فهرست مطالب

مهندسی برق - سال پنجاه و دوم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1401)

نشریه مهندسی برق
سال پنجاه و دوم شماره 2 (پیاپی 100، تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/08/29
  • تعداد عناوین: 7
|
  • علی ابویی*، حمیدرضا فخاری زاده بافقی، محمدرضا جاهد مطلق صفحات 67-76

    در این مقاله، مسیله ی ردیابی زمان-محدود مقاوم دسته ای از سیستم های غیرخطی متشکل از زیرسیستم های متصل دوانتگرال گیره مورد بررسی قرار می گیرد. این دسته ی خاص از سیستم های غیرخطی، قابلیت توصیف تعدادی از دستگاه های عملی از جمله ربات‎های صنعتی ایستا، وسایل دریایی و زیردریایی خودکار، وسایل پرنده ی بدون سرنشین و پاندول معکوس را دارد. با تعمیم روش کنترل مد لغزشی ترمینال و تعریف خمینه های لغزشی غیرخطی ابتکاری، ورودی های کنترلی به گونه ای طراحی می شوند که مدل دینامیکی سیستم مذکور به فرم سیستم غیرخطی کانونیکال تبدیل شده و هدف ردیابی زمان-محدود برآورده گردد. راه کار کنترلی پیشنهادی، پایداری زمان-محدود کلی سیستم غیرخطی حلقه بسته را در حضور اغتشاش و نامعینی‎ کراندار و غیرکراندار تضمین می کند. علاوه براین، رابطه ای برای تخمین زمان محدود همگرایی متغیرهای حالت سیستم به مسیرهای مطلوب استخراج می گردد. رابطه ی مذکور نشان می دهد که سرعت همگرایی در مسیله ردیابی، وابستگی شدیدی به پارامترهای اختیاری موجود در ورودی های کنترلی دارد. در انتهای مقاله، به عنوان مطالعه موردی، طرح کنترلی ارایه شده بر روی ربات دارای دو لینک مورد شبیه سازی کامپیوتری قرار گرفته و نتایج نشان می دهند که ورودی های کنترلی غیرخطی به خوبی قادر به برآورده ساختن هدف ردیابی زمان-محدود هستند.

    کلیدواژگان: سیستم غیرخطی کاربردی، پایدای زمان-محدود کلی، کنترل مد لغزشی ترمینال، ردیابی زمان-محدود مقاوم، زیرسیستم های متصل دوانتگرال گیره
  • عین الله پیرا*، وحید رافع، سجاد اسفندیاری صفحات 77-89
    تست جامع سیستم های نرم افزاری با تعداد زیادی پارامتر ورودی و ترکیبات بین آنها اغلب باعث وقوع مشکل انفجار ترکیبی می شود. تست ترکیبی t-ستونی تکنیکی است که با تولید آرایه ای از نمونه های تست به پوشش حداکثری ترکیبات ما بین پارامترهای ورودی می پردازد. تولید آرایه پوشش کمینه یک مساله بهینه سازی است که الگوریتم های فراابتکاری زیادی از جمله بهینه سازی مبتنی بر آموزش و یادگیری، ازدحام توده ذرات، ژنتیک و الگوریتم جستجوی فاخته برای حل آن به کار رفته اند. اگر چه این الگوریتم ها توانسته اند آرایه های پوشش با اندازه های کوچک تر را تولید کنند ولی هنوز کمینه سازی کامل انجام نشده است. در این مقاله، یک استراتژی جدیدی برپایه الگوریتم تکامل تفاضلی تطبیقی مبتنی بر تاریخچه موفقیت و کاهش خطی اندازه جمعیت (معروف به LSHADE) که جزو برندگان کنگره IEEE در محاسبات تکاملی است، جهت تولید آرایه پوشش کمینه ارایه می کنیم. نتایج آزمون فریدمن نشان می دهند که استراتژی LSHADE دارای اولین رتبه از نظر معیارهای تولید آرایه پوشش با کمترین اندازه و کمترین تعداد متوسط فراخوانی های الگوریتمی در مقایسه با استراتژی های مبتنی بر ریاضی از جمله TConfig، حریصانه از جمله IPOG، Jenny وPICT و فراابتکاری از جمله GS، TLBO،HC-BAT، PSTG، WOA، BAPSO و GSTG است. در حالی که، از نظر معیارهای تعداد متوسط ارزیابی های تابع محاسبه وزن و متوسط زمان اجرا، این استراتژی بعد از استراتژی GS، دارای اولین رتبه است. ضمنا، نمودارهای همگرایی سرعت همگرایی بالای این استراتژی را در مقایسه با استراتژی های فراابتکاری دیگر تایید می کنند.
    کلیدواژگان: تست جامع، انفجار ترکیبی، آزمون t-ستونی، آرایه پوشش کمینه، الگوریتم تکامل تفاضلی
  • پژمان خالوئی، پیام عالمی*، مجتبی بیرقی صفحات 91-102

