فهرست مطالب

مهندسی برق و الکترونیک ایران - سال بیستم شماره 1 (بهار 1402)

مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال بیستم شماره 1 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1401/12/10
  • تعداد عناوین: 18
|
  • مهدی خیرالهی حسین آبادی، جواد کوهسرخی*، امیر قاسمی کردلر صفحات 1-8

    حسگرهای میکرو الکترومکانیکی حرارتی یکی از دقیقترین و مهترین ابزارها برای تشخیص جهت و شدت یک سیال و موج آکوستیکی به حساب می آیند. تشخیص جهت و سرعت باد و هر سیالی در رنجهای مختلف کاربردهای مختلف از جمله هواشناسی، نیروگاه های بادی، اندازه گیری فلوی گاز در کنتورهای هوشمند شهری و گاز ورودی به نیروگاه های گازی، دارد. در این مقاله یک حسگر برای اندازه گیری همزمان سرعت و جهت سیال طراحی و ساخته شده است. از نرم افزار کامسول برای شبیه سازی و طراحی استفاده شده است. برای افزایش حساسیت و کاهش انتقال حرارت ساختار با بدنه حسگر، کل المان حسگری روی یک غشاء سیلیکانی ساخته شده است.  برای تشخیص جهت از یک ساختار چهار سیمی متعامد استفاده شده است که قابلیت اندازه گیری جهت را تا 5 درجه فراهم می کند. برای مشخصه یابی این حسگر یک ست آپ آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد و حسگر تا سرعت های 5 متر بر ثانیه که بازه فلومترهای صنعتی، بادهای ملایم و کنتورهای گازهای شهری است مورد آزمایش قرار گرفت. با تغییر فاصله سیمها این حسگر قادر است تا سرعت های 30 متر بر ثانیه را اندازه گیری کند.

    کلیدواژگان: حسگر میکرو الکترومکانیکی، حسگر تشخیص جریان هوا، حسگر تشخیص سرعت سیال، حسگر حرارتی، میکروماشینکاری تودهای، سیم داغ، بادسنج
  • آوا سلمان پور، مسعود برهمن* صفحات 9-14

    مقاومت حافظه دار یا ممریستور Memristor که امروزه به عنوان چهارمین عنصر مدارهای الکتریکی شناخته می شود، عنصری دو پایه است که عملکردی شبیه مقاومت دارد و در ابعاد نانو ساخته می شود. بر طبق منحنی هیسترزیس آن می توان ثابت نمود که مقدار این مقاومت در طول زمان ثابت باقی می ماند و مقدار این مقاومت به مقدار، پلاریته و زمان ولتاژ اعمال بستگی دارد. منحنی هیسترزیس جریان-ولتاژ در ممریستور باعث می شود تا این عنصر بتواند به عنوان یک حافظه مقاومتی غیر فرار عمل کرده و اطلاعات را تا زمانی که ولتاژی با مقدار و پلاریته متفاوتی به آن اعمال شود حتی تا یک سال بعد به یاد آورد. ممریستور می تواند جایگزین بسیاری از ترانزیستورها در بعضی از مدارات شده و جای کمتری اشغال کند. در این مقاله از یک پل ممریستوری متشکل از چهار ممریستور به عنوان یک سیناپس برای اتصال دو سلول عصبی Integrate and fire و هاجکین هاکسلی استفاده شده است. استفاده از سیناپس پل ممریستور در معماری پیشنهادی یکی از مشکلات عمده مربوط به ذخیره وزن غیرفرار در شبکه عصبی آنالوگ را حل می کند. با تغییر مقدارهای مختلف هر ممریستور وزن سیناپسی تغییر و قابل برنامه ریزی خواهد بود و مشخصه ولتاژ و جریان این سیناپس ممریستوری و تغییرات وزن آن روی رفتار سلول های عصبی Integrate and fire و هاجکین هاکسلی بررسی خواهد شد.

    کلیدواژگان: ممریستور، سیناپس، سلول عصبی leaky integrate، fire، سلول عصبی هاجکین هاکسلی
  • بهرام رشیدی* صفحات 15-22

    امروزه تحریک الکتریکی به عنوان یک روش درمانی با ایجاد انقباض عضلانی به وسیله ایجاد تحریک های الکتریکی درونی یک روش برای کاهش دردهای عضلانی است. علاوه بر این برای درمان آرتروز مورد استفاده قرار می گیرد. هدف تحقیق حاضر مطالعه، طراحی و پیاده سازی سخت افزاری بهینه شده برای تحریک کننده های الکتریکی عضلات به منظور کاهش درد و درمان آرتروز است. در اینجا به طراحی سامانه بهینه با هزینه پیاده سازی به مراتب کمتر نسبت به کارهای موجود پرداخته شده است. در بین روش های مختلف برای ساخت این دستگاه هزینه تمام شده این دستگاه ها بسیار بالا است و تهیه آن توسط بیماران امکان پذیر نیست. در اینجا با ساخت مداری کم هزینه و بهینه که دارای ویژگی های لازم برای تحریک الکتریکی عضلات است می توان این مشکل را بر طرف کرد. در این ساختار با استفاده از دو پتانسیمتر می توان قدرت و فرکانس پالس های اعمالی به بدن را متناسب با کاربردهای مختلف از تحریک عضلات تا درمان آرتروز کنترل کرد. استفاده از ترانزیستورهایی با قابلیت جریان دهی مناسب و ایمن دستگاه برای کارهایی که نیاز به اعمال پالس های قوی تری نیز می باشند مناسب است. در ساختار ارایه شده فرکانس تحریک در محدوده  1هرتز تا 50 کیلو هرتز قابل تغییر می باشند که این امر باعث استفاده از دستگاه برای طیف وسیعتری از درمان ها در این حوزه می شود. بدین صورت که اعمال سیگنال هایی با فرکانس کمتر و جریان بیشتر باعث عمق نفوذ بیشتری در بدن شده و برای درمان آرتروز و تحریک بیشتر غضروف آسیب دیده مناسب است. برای ترانسفورماتور استفاده شده در مدار می توان از دو نوع ترانسفورماتور متداول 220 ولت به 12 ولت 300 میلی آمپر و 220 ولت به 9 ولت 300 میلی آمپر استفاده کرد. برای تحریک های ضعیف تر می توان از ترانسفورماتورهای با جریان دهی 100 میلی آمپر نیز استفاده کرد. مدار پیشنهادی مورد آزمایش و بررسی روی افراد مختلف قرار گرفته و باعث کاهش درد عضلانی شده است.

