فهرست مطالب

فصلنامه مدل سازی در مهندسی
پیاپی 70 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/07/09
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مهدی گلشن، محمد تشنه لب*، آرش شریفی صفحات 1-21

    پیش بینی داده ها در قالب سری های زمانی آشوبی و پیچیده یکی از مهم تری مسایل اساسی در حوزه های مختلف علمی و صنعتی است. مدل های داده محور همانند شبکه‎ های عصبی مصنوعی و عصبی فازی در مقایسه با سایر مدل ها به دلیل ویژگی های خاص بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. به منظور توسعه و بهبود این مدل ها از مفاهیم سیستم لیمبیک مغز پستانداران استفاده می شود. بر این اساس ماشین یادگیری هیجانی معرفی می شود. در این مقاله، ماشین یادگیر مفروط ترتیبی آنلاین به عنوان مولفه اصلی در مراکز پردازشی ماشین یادگیری هیجانی مغز استفاده می شود. به منظور تعامل بین مراکز پردازشی، ماشین یادگیر مفروط ترتیبی آنلاین به صورت یک شبکه حافظه دار بازگشتی با قابلیت انتقال یادگیری طراحی می شود. مدل پیشنهای ماشین یادگیری هیجانی مغز مبتنی بر ماشین یادگیر مفروط ترتیبی آنلاین حافظه دار بازگشتی نامیده می شود. به منظور بررسی و مقایسه کارآیی مدل پیشنهادی، پارامترهای اولیه مدل ها بازای داده های سری های زمانی مکی گلاس و لورنز در شرایط یکسان تنظیم می شوند. مدل های مختلف بر اساس معیارهای قابل اندازه گیری معتبر در پیش بینی مسایل رگرسیون مورد ارزیابی و مقایسه قرار می گیرند. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که مدل پیشنهادی با تابع فعال ساز سیگموید تک قطبی و دوقطبی به ترتیب برای داده های تست سری زمانی مکی گلاس و لورنز دارای بیشترین معیار کارایی نسبت به مدل های آنلاین مشابه است. همچنین برای داده های آموزش دارای کارایی قابل قبولی نسبت به مدل های مشابه است.

    کلیدواژگان: ماشین یادگیری هیجانی مغز، ماشین یادگیر مفروط ترتیبی آنلاین، شبکه های حافظه دار بازگشتی، شبکه های عصبی
  • حمید حیدرزاده* صفحات 23-31

    در این کار، یک آشکارساز نوری جدید مبتنی بر نقاط کوانتومی با اتصالات دارای قابلیت انتخاب حامل های تولید شده، برای تشخیص همزمان چند طول موج نوری معرفی و شبیه سازی شده است. در طراحی لایه فعال از نقاط کوانتومی با اندازه های مختلف استفاده گردیده است. هر یک از اندازه ها، برای تشخیص یک طول موج خاص تخصیص داده شده است. در این آشکار ساز برای تفکیک حامل های تولیدی توسط هر طول موج، اتصالات انتخابگر انرژی با استفاده از دیواره های کوانتومی طراحی گردیده است. به کمک نرم افزار کامسول یک ساختار سه بعدی شامل یک آرایه ی 4×4 از نقاط کوانتومی بزرگ و یک آرایه ی 3×3 از نقاط کوانتومی کوچک به صورت تودرتو شبیه سازی شده و ترازهای انرژی و توابع موج برای آن ها استخراج شده است. سپس به کمک نرم افزار متلب از روی ترازهای انرژی و توابع موج ویژگی های اپتیکی مانند ضریب جذب محاسبه شده است. تکنیک معرفی شده آشکارسازهای نوری جدیدی را معرفی می کند که می توانند تشخیص همزمان چندین طول موج را با یک افزاره انجام دهند. برای تشخیص طول موج های بزرگ تر، گذارهای درون نواری و برای تشخیص طول موج های کوچک تر، گذار های بین نواری کوانتومی مورد استفاده قرار گرفته است. در این کار اتصالات مناسب با استفاده از دیواره های کوانتومی طراحی و به ناحیه فعال با نقاط کوانتومی مناسب متصل شده اند. ضریب جذب نوری برای آرایه ای از نقاط کوانتومی با دو اندازه مختلف شبیه سازی شده است. لازم به ذکر است که مسیرهای جریان مستقل برای هر طول موج طراحی شده است.

    کلیدواژگان: آشکارساز نوری، نقاط کوانتومی، تشخیص همزمان، اتصالات هوشمند، طول موج، اپتوالکترونیک
  • سعید اباذری*، پرویز امیدی صفحات 33-49

    در این مقاله به تنظیم رله های اضافه جریان جهتی با توجه به ورود و خروج منابع در ریز شبکه پرداخته شده است. تغییر در ساختار شبکه باعث تغییر در عملکرد رله ها می گردد، لذا سبب ایجاد قطعی و در نتیجه کاهش قابلیت اطمینان در شبکه خواهند شد. در روش بکار رفته با در نظر گرفتن تزریق یک جریان مجازی مطابق با منبع جدا شده از سیستم سعی شده است که تنظیمات اولیه رله های اضافه جریان جهتی تغییر نکند. براین اساس با استفاده از یک بستر مخابراتی کلیه اطلاعات مورد نیاز به رله ها ارسال می-گردد و رله ها با توجه به وجود یا عدم وجود منابع یک مقدار مجازی برابر با مقدار جریان اتصال کوتاه منابع جدا شده یا اضافه شده را به صورت نرم افزاری دریافت می کنند و این باعث می شود که تنظیمات رله ها نسبت به حالت اولیه که کلیه منابع در سرویس قرار دارند تغییری نکند. روش به کار رفته در یک ریزشبکه IEC با انواع تولید پراکنده و در حالات مختلف عملکردی و با توجه به حضور یا عدم حضور منابع تغذیه کننده اتصال کوتاه، مورد بررسی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: جریان مجازی، رله اضافه جریان، مد عملکردی، مد ساختاری، تغییرات دینامیک
  • رضا ابراهیمی* صفحات 51-60

