فهرست مطالب

مجله علوم و فناوری های پدافند نوین
سال سیزدهم شماره 3 (پیاپی 49، پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/01/13
  • تعداد عناوین: 6
|
  • پریا کارگر، مهدی کریمی، کاظم وارثی صفحات 139-154

    تغذیه بارهای AC منفصل از شبکه برق سراسری نظیر بارهای نظامی و یا سامانه های پدافند، از اهمیت اساسی برخوردار است. این مقاله، ساختار جدیدی برای اینورترهای چندسطحی مبتنی بر کلیدزنی-خازنی ارایه می کند که قادر است در خروجی خود، شکل موج ولتاژ 7-سطحی با کیفیت بالا و محتوای هارمونیکی پایین را برای تغذیه بارهای AC دور از شبکه تولید می کند. ساختار پیشنهادی تنها از یک منبع DC استفاده می کند و قادر است تا ولتاژ خروجی را تا سه برابر ولتاژ ورودی، افزایش دهد. قابلیت افزایندگی در کاربرد پنل های خورشیدی بسیار ضروری است. تعداد ادوات کاهش یافته، محتوای هارمونیکی پایین ولتاژ خروجی و متعادل سازی طبیعی ولتاژ خازن ها از دیگر مزایای مهم ساختار پیشنهادی می باشند. اینورتر پیشنهادی قادر است تا تمامی انواع بارها، اعم از مقاومتی خالص، مقاومتی-سلفی و سلفی خالص را به خوبی تغذیه نماید. کوتاه بودن بازه زمانی تخلیه خازن ها، منجر به کاهش ریپل ولتاژ روی این عناصر، بهبود کیفیت ولتاژ، کاهش تلفات ناشی از ریپل ولتاژ و نیز بهبود بازده کل اینورتر می گردد. نتایج مقایسه ها نشانگر برتری ساختار پیشنهادی نسبت به ساختارهای مشابه موجود است. صحت عملکرد اینورتر پیشنهادی در شرایط کاری مختلف نیز از طریق شبیه سازی های انجام گرفته در محیط MATLAB/Simulink و همچنین نتایج آزمایشگاهی مورد تایید قرارگرفته است.

    کلیدواژگان: اینورتر چندسطحی، بهره ولتاژ، کلیدزنی-خازنی، متعادل سازی طبیعی ولتاژ خازن ها، تنش ولتاژ
  • امیرحمزه فرج الهی، محسن رستمی، هاشم پروین، بهزاد نظرپور، مجتبی لک صفحات 155-165

    هواپیماهای بدون سرنشین (پهپادها)، مکان های خطرناک یا دشوار برای انسان را جستجو کرده و داده های محیطی مختلف را جمع آوری می کنند. شناسایی چهره انسان باپهپادها، برای کاربردهای مختلف، مانند نظارت، جستجوو امنیت ضروری است. روش هایقبلی برای تشخیص و شناسایی چهره حساسیت بالایی به محدودیت هایی مانند، ارتفاع، زاویه و فاصله از چهره دارند. بنابراین، مکان یابی و شناسایی چهره در ارتفاع و فاصله زیاد باعث کاهش دقت و کارایی روش های قبلی می شود. در این مقاله رویکرد جدیدی برای تشخیص و شناسایی چهره بایادگیری عمیق ارایه می شود. روش پیشنهادی در سه مرحله انجام می شود. در مرحله اول، با الگوریتم جستجوی انتخابی، ناحیه بندی تصاویر انجام می شود. در مرحله دوم، یک شبکه عمیق برای عملیات پالایش جعبه ها پیشنهاد می شودتا جعبه های هدف با دقت و سرعت بالایی شناساییشوند. درواقع، یک مسیله طبقه بندی دو کلاسه توسط یادگیری عمیقانجام می شود تا چهره ها مکان یابیشوند. در مرحله سوم، تصاویر مکان یابی شده به شبکه عمیق پیشنهادی آموزش داده می شوند تا شناسایی چهره ها انجام شود. در معماری روش پیشنهادی از خاصیت شبکه های عمیق پرکاربرد به صورت ترکیبی استفاده می شود و مقایسه کمی روش پیشنهادی با روش های جدید از نظر پیچیدگی محاسباتی نشان می دهد که آموزش مدل پیشنهادی نسبت به سایر روش ها زمان اجرای کمتری لازم دارد. به علاوه، ارزیابی روش پیشنهادی روی مجموعه داده DroneFace نشان می دهد که برای فاصله و ارتفاع مختلف نسبت به هدف، روش پیشنهادی میانگین نرخ تشخیص چهره 9/75 و میانگین نرخ شناسایی چهره 6/84 را دارد. بنابراین، روش پیشنهادی نسبت به روش های جدید در این حوزه دقت و کارایی بالاتری دارد و می تواند برای کاربردهای نظارتی و امنیتی استفاده شود.