    کلیدواژگان: تحریک الکتریکی، انقباض عضلانی، مولتی ویبراتور، آرتروز
  • مسعود تیموری*، رضا غلامی صفحات 23-31

    در این مقاله یک روش جدید برای ارزیابی سنسورهای تصویر CMOS برپایه مدلسازی و تحلیل کامپیوتری معرفی شده است. سنسورهای تصویر از قسمتهای مختلفی تشکیل شده اند که هرکدام تاثیر خاصی بر روی کیفیت تصویر دارد. مدارات سنسورهای تصویر را می توان با استفاده از سیمولاتورهای مدار و یا به صورت تیوری ارزیابی و تحلیل نمود اما با این روش ها نمی توان تصویر نهایی را تولید کرد. برای تولید تصویر و ارزیابی آن نیاز است که تراشه سنسور تصویر ساخته شده و تصویر تولید شده توسط تراشه، به صورت عملی در آزمایشگاه تست گردد. با استفاده از روش پیشنهادی می توان هر بلوکی از سنسور را مدلسازی کرده و بدون ساخت تراشه، تاثیر آن بلوک را بر روی تصویر مورد بررسی قرار داد. در این مقاله با استفاده از روش پیشنهادی تاثیر مدار خواندن پیکسل از نوع سورس-فالوور بر روی تصویر نهایی بررسی شده است. نتایج شبیه سازی نشان داد که این مدار با تضعیف 20% و تاثیر غیر-خطییت %15/1 بر روی سیگنال پیکسل، می تواند تصویر تولیدی را دچار خطای قابل ملاحظه ای نماید. مدارات مربوطه با استفاده از تکنولوژی 0.18µm CMOS  طراحی و توسط نرم افزار CADENCE با سیمولاتور SPECTRE شبیه سازی شده و از نرم افزار MATLAB نیز برای مدلسازی استفاده شده است.

    کلیدواژگان: سنسور تصویر CMOS، مدار خواندن پیکسل، مدار سورس-فالوور، خطییت، کیفیت تصویر
  • یوسف مافی، سید علی حسینی* صفحات 33-42

    در این مقاله ساختاری جدید از آدرس دیکودرها (Address Decoder) بر مبنای فلیپ فلاپ (Flip Flop) برای بخش بیدارکننده سخت افزارهای بیسیم که با جذب انرژی محیط روشن نگاه داشته می شوند، ساختار پیشنهادشده برای آدرس دیکودر دیجیتال فوق کم توان در مقایسه با ساختار آدرس دیکودر دیجیتال متداول بسیار کم توان بوده و در سیستم هایی با طول آدرس بلندتر و نرخ داده بالاتر به همان میزان توان مصرفی پایین خواهد داشت. به منظور کاهش توان مصرفی، در ساختار پیشنهادی از مدار دیجیتال با ساختار ترتیبی و مدار های مقایسه گر و فعال گر و طراحی حالت خواب برای فلیپ فلاپ ها استفاده شده است و میزان تاخیر فعال شدن فلیپ فلاپ ها جهت محاسبه تاخیر در پاسخ دهی مدار بر اساس میزان توان ایستا ناشی از روشن بودن ماسفت ها بررسی می شود. شبیه سازی ساختارهای پیشنهادی بر اساس فناوری nm CMOS 32 با ابزار شبیه سازی Hspice نشان می دهد که در ساختارهایی با طول آدرس 64 بیت و نرخ داده ورودی 100 کیلوبیت بر ثانیه در مقایسه با ساختار متداول بیش از 90% کاهش توان مصرفی خواهیم داشت. همچنین مقایسه نتایج باکارهای مشابه و اضافه کردن بخش گیرنده ی مخابراتی از کارهای مشابه کاهش 50% از توان مصرفی سیستم بیدارکننده را گزارش می دهد.

    کلیدواژگان: آدرس دیکودر دیجیتال، اینترنت اشیاء، توان پویا، سیستم بیدارکننده، نرم افزار Hspice
  • مصطفی وکیلی فرد، امیر صحافی*، امیرمسعود رحمانی، پیمان شیخ الحرم مشهدی صفحات 43-49

    رایانش ابری برپایه روش پرداخت به ازای مصرف، نوع جدیدی از پردازش را برای کاربران فراهم می نماید تا منابع مورد نیاز برنامه های کاربردی و سیستم ها را در سطوح مختلف تخصیص دهد. از اینرو تخصیص منابع در رایانش ابری، بسیار مهم می باشد. در این پژوهش، الگوریتمی برای تخصیص منابع برپایه منطق فازی ارایه شده است. میزان بهره وری منابع، رضایت کاربران و سود فراهم کنندگان سرویس به عنوان پارامترهای هدف در ارزیابی این الگوریتم در نظر گرفته شده اند. درمرحله اول تعداد 100 درخواست در بین 9 ماشین فیزیکی توزیع شده اند و توسط الگوریتم فازی تخصیص منابع انجام شده است. 95 درصد درخواست ها پاسخ داده شده و بهره وری منابع نیز 61.61 درصد حاصل شده است. در مرحله بعد با ترکیب الگوریتم فازی با PSO، عملیات تخصیص منابع به درخواست ها انجام شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که بهره وری ماشین های فیزیکی در الگوریتم ترکیبی فازی و PSO به میزان 0.5 درصد بهبود یافته است. همچنین در الگوریتم ترکیبی، یک درصد پاسخ گویی به درخواست های کاربران ارتقاء یافته است که سود بیشتر فراهم کنندگان سرویس و رضایت بیشتر مشتریان را سبب می شود.

    کلیدواژگان: رایانش ابری، تخصیص منایع، منطق فازی، الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO)، بهره وری منابع
  • عاطفه تن زده پناه، محبوبه هوشمند*، سید عابد حسینی صفحات 51-58

    به دلیل وجود موانع بسیار در پیاده سازی مدارهای کوانتومی در ابعاد بزرگ، سیستم های کوانتومی توزیع شده یک راه حل مناسب برای این نوع مدارها است. در این راستا کاهش تعداد مخابره از راه دور کوانتومی، به عنوان یک راه حل برای بهبود هزینه پیاده سازی سیستم های کوانتومی توزیع شده است. تعداد کمینه مخابرات از راه دور می تواند به عنوان معیاری برای سنجش بهره وری سیستم های کوانتومی توزیع شده موردتوجه قرار گیرد. به علت پیچیدگی عمل کاهش هزینه مخابرات از راه دور در محاسبات کوانتومی چندافرازی، بهینه سازی در دو سطح  پیشنهاد می شود. در سطح اول، با استفاده از روش های افرازبندی گراف، مدار کوانتومی به k بخش افراز می شود. درسطح دوم، با استفاده از یک سری قوانین و توابع پیشنهادی، تعداد مخابره از راه دور برای مدار کوانتومی افراز شده، بهبود داده می شود. در کارهای قبلی، برای مدارات کوانتومی توزیع شده چندافرازی، تنها بهینه سازی در سطح اول دیده شده است. در این مقاله، بهینه سازی هزینه ارتباطات در دو سطح مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج اجرا نشان می دهد که هزینه مخابره از راه دور در الگوریتم پیشنهادی نسبت به کارهای قبلی بر روی مدارات محک بهبود یافته است.

