فهرست مطالب

روشهای هوشمند در صنعت برق - پیاپی 43 (پاییز 1399)
  • پیاپی 43 (پاییز 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/06/20
  • تعداد عناوین: 6
|
  • رسول دهقانی، روح الله آقاجانی* صفحات 1-12

     در سیستم های آرایه فازی مرسوم، برای بهبود تفکیک پذیری فضایی، نیاز به افزایش طول آرایه و در نتیجه افزایش تعداد المان های آنتن است. این نیاز را می توان در رادارهای چند ورودی- چند خروجی (MIMO) و با استفاده از سیگنال های متعامد ارسالی از چندین فرستنده و استفاده از المان های مجازی حاصل از آن رفع کرد. مکان المان های مجازی از کانولوشن مکان المان های فیزیکی فرستنده و گیرنده در هم به دست می آید. برای درک کارایی رادارهای MIMO مفهومی به نام آرایه مجازی معرفی شده است. هرچه آرایه مجازی بزرگ تر باشد تفکیک پذیری زاویه ای رادار افزایش می یابد. افزایش درجه آزادی آرایه مجازی بسیار وابسته به چینش المان های آرایه گیرنده و فرستنده است. آرایه تودرتو یکی از روش های شناخته شده در چینش المان های آرایه راداری MIMO است. در این مقاله آرایه تودرتوی جدید بررسی شده و سپس در یک بعد پیاده سازی شده است. ایده جدید این مقاله، استفاده از آرایه تودرتوی جدید در دو بعد است. یک روش چند مرحله ای برای پیاده سازی آرایه دو بعدی با استفاده از چینش تودرتوی جدید برای یک رادار MIMO ارایه شده است که قابل تعمیم به هر ساختار دیگری با تعداد المان های مختلف است. در انتها مزایای روش ارایه شده در قالب پهنای زاویه ای بیم اصلی رادار آورده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارایه شده در این مقاله بسیار موثرتر از روش های دیگر است. نتایج مقایسه ای ارایه شده در انتهای این مقاله نشان می دهد که پهنای بیم نصف توان روش ارایه شده تقریبا 3/0 درجه است، در حالی که این مقدار برای روش تودرتو بیش از 2 درجه است.

    کلیدواژگان: رادار MIMO، آرایه مجازی، آرایه تودرتو، افزایش رزولوشن
  • نگار دشتی، مهدی خضری* صفحات 13-27
    کنترل اندام های مصنوعی می تواند از طریق تفکیک الگوهای تصورحرکت با استفاده ازسیگنال های الکتروانسفالوگرافی (EEG) انجام شود. هدف از انجام این مطالعه تشخیص تصور حرکات دست و پا برمبنای سیگنال EEG است. مجموعه آزمون های IVA از داده های  BCI Competition IIIکه شامل سیگنال های EEG ثبت شده از 5 فرد سالم و در سه کانال C3، C4 و CZ است، برای طراحی سیستم تشخیص حرکات تصور شده به کار رفت. در ابتدا، با استفاده از روش تحلیل مولفه ی اصلی چند مقیاسی (MSPCA) اجزای اساسی نویز سیگنال EEG حذف شدند. در مرحله ی بعد، سیگنال های EEG با دو روش مختلف شامل فیلترینگ فرکانسی با استفاده از فیلتر باترورث و روش تبدیل بسته ویولت (WPT) به بخش هایی تجزیه شدند. در این مطالعه، تجزیه و تحلیل نوسانات تفکیک شده، بعد فرکتال، بعد همبستگی، پیچیدگی لیمپل-زیو و آنتروپی به عنوان ویژگی های دینامیکی برای سیگنال ها محاسبه شدند. ویژگی های مورد نظر در هر دو روش تجزیه، برای نسخه زمانی زیرباندهای تعیین شده محاسبه شدند. به منظور تعیین بهترین عملکرد سیستم، ترکیب های متفاوتی از کانال ها و ویژگی ها مورد ارزیابی قرار گرفتند. روش تجزیه بر مبنای تبدیل ویولت، درحالت استفاده از هر سه کانال و پنج ویژگی، بالاترین دقت تشخیص را ارایه کرد؛ به گونه ای که با استفاده از روش طبقه بندی ماشین بردار پشتیبان (SVM)، دقت 93 درصد در شناسایی حرکات مورد نظر به دست آمد.
    کلیدواژگان: تصور حرکت، طبقه بندی، ویژگی های غیرخطی، تبدیل ویولت، SVM
  • مریم حسن حسینی، فرهاد مصری نژاد*، همایون مهدوی نسب صفحات 29-47