    نانوتشدیدگرها می توانند در برخی حوزه های مهندسی ازجمله فیلترهای کیفیت بالا برای سیگنال های الکتریکی و سنسورها به کار گرفته شوند. بنابراین هدف اصلی این مقاله، تحلیل رفتار دینامیک غیرخطی نانوتشدیدگرهای تحت نیروی الکترواستاتیکی است. براساس تیوری فون کارمن و مدل تیر اویلر - برنولی معادلات غیرخطی حاکم بر حرکت با استفاده از اصل همیلتون به دست آمده است. همچنین کوپلینگ ارتعاشات طولی و عرضی در نظر گرفته شده است. معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر حرکت به وسیله روش گالرکین گسسته سازی شده اند. حل تحلیلی و عددی به ترتیب با استفاده از روش مقیاس های چندگانه و روش رانگ کوتا به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که فاصله هوایی و فرکانس تنظیم به طور قابل ملاحظه ای منحنی های پاسخ فرکانسی غیرخطی را تحت تاثیر قرار می دهند. یک رفتار سخت شونده در پاسخ های فرکانسی غیرخطی نانوتشدیدگر مشاهده می شود. همچنین با مقایسه اثر فاصله هوایی و ولتاژ dc، نتایج حاکی از آن است که فرکانس های طبیعی نانوتشدیدگر نسبت به تغییرات ولتاژ dc، حساس تر هستند. بنابراین، این ویژگی، یک نانوتشدیدگر قابل تنظیم را برای گستره وسیعی از فرکانس ها پیشنهاد می دهد.

    کلیدواژگان: روش مقیاس های چندگانه، نانوتشدیدگر، تحریک الکترواستاتیک، کوپلینگ عرضی-طولی
  • احمد قاسمی*، گلنام کریمی صفحات 61-77

    در این پژوهش، مدل سازی مدیریت بهینه یک ریزشبکه مسکونی با هدف بهبود تاب آوری و انعطاف پذیری با در نظر گرفتن مسایل اقتصادی ارایه شده است. بر این اساس، یک ریزشبکه مسکونی شامل یک نیروگاه خورشیدی کوچک همراه با ذخیره ساز انرژی در نظر گرفته شده است که در آن خانه ها دارای خودروی الکتریکی می باشند. این ریزشبکه به شبکه برق سراسری متصل است و دارای زیرساخت شبکه هوشمند است. قطعی شبکه ی برق سراسری سبب قطع بارهای الکتریکی و عدم تامین تقاضای مصرف کنندگان و در نتیجه کاهش تاب آوری می شود. بنابراین، حفظ امنیت سیستم تامین توان مشترکین در شرایط وقوع این گونه اغتشاشات ضروری است. به این منظور در این مقاله یک مدل جدید بهره برداری از ریزشبکه مبتنی بر نیروگاه خورشیدی و ذخیره سازهای انرژی پیشنهاد شده است. کارآیی مدل و بهره برداری پیشنهادی از طریق محاسبه عددی تاب آوری با استفاده از شاخص پیشنهادی در این مقاله ارزیابی می شود. علاوه بر این، مدل پیشنهادی سبب بهبود انعطاف پذیری سیستم می شود. میزان این بهبود با استفاده از شاخص های کاربردی و دقیق خودمصرفی و بهره وری ذخیره سازی ارزیابی می شود. نتایج نشان می دهد که مدل پیشنهادی علاوه بر تامین اهداف اقتصادی، باعث می شود تاب آوری در ساعات کم مصرف و پرمصرف به ترتیب 7/4% و 75/9% بهبود یابد. همچنین دو شاخص انعطاف پذیری شامل خودمصرفی و بهره وری ذخیره سازی به ترتیب 1/9% و 2/2% بهبود می یابد.

    کلیدواژگان: ریزشبکه مسکونی، خودرو الکتریکی، ذخیره ساز انرژی، فتوولتائیک، تاب آوری، انعطاف پذیری
  • ایمان جعفری، کیوان فلاح*، جواد علی نژاد صفحات 79-91

    سیستم های میکروسیالی مبتنی بر قطرات کاربردهای علمی و صنعتی متنوعی مانند مهندسی بیولوژیک، آزمایشگاه روی تراشه، انتقال دارو و کپسول سازی مشاهده می شود. در مطالعه حاضر، شکست قطرات مادر در یک میکروکانال Y-شکل متقارن تحت میدان الکتریکی به صورت عددی بررسی می شود. برای این رویکرد، یک مدل عددی 2 بعدی بر اساس روش تنظیم سطح توسط نرم افزار چند فیزیکی کامسول انجام می شود که براساس روش عناصر محدود است. برای صحت سنجی تحقیق حاضر، نتایج با مقالات قبلی ارزیابی می شود. این مقایسه نشان می دهد که شبیه سازی های فعلی با مطالعات منتشر شده بسیار مطابقت دارند. دو روش برای اعمال میدان الکتریکی در نظر گرفته شده است: میدان الکتریکی متقارن و میدان الکتریکی نامتقارن. در میدان الکتریکی متقارن مشاهده می شود که قطره مادر در مقایسه با مورد بدون میدان الکتریکی در حضور میدان الکتریکی سریعتر می شکند. همچنین، قطره مادر به دو قطره دختر با اندازه های مساوی تقسیم می شود. برای میدان الکتریکی نامتقارن، نتایج نشان می دهد که قطره مادر به دو قطره دختر با اندازه های نابرابر تقسیم می شود. علاوه بر این، یک الگوی جریان جدید به نام الگوی ترکیبی برای میدان الکتریکی نامتقارن قطره دیده می شود. به اضافه، یک عدد ککاپیلاری الکتریکی بحرانی برای هر اندازه طول بی بعد قطره وجود دارد که در مقدار بیشتر از آن، قطره نمی شکند.

    کلیدواژگان: جریان دوفازی، میکرو کانال Y-شکل متقارن، شکست قطره، نرم افزار کامسول، تنظیم سطح
  • رسول حاجی زاده*، سید مهدی حسینی اندارگلی صفحات 93-105

    در این مقاله، به مدل سازی جمر نویزی بر روی سامانه های مخابراتی آنالوگ AM متداول، FM، و سامانه های مخابراتی دیجیتال معمولی و طیف گسترده پرداخته شده و عملکرد آن ارزیابی می گردد. ارزیابی های صورت گرفته در این مقاله، بر اساس دو مدل کانال دیدمستقیم و کانال دو مسیره two-ray است. در مدل کانال دومسیره two-ray، سیگنال به نویز دریافتی، به توان دوم ارتفاع آنتن های فرستنده و جمر و توان چهارم فاصله وابسته است. نتایج بدست آمده از شبیه سازی، نشان دهنده ی تفاوت آشکار سیگنال به نویز دریافتی در گیرنده ها، تحت این دو مدل کانال است. از طرف دیگر، با محاسبه میزان سیگنال به نویز دریافتی در خروجی آشکارساز، اثر بهره پردازشی کلاس های گوناگون سامانه های مخابراتی، در کاهش اثر مخرب جمرهای نویزی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدل سازی صورت گرفته، پارامترها متناسب با شرایط واقعی بارگذاری شده و نتایج می تواند در طراحی ساختارهای مخابراتی و جمرهای نویزی به کار گرفته شود. نتایج به دست آمده، نشان دهنده ی کارایی مناسب تکنیک های FM و طیف گسترده در غلبه بر نویز و سیگنال های جمر است.