    در این مقاله، یک روش برنامه‏ریزی بهینه برای شبکه توزیع فعال در حضور نقاط باز انعطاف پذیر (SOPها) ارایه شده است. در روش پیشنهادی، انواع تبادلات انرژی و همچنین دادوستد توان راکتیو میان شبکه توزیع فعال با شبکه‏ی بالادست و ریزشبکه‏های متصل به آن مدل سازی شده‏اند. برنامه‏ریزی در یک افق زمانی 24 ساعته فرمول‏بندی شده و در آن تمامی هزینه‏ها و درآمدهای شبکه توزیع فعال در تبادلات انرژی، مانند هزینه خرید توان از شبکه‏ی بالادست و درآمد حاصل از فروش توان به آن همراه با هزینه تلفات و هزینه سوخت منابع تولید پراکنده مدل شده‏اند. در این روش، معادلات دقیق پخش بار AC، قیود عملکردی SOPها و منابع تولیدات پراکنده، محدودیت‏های تبادل انرژی مانند محدویت ضریب توان، در قالب یک مدل برنامه‏ریزی عدد صحیح مختلط مخروطی درجه دوم مدل سازی شده‏اند؛ بنابراین انتظار می‏رود که پاسخ به دست آمده از این مدل همان پاسخ بهینه سراسری باشد که محدودیت‏های برنامه‏ریزی را رعایت نماید. برای ارزیابی این ادعا، برنامه‏ریزی عملکردی سیستم‏ توزیع اصلاح شده‏ی 33 شینه IEEE که به دو ریزشبکه متصل شده در سناریوهای مختلف و در حضور نفوذ بالای منابع تجدیدپذیر بررسی شده است. نتایج شبیه‏سازی کارایی چارچوب پیشنهادی را نشان می‏دهد.

    کلیدواژگان: شبکه توزیع فعال، ریزشبکه، تبادل انرژی، نقاط باز انعطاف پذیر، تولیدات پراکنده
  • رضا خدابخش، محمودرضا حقی فام*، محمدکاظم شیخ الاسلامی صفحات 103-114

    یکی از چالش های اساسی حوزه بازار انعطاف پذیری محلی، ابهام در مورد نحوه مشارکت بازیگرانی چون بهره بردار سیستم انتقال (TSO) در این بازار جهت بهره مندی از منابع انعطاف پذیری سمت مصرف و همچنین هماهنگی آن با بهره بردار شبکه توزیع (DSO) است. از این رو در این مطالعه با هدف مدیریت تراکم های پیش بینی نشده سیستم انتقال در اثر افزایش ناگهانی سطح تقاضا با بهره گیری از منابع سمت مصرف، ساختاری دوسطحی برای بازار انعطاف پذیری ارایه شده است. سطح اول این بازار مربوط به تامین خدمات مورد نیاز TSO بوده و تنها DSOها امکان مشارکت در آن را دارند. سطح دوم نیز شامل بازارهای محلی موجود در هر شبکه توزیع است که توسط DSOها اجرا شده و توصرف کنندگان خدمات انعطاف پذیری پیشنهادی خود را در این بازارها ثبت می کنند. در این مطالعه هماهنگی بین TSO و DSO مبتنی بر مدل با مدیریت DSO است. به این ترتیب تمام پیشنهادات انعطاف پذیری شبکه توزیع توسط DSO تجمیع و پس از اصلاح توابع هزینه توصرف کننده ها با رویکرد کاهش تلفات شبکه توزیع، در بازار انعطاف پذیری سطح اول ثبت و در اختیار TSO قرار خواهد گرفت. فرایند اصلاح توابع هزینه توصرف کننده ها توسط DSO یک مسیله بهینه سازی است که با الگوریتم بهینه سازی چرخه آب حل شده است.