    امروزه شبکه حسگر بی سیم در زمینه های فراوان و متنوعی کاربرد دارد. از جمله این کاربردها استفاده از این مدل شبکه با تعداد زیادی از گره های حسگر در زمینه ردیابی هدف مانند ردیابی دشمنان در جنگ و نظارت بر زیستگاه های حیات وحش است. ایده اصلی در بحث ردیابی هدف این است که اطلاعاتی مانند مکان، سرعت و جهت حرکت هدف در هر لحظه در دسترس باشد. از آنجایی که گره های حسگر در این مدل شبکه دارای محدودیت شدید مصرف انرژی بوده و قابلیت شارژ مجدد را ندارند، در این مقاله یک الگوریتم کارآمد ردیابی به منظور کاهش مصرف انرژی ضمن حفظ کیفیت ردیابی هدف، به نام EAASA، ارایه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی این الگوریتم در شبیه ساز NS2 با روش ردیابی هدف مبتنی بر خوشه بندی AASA (الگوریتم فعال سازی حسگر تطبیقی مبتنی بر حراج) مقایسه شده و نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی می تواند با حفظ کیفیت ردیابی به صورت چشم گیری مصرف انرژی را کاهش دهد. این امر باعث افزایش طول عمر شبکه و کاهش نرخ از دست رفتن هدف شده است.

    کلیدواژگان: شبکه حسگر، ردیابی هدف، مصرف انرژی کارآمد، مکانیزم مزآیده
  • سجاد گرجی، سعید زمانیان*، مجید معظمی صفحات 49-68
    با افزایش محبوبیت استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر در قالب ریزشبکه ها در سیستم قدرت، مسایل فنی و اقتصادی جدیدی در این صنعت پا به عرصه ظهور گذاشته اند. بهره برداری بهینه از ریزشبکه ها در حضور منابع انرژی تجدیدپذیر یکی از چالش های جدید این صنعت به شمار می رود. ریزشبکه ها شبکه های کوچکی مشتمل بر واحدهای تولید پراکنده و بارهای محلی هستند که به صورت مستقل یا متصل به شبکه های توزیع مورد بهره برداری قرار می گیرند. معمولا در ریزشبکه های منفصل از شبکه، انرژی مورد نیاز مصرف کنندگان از طریق سیستم های ترکیبی منابع انرژی تامین می گردد. هدف اصلی سیسستم های ترکیبی، تامین بار در هر لحظه از زمان و ذخیره ی انرژی اضافی برای شرایط بحرانی است. در این مقاله یک روش مدیریت انرژی بهینه ریزشبکه براساس معیارهای فنی اقتصادی و زیست محیطی با استفاده از الگوریتم جستجوی کلاغ ارایه شده است. ریزشبکه مورد مطالعه شامل منابع انرژی تجدیدپذیر، باتری و ژنراتور به عنوان پشتیبان است. در روش پیشنهادی هزینه سالیانه و میزان انتشار آلودگی به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شده است. فرآیند تخصیص بهینه واحدهای تجدیدپذیر با استفاده از الگوریتم فراابتکاری جستجوی کلاغ انجام شده است. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی نشان دهنده ترکیب بندی مناسبی از اجزاء سیستم بوده که منجر به کاهش انتشار آلاینده ها و هزینه احداث سیستم می شود.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی کلاغ، بهینه سازی ریزشبکه، قابلیت اعتماد، مدیریت انرژی
  • بهاره مظلومی فرد، عبدالرضا حاتم لو* صفحات 69-82
    شبکه های خودرویی موردی نمونه ای از شبکه های سیار موردی هستند که خودروها نقش گره های متحرک را ایفا می کنند. در این شبکه ها خودروها با یکدیگر ارتباط دارند و می توانند به یکدیگر پیام ارسال کنند که با زیرساخت کنار جاده ای نیز ارتباط دارند. به طور مثال در هنگام بروز تصادف از این تبادل پیام برای آگاهی سایر خودروها استفاده می شود. در چنین شبکه هایی، مسیریابی موضوع اساسی برای طراحی شبکه است. طراحی های ضعیف باعث ایجاد مشکلات جدی در شبکه های خودرویی می شود. انتقال داده به صورت Multi-hop در شبکه هایVANET کاری است پیچیده، زیرا گره های شبکه (وسایل نقلیه) بسیار متحرک بوده و به همین دلیل احتمال قطع شدن ارتباط بسیار زیاد است. از این رو تکنیک های ارسال اطلاعات در شبکه های خودرویی بسیار حایز اهمیت هستند و در سال های اخیر مورد توجه ویژه ای قرار گرفته اند. در این مقاله یک پروتکل مسیریابی توزیع شده با رویکرد محاسبه تاخیر انتها به انتها در مسیرهای ایجاد شده، قبل از ارسال بسته داده ارایه شده است. این پروتکل بر روی قطعات جاده ای، ستون فقرات پایدار ایجاد کرده و آنها را از طریق گره های پل به یکدیگر وصل می کند. گره های پل به قطعات جاده ای وزن اختصاص می دهد که آن را از روی اطلاعات جمع آوری شده از تاخیر موجود در مسیرها و کیفیت ارتباط انجام می دهد. نتایج شبیه سازی نشان دهنده موفقیت پروتکل پیشنهادی در مقایسه با دو پروتکل معروف شبکه های خودرویی AODV و AOMDV است.
    کلیدواژگان: شبکه خودرویی، پروتکل مسیریابی آگاه از جاده، تاخیر انتها به انتها
  • مجید سالاری، فریبرز حقیقت دار فشارکی* صفحات 83-94