    کلیدواژگان: محاسبات کوانتومی توزیع شده چند افرازی، مخابره از راه دور کوانتومی، بهینه سازی
  • مهدیه رفیعی، بهروز شاهرخ زاده* صفحات 59-66

    هدف سیستم های توصیه گر معرفی آیتم هایی به کاربران است که می تواند موردعلاقه آنها باشد. یکی از چالش های اصلی که عملکرد سیستم های توصیه گر را تحت تاثیر قرار می دهد مشکل شروع سرد است. زمانی که کاربر یا آیتم جدیدی به مجموعه اضافه می شود، سیستم به دلیل عدم اطلاعات کافی نمی تواند پیشنهادهای مناسبی را ارایه کند. در این مقاله رویکردی ارایه می شود که در آن از داده های رسانه های اجتماعی مانند توییتر برای ایجاد یک پروفایل رفتاری استفاده می شود. سپس با استفاده از تکنیک های یادگیری ماشین، پروفایل های کاربران خوشه بندی می شوند. براساس این خوشه بندی ها پیش بینی هایی با استفاده از الگوریتم های جنگل تصادفی و ارتقای گرادیان ایجاد می شود. بنابراین کاربر مجبور نخواهد بود هیچ نوع داده ای را به طور صریح ارایه دهد و با کمک اطلاعات شبکه های اجتماعی کاربران، مشکل شروع سرد کاهش می یابد. بدین ترتیب که با این داده ها، یک پروفایل کاربری ایجاد شده و به عنوان ورودی سیستم توصیه گر استفاده می شود. آزمایش های متعددی انجام شد و در مقایسه با برخی از الگوریتم های جدید شروع سرد، نتایج رضایت بخش بود. در این مقاله به این نتیجه رسیده ایم که فرایند خوشه بندی میزان دقت عملکرد مدل ها را بالا می برد و میانگین خطای مطلق را کاهش می دهد و همچنین الگوریتم ارتقای گرادیان نسبت به الگوریتم جنگل تصادفی از کارایی بهتری برخوردار است.

    کلیدواژگان: سیستم های توصیه گر، مساله شروع سرد، رسانه اجتماعی، خوشه بندی، جنگل تصادفی، ارتقای گرادیان
  • حسین اسمعیلی، سید کمال الدین غیاثی شیرازی*، احد هراتی صفحات 67-77

    مسیله طبقه بندی همچنان جزو مسایل مورد بحث خیلی از مقالات روز می باشد. اغلب مدل های ارایه شده در مقالات، از عدم توضیح دلیلی قابل درک برای انسان رنج می برند. یکی از روش های ایجاد توضیح پذیری، تفکیک وزن های شبکه به دو بخش مثبت و منفی مبتنی بر الگو می باشد. بخش مثبت نمایانگر وزن های مربوط به کلاس درست و بخش منفی نمایانگر وزن هایی که به اشتباه به کلاس مذکور نسبت داده شده اند. به این شبکه، شبکه ی WTA مبتنی بر فاصله اقلیدسی مثبت و منفی یا  ED-WTA± گفته می شود. در این مقاله با استفاده از بسط هسته علاوه بر دست یابی به توضیح پذیری محلی، دقت بالاتری به نسبت مقاله ی موجود به واسطه ی مدل سازی غیرخطی کسب شده است. روش هایی در این مقاله به منظور بهبود فضای زمانی و فضای الگوریتم ارایه خواهد شد. همچنین از روش نیستروم برای تقریب هسته به منظور مقیاس پذیر شدن الگوریتم در برابر مجموعه دادگان حجیم استفاده شده است. با استفاده از این شبکه تک لایه در مجموعه دادگان MNIST دقت 98.01% بر روی دادگان آزمون کسب شده است و با استفاده از بسط هسته دلایل استدلال را نیز به خوبی با دادگان ورودی شرح می دهد. همچنین توضیح پذیری بر روی مجموعه دادگان FERET دو کلاسه بررسی شده است.

    کلیدواژگان: روش های هسته، توضیح پذیری، یادگیری مبتنی بر الگو
  • سید امیر ادبی، محبوبه هوشمند*، سید عابد حسینی صفحات 79-87

    همواره یکی از مهم ترین دغدغه های داده کاوان در اختیار داشتن داده هایی صحیح و عاری از خطاست. داده هایی که اشتباهات انسانی در آن وجود نداشته باشد و رکوردهای آن تماما پر و حاوی داده هایی صحیح باشند. در این مقاله یک مدل یادگیری جدید مبتنی بر شبکه عصبی ماشین یادگیر مفرط برای تشخیص داده پرت پیشنهاد می شود. عملکرد شبکه های عصبی وابسته به پارامترهای مختلفی از قبیل ساختار آن، وزن های اولیه، تعداد نورون های لایه پنهان و نرخ یادگیری است. محاسبات کوانتومی یک روش جدید پردازش اطلاعات بر مبنای مکانیک کوانتومی است که امروزه مفاهیم آن در کاربردهای هوش مصنوعی نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در روش پیشنهادی، شبکه عصبی ماشین یادگیری مفرط با استفاده از مفهوم خوشه بندی فازی c-Means کوانتومی، بهبود می یابد.  این خوشه بندی به پیدا کردن وزن بهینه اتصالات لایه ورودی به لایه پنهان شبکه عصبی کمک می کند. همچنین باعث می شود، معماری شبکه در لایه پنهان به شکل سازنده ای شکل بگیرد و یادگیری بهبود یابد. عملکرد روش پیشنهادی از لحاظ صحت، نرخ صحیح مثبت و نرخ صحیح منفی نشان دهنده برتری روش پیشنهادی در تشخیص داده پرت نسبت به روش های دیگر است.

    کلیدواژگان: داده پرت، شبکه عصبی، فازی c-Means، محاسبات کوانتومی، ماشین یادگیری مفرط
  • علیرضا احمدی، سینا مجیدیان، محمدحسین کهائی* صفحات 89-96

    در سال های اخیر موضوع تکمیل ماتریس بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. در مساله ی تکمیل ماتریس، هدف بازیابی کامل یک ماتریس رتبه پایین است که با استفاده از مشاهده ی تعداد محدودی از درایه های آن ماتریس انجام می شود. همچنین، مدل سازی ارتباط بین سطر های ماتریس به صورت یک گراف موجب معرفی زمینه پژوهشی تکمیل ماتریس گراف شده است. در مساله ی تکمیل ماتریس گراف، بازیابی ماتریس با استفاده از داده های مشاهده شده از طریق افزودن عبارت تغییرات کل گراف به تابع هدف مساله ی تکمیل ماتریس انجام می پذیرد. اما در عمل داده ها، آغشته به نویز و شامل داده های پرت می باشند.  به داده هایی که با سایر داده های مشاهده شده متفاوت باشند و از ساختار کلی آن ها پیروی نکنند، داده ی پرت گفته می شود. در این مقاله، روشی جدید برای تکمیل ماتریس گراف در شرایط وجود همزمان نویز و داده ی پرت در مشاهدات ارایه شده است. روش پیشنهادی با نام GMCO-DL از ماتریس لاپلاسین جهت دار برای تعریف تغییرات کل گراف استفاده می نماید. نتایج شبیه سازی روش پیشنهادی حاکی از بهبود قابل ملاحظه ای از نظر خطا می باشد.

