فهرست مطالب

نشریه مهندسی مخابرات جنوب
پیاپی 41 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حبیب الله خدادادی، مصطفی اسمعیل بیک*، نجمه چراغی شیرازی صفحات 1-14

    در دهه های گذشته تعداد زیادی از کنترل کننده های سرعت برای کنترل سرعت موتورهای بدون جاروبک طراحی شده اند. به طور معمول ، کنترل کننده مشتقی انتگرالی تناسبی انتخاب بهینه برای کنترل سرعت موتورهای بدون جاروبک است که می توان با طراحی پارامترهای سیستم کنترل کننده مشتقی انتگرالی تناسبی، سرعت موتورهای بدون جاروبک را کنترل کرد. روش های زیادی برای بدست آوردن بهینه پارامترهای کنترل کننده مشتقی انتگرالی تناسبی وجود دارد. یکی از روش های که بسیار زیاد از آن برای بدست آوردن و طراحی پارامترهای کنترل کننده مشتقی انتگرالی تناسبی استفاده شده است الگوریتم های بهینه سازی هستند. الگوریتم بهینه سازی چرخه آب یک الگوریتم بهینه سازی است که با استفاده از آن کار طراحی و بهینه سازی پارامتر های کنترل کننده مشتقی انتگرالی تناسبی انجام می گیرد. در این مقاله ضریب مشتقی برابر 0 ضریب انتگرالی برابر0.2259937 و ضریب تناسبی0.00188894 بدست آمده است که معیار پایداری برابر0.01038433 ، زمان صعود برابر0.00962  ثانیه ، زمان نشست نمودار برابر 0.01492 ثانیه، زمان اوج برابر0.01817 ثانیه و کمترین مقدار نشست نمودار برابر0.9059  را بدست می آورد. این نتایج در مقایسه با نتایج بدست آمده از الگوریتم های ازدحام ذرات و ژنتیک و... قرار گرفته است و بهتر بودن روش چرخه آب را نمایش می دهد.

    کلیدواژگان: الگوریتم چرخه آب، کنترل کننده تناسبی انتگرالی مشتقی، کنترل سرعت، موتور بدون جاروبک
  • مریم شهریاری، عبدالرسول قاسمی*، نجمه چراغی شیرازی صفحات 15-28

    مبدل های آنالوگ به دیجیتال از نظر فرکانس نمونه برداری به دو دسته کلی ، مبدل های با نرخ نایکوییست و مبدل های بیش نمونه برداری تقسیم می شوند.در مبدل های بیش نمونه برداری سیگنال ورودی با چندین برابر نرخ نایکوییست نمونه برداری می شود. افزایش نسبت بیش نمونه برداری منجر به افزایش رزولوشن موثر می شود در مقابل برای سیگنالهای باند وسیع استفاده از نسبت بیش نمونه برداری بالا به خاطر نیاز به فرکانسهای نمونه برداری و توان مصرفی بالا، غیر عملی است.افزایش تعداد بیتها نیز باعث افزایش محدوده دینامیکی می گردد در مقابل DACچند بیتی مورد نیاز در مسیر فیدبک خطی نمی باشد. در این مقاله یک مبدل آنالوگ به دیحیتال سیگما دلتا با دقت 12بیت ،منبع تغذیه 1V و فرکانس نمونه برداری MS/s 2.4 برای کاربردهای توان پایین طراحی کردیم.از سوی دیگرافزایش سطوح کوانتیزاسیون (تعداد بیت کوانتایزر) باعث کاهش توان نویز داخل باند سیستم می شود و حاصل آن بهتر شدن نسبت سیگنال به نویز، پایداری و عدم نیاز به افزایش نسبت فوق نمونه برداری است.ما با انتخاب ضرایب فیدبک بهینه در این مدولاتور توانستیم به SNDRبالایی دست یابیم . ساختار پیشنهادی در فن آوری CMOS 0.18µm طراحی شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که به ازای ولتاژ تغذیه ی1V نسبت سیگنال به نویز 71.3 dB و توان مصرفی 451µW و رقم شایستگی (pJ/Conver.step) 3.76بدست می‎ آید.