    کلیدواژگان: جمر نویزی، مدل سازی، سامانه های مخابراتی، کانال دیدمستقیم، کانال دو مسیره
  • مرضیه زارع نظری، محسن سرداری زارچی*، سیما عمادی، هادی پورمحمدی صفحات 107-120

    پشه ها عامل اصلی انتشار بیماری های خطرناک مانند مالاریا، تب زرد، تب دانگ و زیکا هستند. موثرترین روش کنترل این دسته از بیماری ها، شناسایی صحیح انواع گونه های پشه است. در روش شناسایی پشه ها به شیوه سنتی، تعیین هویت بر اساس تشخیص های مرفولوژیکی توسط انسان های متخصص با مهارت های خاص صورت می-گیرد. مهمترین چالش طبقه بندی کاهش تعداد افراد خبره و تنوع زیاد گونه های مختلف پشه است. به منظور غلبه بر این چالش، توسعه یک روش خودکار بر اساس معماری های یادگیری عمیق برای شناسایی و طبقه بندی پشه ها منبع ارزشمندی برای افراد غیر متخصص خواهد بود. هدف از این پژوهش، ارایه مدلی از نوع شبکه کانولوشن به منظور قطعه بندی و طبقه بندی تصاویر پشه با ادغام معماری ResNet101 و تکنیک Mask_RCNN می باشد. 2354 تصویر پشه از سه گونه آنوفل، آیدس و کولکس با یکدیگر مقایسه می شوند. در مدل پیشنهادی به جای ورودی شبکه به صورت تصویر کامل پشه ابتدا تصاویر قطعه بندی شده و سپس قسمت های مختلف شکم، پا، بال و سر به عنوان ورودی به شبکه داده می شود. ماسک باینری متناظر از اجزای تشریح شده بدن پشه توسط شبکه کانولوشن جهت استخراج ویژگی برای هر قسمت مجزا تولید می شود و سپس مقدار زیان بین مقادیر طبقه بندی شده و برچسب تصاویر محاسبه می شود. نتایج ارزیابی نشان داد استخراج تصاویر آناتومی پشه بر طبقه بندی سریع تر تصاویر تاثیر می گذارد و شبکه با دقت 84/97 درصد نسبت به حالت معمولی بهتر عمل کرده است.

    کلیدواژگان: یادگیری عمیق، شبکه عصبی کانولوشن، دسته بندی، قطعه بندی، پشه
  • مسلم سردشتی بیرجندی، حسین رحمانی*، سعید فراهت صفحات 121-132

    فاضلابروها جزء اصلی تاسیسات زیربنایی شبکه فاضلاب شهری به حساب می آیند. آسیب های فاضلابروها به دلیل غیرقابل رویت بودن کمتر توجه شده و این عدم رسیدگی به آسیب ها، موجب وضعیت های اضطراری و هزینه های غیر منطقی می گردد. این شریان های حیاتی در طول سرویس دهی، نیازمند نگهداری و بازسازی جهت عملکرد بهینه در تمام ابعاد می باشند. امروزه روش های پردازش و طبقه بندی عکس و فیلم-های گرفته شده توسط ربات های ویدیو متری متحرک برای انجام بازرسی شبکه فاضلاب بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از الگوریتم های موفق در زمینه پردازش تصویر، الگوریتم شبکه عصبی کانولوشن است که از زیر مجموعه های الگوریتم یادگیری عمیق به شمار می رود. در این مقاله از یک الگوریتم شبکه عصبی کانولوشن جهت طبقه بندی تصاویر آسیب های شبکه فاضلاب و موارد موثر در بهبود و دقت و عملکرد این الگوریتم، پرداخته شده است. تصاویر توسط ربات ویدیومتری از شبکه فاضلاب بدست آمده است. نتایج حاصل از استفاده از الگوریتم پیشنهادی در شبکه فاضلاب، دستیابی به دقت 98 درصدی در طبقه بندی آسیب های شبکه و در مقایسه با سایر روش ها و نیز کاهش زمان اجرای نسبتا کم معماری پیشنهادی (91 دقیقه) در مقایسه با سایر معماری های معتبر در یادگیری عمیق در یک بستر سخت افزاری یکسان می باشد. همچنین، در آینده، الگوریتم پیشنهادی جهت تحلیل شبکه های فاضلاب بدون نیاز به نیروهای متخصص و همچنین کنترل یک ربات هدایت خودکار ویدیومتری شبکه فاضلاب مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

    کلیدواژگان: الگوریتم یادگیری عمیق، شبکه عصبی کانولوشن، ویدئومتری شبکه فاضلاب، پردازش تصویر
  • حمید بیگدلی*، سید محمدصادق میردامادی، جواد طیبی صفحات 133-146

    مسایل ممانعت در شبکه، دسته ای از مسایل هستند که دو بازیگر با اهداف متضاد به تقابل با یکدیگر می پردازند و به صورت کلی منفعت یک بازیگر موجب متضرر شدن بازیگر دیگر می شود. در مسیله ممانعت از بیشینه ظرفیت، یک مدافع در نقش رهبر اقدامات ممانعتی خود را با توجه به بودجه موجود بر روی یال های یک شبکه اعمال می کند. در سطح بعدی، تعدادی مهاجم به عنوان پیرو و با مشاهده اقدامات ممانعتی مدافع، مسیله بیشینه سازی ظرفیت مسیر را از مبدا به مقصد بهینه سازی می نمایند. ممانعت در واقع حمله به کمان های شبکه و تخریب آن ها، با هدف کاهش ظرفیت عبوری کمان می باشد. در این پژوهش در ابتدا یک مدل برنامه ریزی ریاضی دو سطحی صفر و یک برای مسیله مورد نظر بیان شده است. سپس با توجه به پیچیدگی حل مسایل دو سطحی، یک الگوریتم ترکیبی شامل الگوریتم دایکسترا اصلاح شده و الگوریتم شبیه سازی تبرید برای حل مسیله پیشنهاد شده است. الگوریتم دایکسترا اصلاح شده همواره جواب بهینه مسیله بیشینه ظرفیت را ارایه می دهد که سبب تولید جواب های مطلوب در الگوریتم ترکیبی می گردد. سپس کارایی الگوریتم پیشنهادی تا ابعاد 100 گره و 150 کمان مورد بررسی قرار گرفت که نشان دهنده توانایی الگوریتم برای حل مسایل در ابعاد مختلف می باشد. بر اساس نتایج حاصل شده، افزایش بودجه مدافع تا میزان مشخصی بر بهبود تابع هدف مسیله تاثیرگذار می باشد. همچنین مقدار ضریب اهمیت مهاجمان در مسیله، ارتباط معکوس با کیفیت مسیر مهاجمان دارد و موجب افزایش یا کاهش بیشینه ظرفیت مسیر مهاجمان می گردد.