    کلیدواژگان: تکمیل ماتریس، پردازش سیگنال گراف، گراف جهتدار، داده پرت
  • علی فرمانی*، رضا بیرانوند صفحات 97-105

    در این پژوهش به طراحی یک گیت فردکین تمام نوری در محدوده طول موج کاری 1550 نانومتر پرداخته ایم. ساختار پیشنهادی دارای ابعاد کوچک نسبت به تحقیقات ارزشمند گروه های تحقیقاتی پیشین می باشد. اساس اصلی این طراحی ایجاد حفره های هوایی بر بستر سیلیکون است. بستر سیلیکونی استفاده شده با شعاع 466 نانومتر و حفره های هوایی ایجاد شده دارای 177 نانومتر شعال می باشند. جهت مدلسازی ساختار پیشنهادی روش حل عددی تفاضل محدود در حوزه زمان مورد استفاده قرار گرفته است.  جهت بررسی استفاده اثر غیرخطی در مدل پیشنهادی، از یک حلقه غیر خطی از جنس گلس دوپ شده با ضریب شکست 1.4 و ضریب شکست غیر خطی 10-14 m2/W استفاده شده است.  جهت ارزیابی دقیق مدل پیشنهادی پارامترهای پاسخ زمانی و نرخ کنتراست بررسی شده است. همانطور که نتایج نشان می دهد، بهترین زمان خیزش 0.21 ps و زمان افت 0.02 ps، و همچنین نرخ کنتراست 4.31 dB خواهد بود.

    کلیدواژگان: گیت فردکین، بلورهای فوتونی، اثرات غیر خطی
  • مختار محمدی قناتغستانی* صفحات 107-118

    در این مقاله یک جمع کننده دو بیتی موازی براساس تابع اقلیت و با استفاده از تکنولوژی ترانزیستورهای نانو لوله کربنی پیشنهاد شده است. ترانزیستورهای نانو لوله کربنی‎(CNFET)‎‏ ویژگی ‏های قابل توجهی دارند؛ امکان داشتن چند سطح ولتاژ آستانه از مزایای ترانزیستورهای نانو لوله کربنی است که منجر به استفاده گسترده از آنها در طراحی مدارهای دیجیتال شده است. هدف ‏اصلی از طراحی مدار جمع کننده دو بیتی پیشنهادی کاهش تاخیر مسیر داده در مدارهای جمع کننده است. طرح پیشنهادی تاثیر مثبتی بر روی پارامترهای سرعت و توان مصرفی  از طریق کوتاه کردن مسیر داده دارد‎.‎‏ به منظور ارزیابی طرح پیشنهادی شبیه سازی های متنوعی با استفاده ‏از نرم افزار ‏Synopsys HSPICE‏ و با تکنولوژی ‏‎32nm CNFET‎‏ و ‏‎32nm CMOS انجام شده است. مدار جمع کننده دو بیتی پیشنهادی با پنج ‏مدار جمع کننده دو بیتی دیگر که با استفاده از‎ ‎پنج سلول تمام جمع کننده مختلف پیاده سازی شده اند، در پارامترهای توان مصرفی، سرعت و حاصاضرب تاخیر در توان (‏Power Delay ‎Product (PDP)‎‏) مقایسه شده است. جهت بررسی کارایی طرح های مختلف در مدارهای بزرگتر، مدارهای جمع کننده 4 بیتی و 8 بیتی شبیه سازی شده است. بر اساس نتایج به دست آمده طرح پیشنهادی به دلیل کوتاه کردن مسیر داده سریعتر از سایر طرح ها است. نتایج شبیه سازی کارایی بالاتر طرح پیشنهادی را با احترام به سایر طرح ها تایید می کند.

    کلیدواژگان: جمع کننده دو بیتی موازی، ترانزیستورهای نانو لوله کربنی، تاخیر مسیر داده، مدارهای حسابی
  • میثم امرایی، ابراهیم فرشیدی*، عبدالنبی کوثریان صفحات 119-127

    در برنامه های تامین انرژی حسگرهای کم توان، مواردی وجود دارد که انرژی باید از یک باتری کم توان به یک مرحله خازن بار خروجی انتقال داده شود. این مقاله یک مدار شارژ آدیاباتیک با رویکرد سوییچ های موازی ارایه می دهد که به یک باتری کم توان متصل شده و با استفاده از یک مبدل باک که در حالت CCM عمل می کند خازن بار را شارژ می کند. از یک کنترل کننده گیت سوییچ های موازی (GCPS) به منظور افزایش زمان وظیفه سیگنال ورودی سوییچ های مبدل باک استفاده شده که با کنترل جریان سلف، خازن بار را در 256 گام، شارژ می کند. رویکرد سوییچ های موازی پیشنهادی به منظور بهبود بازدهی انرژی در توان های انتقالی مختلف استفاده شده و متشکل از یک حسگر جریان، مقایسه گر، لچ R-S، سوییچ های pMOS موازی و سوییچ های nMOS موازی است. در توان های انتقالی زیاد، سوییچ های بزرگ با سوییچ های کوچک موازی شده که نتیجه در کاهش تلفات هدایت دارد. همچنین، در توان های انتقالی پایین، با خاموش کردن سوییچ های بزرگ pMOS/nMOS، مجموع تلفات سوییچینگ به صورت قابل توجهی در طول عملیات شارژ کاهش یافته است. مدار پیشنهادی در یک فناوری 0.18µm CMOS طراحی و شبیه سازی شده است. بازدهی مدار ارایه شده در طول یک دوره شارژ کامل به ازای متوسط توان ورودی بین 0.5mW تا 30mW، بیش از 80% درصد است.