    کلیدواژگان: مبدل آنالوگ به دیجیتال، مبدل های سیگما - دلتا، تقویت کننده های عملیاتی، ساختارCRFB، بهینه سازی ضرایب فیدبک
  • محمد خادم*، مصطفی اسماعیل بیگ صفحات 29-42
    استفاده از ادوات فکتس و منابع تولید پراکنده به عنوان یک تکنولوژی در سیستم های قدرت و توزیع هر روز افزایش می یابد. این تجهیزات بر روی پارامترهای متعددی همچون پروفیل ولتاژ، تلفات خط، جریان اتصال کوتاه، پایداری و قابلیت اطمینان سیستم تاثیرگذار می باشند و بنابراین تعیین محل بهینه نصب، تعداد و اندازه آن ها یکی از مسایل مهمی می باشد که مورد توجه می باشد زیرا نصب این ادوات و منابع در محل های غیر بهینه سبب افزایش تلفات سیستم و تاثیر منفی بر پروفیل ولتاژ و سایر پارامترهای سیستم می شود. در این مقاله به بهینه سازی هم زمان تعداد، محل و اندازه منابع تولیدات پراکنده و جبران ساز سنکرون استاتیکی پرداخته شده و به منظور حل مسئله بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک (GA) استفاده شده است. به همین منظور تابع چند هدفه شامل هزینه های بهره برداری و تولید منابع تولیدات پراکنده و جبران ساز سنکرون استاتیکی و قابلیت بارپذیری سیستم ارایه شده است و نتایج حاصل از شبیه سازی برای دو شبکه نمونه 33 و 69 باس استاندارد IEEE مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش بارپذیری سیستم، هزینه افزایش می یابد زیرا تعداد تجهیزات مربوط به منابع تولید پراکنده و جبران ساز سنکرون استاتیکی بیشتر می شود. همچنین بهینه سازی و جایابی هم زمان این تجهیزات، سبب کاهش هزینه ها و افزایش بارپذیری سیستم توزیع می شود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، منابع تولیدات پراکنده، جبران ساز سنکرون استاتیکی، الگوریتم ژنتیک
  • محمد خادم*، مجتبی نجفی صفحات 43-58
    توسعه شبکه انتقال یکی از مهم ترین بخش های سیستم قدرت محسوب می شود که وظیفه آن تعیین پیکربندی بهینه برای شبکه بر اساس تقاضای بار در افق برنامه ریزی است. گسترش خطوط انتقال همواره مقرون به صرفه نیست و نیاز است تا راه حل های دیگر نیز مورد توجه قرار گیرند و به همین دلیل با رشد تقاضا و کمبود منابع انرژی و سرمایه گذاری برای گسترش سیستم قدرت، برنامه ریزی پاسخگویی بار مورد توجه ویژه ای قرار گرفت. در این مقاله نقش ریزشبکه ها به عنوان یک راه حل جایگزین برای توسعه شبکه انتقال مورد بررسی قرار می گیرد و یک روش پیشنهادی به منظور مدل سازی ریزشبکه در بازار ظرفیت به عنوان یک راه حل برای مشکل برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال ارایه می گردد. نتایج نشان می دهد که اضافه شدن ریزشبکه موجب کاهش قابل توجه در هزینه توسعه شبکه انتقال می شود. علاوه بر این، اضافه شدن ریزشبکه موجب افزایش جزیی در سود فروش ظرفیت به مصرف کنندگان می شود. این نتایج اثبات می کند که با ادامه رشد تعداد و ظرفیت ریزشبکه های هر ناحیه، می توان در نهایت از توسعه شبکه انتقال بی نیاز شده و هزینه بازار ظرفیت را به صفر رساند.
    کلیدواژگان: ریز شبکه، بازار ظرفیت، توسعه شبکه انتقال
  • رضا زرین، سیامک آذرگشسب* صفحات 59-76
    کنترل گسسته بازوی مکانیکی ربات با مدل نامعینی هدف این مقاله است. کنترل پیشنهادی مستقل از مدل با استفاده از تخمین گر فازی تطبیقی در کنترل کننده برای تخمین نامعینی یک تابع نامعلوم طراحی شده است. مکانیزم تطبیقی به منظور غلبه بر عدم قطعیت ها پیشنهاد شده است. پارامترهای تخمین فازی برای حداقل کردن خطای تخمین با استفاده از الگوریتم گرادیان نزولی تطبیق داده شده اند. کنترل گسسته پیشنهادی مستقل از مدل در برابر همه نامعینی ها مرتبط با مدل سیستم ربات شامل بازوی مکانیکی و محرکه های ربات و اغتشاش خارجی مقاوم است. الگوریتم های گرادیان نزولی از یک تابع هزینه شناخته شده بر اساس خطای ردیابی برای مکانیزم تطبیق استفاده کرده اند در حالی که در این مقاله الگوریتم گرادیان نزولی پیشنهادی یک تابع هزینه را بر اساس خطای تخمین عدم قطعیت پیشنهاد داده است. سپس، خطای تخمین عدم قطعیت از خطای موقعیت مفصل و مشتقات آن با استفاده از سیستم حلقه بسته محاسبه می شود.اکثر الگوریتم های کنترلی با تضمین پایداری برای بازوی مکانیکی ربات، همه فیدبک های متغیرهای حالت را نیاز دارد. در این مقاله، فقط از موقعیت مفصل اندازه گیری می کند و پیاده سازی عملی این روش کنترلی آسان است از آنجا که ساختار غیر متمرکز دارد.نتایج شبیه سازی عملکرد صحیح این روش را تایید می کند.
    کلیدواژگان: کنترل زمان گسسته، مستقل از مدل، الگوریتم گرادیان نزولی، اندازه-گیری موقعیت، بازوی ربات اسکارا
  • سعید ناصری*، مجتبی نجفی، مصطفی اسماعیل بیگ صفحات 77-91
    هدف از مسئله توزیع بار اقتصادی یافتن یک طرح مطلوب، برای خروجی نیروگاه ها به منظور تامین بار مصرفی در یک افق زمانی مشخص می باشد، به طوری که تضمین می کند طرح پیشنهاد شده تقاضای بار را در سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان برآورده خواهد کرد. با پیدایش روش های مدیریت انرژی و مصرف توان الکتریکی، روند رشد بار کاهش یافته اما همچنان نیاز به بهینه سازی مسایل بهره برداری بهینه دربخشهای تولید، شبکه انتقال و توزیع برای تامین و انتقال توان از تولیدکنندگان به مصرف-کنندگان وجود دارد. لذا حل مسئله توزیع بار اقتصادی به صورت بهینه و در سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان ضروری می باشد. هدف اصلی این مسئله کاهش هزینه بهره برداری می باشد. هزینه بهره برداری شامل هزینه عملکرد نیروگاه ها و نگهداری شبکه می-باشد. علاوه بر هزینه اهداف دیگری نظیر قابلیت اطمینان شبکه نیز وجود دارد که به صورت دقیق و جدی بررسی نشده‏اند، لذا در این مقاله این اهداف بررسی می‏شوند. در این مقاله یک چارچوب بهینه سازی چند هدفه ایمن برای دیسپاچینگ نیروگاه ها ارایه گردید.کمینه سازی هزینه، انرژی توزیع نشده به عنوان توابع هدف بهینه سازی در نظر گرفته شدند.
    کلیدواژگان: توزیع بار اقتصادی، بهینه سازی، هزینه بهره برداری، قابلیت اطمینان
|
  • Habiballah Khodadadi, Mostafa Esmaeel Beag *, Najmeh Cheraghi Shirazi Pages 1-14