    کلیدواژگان: بهره بردار سیستم انتقال، تراکم های پیش بینی نشده، منابع سمت مصرف، بهره بردار سیستم توزیع، ساختار دوسطحی
  • مرضیه رحیمی*، عرفان جلیلی جلال، حسین رحیمی صفحات 115-123
    تولید خودکار کلمات کلیدی، نقش مهمی در بسیاری از کاربردهای تحلیلی متن و زبان های طبیعی، به ویژه در دسته بندی و بازیابی سریع متون دارد. بسیاری از روش های کنونی محدود به انتخاب کلماتی هستند که صریحا در متن ذکر شده اند. استفاده از روش های دنباله به دنباله قادر است این نقصان را برطرف کند. البته استفاده از این روش ها معمولا مستلزم وجود پیکره های عظیم است که برای زبان های کم منبع مثل فارسی یک چالش محسوب می شود. در چنین موقعیت هایی، یادگیری انتقالی که در آن یک مدل پیش آموخته بر روی یک وظیفه جدید با مجموعه کوچکتری از داده ها تطبیق داده می شود، می تواند راه گشا باشد. در این مقاله، برآنیم تا با استفاده از یک روش دنباله به دنباله مبتنی بر شبکه های عمیق انتقالی، به تولید کلمات کلیدی برای متون علمی فارسی بپردازیم. در همین راستا، پیکره متنوعی از 70هزار مقاله تخصصی به زبان فارسی و کلمات کلیدی متناظرشان جمع آوری شده است. سپس شبکه انتقالی پیش آموخته MT5 با استفاده از این پیکره،  برای وظیفه تولید کلمات کلیدی، تنظیم و بازآموزی شده است. مدل حاصل، با چندین روش دیگر مقایسه شده است. نتایج این مقایسه حاکی از برتری حداقل 2.71 درصدی آن بر روش های موجود است.
    کلیدواژگان: تولید عبارات کلیدی، استخراج عبارات کلیدی، روش های دنباله به دنباله، شبکه های عمیق انتقالی، پیکره فارسی، خلاصه سازی چکیده ای
  • راضیه شیخ پور* صفحات 125-135
    انتخاب ویژگی یکی از تکنیک های مهم در یادگیری ماشین و شناسایی الگو است که با حذف ویژگی های نامناسب  و انتخاب زیرمجموعه ای مفید از ویژگی ها باعث اجتناب از بیش برازش در هنگام ساخت مدل، بهبود کارایی و سادگی مدل می شود. در بسیاری از کاربردها، تعیین برچسب داده ها هزینه بر بوده و مستلزم صرف زمان زیادی است، درحالی که داده های بدون برچسب به آسانی در دسترس هستند. بنابراین، استفاده از روش های انتخاب ویژگی نیمه نظارتی که بتوانند در فرآیند انتخاب ویژگی از داده های برچسب دار و بدون برچسب استفاده نمایند، بسیار ارزشمند است. در این مقاله، یک روش انتخاب ویژگی تنک نیمه نظارتی مبتنی بر منظم سازی هسین و آنالیز تشخیصی فیشر پیشنهاد می شود که می تواند با استفاده از داده های برچسب دار و اطلاعات توزیع و ساختار محلی داده های برچسب دار و بدون برچسب مناسب ترین ویژگی ها را انتخاب نماید. در روش پیشنهادی، تابع هدفی مبتنی بر ماتریس پراکندگی نیمه نظارتی و نرم- l2,1 برای انتخاب ویژگی ارایه می شود که از منظم سازی هسین و آنالیز تشخیصی فیشر در ساخت ماتریس پراکندگی نیمه نظارتی استفاده می کند و همبستگی بین ویژگی ها را در هنگام انتخاب ویژگی در نظر می گیرد. برای حل تابع هدف پیشنهادی مبتنی بر منظم سازی هسین و آنالیز تشخیصی فیشر، الگوریتمی موثر با رویکرد تکراری به کار می رود و همگرایی آن به صورت تیوری و عملی اثبات می شود. نتایج به دست آمده از آزمایش ها بر روی پنج مجموعه داده حاکی از برتری روش پیشنهادی در مقایسه با دیگر روش های انتخاب ویژگی استفاده شده در این مقاله است.
    کلیدواژگان: انتخاب ویژگی نیمه نظارتی، مدل های تنک، منظم سازی هسین، آنالیز تشخیصی فیشر، نرم-l2
|
  • A. Abooee *, H.R. Fakharizade-Bafghi, M.R. Jahed-Motlagh Pages 67-76