    کلیدواژگان: بازی مجموع صفر، مسئله ممانعت در شبکه، مسئله بیشینه سازی ظرفیت، الگوریتم دایکسترا اصلاح شده، الگوریتم شبیه سازی تبرید
  • سمانه حامدی*، حامد دهدشتی جهرمی صفحات 147-159

    دروازه های منطقی تمام نوری اصلی ترین واحد در سیستم های پردازشی تمام نوری هستند. ارایه یک روش سریع و کارآمد برای مطالعه رفتار دروازه های منطقی تمام نوری با اهمیت بوده و همواره مورد توجه محققان قرار داشته است. در این مقاله از شبکه های عصبی رگرسیون کلی (GRNN) و پیش بینی خطی (Lin) برای مدلسازی خروجی دروازه منطقی تمام نوری XOR سه ورودی استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهند هر دو روش به خوبی می توانند رفتار قطعه را مدل سازی کنند اما مدت زمان آموزش شبکه عصبی در روش پیش بینی خطی با ساختار بهینه حدود 93 ثانیه است که بسیار بیشتر از روش GRNN با مدت زمان آموزش 8 ثانیه می باشد. هر دو شبکه پس از آموزش می توانند خروجی دروازه مورد نظر را در مدت زمانی کمتر از 1 ثانیه پیش بینی نمایند. این زمان در مقایسه با زمان مورد نیاز برای محاسبه خروجی دروازه منطقی XOR که برابر با 12 ثانیه می باشد کاهش چشمگیری را در مدل سازی این افزاره نشان می دهد. در روش GRNN به ازای مقدار گستردگی 001/. بهترین پاسخ با مقادیر خطاهای MAE, RSE, MSE به ترتیب 7-10×97/1، 6-10×95/5 و 4-10×6/1 به دست آمده است. در روش پیش بینی خطی با مقدار آموزش اولیه 200 داده کمترین مقادیر خطاهای MAE, RSE, MSE به ترتیب 22-10×11/1 ، 16-10×14/2 و 11-10×11/2 و بهترین خروجی برای مدل سازی حاصل شده است. مقدار ضریب همبستگی (R2) بین مقادیر مدل سازی شده و مقادیر مطلوب خروجی دروازه منطقی مذکور برای هر دو روش شبکه عصبی برابر با یک می باشد که نشان دهنده پیش بینی بسیار خوب در این روش است.

    کلیدواژگان: شبکه عصبی پیش بینی خطی، شبکه عصبی رگرسیون کلی، دروازه منطقی تمام نوری
  • پیمان اسد ایوبی، محمد افتخاری یزدی*، ایرج هرسینی صفحات 161-177

    روش های بهره برداری حداکثری از پتانسیل های مزارع بادی را می توان به دو دسته تقسیم کرد: بهینه سازی چیدمان توربین ها و استفاده از توربین های بادی با ارتفاع هاب متفاوت. بهینه سازی چیدمان توربین ها در مزارع عموما با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی انجام می شود. از معایب این الگوریتم ها عدم امکان ارایه یک جواب مشخص به عنوان بهینه ترین جواب است. در این پژوهش، با استفاده از یک مدل تحلیلی برای توزیع سه بعدی سرعت جریان باد در ناحیه ویک و با در نظر گرفتن برهمکنش چند ویک روی یکدیگر، مدلی جهت تخمین توان تولیدی توربین ها در مزارع ارایه شده است. با ادغام این مدل با مدل هزینه های جانمایی توربین ها، تابعی برای چیدمان بهینه توربین ها ارایه شده است. با محاسبه این تابع برای حالت های مختلف چیدمان توربین ها در مزارع بادی، چیدمان بهینه توربین ها قابل محاسبه است. در پژوهش حاضر، محاسبه چیدمان بهینه توربین ها با استفاده از یک کد در نرم افزار متلب انجام شده است. با شبکه بندی فضای حل و با در نظر گرفتن حداقل فاصله بهینه جانمایی توربین ها از بعد اقتصادی و انرژی تولید شده، مقدار تابع بهینه چیدمان توربین ها برای حالت های مختلف چیدمان محاسبه شده است. در انتها، چیدمان توربین های کیلوواتی میان توربین های مگاواتی مزرعه بادی Horns Rev برای افزایش توان تولیدی این مزرعه مدل سازی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده از چیدمان بهینه (به ازای 15 توربین) و حداکثری (به ازای 26 توربین) توربین های کیلوواتی، توان تولیدی مزرعه به ترتیب 7% (226/3 مگاوات) با راندمان 70/35% و 35/9 % (712/4 مگاوات) با راندمان 06/34% افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: انرژی های تجدید پذیر، بهینه سازی چیدمان توربین های بادی، مدلسازی تحلیلی، افزایش توان تولیدی مزرعه بادی
  • فاطمه سلیمانی، علی اکبر یحیی آبادی* صفحات 179-193

    برآورد پارامترهای مهم حرکات شدید زمین در یک ساختگاه از حیث پتانسیل آسیب بر سازه ها، به کمک شاخص شدت انجام می شود. یکی از شاخص هایی که به صورت گسترده در بیان کمی شدت لرزش های زمین در مهندسی زلزله استفاده می شود، پارامتر شتاب طیفی در پریود مود اول سازه، Sa (T1)، است. ‏مطالعات اخیر نشان داده است که استفاده از‎ ‏‎این پارامتر به عنوان شاخص شدت، ممکن ‏است منجر به پراکندگی زیاد در پیش بینی پاسخ غیرخطی ساختمان ها شود. ‏بدین منظور، استفاده از شاخص هایی که از کفایت و کارآمدی بالاتری برخوردار هستند، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از این شاخص ها که در پژوهش های اخیر مطرح شده است، ترکیب بهینه تغییرمکان های طیفی می باشد‏. به صورت تقریبی می توان از بسط مرتبه اول تیلور برای استخراج رابطه کاهندگی برای این شاخص بر ‏اساس روابط کاهندگی موجود برای شتاب های طیفی استفاده کرد. با این حال، استخراج رابطه کاهندگی مستقل برای این شاخص به منظور کاهش خطای محاسبات اجتناب ناپذیر است. بدین منظور، یک مدل پیش بینی حرکت زمین برای این شاخص پیشنهاد گردید. در استخراج رابطه کاهندگی، بیش از پانصد و پنجاه زوج شتاب نگاشت که در 284 زلزله با بزرگی 4 تا 7/6 و در فواصل کمتر از 100 کیلومتر در مناطق مختلف ایران ثبت شده اند، مورد استفاده قرار گرفت. مزیت مدل پیشنهادی از طریق بررسی مقادیر باقیمانده در برابر بزرگی و فاصله و همچنین کاربرد آن در مقایسه با سایر مدلهای کاهندگی ارزیابی شده است.