    مساله جایابی و تعیین اندازه بهینه تجهیزات در سیستم‎های مهندسی یکی از مهمترین و پرچالش‎ترین مسایل کاربردی است. نصب خازن و منابع تولید پراکنده (DGها)در سیستم‎های توزیع مزایای زیادی همچون بهبود قابلیت اطمینان و کاهش تلفات توان را در پی خواهد داشت. البته هزینه‎های سرمایه‎گذاری بالایی را هم در بر دارد. درنتیجه استفاده حداکثری از این مزایا تا حد زیادی منوط به انتخاب مکان مناسب جهت نصب آن‎ها است. در این مقاله از الگوریتم جستجوی گروهی با نرخ موفقیت برای جایابی همزمان DG و خازن در سیستم توزیع شعاعی استفاده شده است. تابع هدف مورد استفاده شامل هزینه های مربوط به وقفه قابل انتظار مشتری (ECOST)، انرژی تامین نشده (ENS)، تلفات توان اکتیو سیستم و هزینه سرمایه گذاری، تعمیر و نگهداری بانک خازنی و DG است. به منظور ارزیابی اثربخشی الگوریتم پیشنهادی در یافتن جواب بهینه، سناریوهای مختلف نصب DG و خازن در محیط نرم افزار MATLAB R2014a در سیستم توزیع شعاعی 33 شینه استاندارد IEEE شبیه سازی شده است. نتایج شبیه‎سازی نشان می‎دهد روش پیشنهادی در مقایسه با روش های ارایه شده قبلی، قابلیت و توانایی بالایی در حل مساله جایابی خازن و DG دارد. با استفاده از روش پیشنهادی در این مقاله، مقادیر تلفات توان اکتیو و پروفایل ولتاژ باس ها نسبت به سایر روش های بررسی شده، بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: جایابی بهینه، بانک خازنی، منابع تولید پراکنده، قابلیت اطمینان، الگوریتم جستجوی گروهی بهبودیافته
|
  • Rasoul Dehghani, Rouhollah Aghajani * Pages 1-12

    In phased array systems, increasing the array length and consequently increasing the number of antenna elements are needed to improve spatial resolution. It can be addressed by MIMO radars using orthogonal signals from multiple transmitters and using the virtual array. Virtual element's locations are derived from the convolution of the physical elements of the transmitter and receiver. To understand the functionality of MIMO radars, virtual array has been introduced. As the virtual array be larger, the radar angle resolution increase. Increasing the degree of freedom of the virtual array is highly dependent on the array of transmitter and receiver elements placement. The Nested Array which is one of the well-known methods in alignment of MIMO radar array elements, is investigated. In this article, the new nested array is examined and implemented in one dimension. The very innovative idea of this article is to use the new 2D nested array. A multi-step approach for implementing two-dimensional arrays using a new nested array for a MIMO radar is presented which can be generalized to any other structure with different number of elements. Finally, the advantages of the proposed method in terms of angular bandwidth of the main radar are presented. The results show that the proposed method is much more efficient than the other methods. The comparative results presented at the end of this article shows that the half-power beam width of the proposed method is approximately 0.3 degrees while this value for the nested method is more than 2 degrees.

    Keywords: MIMO radar, virtual array, nested array, Resolution enhancement
  • Negar Dashti, Mahdi Khezri * Pages 13-27
    The control of artificial limbs can be done by distinguishing the patterns of imagined movement using the EEG signals. The aim of this study was to identify hand and foot imagery movements based on EEG signals. The Iva dataset of BCI Competition III, which includes EEG signals from 5 healthy individuals in C3, C4 and CZ channels, was used to design the imagery movements detection system. Initially, the basic components of EEG signal noise were removed using the MSPCA method. In the next step, the EEG signals were decomposed in two different ways including frequency filtering using the Butterworth filter and the wavelet packet transform (WPT). In this study, the detrended Fluctuation Analysis, Fractal dimension, Correlation dimension, Lempel-ziv complexity and Entropy as nonlinear dynamics features, were calculated for the signals. In both decomposition methods, the desired features were calculated for the temporal version of the specified subbands. In order to determine the best performance of the system, different combinations of the channels and the features were evaluated. The wavelet-based decomposition method, in the case of using all three channels and five features, provided the highest recognition accuracy; So that using support vector machine (SVM) classification method, the accuracy of 93% was obtained in identifying the desired movements.
    Keywords: Motor imagery, Classification, Nonlinear features, Wavelet Transform, SVM
  • Maryam Hasanhoseini, Farhad Mesrinejad *, Homayoun Mahdavi Nasab Pages 29-47