    کلیدواژگان: مکانیابی چهره، شناسایی چهره، یادگیری عمیق، پهپادها، پردازش تصویر، ناحیه بندی تصویر
  • محمد اسحاقی کناری، فخرالدین نظری، فرید صمصامی خداداد، محمد علیرضاپوری صفحات 167-176

    مهم ترین محدودیت برای سامانه های مخابراتی بی سیم زیر سطح آب، خاصیت چندمسیرگی، محوشدگی، تضعیف و تداخلات گسترده در کانال زیرسطحی است. در اینگونه کانال ها به دلیل نوسانات شدید در نسبت سیگنال به نویز، ارسال و دریافت در حالت مدولاسیون ثابت دارای عملکرد مطلوب نیست. به همین دلیل، در این مقاله برای اولین بار استفاده از رمزگذاری توربو برای رمزگذاری یک سامانه مدولاسیون تطبیقی مبتنی بر مالتی پلکس تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) معرفی شده است که موجب کاهش خطای مخابره و همچنین دست یابی به کارآیی بالا می گردد. در مدل سامانه پیشنهادی، با انتخاب پارامترهای مناسب برای ارتباط در محیط صوتی زیر سطح آب و همچنین انتخاب حالت های مدولاسیون مناسب، یک سامانه بهینه حاصل گردید که نرخ خطای بیت را نسبت به سایر سامانه هایی که تاکنون برای ارتباطات صوتی زیر سطح آب معرفی شده است، به مقدار 16 درصد کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: مدولاسیون تطبیقی، مالتی پلکس تقسیم فرکانس متعامد، مدولاسیون چندحاملی، مخابرات زیرسطحی، رمزگذاری توربو
  • رضا رهبرهادی بیگلو، محمدمهدی موحدی صفحات 177-190

    رباتیک برای کمک به توسعه صنایع و کاهش مصدومیت انسانی کاربرد فراوانی یافته و با تنظیم کنترل کننده برای دستیابی به سرعت و دقت مناسب می توان عملکرد این ربات ها و در نتیجه کاهش آمار مصدومیت ها را بهبود بخشید. تاکنون کنترل کننده ها اغلب از معادلات حاکم بر سینماتیک مستقیم و معکوس، با هدف کنترل موقعیت مجری نهایی بازو استفاده می کردند. حل دشوار معادلات سینماتیک مستقیم و معکوس، خطا در حل معادلات، نبود محیط کاربرپسند، انعطاف ناپذیری در تصمیم گیری و حجم محاسبات از مشکلات سامانه های کنترلی موجود رباتیک می باشد. در این مقاله، ربات بالابر توسط دو روش کنترلی کلاسیک و Fuzzy و با 4 درجه آزادی مدل شده که در آن چهار قسمت از بازو توسط کنترل کننده های PID، PD و PI  بررسی شده و از Matlab-Simulink به عنوان ابزار برای آزمایش ویژگی های حرکتی ربات استفاده شده است. مشاهده شد که کنترل کننده PD  با وجود نداشتن درصد بالازدگی، در اکثر موارد منجر به ایجاد خطای حالت ماندگار می شود. در حالی که، کنترل کننده PI در اکثر موارد زمان نشست مطلوبی ارایه می دهد ولی درصد بالازدگی بالاتری نسبت به PID دارد. در نهایت، نتایج نشان داد که کنترل کننده PID فازی پاسخ های بهتری نسبت به کنترل کننده PID کلاسیک و کنترل کننده های کلاسیک و فازی PI و PD ارایه می دهد.

    کلیدواژگان: بازوی ربات، ربات بالابر باسکول دار، درجه آزادی، کنترل کننده Classic، کنترل کننده Fuzzy
  • فریده فردوسی، سید شاکر هاشمی، رحمن دشتی صفحات 191-200

    خرابی پیشرونده در سازه به دلیل رخ داد اقدامات اتفاقی و اثر زنجیروار خرابی، منجر به شکست دامنه وسیعی از سازه و یا حتی ریزش کلی سازه می شود. خطوط انتقال برق یکی از اجزای جدایی ناپذیر در سیستم برق قدرت هستند. شکست ساختارهای خط انتقال برق یکی از مشکلات اصلی شرکت های برق در مناطق مختلف جهان است. در این پژوهش به بررسی رفتار خرابی پیشرونده مطالعه موردی خط انتقال برق 230 کیلوولت در استان فارس پرداخته شده است. در مطالعه حاضر، دو روش تحلیل دینامیکی خطی و تحلیل دینامیکی غیرخطی جهت شناسایی آسیب با روش مسیر بار جایگزین مورداستفاده قرارگرفته است. مدل المان محدود دکل عبوری (DC0)، دکل انتهایی (DC90) و هادی های خط انتقال برق 230 کیلوولت در نرم افزار SAP2000 مدل سازی گردیده است. در این پژوهش رفتار خرابی پیشرونده در اثر حذف پایه دکل های انتقال برق موردبررسی و ارزیابی قرارگرفته است. نتایج نشان داد که دکل های عبوری و انتهایی در اثر خرابی یک پایه تحت بار ثقلی پایدار هستند. همچنین نتایج نشان داد که در اثر حذف یک پایه در تحلیل خرابی پیشرونده دکل های انتهایی نسبت به دکل های عبوری از مقاومت بالاتری برخوردارند.