    کلیدواژگان: مدار شارژ آدیاباتیک، توان انتقالی، رویکرد سوییچ های موازی، مبدل باک، طراحی CMOS
  • مجید حسین پور*، ماهستان اسد، سید رضا موسوی اقدم صفحات 129-142

    استفاده از فیلتر LCL برای میراسازی هارمونیک های کلیدزنی ناشی از اینورترهای متصل به شبکه در حال گسترش است. برای تضعیف تشدید حاصل از این فیلتر می توان از روش های مختلفی از جمله روش میراسازی فعال فیدبک جریان خازن فیلتر استفاده نمود. اما وجود تاخیرهای محاسباتی در سیستم کنترل کننده ی دیجیتال و نیز تاخیر ناشی از کلیدزنی PWM در اینورتر، تاثیر قابل توجهی بر میراسازی فعال و پایداری سیستم کنترلی می گذارند. اکثر روش های ارایه شده برای طراحی فیلتر LCL از سعی و خطا استفاده می کنند و برای حفظ پایداری سیستم در برابر تغییر امپدانس شبکه و در حضور تاخیر، نیاز به محاسبات پیچیده دارند. در این مقاله یک روش سیستماتیک برای طراحی پارامترهای فیلتر LCL ارایه شده است که ناشی از آن پاسخ دینامیکی سیستم بهبود یافته و حجم فیلتر کاهش می یابد. سپس برای میراسازی تشدید ناشی از فیلتر های LCL، یک روش گام به گام با کاهش تاخیرهای محاسباتی در حلقه ی داخلی فیدبک جریان خازنی و حلقه ی بیرونی جریان شبکه برای طراحی پارامترهای کنترلی سیستم اینورتر متصل به شبکه با فیلتر LCL مورد بررسی قرار گرفته است. ناشی از طراحی صحیح فیلتر LCL و نیز کنترل کننده ها، سیستم اینورتر متصل به شبکه با فیلتر LCL علاه بر تزریق جریان با کیفیت بسیار خوب به شبکه، در برابر تغییر شدید امپدانس شبکه نیز پایدار است. نتایج شبیه سازی در محیط MATLAB/Simulink بیانگر عملکرد مناسب سیستم تحت بررسی است.

    کلیدواژگان: اینورتر متصل به شبکه، فیلتر LCL، میراساز فعال، کاهش تاخیر محاسباتی
  • سجاد حق زاد کلیدبری* صفحات 143-151

    در فرآیند آموزش الگوریتم های یادگیری، همواره داشتن مجموعه داده های آموزشی مناسب مورد توجه است. وجود داده های پرت، داده های نویزی و داده های نامناسب، همواره بر عملکرد الگوریتم های موجود تاثیرگذار است. روش یادگیری فعال ، یکی از ابزارهای قدرتمند در محاسبات نرم است که از نحوه عملکرد مغز انسان بهره می گیرد. عملکرد این الگوریتم کاملا مبتنی بر محاسبات ساده است و یک سیستم چند- ورودی تک- خروجی را به صورت مجموعی از سیستم های تک- ورودی تک- خروجی در نظر می گیرد و با شکستن مسیله پیچیده به چندین مسیله ساده تر موجب درک پذیری ساده آن می شود. در این مقاله برای بهبود عملکرد این الگوریتم، با تغییراتی در فرآیند آموزش، از داده هایی تحت عنوان داده های منفی استفاده شده است. در روش یادگیری فعال به واسطه استفاده از اپراتور پخش قطره جوهر، بهره گیری از داده های منفی در فرآیند آموزش امکان پذیر است. با این اقدام، سیاستی مشابه سیاست پاداش و جزاء در روش های یادگیری تقویتی  اجراء می شود. شبیه سازی های انجام شده بیان از عملکرد مناسب و افزایش قدرت محاسباتی روش پیشنهادی نسبت به روش موجود دارد و مقدار FVU، 0.0143 حاصل شده است. همچنین با روش پیشنهادی، افزایش دقت و سرعت در فرآیند کنترل سیستم پاندول معکوس، که یک مسیله کلاسیک در سیستم های کنترل می باشد، کاملا مشهود است.

    کلیدواژگان: روش یادگیری فعال، اپراتور پخش قطره جوهر، سیستم استنتاج فازی، داده منفی، کنترل
  • امیرحسین برشوئی، عبدالله امیرخانی* صفحات 153-162

    سیستم های چند عامله سیستم هایی هستند که در آن چندین عامل با همکاری یکدیگر در غالب یک تیم و به صورت مشارکتی ماموریتی را انجام می دهند. در این مقاله ایده ای نوین برای ساخت باند فرودی متحرک و مبتنی بر سیستم های چند عامله اریه می شود. فرض بر آنست که عاملی پرنده (کوادروتور) به صورت سرگردان در فضا وجود داشته و به دلایلی همچون کاهش سطح انرژی و یا نقص فنی تصمیم به فرود اضطراری می گیرد. این در حالی است که بستر مناسب برای فرود در اختیار نداشته و یا قادر نیست خود را به مکانی دیگر جهت فرود برساند. هدف این است که گروهی از عامل های زمینی (موبایل ربات ها) که ابعاد کوچکتری نسبت به عامل پرنده دارند الگوی شکل گیری مشخصی را ایجاد کنند تا عامل پرنده بتواند روی آن ها فرود بیاید. صفحه هایی مسطح و مشبک در قسمت فوقانی هریک از موبایل ربات ها به گونه ای تعبیه شده است که با نزدیک شدن ربات ها به یکدیگر و تشکیل آرایش هندسی مشخص (همچون پنج ضعلی منتظم)، صفحات به یکدیگر متصل شده و بستر وسیع تری را جهت فرود ایجاد خواهند کرد. کنترل مشارکتی عامل ها (از کنترل فرود کوادروتور گرفته تا کنترل شکل گیری موبایل ربات ها) هدف اصلی این مقاله است که در مدل های دینامیکی مختلف و تحت گراف جهت دار به همراه تحلیل پایداری مبتنی بر لیاپانوف ارایه شده است.

    کلیدواژگان: سیستم های چند عامله، کنترل مشارکتی، باند فرود، کوادروتور، کنترل شکل گیری
  • عبدالله شمیسا* صفحات 163-174

    شبیه سازهای بار آیرودینامیکی، بار متغیر با زمان مورد نیاز برای آزمودن کارآیی عملگرها در محیط آزمایشگاهی را فراهم می کنند. شبیه ساز بار الکتریکی به عنوان یکی از انواع شبیه سازهای بار دینامیکی، باید همزمان با دنبال کردن چرخش محور عملگر تحت آزمایش، یک گشتاور مطلوب را روی شافت آن اعمال کند. در چنین شرایطی، یک گشتاور خیلی بزرگ از طرف عملگر تحت آزمایش روی شبیه ساز بار اعمال می شود. اخیرا موتورهای سنکرون مغناطیس دایم برای ساخت شبیه ساز بار الکتریکی مورد استفاده قرار گرفته اند. در عمل ترکیب موتور سنکرون مغناطیس دایم و درایو آن یک پروسه غیرخطی ناشناخته است. روش های مبتنی بر مدل طراحی شبیه ساز بار الکتریکی یک مدل ساده شده از موتور سنکرون مغناطیس دایم و درایو آن را مورد استفاده قرار می دهند. در این مقاله یک روش مستقل از مدل برای طراحی کنترل کننده شبیه ساز بار پیشنهاد شده است. ابتدا دو آزمایش کاربردی و جدید برای شناسایی مدل های شبیه ساز بار الکتریکی و اغتشاش تنظیم می شود. سپس مدل های شناسایی شده برای طراحی کنترل کننده مقاوم مبتنی بر تیوری فیدبک کمی مورد استفاده قرار می گیرند. روش پیشنهاد شده شبیه ساز بار را به عنوان یک جعبه سیاه در نظر گرفته و اغتشاش بزرگ را فقط بر اساس مدل شناسایی شده پروسه غیرخطی نامشخص تضعیف می کند. محدودیت های تلاش کنترل در مرحله طراحی در نظر گرفته شده و در چنین شرایطی یک پهنای باند بزرگ برای سیستم غیرمینیمم فاز بدست آمده است. کارآیی مقاوم کنترل کننده روی اتصال شبیه ساز بار الکتریکی و عملگر تحت بررسی مورد ارزیابی قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: شبیه ساز بار آئرودینامیکی، موتور سنکرون مغناطیس دائم، شناسایی سیستم، کنترل مقاوم، تئوری فیدبک کمی
|
  • Mehdi Kheirolahi Hossein Abadi, Javad Koohsorkhi*, Amir Ghasemi Kordlar Pages 1-8