    کلیدواژگان: تحلیل خطر زلزله، شاخص شدت، رابطه کاهندگی، حرکات شدید زمین، ترکیب بهینه تغییرمکان های طیفی
  • محمدرضا انصاری*، مصطفی یقتین، مصطفی کاظمی صفحات 195-208

    در این مقاله یک رویکرد منعطف جدید برای بهینه سازی شرکت های ترکیبی بهره برداری انتقال ارایه شده که در آن به حداکثر رساندن درآمد شرکت ترکیبی و همچنین به حداکثر رساندن رفاه اجتماعی از دید بهره بردار شبکه، مورد توجه قرار گرفته است. رویکرد این شرکت کسب درآمد از طریق بخش انتقال بوده، به صورتیکه از طریق خرید و فروش انرژی در بازار روز بعد و با استفاده از منابع ذخیره ساز درآمد خود را حداکثر می نماید. استفاده از یک برنامه ریزی دوسطحی برای بهینه سازی توابع هدف مسیله به همراه استراتژی پیشنهادی برای به حداکثر رساندن درآمد شرکت، ارایه گردیده است. با استفاده از روش کروش- کان-تاکر مدل دوسطحی پیشنهادی به یک برنامه ریزی تک سطحی تبدیل شده است. همچنین جهت رسیدن به یک درآمد تضمین شده، عدم قطعیت رفتار منابع تولیدکننده و مصرف کننده رقیب در نظر گرفته شده و با یک روش تولید سناریو اصلاح شده مدل سازی گردیده است. مدل پیشنهادی ابتدا بر روی یک شبکه استاندارد 9 شین IEEE و سپس بر روی یک شبکه استاندارد 57 شین IEEE با استفاده از نرم افزار GAMS شبیه سازی شده است. نتایج حاصله، کارایی استراتژی پیشنهادی در به حداکثر رساندن درآمد شرکت ترکیبی را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شرکت های ترکیبی بهره برداری انتقال، منابع ذخیره ساز، روش سناریو اصلاح شده، عدم قطعیت، مدل دو سطحی
  • تقی بارفروشی*، رضا حیدری صفحات 209-223

    گسترش روزافزون استفاده از منابع بادی جهت تولید انرژی الکتریکی، با توجه به عدم قطعیت آنها، برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال را با چالش های جدیدی مواجه نموده است. قطع تولید بادی ناشی از توسعه نامناسب خطوط انتقال منجر به عدم قابلیت استفاده مطلوب از ظرفیت تولید این منابع می گردد. در این مقاله، روشی برای برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال در بازار برق در حضور منابع بادی با رویکرد همزمان بیشینه سازی بهره برداری از این منابع با در نظر گرفتن هزینه قطع تولید بادی و نیز کاهش انرژی تامین نشده ارایه شده و در ادامه، مدل ارایه شده با درنظر گرفتن شاخص ریسک توسعه می یابد. جهت دست یابی به این هدف، از یک مدل دوسطحی تصادفی مقید به ریسک استفاده شده است. در سطح بالا، تصمیمات توسعه شبکه انتقال توسط بهره بردار مستقل سیستم (ISO) با هدف کمینه سازی هزینه توسعه و هزینه انرژی تامین نشده انتظاری (EENS) اتخاذ می گردد. در سطح پایین، مسیله تسویه بازار با هدف بیشینه سازی رفاه اجتماعی حل می شود. با استفاده از تیوری دوگانی، مدل ارایه شده ابتدا به یک مسیله MPEC تصادفی تبدیل شده و سپس مسیله MILP نهایی استخراج می گردد. مدل ارایه شده بر روی شبکه نمونه شش شینه Garver و سیستم تست قابلیت اطمینان IEEE (RTS) تست شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که درنظر گرفتن هزینه قطع تولید بادی منجر به افزایش استفاده از واحدهای بادی و کاهش انرژی تولیدی واحدهای فسیلی شده است که از نقطه نظر زیست محیطی مهم می باشد. در عین حال با درنظر گرفتن ریسک، انرژی تولیدی انتظاری منابع بادی کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: انرژی تامین نشده انتظاری، برنامه ریزی توسعه شبکه انتقال، ریسک، قطع تولید بادی
  • الهه عمید، آرش عظیم زاده ایرانی، رضا پورقلی صفحات 225-241

    استخراج ساختاری از فضای اطراف ربات به عنوان مسیله‌ای حایز اهمیت برای هدایت ربات در علم پردازش تصویر و بینایی کامپیوتر است که در سال‌های اخیر مورد توجه خاصی قرار گرفته است، برای این منظور بسیار واجب است که ساختار فضای اطراف ربات در محیط مشخص گردد، در روش پیشنهادی از یک دوربین عکاسی برای عکس برداری از راهرو به عنوان فضایی که ربات در آن حرکت می‌کند، استفاده می‌شود. برای استخراج ساختار محیط، در روش پیشنهادی تکنیکی بصورت ترکیبی از نشانه‌های بصری برای ارزیابی احتمال وجود خطوط سطحی لبه‌های عمودی و افقی که به ترتیب متعلق به دیوار و زمین است، استفاده می‌شود، ابتدا از یک نوع الگوریتم تشخیص لبه به‌نام سوبل برای پیدا کردن خطوط لبه‌دار در دو جهت عمودی و افقی استفاده می‌شود، سپس یک حد آستانه را برای برای کاهش خطوط لبه اضافی در نظر می‌گیریم، در نهایت به منظور قدرتمندسازی روش خود با ارتقا الگوریتم تفکیک K-means، برای خوشه‌بندی استفاده می‌کنیم، این سه روش در کنار هم یک سیستم قوی را ایجاد می‌کند که کمک می‌کند مولفه‌های ساختارساز راهرو از قبیل دیوار، کف، مرز دیوار-کف شناسایی شود، یافتن این مولفه‌ها برای هدایت ربات در محیط‌های داخلی امری بسیار ضروری است.

