فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال دوازدهم شماره 4 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/19
  • تعداد عناوین: 6
|
  • امین گلزاری هرمزی، سید حسین خواسته، امیرحسین نیکوفرد، زهرا شیرمحمدی* صفحات 1-12

    در تیوری بازی، راه حل شناخته شده برای به دست آوردن حداکثر سود در بازی های تکرار نشده تا حد ممکن، تعادل نش است. با این حال، در برخی از بازی های غیر مشارکتی مکرر، بازیگران می توانند با تبانی ضمنی به سود بیشتری از تعادل نش برسند. یکی از روش های دستیابی به سود بیش از تعادل نش در تبانی ضمنی ، یادگیری تقویتی است. با این حال، روش های مبتنی بر یادگیری تقویتی تنها یک مرحله در فرایند یادگیری را در نظر می گیرند. برای دستیابی و بهبود سود از تعادل نش در این بازیها ، می توان بیش از یک مرحله استفاده کرد. در این راستا، الگوریتم N مرحله به جلوبه نام (ForSts) در این مقاله ارایه شده است. ایده اصلی ForSts بهبود عملکرد بازیگران در بازی های غیر مشارکتی با مشاهده آخرین جوایز N مرحله ای است. از آنجا که ForSts در تیوری بازی برای یادگیری تبانی ضمنی استفاده می شود، توسط مسئله زندانیان به صورت مکرر و بازار برق ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهد که درمسئله زندانیان به صورت مکرر و بازار برق، بازیگران با استفاده از روش ارایه شده سود بهتری نسبت به نمایش های عامل در تعادل نش به دست می آورند.

    کلیدواژگان: بازار برق، بازیهای مکرر غیر مشارکتی، تعادل نش، دو راهی زندانیان، مدل کورنات، یادگیری تقویتی
  • محمدحسن همت پور*، محمدحسین رضائیان کوچی صفحات 13-30

    ماهیت تصادفی توان تولیدی توربین های بادی چالش های جدیدی را در زمینه های مختلف از جمله ارزیابی قابلیت اطمینان، پخش بار و بازآرایی ایجاد کرده است. در این مقاله، یک مسئله بهینه سازی جدید ارایه شده است تا بتواند بهترین آرایش یک سیستم توزیع و همچنین مکان های بهینه توربین های بادی را با در نظر گرفتن ماهیت تصادفی آنها به گونه ای به دست آورد که قابلیت اطمینان سیستم حداکثر و تلفات انرژی حداقل شود. برای این منظور، بر اساس تیوری گراف و توپولوژی شبکه، روشی ساده برای محاسبه منیمم کات ست ارایه شده که از آن برای محاسبه شاخص قابلیت اطمینان بهره می گیرند. به منظور محاسبه شاخص های قابلیت اطمینان و انجام پخش بار در حضور توربین های بادی نیاز است که ابتدا راستای تامین توان مشخص شود. برای این منظور مفهوم جدیدی تحت عنوان منطقه قابلیت اطمینان مستقل معرفی می شود. در این مقاله از الگوریتم جستجوی هارمونی چند هدفه برای حل مسئله بهینه سازی بهره گرفته اند. نتایج نشان دهنده اثربخشی روش ارایه شده برای شبکه تست توزیع استاندارد و توزیع واقعی است.

    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی هارمونی چند هدفه، بازآرایی، توربین بادی، حداقل منیمم کات ست، منطقه قابلیت اطمینان
  • مسعود ملکی ریزی، سعید اباذری*، نیما مهدیان صفحات 43-56
    در این مقاله، تاثیر کنترل همزمان و هماهنگ کنترل کننده یکپارچه توان و ژنراتور القایی دو سو تغذیه بر بهبود پایداری دینامیکی سیستم قدرت چندماشینه مورد بررسی قرار گرفته است. هر چهار کنترل کننده PI اصلی UPFC بطور همزمان و هماهنگ در کنار بلوک پیش فاز-پس فاز میراساز نوسان مورد استفاده قرار گرفته اند و پارامترهای آنها با PSO تنظیم شده اند. بطور همزمان دینامیک تقریبا کامل DFIG با در نظر گرفتن کنترل کننده های PI مبدلهای سمت روتور و شبکه لحاظ شده است. تنظیم همزمان و هماهنگ کنترل کننده های خطی UPFC و DFIG با تعریف تابع هدفی مبتنی بر مقادیر ویژه و ضرایب میرایی بوسیله الگوریتم PSO انجام شده است. شبیه سازی برای سیستم 10 ماشینه 39 باسه برای بررسی اثر استفاده همزمان و هماهنگ این دو تجهیز روی پایداری دینامیکی سیستم انجام شد. محدودیتهای عملی توان خطوط و UPFC نیز در حین تنظیمات UPFC لحاظ گردید. نتایج نشان می دهد که استفاده از کنترل همزمان و هماهنگ و بهینه شده این دو تجهیز می تواند منجر به کاهش نوسانات در بسیاری از مدها و پایداری دینامیکی بهتر کل سیستم قدرت شود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، پایداری دینامیکی، ژنراتور القائی دو سو تغذیه، سیستم قدرت چند ماشینه، کنترل کننده یکپارچه توان
  • محمدمهدی ذبیحی شش پلی، مهدی علیاری شوره دلی، علی معرفیان پور صفحات 73-88