    Microelectromechanical thermal sensors are one of the most accurate and important tools for measuring the direction and velocity of an acoustic wave and winds. Detection of wind direction and speed in different ranges has different applications such as meteorology, wind power plants, gas flow measurement in smart building and gas consumption of power plants. In this paper, a four wires sensor is designed and built to measure the velocity and direction of a fluid simultaneously. Comsol Multi-physics software has been used for simulation and design. To increase the sensitivity of the sensor, the all of sensor elements are fabricated on a silicon membrane to reduce the heat transfer of the structure with the sensor body. To detect the direction, a four-wire and orthogonal structure has been used, which provides the ability to measure the direction up to 5 degrees. A test set-up was designed and built to characterize this sensor, and the sensor was tested up to speeds of 5 meters per second, which is the range of industrial flow-meters, wind and gasometer of smart building. By changing the distance of the wires, this sensor is able to measure speeds of 30m/s.

    Keywords: Microelectromechanical sensor, Air flow sensor, Fluid velocity sensor, Heat sensor, Bulk Micromachining, Hot wire, Anemometer
  • Ava Salmanpour, Masoud Berahman* Pages 9-14

    Memory resistor or memristor is already fabricated successfully using current nano dimension technology. Based on its unique hysteresis, the amount of resistance remains constant over time, controlled by the time, the amplitude, and the polarity of the applied voltage. The unique hysteretic current-voltage characteristic in the memristor causes this element to act as a non-volatile resistive memory, to store the information till the next perturbation. In this paper, a bridge consisting of four memristors is introduced as a synapse to connect the two neuron cells, leaky integrate-and-fire, and Hodgkin-Huxley neuron cells. The use of memristor bridge synapse in the proposed architecture solves one of the major problems, regarding nonvolatile weight storage in analog neural network implementations. By changing different values of each memristor, the synaptic weight will be programmable. The current-voltage characteristics and their weight variations will be examined in the behavior of neuron spikes.

    Keywords: Memristor, Synapse, leaky Integrate, fire neuron cell, Hodgkin Huxley neuron cell
  • Bahram Rashidi* Pages 15-22

    Today, electrical stimulation as a treatment method by creating muscle contraction by creating internal electrical stimulation is a method to reduce muscle pain. In addition, it is used to treat osteoarthritis. The aim of this study was to study, design and implement optimized hardware for electrical muscle stimulators to reduce pain and treat osteoarthritis. Here, the design of the optimal system with much lower implementation costs than the existing work is discussed. Among the various methods for making this device, the cost of these devices is very high and it is not possible to provide it by patients. Here, this problem can be solved by building a low-cost and optimal circuit that has the necessary properties for electrical stimulation of muscles. In this structure, using two potentiometers, the power and frequency of pulses applied to the body can be controlled in accordance with various applications from muscle stimulation to the treatment of osteoarthritis. The use of transistors with proper flow capability and safe device is suitable for tasks that require the application of stronger pulses. According to the proposed structure, the frequency of stimuli is from the range of Hz to kHz, which can be considered for a wider range of treatments in this basin. Thus, the application of signals with lower frequency and higher current causes a greater depth of penetration in the body and is suitable for the treatment of osteoarthritis and further stimulation of damaged cartilage. The proposed circuit has been tested on different people and the desired result has been received from the experiments.

    Keywords: Electrical stimulation, Muscle pain, Multivibrator
  • Masood Teymouri*, Reza Gholami Pages 23-31

    In this paper, a new method for evaluating CMOS image sensors based on computer modeling and analysis is introduced. Image sensors are composed of different parts, each of which has a specific effect on image quality. Circuits of image sensors can be evaluated and analyzed using circuit simulators or theoretically, but these methods cannot help to produce the final image. In order to produce the image and evaluate it, it is necessary that the image sensor chip is made and the image produced by the chip is practically tested in the laboratory. Using the proposed method, it is possible to model any block of the sensor and examine the effect of that block on the image without making a chip. In this paper, the effect of source-follower as a pixel readout circuit on the final image has been investigated. The simulation results showed that the source-follower circuit with a 20% attenuation and a 1.15% non-linearity effect on the pixel signal can cause a significant error in the generated image. The related circuits are designed using 0.18µm CMOS technology and simulated by CADENCE software with SPECTRE simulator and also MATLAB software is used to model it.

    Keywords: CMOS image sensor, pixel readout circuit, source-follower circuit, linearity, image quality
  • Yousef Mafi, Seied Ali Hosseini* Pages 33-42

    This paper proposes a new structure for digital address decoders based on flip-flops with application in wake-up signal generators of wireless networks nodes. Such nodes equipped with this device can be utilized in Internet of Things applications where the nodes are dependent on environment energy harvesting to survive for a long time. Different parts in these wireless nodes should have an electrical circuit design with low energy consumption and our proposed address decoder used in the wake-up signal receiver can improve such systems. The proposed structure as a digital address decoder uses power much less than conventional digital address decoders. We showed that our device consumes power even more efficiently in systems with longer address lengths and higher input data rates. To reduce power consumption, the proposed structure uses a sequential architecture, comparator blocks, activation units and sleep mode design for flip-flops. Flip-flops' propagation delay is used to calculate the circuit total response delay which was conversely related to the power consumption of the design. Static power of the device was limited by determining the essential active MOSFETs of the whole design and putting the others in the sleep mode. Simulation of the both proposed and conventional structures were carried out in a 32nm Cmos library in Hspice and showed that for a structure with an address length of 64 bits and 100 kbps input data rate, we will have more than 90% reduction in power consumption compared to the state-of-the-art structures. Comparing the results with similar tasks and adding a telecommunication receiver segment promises a 50% reduction in the total power consumption of the wake-up receiver of a complete IOT device.