    کلیدواژگان: هدایت ربات، مولفه های ساختارساز راهرو، تفکیک تصویر
|
  • Mehdi Golshan, Mohammad Teshnehlab *, Arash Sharifi Pages 1-21

    Predicting data, in the form of complex and chaotic time series, is one of the fundamental issues in various scientific and industrial fields. Data-driven models such as artificial neural networks and fuzzy neural networks compared to other models have been received more attention due to their special features. To develop and improve these models, the concepts of the mammalian brain limbic system are used. Therefore, the brain emotional learning machine is introduced. In this paper, the online sequential extreme learning machine is used as the main component in the processing centers of the brain emotional learning machine. To interact between processing centers, the online sequential extreme learning machine is designed in the form of a recurrent memory network with transfer learning ability. The proposed model is named the brain emotional learning based on recurrent memory online extreme learning machine (BEL-ORMS-ELM). To evaluate and compare the efficiency of the proposed model, the initial parameters of the models are adjusted according to the Mackey-Glass and Lorenz time series data under the same conditions. Different models are evaluated and compared based on the valid measurable criteria in regression problems prediction. The simulation results show that the proposed model with sigmoid and hyperbolic tangent activation function for Mackey-Glass and Lorenz time series test data has the highest performance criteria compared to similar online models. It also has acceptable performance for training data compared to similar models.

    Keywords: Brain Emotional Learning, Online Sequential Extreme Learning Machine, Recurrent Memory Networks, Neural Networks
  • Hamid Heidarzadeh * Pages 23-31

    In this paper, selective energy contacts are used to design a multi-wavelength optical photodetector. Here, 3D spherical shape quantum dots with quantum well-based energy selective contacts are simulated. The introduced technique helps us to design a novel photodetector that can simultaneously detect multi-wavelengths. These wavelengths can include several ultraviolet wavelengths or several infrared wavelengths or a combination of them. This detection can be achieved by intera-band and inter-band transitions in quantum dot-based Super-lattices. To detect higher wavelengths, intra-band transmissions and for lower wavelengths, inter-band transmissions can be used. In this work, suitable energy selective contacts are designed using quantum wells. Also, quantum dots with different radii are used to detect multi-wavelengths simultaneously. Finally, as an application of this structure, the results have been presented for two quantum dots capable of simultaneous detection of two UV radiations, simultaneously. The detector can be further improved by applying several quantum dots with different sizes, shapes and materials and using more ESCs.

    Keywords: Optical photodetector, Quantum dots, Simultaneous Detection, Selective Energy contacts, Wavelength, Optoelectronic
  • Saeed Abazari *, Parviz Omidi Pages 33-49

    In this paper, the directional overcurrent relays are adjusted according to the input and output of resources in the microgrid. Changes in the network structure will change the performance of the relays, so they will cause interruptions and thus reduce the reliability of the network. In the method used, by considering the injection of a virtual current according to the source isolated from the system, an attempt has been made not to change the initial settings of the directional overcurrent relays. Accordingly, using a telecommunication platform, all the required information is sent to the relays, and the relays, due to the presence or absence of sources, have a virtual value equal to the amount of short-circuit current of the separated or added sources in a soft way. They receive hardware, and this prevents the relay settings from changing to the original state where all resources are in service. The method used in an IEC microgrid with different generation types and in different operating modes and with respect to the presence or absence of short circuit power supplies, has been investigated.

    Keywords: Virtual current, Overcurrent Relay, Functional mode, Structural mode, Dynamic changes
  • Reza Ebrahimi * Pages 51-60

    Nanoresonators can be used in some engineering fields such as high quality factor filters for electronic signals and sensors. So, the main purpose of this paper is to analyze the nonlinear dynamic behavior of electrostatically actuated nanoresonators. In the framework of the Von Karman's theory and the Euler-Bernoulli beam model, the nonlinear governing equations of motion are developed using the Hamilton's principle. Also, the coupling of lateral and longitudinal vibrations is considered. The governing partial differential equations are discretized by means of the Galerkin’s method. The analytical and numerical solution are obtained using the multiple-scales method and Runge–Kutta method, respectively. The variation of natural frequencies and the response of the nanoresonator with the levels of the electrostatic load are investigated. The results show that the nonlinear frequency response curves are greatly affected by the gap distance and detuning frequency. A hardening behavior is observed in the nonlinear frequency responses of the nanoresonator. Also, through the comparison between the effect of gap distance and dc voltage, it is found that the natural frequencies of the nanoresonator are more sensitive to the variation of the dc voltage. So, this suggests a tunable resonator over a wide range of frequencies.

    Keywords: multiple scales method, Nanoresonators, Electrostatic actuation, Lateral&ndash, longitudinal coupling
  • Ahmad Ghasemi *, Golnam Karimi Pages 61-77

    In this research, an optimal energy management model of a residential microgrid with the aim of resiliency and flexibility improvement is presented. Accordingly, a residential microgrid consisting of a solar power plant with energy storage system is considered. Each of houses in the microgrid has an electric vehicle. The residential microgrid is connected to the main grid and has been equipped with smart grid infrastructures. The outage of the main grid causes load shedding that consequently reduces the resiliency. Keeping the security of supply during these distortions is necessary. Therefore, in this paper, a new model of microgrid operation based on solar power plant and energy storage system is proposed. The efficiency of the proposed model is evaluated through numerical calculation of resiliency using a new index proposed in this paper. In addition, the proposed model improves the system flexibility. The amount of this improvement is evaluated using practical and accurate indicators including self-consumption and storage efficiency. The results show that the proposed model improves the resiliency in off-peak and peak hours by 4.7% and 9.75% respectively. Moreover, two indexes of flexibility, including self-consumption and storage efficiency, improve by 9.1% and 2.2% respectively.

    Keywords: Residential Microgrid, Electric Vehicle, energy storage, Photovoltaic, Resiliency, Flexibility
  • Iman Jafari, Keivan Fallah *, Javad Alinejad Pages 79-91

    Droplet based microfluidic systems have found versatile industrial and scientific applications, like biological engineering, lab-on-chip, drug delivery, and encapsulation. In the current study, the breakup of mother droplets in a symmetric Y-junction microchannel under an electric field is numerically investigated. To this approach, a 2D numerical model base on the level set method is performed by the COMSOL Multi-physics software. Two methods for applying the electric field are considered: a symmetric and an asymmetric electric field. In the symmetric electric field, it is observed that the mother droplet splits faster in the presence of an electric field when compared with the case without the electric field. Also, the mother droplet is divided into two daughter droplets with equal sizes. For the asymmetric electric field, the results reveal that the mother droplet splits into two daughter droplets with unequal sizes. Furthermore, a novel flow pattern called hybrid pattern is determined in the asymmetric splitting of droplets. In addition, there is a critical electric capillary number above which a non-splitting pattern.