    Brushless motors are widely used in industrial, domestic and electronic equipment today due to their high reliability, high efficiency, low maintenance and many other advantages. But they also have disadvantages, including electronic commutation, and this requires a speed controller (speed) for this type of engine. In recent decades, a large number of speed controllers have been designed to control the speed of brushless motors. Typically, a derivative-integral-proportional controller is the optimal choice for controlling the speed of brushless motors. By designing the parameters of the derivative-integral-proportional control system, the speed of the brushless motors can be controlled. There are many ways to obtain the optimal derivative-integral-proportional control parameters. One of the methods that has been widely used to obtain and design derivative-integral-proportional control parameters are optimization algorithms. Water cycle optimization algorithm is an optimization algorithm that is used to optimize derivative-integral-proportional control parameters. In this paper, the derivative coefficient equal to 0, the integral coefficient equal to 0.2259937 and the proportional coefficient equal to 0.00188894 are obtained which gives the stability index equal to 0.01038433, the rise time equal to0.00962 , settling time equal to 0.01492 , peak time equal to 0.01817 , settling min equal to 0.9059. These results are compared with the results obtained from particle swarm algorithms and genetics and show that the water cycle method is better.

    Keywords: Water Cycle Algorithm, Derivative Integral Proportional Controller, Brushless Motor, Speed Control
  • Maryam Shahriary, Abdolrasool Ghasemi *, Najmeh Cheraghi Shirazi Pages 15-28

    Analog to digital converters are divided into two categories, Nyquist rate converter and oversampling converter, in terms of sampling frequency. At oversampling converter, input signal are sampled at several times the Nyquist rate. Increasing the over sampling rate leads to an increase in effective resolution, but although the use of high sampling rate for wide band signals is impractical due to the need for high sampling frequency and power consumption. Increasing the number of bits also increases the dynamic range as opposed to the multi-bit DAC required in the linear feedback path. In this paper, we designed sigma delta structure with 12 bit resolution, 1-v power supply for low power applications. on the other hand, increasing levels of quantization(number of bits) causes the reduction in-band noise power of the system, as well as the modulator stability improves without need increasing oversampling ratio. The maximum value of a signal-to-noise-and-distortion ratio(SNDR) will be achieved by means of choosing appropriate feedback coefficients. Simulation results of a 12-bit,2.4-MS/s , and 1-v proposed structure in a 0.18-µm CMOS technology show a signal-to-noise-and-distortion ratio (SNDR) of 71.3 dB, a power consumption of 451µW, and figure of merit 3.76(pJ/Conver.step.)