    Keywords: Address decoder, Internet of Things, Wake-up signal generator, Dynamic power, Hspice
  • Mostafa Vakilifard, Amir Sahafi*, Amir Masoud Rahmani, Peyman Sheikholharam Mashhadi Pages 43-49

    Cloud computing gives a large quantity of processing possibilities and heterogeneous resources, meeting the prerequisites of numerous applications at diverse levels. Therefore, resource allocation is vital in cloud computing. Resource allocation is a technique that resources such as CPU, RAM, and disk in cloud data centers are divided among cloud users. The resource utilization, cloud service provider profit, and user satisfaction are the common objectives of the proposed algorithms. In this study, the algorithm is based on fuzzy logic and tries to achieve better results than other resource allocation algorithms by using meta-heuristic methods. After designing the preliminary fuzzy inference system (FIS), the use of meta-heuristic algorithms is ended up tuning the FIS parameters. By adjusting the parameters, membership functions are improved and finally a trained FIS is delivered. PSO has been used to train the fuzzy system. The fuzzy resource allocation algorithm responded 95% of the requests and achieved 61.61% of the resource efficiency, while the fuzzy-PSO algorithm answered 96% of the requests and improved the resource utilization by 0.5%. The results have shown that the application of PSO improves fuzzy resource allocation efficiency. More requests are answered and it increases resource utilization.

    Keywords: Cloud Computing, Resource Allocation, Fuzzy Logic, Particle Swarm Optimization (PSO), Resource Utilization
  • Atefeh Tanzadehpanah, Mahboobeh Houshmannd*, Seyyed Abed Hosseini Pages 51-58

    There are many obstacles in quantum circuits implementation with large scales, so distributed quantum systems are appropriate solution for these quantum circuits. Therefore, reducing the number of quantum teleportation leads to improve the cost of implementing a quantum circuit. The minimum number of teleportations can be considered as a measure of the efficiency of distributed quantum systems. Due to the complexity of reducing teleportation costs in multi-partition quantum computing, a two-level optimization is proposed. In the first level, using graph partition methods, the quantum circuit is divided into k partitions. Secondly, using a series of proposed rules and functions, the number of teleportations for the partitioned quantum circuit is improved. In previous work, only optimization at the first level has been conisdered for the distributed quantum circuits. The implementation results show that the cost of teleportation in the proposed algorithm has been improved compared to previous work on benchmark circuits.

    Keywords: Multi-Partition Distributed Quantum Computing, Quantum Teleportation, Optimization
  • Mahdie Rafiei, Behrooz Shahrokhzadeh* Pages 59-66

    The goal of recommender system is to provide desired items for users. One of the main challenges affecting the performance of recommendation systems is the cold-start problem that is occurred as a result of lack of information about a user/item. In this article, first we will present an approach, uses social streams such as Twitter to create a behavioral profile, then user profiles are clustering with machine learning techniques. Based on this clustering, predictions are made using machine learning techniques such as the Random Forest algorithm (RF) and the Gradient Boosting algorithm (GB). Therefore, the user is not required to provide any kind of data explicitly anymore. As a result of this method, cold start problem will decrease among users' social networks. Because the system uses this data to create user profiles, this will be an input for recommender systems. Numerous experiments have been performed in this field and compared to some new cold start algorithms; very satisfactory results have been obtained. In this paper, we have concluded that the clustering process greatly increases the performance accuracy of the models and reduces the average absolute error, and also the Gradient Boosting algorithm has a better performance than the Random Forest algorithm.

    Keywords: Recommender systems, Cold-start problem, Social media, Clustering, Random Forest, Gradient Boosting
  • Hossein Esmaeli, Kamaledin Ghiasi-Shirazi*, Ahad Harati Pages 67-77

    The issue of classification is still a topic of discussion in many current articles. Most of the models presented in the articles suffer from a lack of explanation for a reason comprehensible to humans. One way to create explainability is to separate the weights of the network into positive and negative parts based on the prototype. The positive part represents the weights of the correct class and the negative part represents the weights that are incorrectly assigned to that class. This network is called the winner-takes-all network based on the positive and negative Euclidean distance or ± ED-WTA. In this paper, using the kernel expansions and achieving local explainability, higher accuracy has been achieved in this field through nonlinear modeling. Methods in this paper will be presented to improve the temporal and spatial space of the algorithm. The article also uses the Nystrom method to approximate kernel to scale the algorithm against large datasets. Using this single-layer network and the Gaussian kernel function, 98.01% accuracy is obtained on the test data on the MNIST dataset, and it also explains the reasons of decision well with the input data using kernel expansions. Explainability has also been investigated on two classes FERET dataset.

    Keywords: Kernel methods, explainability, prototype-based learning
  • Seyyed Amir Adabi, Mahboobeh Houshmand*, Seyyed Abed Hosseini Pages 79-87

    One of the most important concerns of a data miner is always to have accurate and error-free data. Data that does not contain human errors and whose records are full and contain correct data. In this paper, a new learning model based on an extreme learning machine neural network is proposed for outlier detection. The function of neural networks depends on various parameters such as the structure of them, initial weights, number of hidden layer neurons, and learning rate. Quantum computing is a new method of information processing based on quantum mechanics, the concepts of which are also used today in applications of artificial intelligence. In the proposed method, the neural network of the extreme learning machine is improved using the concept of the quantum fuzzy clustering c-Means. This clustering helps to find the optimal weight of the input layer connections to the hidden layer of the neural network. It also allows network architecture to be constructively constructed in the hidden layer and improves learning. The performance of the proposed method in terms of accuracy, correct positive rate and correct negative rate shows the superiority of the proposed method in detecting outlier data compared to other methods.

    Keywords: Outlier, Neural Networks, Fuzzy c-Means, Quantum computing, Extreme Learning Machine
  • Alireza Ahmadi, Sina Majidian, Mohammad Hosein Kahaei* Pages 89-96

    Matrix completion problem has gathered a lot of attention in recent years. In the matrix completion problem, the goal is to recover a low-rank matrix from a subset of its entries. The graph matrix completion was introduced based on the fact that the relation between rows (or columns) of a matrix can be modeled as a graph structure. The graph matrix completion problem is formulated by adding the graph total variation term to the objective function of matrix completion problem. However; in practice, the observed data is noisy and contains outliers. Outlier data is defined as part of the observed that are different than other parts and are not consistent with the data structure. In this paper, we apply graph total variation based on the directed Laplacian and propose a new method for graph matrix completion. We introduce a new method called GMCO-DL for the case where both noise and outliers exist in observations. Simulation results show outstanding results for the proposed method in terms of estimation error.

    Keywords: Matrix completion, Graph signal processing, Directed graph, Outliers
  • Ali Farmani*, Reza Beyranvand Pages 97-105

    In this paper, a Fredkin gate using photonic-crystal around the 1550 nm telecommunication wavelength is modelled. The proposed structure has a compact footprint compared with previous works of research groups. The proposed structure is based on air holes on silicon substrate. Silicon substrate and air holes have 466 nm and 177 nm radius, respectively. For analyse of the structure Finite-Difference-Time-Domain (FDTD) is applied. To access of nonlinear effects, a glass ring with refractive index of 1.4 and 10-14m2/w is used. To benchmark of the model, response time and contrast ratio is investigated. Numerical results show, in the best case, raise time of 0.21 ps, fall time of 0.02 ps as well as 4.31 contrast ratio can be obtained.