    Keywords: Two-phase flow, Symmetric Y-junction microchannel, Comsol software, Level set method
  • Rassoul Hajizadeh *, Seyed Mehdi Hosseyni Andargoli Pages 93-105

    In this manuscript, the noise jammer is modeled on the common AM, FM, common digital, and spread spectrum telecommunication systems. Then, the performance of the noise jammer is evaluated on the telecommunication systems. The evaluations are done based on the line of sight (LoS) and two-ray channel models. In the tow-ray channel model, the received Signal-to-noise ratio depends on the second power of the height of the antenna and the fourth power of the distance. The simulation results show the significant difference in the signal-to-noise ratio in receivers between LoS and two-ray channel models. Also, the processing gain effectiveness of the different telecommunication systems on the jammer signals is investigated. In the proposed modeling, the parameters have been loaded according to the real conditions, and the results can be used in the design of telecommunication structures and noise components. The results demonstrate the suitable performance of the FM and spread spectrum techniques against noise and jammer.

    Keywords: Noise Jammer, modeling, Telecommunication Systems, LoS Channel, Two-ray Channel
  • Marzieh Zare Nazari, Mohsen Sardari Zarchi *, Sima Emadi, Hadi Pourmohammadi Pages 107-120

    Mosquitoes are the main cause of the spread of dangerous diseases such as malaria, yellow fever, dengue fever, and Zika. The most effective way to control these diseases is to correctly identify the types of mosquito species. In the traditional method of identifying mosquitoes, identification is based on morphological diagnoses by specialized human beings with special skills. The most important classification challenge is to reduce the number of experts and the great diversity of different species of mosquitoes. In order to overcome this challenge, developing an automated method based on deep learning architectures to identify and classify mosquitoes will be a valuable resource for non-specialists.This study proposes a convolutional network model that integrates the ResNet101 architecture and the Mask_RCNN technique to segment and classifies mosquito images. 2354 mosquito images of three species of Anopheles, Aedes, and Culex are compared with each other. In the proposed model, instead of entering the network as a complete image of a mosquito, first, the images are segmented, and then different parts of the abdomen, legs, wings, and head are given to the network as input. The corresponding binary mask of the described parts of the mosquito body is produced by the convolution network to extract the feature for each separate part and then calculate the loss value between the classified values and the image label. The evaluation results showed that the extraction of mosquito anatomy images affects the faster classification of images and the network performed better with 97.84% accuracy than normal.

    Keywords: Deep learning, Convolutional Neural Networks, Classification, Segmentation Mosquito
  • Moslem Sardashti Birjandi, Said Farahat Pages 121-132

    Sewage flow path is the main component of urban sewerage network infrastructure. Damage to sewers is less noticeable due to invisibility, and this failure to handle the damage leads to emergencies and unreasonable costs. These vital arteries need to be maintained and rebuilt during service for optimal performance in all dimensions. Nowadays, the methods of processing and classifying photos and videos taken by mobile videometer robots are widely used to inspect the sewer network. One of the successful algorithms in the field of image processing is the convolutional neural network algorithm, which is a subset of deep learning algorithm. In this paper, a convolutional neural network algorithm is used to classify images of sewer network damage and cases affecting the improvement, accuracy and performance of this algorithm. The images were obtained by a videometric robot from the sewer network. Results of using the proposed algorithm in the sewerage network, achieving 98% accuracy in classifying network faults and compared to other methods and also reducing the relatively low execution time of the proposed architecture (91 minutes) compared to other architectures valid ones are the same in deep learning on the same hardware platform. Also, in the future, the proposed algorithm will be used to analyze networks without the need for specialized personnel and also to control an automatic network videometry robot.

    Keywords: Deep learning algorithm, Convolution neural network, Sewer network videometry, Image Processing
  • Hamid Bigdeli *, Seyed MohammadSadegh Mirdamadi, Javad Tayyebi Pages 133-146

    Network interdiction problems are a group of problems in which two actors face each other with conflicting goals. In these matters, the benefit of one actor damages the other actor. In the case of maximum capacity path interdiction, a defender in the role of leader applies his interdicting actions according to the available budget. At the next level several attackers, as followers observing the defender's interdiction action, optimize the maximum capacity path problem from the origin to the destination. Interdiction is attacking the network arcs to destroy them and reduce the capacity of the arc. In this research, first, a two-level binary mathematical programming model for the problem is described. Then, due to the complexity of solving two-level problems, a hybrid algorithm including a revised Dijkstra algorithm and a simulated annealing algorithm is proposed to solve the problem. The revised Dijkstra algorithm always finds an optimal solution to the maximum capacity problem. Therefore, the hybrid algorithm can find good solutions in the search space. Then, the efficiency of the proposed algorithm was evaluated up to the size of 100 nodes and 150 arcs, which shows the ability of the algorithm to solve problems in different sizes. Based on the conclusions, increasing the defender budget results in the objective function being improved to a certain extent. The coefficient of attackers in the objective function is inversely related to the quality of the attackers' path and increases or decreases the maximum capacity of the attackers' path.

    Keywords: Zero-Sum game, Network interdiction, Maximum capacity path problem, Revised Dijkstra', s algorithm, Simulated annealing algorithm
  • Samaneh Hamedi *, Hamed Dehdashti Jahromi Pages 147-159

    All-optical logic gates are the most important unit for achieving all-optical processing systems. Developing a fast and efficient method for studying the behavior of all-optical logic gates is very important and has been considered by researchers. In this paper, general regression neural networks and linear method are used to predict a three-input all-optical XOR logic gate output. The simulation results show that both methods can precisely model the behavior of the device. The training time of the neural network in the linear method with the optimal structure is about 93 seconds, which is much longer than the GRNN method with a training time of 8 seconds. Both models predict the output in less than 1 second which show a great improvement over the conventional method with 12 seconds. In the GRNN method with the smoothing factor of 0.001, the best results were obtained with MSE, RSE and MAE error values of 1.97×10-7, 5.95×10-6, and 1.6×10-4, respectively. In the linear method with 200 initial training data, the minimum values of MSE, RSE, and MAE are 1.11×10-22, 2.14×10-16 and 2.11×10-11, respectively, and the best modeled output is achieved. The value of correlation coefficient (R2) between the modeled output and the desired output of the logic gate is one for both neural network methods, which indicates a very good prediction for this method.