    Nowadays, the wireless sensor network (WSN) is used in many different fields and applications. Enemy tracking and wildlife habitats monitoring are the examples of target tracking by using of large number of sensor nodes. The main idea in this area is to find some usable target information such as location, speed and movement direction of the target because they must be available any time. By the way, the sensor nodes in sensor network model have a severe energy limit and cannot be recharged simply. In this paper, an efficient algorithm abbreviated EAASA is presented in order to reduce energy consumption while maintaining the quality of target tracking. The simulation results are compared to the AASA (cluster-based target tracking algorithm) algorithm and show that the proposed algorithm has been able to reduce energy consumption significantly while maintaining tracking quality. This method has increased the life time of the network and reduced the rate of loss of the target.

    Keywords: sensor networks, target tracking, Energy efficient, Auction mechanism
  • Sajad Gorji, Saeed Zamanian *, Majid Moazzami Pages 49-68
    By incremental deployment of renewable energy sources on microgrid frameworks, new technical and economic issues have emerged in the power system industry. The optimal operation of microgrids in the presence of intermittent renewable sources has been counted as a new challenge within the last decade. Microgrids are off-grid or grid-connected power systems on a very small scale encompassing different types of distributed generation sources and local loads. Generally, in isolated microgrids, the demanded energy of consumers is maintained by hybrid models of internal energy sources. The principal purpose of hybrid systems is to supply the electrical power demanded by consumers instantaneously as well as storing surplus energy for critical conditions. In this paper, a techno-economic and environmental base approach for optimal energy management of microgrids using crow search algorithm is presented. Under study microgrid include renewable energy resources, battery and diesel generator as backup power generator. Annual cost and the released emission are considered as the objective function of the proposed method. The crow search algorithm calculates power dispatch scheduling among generation units. Simulation results of the proposed method show the appropriate configuration of the hybrid system that lead to decrease the annual cost of the system and the released emission.
    Keywords: Crow Search Algorithm, Microgrid optimization, reliability, Energy management
  • Bahareh Mazloumi Fard, Abdolreza Hatamlou * Pages 69-82
    Vehicle ad-hoc networks are examples of mobile ad-hoc networks where vehicles are the mobile nodes. Inthese networks, vehicles are interconnected and can send messages to each other, but also to the roadsideinfrastructure. In such networks, routing is essential for network design. Poor design causes seriousproblems for vehicle networks. Multi-hop data transmission over VANET networks is a complex task,since network nodes are very mobile and therefore very likely to be disconnected. Therefore, informationdissemination techniques in car networks are very important and have received special attention in recent years. In this research, we present a distributed routing protocol with end-to-end delay computation approach to the generated paths before sending the data packet. This protocol creates a stable backbone on the road components and connects them through bridge nodes. Bridge nodes allocate weight to road components, which it does on the basis of information gathered from delays in routes and communication quality. The simulation results show the success of the proposed protocol compared to two well-known vehicle network protocols including AODV and AOMDV.
    Keywords: Vehicle Networks, Road-Aware Routing Protocol, End-to-End Delay
  • Majid Salari, Fariborz Haghighatdar Fesharaki* Pages 83-94

    Optimal placement and sizing of equipment in engineering systems is one of the most important and challenging practical problems. Installation of capacitors and distributed generations (DGs) in distribution systems has many benefits, such as improving the reliability as well as reducing the power loss, however, includes high investment costs. Hence, the maximum use of these benefits highly depends on choosing suitable locations for installation. In this paper, the Success Rate Group Search Algorithm (SRGSO) is used for optimal placement and sizing of DG sources and capacitor banks simultaneously in distributed systems. The used objective function includes costs of Expected interruption (ECOST), Energy Not Supplied (ENS), active power losses and DG and capacitor investment, operation and maintenance. To evaluate the effectiveness of the proposed algorithm in finding the optimal solution, various capacitor and DG placement scenarios are simulated on the IEEE 33-bus radial distribution test system. The simulation results show that the proposed method is more effective and has higher capability for solving the problem of capacitor and DG placement, compared to previously proposed methods. Using the proposed method in this paper, the value of active power losses as well as bus voltage profile are improved more than other investigated methods.

    Keywords: Optimal placement, Capacitor Bank, Distributed Generation (DG), reliability, SRGSO Algorithm