    پایداری آموزش یک مدل در فرآیند شناسایی، یکی از الزامات اولیه در پژوهش های سال های اخیر در زمینه کنترل بوده است. هدف از این مقاله، تحلیل پایداری آموزش سیستم استنتاجی فازی-عصبی نوع 2 بازه ای (IT2ANFIS) در هنگام آموزش با یک الگوریتم ترکیبی مبتنی بر ازدحام ذرات است. بخش-های مقدم وتالی مدل به ترتیب با الگوریتم های بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و فیلتر کالمن (KF) آموزش داده شده اند. یک تابع لیاپانوف جدید برای ارزیابی شرایط پایداری بکار گرفته شده است. این شرایط منجر به محدوده های پایدارساز در پارامترهای قابل تنظیم الگوریتم ها (APAs) همانند ماتریس کوواریانس در KF، ضریب اینرسیایی و بهره ماکزیمم در PSO شده اند. انتخاب پارامترهای قابل تنظیم الگوریتم ها در این محدوده ها پایداری فرآیند آموزش را تضمین نموده است. رویکرد تحلیلی حاصل شده از این مطالعه منجر به پیدایش محدوده های پایدارساز جدید و وسیع تر در این پارامترها شده است. همچنین، پیاده سازی این نظریه در آموزش و پیش بینی مقادیر آتی سری زمانی آشوب مکی گلاس و یک سیستم غیر خطی تصادفی، برتری این نظریه را بر حسب خطای مجذور میانگین مربعات (RMSEs)، زمان شبیه سازی و میزان به دام افتادن در کمینه محلی نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شناسایی، پایداری لیاپانوف، سیستم استنتاجی فازی-عصبی تطبیقی نوع 2 بازه ای، فیلتر کالمن، بهینه سازی ازدحام ذرات
|
  • Amin Golzari Hormozi, Seyed Hossein Khasteh, Amir Hossein Nikoofard, Zahra Shirmohammadi * Pages 1-12

    In the game theory, the well-known solution to obtain the best profit in non-repeated games as much as possible is the Nash equilibrium. However, in some repeated non-cooperative games, agents can achieve more profit than the Nash equilibrium by tacit collusion. One of the methods to achieve profit more than Nash equilibriums in tacit collusion is reinforcement learning. However, reinforcement learning-based methods consider only one step in the learning process. To achieve and improve profit in these games, more than one step can be used. In this regard, a learning-based forwarding N-steps algorithm called Forwarding Steps (ForSts) is proposed in this paper. The main idea behind ForSts is to improve the performance of agents in non-cooperative games by observing the last N-step rewards. As ForSts is used in the game theory to learn tacit collusion, it is evaluated by the iterated prisoner’s dilemma and the Cournot market. Prisoner’s Dilemma is an example of a traditional game. The results show that in the iterated prisoner’s dilemma, the agents using ForSts achieve better profit than the agents playing in the Nash equilibrium. Also, in the Cournot electricity market, sum of the profit of agents using ForSts is 3.614% more than the sum of profit of agents` playing in the Nash equilibrium.

    Keywords: Cournot, Electricity Market, Nash equilibrium, Non-cooperative repeated games, Prisoner’s Dilemma, Reinforcement learning.ng
  • Mohammad Hasan Hemmatpour *, Mohammad Hossein Rezaeian Koochi Pages 13-30

    The stochastic nature of the active power generated by wind turbines (WTs) has posed new challenges to the reliability assessment, load flow analysis, and reconfiguration process of distribution systems penetrated with WTs. In this paper, a new optimization approach has been presented to find the best configuration of the distribution system along with optimal locations of WTs. This is aimed at maximizing the reliability of the system, while energy losses are minimized. To this end, based on the graph theory and the system topology, a simple technique is proposed for finding minimal cut sets that could be used for calculating reliability indices. Furthermore, the multiple flow directions created in the presence of WTs cause difficulties in calculating reliability indices and in performing load flow analysis. Accordingly, a new concept called the independent reliability zone is introduced to overcome these problems. In this paper, the multi-objective harmony search algorithm, due to its suitability for multi-objective problems, is employed as a solution for solving the proposed optimization problem. The effect of the proposed approach has been evaluated on both test and real systems. The results show that using the proposed approach, a more practical solution is achieved for low-cost and reliable 24-hour planning of the system in the presence of uncertainties in DGs.