    In this paper, the robust finite-time tracking for a class of nonlinear systems comprising interconnected double integrator subsystems is discussed. This particular class of nonlinear systems is able to describe and model a group of practical plants such as industrial robot manipulators, autonomous underwater vehicles (AUVs), autonomous marine vessels, unmanned aerial vehicles (UAVs), and inverted pendulums. By developing the nonsingular terminal sliding mode control (NTSMC) method and defining innovative nonlinear sliding manifolds, control inputs are designed in order to convert the aforementioned system to the canonical nonlinear form and, in consequence, two significant goals including the finite-time tracking objective and the global finite-time stabilization of the closed-loop system (subjected to unbounded disturbances and uncertainties) are provided and guaranteed. Furthermore, a remarkable relation is derived to estimate the convergence finite time regarding the mentioned tracking problem. This relation reveals that the convergence finite time extremely depends on the values of arbitrary constants of the designed control inputs. Finally, the proposed robust control scheme is numerically simulated onto two-link robot manipulator and simulation results illustrate that the designed control inputs properly fulfill the finite-time tracking objective.

    Keywords: Practical nonlinear system, Global finite-time stability, Terminal sliding mode control (TSMC), Robust finite-time tracking, Interconnected double integrator subsystems
  • E. Pira *, V. Rafe, S. Esfandyari Pages 77-89
    Exhaustive testing of software systems with a large number of input parameters and combinations between them often causes the problem of combinatorial explosion. Combinatorial t-way testing is a technique that generates an array of test cases to maximize combinations covering of between input parameters. Generating a minimum covering array is an optimization problem that many strategies based on metaheuristic algorithms such as teaching and learning based optimization, particle swarm optimization, and genetic and cuckoo search algorithms have been used for solving it. Although these strategies have produced smaller covering arrays, complete minimization has not yet been performed. In this paper, we propose a new strategy based on the success-history and linear population size reduction based adaptive differential evolution algorithm (so-called LSHADE), which is one of winners of IEEE CEC competitions, to generate minimum covering array. The results of Friedman mean rank show that the LSHADE strategy has the first rank in terms of generating the covering array with the lowest size and the lowest average number of algorithmic calls, compared to mathematics based strategies such as TConfig, greedy strategies such as IPOG, Jenny and PICT and meta-heuristics such as GS, TLBO, HC-BAT, PSTG, WOA , BAPSO and GSTG. While, in terms of the average number of fitness function evaluations and the average runtime, this strategy has the first rank after the GS strategy. Moreover, the convergence diagrams confirm the high convergence speed of this strategy compared to the other meta-heuristic strategies.
    Keywords: Exhaustive testing, combinatorial explosion, t-way testing, minimum covering array, differential evolution
  • P. Khalouie, P. Alemi *, M. Beiraghi Pages 91-102

    In this paper, an optimal scheduling method for an Active Distribution Network (ADN) in the presence of Soft Open Points (SOPs) is presented. In the proposed method, all types of energy transactions, as well as the reactive power exchange between the ADN and the Upstream Network (UN) and the microgrids, are modeled. Scheduling is formulated in a 24-hour time horizon in which all costs and revenues of the ADN in energy transactions, such as the cost of purchasing power from the UN and the revenue from selling power to it along with the power loss cost, and the DG's fuel cost are modeled. In this method, the exact equations of AC load flow, operational constraints of SOPs and DGs, and energy transaction constraints such as power factor limitation, are modeled in a mixed-integer second-order conic programming model. Therefore, it is expected that the obtained results are the optimal global response that meets the scheduling constraints. To evaluate this claim, the operational scheduling of the modified 33-bus IEEE distribution system connected to two microgrids in different scenarios in the presence of high penetration of renewable sources has been investigated. The simulation results show the efficiency of the proposed framework.