    کلیدواژگان: خرابی پیشرونده، دکل انتقال برق، تحلیل دینامیکی خطی، تحلیل دینامیکی غیرخطی
  • حسن صالحی صفحات 201-213

    در مقاله حاضر عملکرد درب های چند قوسی در برابر انفجار با استفاده از مدل سازی در نرم افزار المان محدود ال اس داینا مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از ساختار چند قوسی علاوه بر کاهش وزن، حجم مصالح و در نتیجه کاهش هزینه تامین و ساخت درب، باعث توزیع یکنواخت تر تنش و کاهش تمرکز تنش در مقایسه با درب های رایج با سطح صاف می گردد. پارامترهای مورد بررسی در این تحقیق شامل تعداد قوس، ارتفاع قوس، وزن ماده منفجره، تاثیر انفجارات حوزه دور، ابعاد کلی درب، مصالح مورد استفاده در ساخت درب و نوع سخت کننده مورد استفاده جهت افزایش مقاومت آن است. نتایج مدل سازی عددی نشان می دهد که با افزایش تعداد قوس از 1 تا 5 قوس، حداکثر جابجایی ایجاد شده در مرکز درب تا حدود 86% کاهش پیدا می کند. با افزایش ارتفاع قوس از 5 به 10 و 20 سانتی متر، بر اساس تعداد قوس های مختلف، حداکثر جابجایی مرکز درب بین 5 و 32 درصد کاهش می یابد. در میان روش های مختلف مقاوم سازی درب، استفاده از رویه چند قوسی، افزایش بیشتری در مقاومت ایجاد می کند. این روش با مصرف فولاد کمتری این مقاومت را ایجاد کرده و دارای صرفه اقتصادی بیشتری است.

    کلیدواژگان: بار انفجار، درب ضد انفجار، تحلیل عددی، لایه چند قوسی، مقاوم سازی
|
  • Paria Kargar, Mahdi Karimi, Kazem Varesi Pages 139-154

    The feeding of off-grid AC loads, like military loads or defense systems is of high importance. This paper proposes a novel structure for Switched-Capacitor based Multi-Level Inverter (SCMLI) that produces a high quality (low THD) 7-level output-voltage waveform for supplying off-grid AC loads. The proposed inverter requires only single DC-source and can boost the input voltage up to three times, at the output port. The boosting capability is very crucial at PV applications. The reduced device count, high quality (low THD) output voltage, and natural voltage balancing of capacitors are other main merits of suggested inverter. The proposed inverter can effectively supply any load type, including pure resistive, resistive-inductive and pure inductive loads. The short discharging interval of capacitors leads to reduced capacitors' voltage-ripple, high voltage quality, low voltage-ripple losses and better inverter efficiency. Comparison results approve the superiority of proposed converter over existed counterparts. Also, the correct operation of proposed inverter during different operational conditions, has been validated by simulation (performed in MATLAB-Simulink software) and experimental analysis.
    .

    Keywords: Multilevel Inverter, Natural Voltage Balancing of Capacitors, Switched-Capacitor, Voltage Gain, Voltage Stress
  • Amirhamzeh Farajollahi, Mohsen Rostami, hashem parvin, behzad nazarpour, mojtaba lak Pages 155-165

    Unmanned aerial vehicles (UAVs) search dangerous or difficult places for humans and collect various environmental data. Human face recognition in drones is essential for various applications, such as surveillance, search, and security. Previous methods for face recognition are highly sensitive to limitations such as height, angle and distance from the face. Therefore, locating and identifying faces at high altitudes and long distances reduces the accuracy and efficiency of previous methods. In this paper, a new deep leanring-based face detection and recognition is presented. The proposed method is performed in three steps. In the first step, input images are segmented with the selective search algorithm. In the second step, a deep network is proposed for filtering bounding boxs to identify the target boxes with high accuracy and speed. In fact, a two-class classification problem is performed by deep learning forfacelocalization. In the third step, the localized faces are usedto perform face recognition using the proposed deep network. In the proposed architecture, the properties of widely used deep networks are used, and a quantitative comparison of the proposed method with new methods in terms of computational complexity shows that training the proposed model requires less runing time than other methods. In addition, the evaluation of the proposed method on the DroneFace dataset for different distance and height from the target shows thatthe proposed method has an average face detection rate of 75.9 and an average face recognition rate of 84.6. Therefore, the proposed method has higher accuracy and efficiency than state-of-the-art methods in this field and can be used for surveillance and security applications.