    Keywords: Neural Networks, linear prediction, generalized regression neural network, all optical XOR gate
  • Peyman Asad Ayoubi, Mohammad Eftekhari Yazdi *, Iraj Harsini Pages 161-177

    The methods used for maximum exploitation of wind farms’ potentials can be classified into two categories: turbines layout optimization and utilization of turbines with different hub heights. The layout optimizations are generally performed by optimization algorithms. A drawback of these algorithms is their inability to render a single result as the optimized result. In the present study, by using an analytical model for 3D wind velocity distribution in the wake and including wake interactions, a model has been presented for estimation of the generated power of turbines implemented in wind farms. By coupling this model with the cost model of turbines' implementation, a function for the optimized layout has been presented. By calculating this function for different layouts of turbines in farms, the optimized layout can be obtained. In the present study, the calculations of turbines' layout optimization were carried out using a MATLAB-implemented code. By dividing the solution domain into grids and taking into account the minimum optimized distance of turbines from one another from the economical and power output aspects, the value of the layout optimization function has been calculated for different possible layouts. Finally, the layout of kilowatt-scaled turbines located among megawatt-scale ones for Horns Rev offshore farm has been modeled to obtain the maximum power output. From the results obtained for the optimized and maximum number of kilowatt-scaled turbines, it is inferred that the power of the farm has been increased by 7% (3.226 MW) by 35.7% efficiency and 9.35% (4.712 MW) by 34.06% efficiency,respectively.

    Keywords: Renewable Energy, Wind Turbines Layout Optimization, Analytical modeling, Wind Farm Power Generation Increase
  • Fateme Soleimani, Aliakbar Yahyaabadi * Pages 179-193

    Important parameters of strong ground motions in a site in terms of potential damage to structures can be represented by an intensity measure parameter. One of the intensity measures that is widely used in the quantitative representation of earthquake intensity in earthquake engineering is the spectral acceleration at the first-mode period of the structure. Recent studies have shown that the use of this parameter as an intensity measure may lead to high dispersion in predicting the nonlinear response of buildings. For this purpose, using intensity measures with higher sufficiency and efficiency has been received attention in recent years. One of these intensity measures that has been proposed in recent research is the optimal combination of spectral displacements. Approximately, the first-order Taylor series expansion can be used to derive an attenuation relationship for this intensity measure based on the existing relationships for spectral accelerations. However, the derivation of an independent attenuation relationship for this intensity measure in order to reduce the calculation error is inevitable. For this purpose, a ground motion prediction model was proposed for this intensity measure. In developing the attenuation relationship, more than five hundred and fifty pairs of accelerograms were used, which were recorded in 284 earthquakes with a magnitude of 4 to 7.6 and at distances of less than 100 km in different regions of Iran. The proposed model has been investigated by examining the residual values against magnitude and distance as well as its application in comparison with other attenuation relationships.

    Keywords: Seismic Hazard, Intensity Measure, Attenuation relationship, Strong Ground Motions, Optimal combination of spectral displacements
  • Mohammadreza Ansari *, Mostafa Yaghtin, Mostafa Kazemi Pages 195-208

    This paper proposed a new flexible approach to optimization of hybrid transmission Operating companies (HTOC) in which the maximization of the revenue of combined company as well as maximizing social welfare from the perspective of the independent system operator (ISO) is considered. The company's strategy is to maximize its revenue both through the transmission and through the sale and buying of energy in the day-ahead energy market using storage resources. The use of a bi-level model to optimize the objective functions of the problem along with the proposed strategy to maximize the company's revenue has been proposed, which has been transformed into a single-level model using the Karush–Kuhn–Tucker (KKT). In order to achieve a guaranteed income, the uncertainty of competitors' behavior is modeled by a modified scenario based method(MSBM). The proposed model is first simulated on a IEEE 9-Bus Standard System and then on a IEEE 57-Bus Standard System using GAMS software. The results show the effectiveness of the proposed strategy to maximize the revenue of the combined company.

    Keywords: hybrid transmission Operating companies, Storage resources, modified scenario based method, bi-level mode, Uncertainty
  • Taghi Barforoushi *, Reza Heydari Pages 209-223

    The increasing use of wind resources has led to new challenges in transmission network expansion planning (TNEP). Wind curtailment due to improper expansion of transmission lines prevents the optimal use of these renewable resources. In addition, the uncertainty of these resources puts expansion decisions at risk. In this paper, risk-constrained TNEP in electricity markets in the presence of wind resources is presented with the aim of increasing the utilization of these resources by considering the wind curtailment cost and reducing expected energy not supplied (EENS). For this purpose, a risk-constrained bi-level stochastic model is used. At the upper level, transmission network expansion decisions are made by the independent system operator (ISO) with the aim of minimizing network investment cost and EENS cost. At the lower level, the market-clearing problems are solved maximizing social welfare. Using duality theory, the bi-level problem is converted into a mixed-integer linear programming (MILP) problem. The proposed framework is analyzed using Garver’s six-bus test system and the IEEE 24-bus reliability test system (RTS). The simulation results indicate that considering wind curtailment cost has increased the use of wind units and reduced the expected energy produced by fossil units, which is important from an environmental point of view. However, considering the risk, due to the uncertainty of wind resources, the energy produced by these resources has decreased.

    Keywords: Expected energy not supplied, Transmission Network Expansion Planning, Risk, Wind power curtailment
  • Elahe Amid, Arash Azimzadeh Irani, Reza Pourgholi Pages 225-241

    Extracting the structure of space around a robot, is an important issue for robot navigation. In order to identify the structure of a corridor, it is necessary to analyze its composition. We use a camera to take some photos from the corridor in front of the robot, we apply the Sobel algorithm to detect edge lines in two directions, Sobel algorithm finds horizontal and vertical edge lines, the vertical and horizontal edges are respectively related to the wall and floor. then we use a threshold to reduce unnecessary edge linesc and refuse the useless edge lines and eliminate them by introduced threshold methods, so it reduces the computation time and prevent the impact of unnecessary data. We also use the intersection points of the edge lines to obtain the boundary when vertical and horizontal lines cannot give us the wall-floor boundary lines. for more robustness we use a segmentation algorithm based on clustering. These three together help to identify structural cues of corridor such as wall, floor, wall-floor borderline. These cues are necessary for robot navigation in indoor environment.

    Keywords: Image segmentation, Corridor structural cues, Robot navigation