    Keywords: Fredkin gate, Photonic crystal, nonlinear effects
  • Mokhtar Mohammadi* Pages 107-118

    In this paper, a Dual-Bit Parallel Adder (DBPA) based on minority function using Carbon-Nanotube Field-Effect Transistor (CNFET) is proposed. The possibility of having several threshold voltage (Vt) levels by CNFETs leading to wide use of them in designing of digital circuits. The main goal of designing proposed DBPA is to reduce critical path delay in adder circuits. The proposed design positively effects the speed and power consumption parameters through data path shortening.  In order to evaluate the proposed design, several simulations are performed using Synopsys HSPICE in 32nmCMOS and 32nm CNFET technologies. Proposed DBPA circuit with five other two-bit adder circuits implemented using five different full adder cells in power consumption, delay and Power Delay Product (PDP) parameters has been compared. To evaluate the performance of different designs in larger circuits, 4-bit Ripple Carry Adder (RCA) and 8-bit RCA have been simulated. Based on obtained results, the proposed design is faster than other designs due to the data path shortening. The results of the simulations confirm the higher efficiency of the proposed design with respect to other designs.

    Keywords: Dual Bit Parallel Adder, CNFET, Data path delay, Arithmetic circuits
  • Meysam Amraee, Ebrahim Farshidi*, Abdolnabi Kosarian Pages 119-127

    In energy supply applications for low-power sensors, there are cases where energy should be transmitted from a low-power battery to an output stage load capacitor. This paper presents an adiabatic charging circuit with a parallel switches approach that connects to a low-power battery and charges the load capacitor using a buck converter which operates in continuous conduction mode (CCM). A gate controller of parallel switches (GCPS) is used to increase the duty-cycle of the input signal of buck converter switches, which controls the inductor current and charges the load capacitor in 256 steps. The proposed parallel switches approach is used to improve the energy efficiency under different powers transmission and comprises a current sensor, comparator, R-S latch, parallel pMOS switches, and parallel nMOS switches. For high powers transfer, the large switches are paralleled with small switches and result in conduction losses reduction. Also, for low powers transfer, the total switching losses are significantly reduced by turning off the large PMOS/NMOS switches during the charging operation. The proposed circuit was designed and simulated in a 0.18μm CMOS technology. The efficiency of the proposed circuit during the capacitor charge-up cycle is more than 80% for average input powers between 0.5mW to 30mW.

    Keywords: Adiabatic charging circuit, power transmission, parallel switches approach, buck converter, CMOS design
  • Majid Hosseinpour*, Mahastan Asad, Seyed Reza Mousavi-Aghdam Pages 129-142

    Nowadays, LCL filters utilization to suppress the grid-connected inverter switching harmonics is expanding and various methods such as capacitor current active damping scheme could be investigated to damp out these harmonics. However, the computational delays including control system, and PWM switching delays have significant effect on damping system stability. In most of LCL filter parameter designing schemes, the try and error methods are used, and the complicated calculations are needed for system stability considering grid impedance variation and delay effect. In this paper, at first a systematic method is provided for filter parameters designing by which better dynamic response and lower filter volume size are resulted and then, the step-by-step design procedure of grid-connected converter controller parameters with LCL filter by reducing the computational delay in inner (capacitor current feedback)- and outer control loop (grid current) is proposed for LCL filter resonance damping which is stable in case of severe variations in grid impedance. The simulation results by MATLAB/Simulink illustrate appropriate system operation.

    Keywords: Grid Connected Inverter, LCL filter, Active Damping, Delay Reduction
  • Sajad Haghzad Klidbary* Pages 143-151

    In the training phase of learning algorithms, it is always important to have a suitable training data set. The presence of outliers, noise data, and inappropriate data always affects the performance of existing algorithms. The active learning method (ALM) is one of the powerful tools in soft computing inspired by the computation of the human brain. The operation of this algorithm is completely based on simple calculations and tries to model a Multi-Input Single-Output (MISO) system as a set of Single-Input Single-Output (SISO) subsystems and breaks a complex problem into several simpler problems. Each of the subsystems is then modeled by an Ink Drop Spread (IDS) plane. In this paper, to improve the performance of ALM, with changes in how it works, data called negative data has been used. In the ALM, it is possible to use negative data in the training phase by using the IDS operator. By doing so, a policy similar to the reward and punishment policy is in reinforcement learning methods is used. To investigate the accuracy of the proposed algorithm, some simulations in control have been done on an inverted pendulum system and the FVU value is 0.0143. The simulations results confirm the proper performance and increase the computational power of the proposed method compared to the existing method.

    Keywords: Active Learning Method (ALM), Ink Drop Spread (IDS) Operator, Fuzzy Inference System (FIS), Negative Data, Control
  • Amir Hossein Barshooi Pages 153-162

    Multi-agent systems are systems in which several agents accomplish a mission in a cooperative manner. In this paper, a novel idea for the construction of a movable runway platform based on multi-agent systems is presented. It is assumed that an aerial agent (quadrotor) decides to make an emergency landing due to reasons such as a decrease in energy level or technical failure, while there is no suitable platform for landing or the agent is not able to reach another place for landing. The goal is to create a specific formation pattern by a group of mobile robots that are smaller than the aerial agent, so that it can land on them. Each of the mobile robots is equipped with flat grid landing pad in its upper part so that when the robots approach each other and form a specific geometric arrangement (such as a pentagon), the landing pads are connected to each other and create a wider platform for landing. Cooperative control of agents (from aerial agent control to mobile robot formation control) is the main goal of this article, which is presented in different dynamic models under directed graph along with proof of Lyapunov-based stability analysis.

    Keywords: Multi-agent systems, Cooperative Control, Runway Platform, Quadrotor, Landing, Formation Control
  • Abdolah Shamisa* Pages 163-174

    Aerodynamic load simulators generate the required time varying load to test the actuator’s performance in the laboratory. Electric Load Simulator (ELS) as one of variety of the dynamic load simulators should follows the rotation of the Under Test Actuator (UTA) and applies the desired torque to UTA’s rotor at the same time. In such a situation, a very large torque is imposed to the ELS from the UTA. Recently, the Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) has been used for the ELS. In practice, the composition of PMSM and its drive is an unknown nonlinear plant. Model-based ELS design methodologies use a simplified model for PMSM and its drive. In this paper, a model-free method is used for ELS controller design. Two applicable and novel experiments are set up for identifying the ELS and disturbance models. Then, the identified models are used for a robust controller design based on quantitative feedback theory. The proposed method uses the ELS as a black-box and eliminates the large disturbance only based on the estimated model of the unknown nonlinear model. The control effort limitation is considered in the design stage and simultaneously a large bandwidth is achieved for the non-minimum phase system. The robust performance of the controller is evaluated on the ELS coupled to UTA.

    Keywords: Robust Control, System Identification, Quantitative Feedback Theory, Aerodynamics Load Simulator, PMSM