    Keywords: Face Localization, Face Recognition, Deep Learning, Drones, Image processing, Image Segmentation
  • mohammad eshaghi kenari, Fakhroddin Nazari, Farid Samsami Khodadad, Mohammadali Alirezapouri Pages 167-176

    The most important limitations for wireless underwater telecommunication systems are multipath, fading, attenuation, and extensive interference in underwater channels. In these channels, due to wide changes in the signal-to-noise ratio, transmitting and receiving in fixed modulation mode does not have the desired performance. For this reason, in this paper, the use of turbo coding to encode an adaptive modulation system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is introduced for the first time, which reduces the transmission error and also achieves high efficiency. In the proposed system model, the optimal system was achieved by selecting appropriate parameters for communication in the underwater acoustic environment and also choosing proper modulation modes, which decreases the bit error rate by 16% compared to other systems introduced so far for underwater acoustic communication

    Keywords: Adaptive Modulation, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM, Multi-Carrier Modulation, Underwater Communication, Turbo Coding
  • Reza Rahbar Hadi Bigloo, MohammadMehdi Movahedi Pages 177-190

    The science of robotics has been widely applied to develop industries and specifically to reduce human injuries. By adjusting the controller of these robots to achieve proper speed and accuracy, their performance can be improved which it can lead to reduction in the number of injuries. Until now, robotic arm controllers have often been modeled using equations of direct and inverse kinematics, aiming to control the position of the final actuator of the arm. Difficulty in solving these equations, errors in solving them, lack of user-friendly environment, inflexibility in decision-making and the volume of calculations are among the problems of existing robotic control systems. In this paper, the robotic arm with four degrees of freedom is controlled by two classic and Fuzzy control methods and three PI, PD and PID controllers. Matlab-Simulink is used as a tool to test the movement characteristics of the robot. It was observed that the PD controller, despite not having overshoot, leads to a steady state error in most of the cases. Also, the PI controller provides a proper settling time, while, it has a higher overshoot than the PID controller. Finally, the results showed that the Fuzzy PID controller provides better responses than the classical PID controller and the classical and Fuzzy PI and PD controllers.

    Keywords: Robot Arm, Boom Lift Robot, Degree of Freedom, Classic Controller, Fuzzy Controller
  • Farideh Ferdowsi, Seyed Shaker Hashemi, Rahmn Dashti Pages 191-200

    Progressive failure in the structure due to the occurrence of accidental actions and the chain effect of the failure, leads to the failure of a wide range of the structure or even the total collapse of the structure. Power transmission lines are one of the integral components in the power system. Failure of power transmission line structures is one of the main problems of power companies in different regions of the world. In this research, the progressive failure behavior of a case study of 230 kV power transmission line in Fars province has been investigated. In the present study, two methods of linear dynamic analysis and nonlinear dynamic analysis have been used to identify damage with the alternative load path method. The finite element model of the passing tower (DC0), the end tower (DC90) and the conductors of the 230 kV power transmission line have been modeled in SAP2000 software. In this research, the behavior of progressive failure due to the removal of the base of power transmission towers has been investigated and evaluated. The results showed that the passing and end masts are stable under gravity load due to the failure of one leg. Also, the results showed that due to the removal of one pillar in the progressive failure analysis, the end masts have higher resistance than the passing masts.
    .

    Keywords: Progressive Collapse, Electrical Power Transmission Tower, linear dynamic analysis, nonlinear dynamic analysis
  • Hasan Salehi Pages 201-213

    In this paper, the performance of the multi-arched doors against explosion loads has been investigated using numerical modeling in LS-DYNA finite element software. Using the multi-arched structures reduces the used material weight and as a result, decreases the cost of building the door. Furthermore, this structure causes a more uniform stress distribution and reduces the stress concentration compared to conventional doors with a smooth surface. The parameters were studied in this research were the number of arches, the height of the arch, the weight of the explosive material, the dimensions of the door, the materials used in the construction of the door and the type of the hardened. The numerical modeling results show that by increasing the number of arch from one to five, the maximum displacement created in the center of the sample decreases by about 86%. By increasing the height of the arch from 5 to 10 and 20 cm, based on the number of different arches, the maximum displacement of the center of the door decreases between 5 and 32%. Among the different methods of strengthening the door, the multi-arch method increases the resistance. This method creates this resistance by consuming less steel and is more economical.

    Keywords: Explosion load, explosion-proof door, numerical analysis, multi-arch layer, reinforcing