sea Surface Salinity (SSS) variations in the Arabian Sea from 2010 to 2017
    S Mollaesmaeilpour, M Mohammad Mahdizadeh *, S Hassanzadeh, M. R Khalilabadi Pages 101-112
    The warming process in the Indian Ocean is a major contributor to the overall global warming trend of the global oceans and the contribution of the Arabian Sea is remarkable due to the special conditions governing it, geographically and monsoon winds. In this study, inter-and intra-annual variations of SST, SSS were studied from 2010 to 2017 using the MITgcm model in the Arabian Sea with the most accurate bathymetric data and the spatial resolution of 0.033deg and monthly temporal resolution. For this purpose, temperature, salinity, evaporation minus precipitation rate, wind, net heat flux with a spatial resolution of 1 degree and monthly temporal resolution as the initial data were first introduced to the model. In this model, Navier-Stokes equations in nonlinear, incompressible and non-hydrostatic states are solved by finite volume spatial discretization over a cubic computational grid. The results of time analysis in the mentioned period indicate that the mean sea surface temperature increased about 0.36 °C and also the mean sea surface salinity by 0.04 PSU. This is despite the fact that the highest value of temperature and surface salinity during the study period is in June 2016, the values of these variables are 30°C and 36.51 PSU respectively. The reasons can be attributed to factors such as he excess of evaporation over precipitation in the Arabian Sea, Monsoon wind stress, current inversions, net surface heat flux.
    Keywords: Arabian sea, monsoon, Sea Surface Temperature (SST), Sea Surface Salinity (SSS), MITgcm Model
  • A modeling study of circulation and effect of mesoscale eddies on sound speed profiles in the Persian Gulf by ROMS model
    S Mohammadi Firouz, S Allah Yari Beyk *, M Ezam, A. A Ali Akbari Bidokhti, M. R Soheylifar, M Mahmoudian Pages 113-127

    Abstract Seasonal variability of circulation and meso scale eddies in the Persian Gulf are investigated by using results from an (~3 km) Regional Ocean Modeling System (ROMS) with particular reference to the year 2009 in 16 sigma level. Circulation in the Persian Gulf is mainly due to three factors of wind stress, density (thermohaline flow) and tidal current. The main current in the Persian Gulf, which is cyclonic, is caused by a density difference. Also, oscillations in the wind stress force cause a variable flow in the Strait of Hormuz .Cyclonic circulation in the center of Persian Gulf will be stronger from April to July, so the model during August the highest clarity is observed in the formation of meso scale eddies. In this research, we selected 4 stations in various situations in Persian Gulf. We investigated the effect of eddies formation on salinity and temperature and specially the sound speed. As the method of sound wave propagation in underwater environment is very important to performance of acoustic system. So, The effect of the presence and absence of eddy on the sound velocity graphs was compared. The result is that, the presence of eddies decreases the sound speed propagation and the transmission loss .

    Keywords: circulation, cyclonic current, meso scale eddies, sound speed profile
  • Optimization of the total annual cost in a shell and tube heat exchanger by Ant colony optimization technique
    H Karimi *, H Ahmadi Danesh Ashtiani, C Aghanajafi Pages 128-136
    This paper examines the total annual cost from economic view heat exchangers based on ant colony optimization algorithm and compared the using optimization algorithm in the design of economic optimization of shell and tube heat exchangers. A shell and tube heat exchanger optimization design approach is expanded based on the total annual cost measured that divided to area of surface and power consumption. The optimization and minimization of the total annual cost is considered as the objective function. There are three parameters as decision variables in optimization algorithm such as tube outer diameter, shell diameter and central baffle spacing. Two cases studies considered to demonstrate the accuracy of algorithms Results have been compared with the findings of previous studies. The total annual cost is reduced about 10% and 40% for case 1 and 2 using ant colony optimization algorithm, respectively.
    Keywords: Ant Colony Optimization, shell, tube heat exchanger, Total Annual Cost, kern method