    Keywords: Independent Reliability Zone (IRZ), Minimal Cut Set, Multi-Objective Harmony Search Algorithm (MOHSA), Reconfiguration, Wind Turbine (WT)
  • Mohammad Kazemi * Pages 31-42
    Multiple Description Coding (MDC) is an error resilient coding technique in which multiple streams from a video source are generated, each is individually and mutually decodable. This error resiliency is obtained at the cost of redundancy, and the amount of redundancy depends on the channel loss rate as well as the frame position in the sequence. Due to the nature of video codecs, an erroneous frame will infect the successive frames and causes an unacceptable quality. MDC redundancy allocation more than required leads to compression inefficiency. Therefore, a channel adaptive optimization for frame-wise redundancy allocation is inevitable. In this paper, the MDC scheme known as Mixed Layer Multiple Description Coding (MLMDC) is under consideration for end-to-end distortion modeling and channel adaptive optimization. The model works based on the side and central decoder outputs mismatch. The performance of the model as well as the optimizer are verified by experimental results measured from JM19.0, H.264/AVC reference software. The experiments also show that the optimal MLMDC outperforms the conventional methods for high enough loss rates.
    Keywords: Video Transmission, Multiple Description Coding, End-to-end Distortion Optimization, Error Propagation
  • Masoud Maleki Rizi, Saeed Abazari *, Nima Mahdian Dehkordi Pages 43-56
    This paper presents the impact of simultaneous and coordinated control of the unified power flow controller (UPFC) and the doubly-fed induction generator (DFIG) on the multi-machine power system`s dynamic stability. All UPFC`s main basic PI controllers and its Power Oscillation Damping (POD) supplementary controller have been used. A more complete model of DFIG and both Rotor-Side Converter (RSC) and Grid-Side Converter (GSC) dynamics with their PI controllers are considered, too. UPFC and DFIG controllers are simultaneously coordinated and optimized with compromising between their control variables parameters. Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is used to optimize the objective function based on eigenvalues and damping ratio to reach the best parameters and variables of controllers of both UPFC and DFIG. During the studies of permanent and dynamic state, the thermal capacity of the lines and the nominal values of UPFC have also been considered. Simulation results in a 39-bus 10-machine New-England power system show the capability of the applied method. The results demonstrate that coordinated control of UPFC and DFIG tend to more damping system modes oscillation and more stability in the power system.
    Keywords: Doubly-fed induction generator, dynamic stability, multi-machine power system, Optimization, unified power flow controller
  • Reza Saki, Esmaeel Rokrok *, Meysam Doostizadeh, Mohamad Abedini Pages 57-72

    This paper proposes a multi-objective function for hourly optimization of microgrids performance through minimizing the operating costs, losses and, voltage deviation index. A fuzzy decision-maker is used in this study to select the best solution from the optimally set goals by the Pareto Front beam method. In this paper, the collections of microgrids are separated into several clusters and power transaction between clusters as well as between distribution system and MG clusters, with consideration for the uncertainty of renewable energy resources (RESs), is examined. An hourly robust energy management approach is presented for distribution systems under the penetration of renewable energy-based MGs. In addition to wind turbines and photovoltaics as RESs, the MGs are equipped with energy storage systems and micro-turbines. The uncertainty of renewable generation is demonstrated via the information gap decision theory (IGDT) technique. To validate the effectiveness of the proposed model, it is tested on a 94 bus distribution test system using the general algebraic modeling system (GAMS) software. The results show the prominence of MGs clustering in improving the techno-economic characteristics of the distribution system and indicate the important consequences of clustered microgrids in optimal power transaction and distribution system operation.

    Keywords: Video Clustered microgrids, Fuzzy decision making, Information Gap Decision Theory, Renewable energy resources
  • MohammadMahdi Zabihi Shesh Poli, Mahdi Aliyari Shoorehdeli *, Ali Moarefianpour Pages 73-88

    Training stability of a model in an identification process has been one of the primitive requirements in recent control researches. This paper aims at analyzing the training stability of the interval type 2 adaptive Neuro-Fuzzy inference system (IT2ANFIS) with a swarm-based hybrid algorithm. The antecedent and the consequent parts of the model are trained by particle swarm optimization (PSO) and Kalman filter (KF) algorithms, respectively (PSO+KF). The Lyapunov stability theorem with a newly found Lyapunov function is employed to assess the stability conditions. These conditions led to adaptive stabilizing boundaries in the adjustable parameters of the algorithms (APAs), such as the covariance matrix in KF, inertia factor, and maximum gain in PSO. The selection of APAs within these boundaries guaranteed the stability of the training process. The analytical approach of this study resulted in finding new and broader stabilizing boundaries for the APAs. Implementation of the theorem to the training and predicting the future values of the Mackey-Glass chaotic time series and a stochastic non‐linear system revealed the superiority of the theorem in terms of their root mean square errors (RMSEs), simulation times, and their entrapment in the local minimums.

    Keywords: Identification, Lyapunov stability, IT2ANFIS, Kalman filter, Particle Swarm Optimization