    Keywords: Analog to Digital Converter, sigma-delta converters, operational amplifiers, CRFB structure, optimization of feedback coefficients
  • Mohammad Khadem *, Mostafa Esmaeilbeig Pages 29-42
    Recently the use of AC transmission system (FACTS) devices and distributed generation resources as technology in power and distribution systems is increasing. This equipment affects various parameters such as voltage profile, line losses, short circuit current, stability, and reliability of the system, and therefore determining the optimal installation location, their number and size are one of the important issues that are considered because the installation of these devices and Resources in non-optimal locations increase system losses and negatively affect voltage profiles and other system parameters. In this paper, the simultaneous optimization of the number, location, and size of distributed generation resources and static synchronous compensation is used and in order to solve the optimization problem, a genetic algorithm (GA) is used. For this purpose, a multi-objective function including operating costs and generation of distributed generation resources and static synchronous compensation and system load capacity are presented and the simulation results were analyzed for two 33 and 69 IEEE standard networks. The results show that with increasing system load, the cost increases because the number of equipment related to distributed generation sources and static synchronous compensator increases. Also, the simultaneous optimization and placement of this equipment reduces costs and increases the load capacity of the distribution system.
    Keywords: Optimization, dg, static synchronous compensator, Genetic Algorithm
  • Mohammad Khadem *, Mojtaba Najafi Pages 43-58
    Transmission network development is one of the most important parts of the power system that determines the optimal configuration for the network based on load demand. Expansion of transmission lines is not always cost effective; For this reason, with the growth of demand and shortage of energy resources, Planning of Demand Response has received special attention. In this paper, the role of microgrids as an alternative solution for transmission network development is investigated and a proposed method for modeling microgrids in the capacity market is presented as a solution to the transmission network development planning problem. The results show that the addition of microgrids causes reduction in transmission network development costs. In addition, the addition of microgrids causes a slight increase in the profitability of selling capacity to consumers. These results prove that by continuing to grow the number and capacity of microgrids in each area, it is possible to ultimately eliminate the need for transmission network development and reduce the market cost of capacity to zero.
    Keywords: Microgrid, Capacity Market, Expansion of Transmission Network, Demand Response
  • Reza Zarin, Siamak Azargoshasb * Pages 59-76
    Discrete control of the robot manipulators with uncertain model is the purpose of this paper. The proposed control design is model-free by employing an adaptive fuzzy estimator in the controller for the estimation of uncertainty as unknown function. An adaptive mechanism is proposed in order to overcome uncertainties. Parameters of the fuzzy estimator are adapted to minimize the estimation error using a novel gradient descent algorithm. The proposed model-free discrete control is robust against all uncertainties associated with the robot manipulator and actuators including model’s uncertainty and external disturbances. The most gradient descent algorithms have used a known cost function based on the tracking error for adaptation whereas the proposed algorithm has proposed a cost function based on the uncertainty estimation error. Then, the uncertainty estimation error is calculated from the joint position error and its derivative using the closed-loop system. Most control algorithms require all state variable feedback to ensuring stability for the robot manipulators. Practical implementation of this control method is easy because it has a decentralized structure and measures only from the joint position. The simulation results confirm the correct operation of this method and we will prove the stability of the control system.
    Keywords: Discrete time control, Model-Independent, Descending Gradient Algorithm, Position Measurement, Scara Robot Manipulators
  • Saeed Naseri *, Mojtaba Najafi, Mostafa Esmaeilbeig Pages 77-91
    The purpose of the economic load distribution problem is to find a suitable design for the output of power plants in order to supply the consumption load in a certain time horizon, so that it ensures that the proposed design will meet the load demand at an acceptable level of reliability. With the advent of energy management and power consumption methods, the load growth trend has decreased, but there is still a need to optimize the issues of optimal operation in the production, transmission and distribution networks to supply and transfer power from producers to consumers. Therefore, solving the problem of economic load distribution in an optimal way and at an acceptable level of reliability is essential. The main purpose of this issue is to reduce operating costs. Operating costs include the cost of operating power plants and maintaining the network. In addition to cost, there are other goals such as network reliability that have not been carefully and seriously examined, so this article examines these goals. In this paper, a safe multi-objective optimization framework for dispatching power plants is presented. Cost minimization, redistributed energy were considered as optimization objective functions.
    Keywords: Economic dispatch, Optimization, Operational cost, reliability