    Keywords: Active distribution network, microgrid, energy transaction, soft open points, Distributed generation
  • R.Khodabakhsh, M.R. Haghifam *, M.K. Sheikh El Eslami Pages 103-114

    The lack of clarity regarding the participation of transmission system operators and their collaboration with distribution system operators in local flexibility markets is one of the challenges of these markets. So in this study for managing transmission system unpredicted congestions due to sudden increase in system load with demand side resources, a bilevel flexibility market is presented. The first level of this market is related to providing TSOs with required services and only DSOs can participate in this level. The second level consists of local markets in each distribution system that are managed by DSOs and prosumers submit their flexibility bids in these markets. In this paper, DSO and TSO coordination is based on DSO-managed models. This means that DSO aggregates all flexibility bids in distribution networks and modifies prosumers' cost functions considering distribution network loss minimization. The DSO then submits these bids to the first level flexibility market. Modifying prosumers' cost functions is an optimization problem that is solved using water cycle optimization algorithms.

    Keywords: Transmission system operator, unpredicted congestions, demand side resources, distribution system operator, bi-level flexibility market
  • M. Rahimi *, E. Jalili Jalal, H. Alirezayi Pages 115-123
    Automatic keyphrase generation plays an important role in many text analysis and natural language processing tasks. Many existing methods are bound to select keyphrases from the terms and phrases that are present in the target text. This handicap could be overcome using sequence-to-sequence methods. However, many such methods need huge datasets for training which pose a challenge for low-resource languages such as Persian. Transfer learning where a pre-trained model is adapted to a new task specified with a smaller dataset is very useful in such circumstances. In this paper, we present a sequence-to-sequence method utilizing a transformer model for Persian keyphrase generation. Accordingly, a corpus of 70K Persian scientific abstracts and their corresponding keyphrases have been gathered. A pretrianed MT5 mdel is fine-tuned on this corpus for the task of Persian keyword generation. The resulted model is compared to several other keyphrase generation methods. The results indicate that the proposed method can outperform existing methods at least by 2.71 percent.
    Keywords: Keyphrase generation, keyphrase extraction, transformer models, Persian corpus, abstractive summarization, sequence-to-sequence learning
  • R. Sheikhpour * Pages 125-135
    Feature selection is one of the most important techniques in machine learning and pattern recognition, which eliminates redudant features and selects a suitable subset of features. This avoids overfitting when building the model and improves the model performance. In many applications, obtaining labeled data is costly and time consuming, while unlabeled data are readily available. Therefore, semi-supervised feature selection methods can be used to consider both labeled and unlabeled data in the feature selection process. In this paper, a semi-supervised sparse feature selection method is proposed based on hessian regularization and Fisher discriminant analysis which selects the appropriate features using the labeled data and the local structure of both labeled and unlabeled data. In the proposed method, an objective function based on semi-supervised scatter matrix and l2,1-norm is presented for feature selection which considers the correlation among features. To solve the proposed objective function, an iterative algorithm is used and its convergence is experimentally and theoretically proved. The results of the experiments on five data sets indicate that the proposed method improves the selection of relevant features compared to other methods used in this paper.
    Keywords: Semi-supervised feature selection, Sparse models, Hessian regularization, Fisher discriminant analysis, l2, 1-norm
  • A. Darvish, S. Shamekhi * Pages 137-146
    Identification of the exact location of an exon in a DNA sequence is an important research area of bioinformatics. The main issues of the previous signal processing techniques are accuracy and robustness for the exact locating of exons. To address the mentioned issues, in this study, a method has been proposed based on deep learning. The proposed method includes a new preprocessing, a new mapping method, and a multi-scale modified and hybrid deep neural network. The proposed preprocessing method enriches the network to accept and encode genes at any length in a new mapping method. The proposed multi-scale deep neural network uses a combination of an embedding layer, a modified CNN, and an LSTM network. In this study, HMR195, BG570, and F56F11.4 datasets have been used to compare this work with previous studies. The accuracies of the proposed method have been 0.982, 0.966, and 0.965 on HMR195, BG570, and F56F11.4 databases, respectively. The results reveal the superiority and effectiveness of the proposed hybrid multi-scale CNN-LSTM network.
    Keywords: Deep learning, DNA sequences, CNN, LSTM, Multi-scale, Protein coding region